Биохимический профиль сыворотки крови пациентов с декомпенсированной сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса в зависимости от наличия ожирения

Введение

Согласно современным представлениям, хроническая (ХСН) сердечная недостаточность (СН) рассматривается как некий финал сердечно-сосудистого континуума, приводящий к возрастанию рисков неблагоприятных сердечно-сосудистых исходов [1-3]. ХСН с сохраненной фракцией выброса левого желудочка (ХСНсФВ) является наиболее распространенным фенотипом данной нозологии, частота ее выявления варьирует от 30 до 60% от всех случаев ХСН по зарубежным данным [3][4] и до 53% случаев от всех больных ХСН в России [5]. Развитие острой декомпенсации (ОДСН) ХСНсФВ (ОДСНсФВ) существенно ухудшает прогноз течения заболевания, при этом вероятность повторной декомпенсации и смерти повышается [2].

Пациенты с ХСНсФВ в большинстве случаев имеют определенное количество коморбидных заболеваний, включая артериальную гипертензию, сахарный диабет 2 типа, гиперлипидемию, фибрилляцию предсердий и ожирение [6]. Ожирение представляет собой мультифакториальное хроническое заболевание, характеризующееся как избыточным накоплением жировой ткани (ЖТ), так и аномалиями секреторной активности адипоцитов и других клеток ЖТ; ожирение в анамнезе является независимым предиктором широкого спектра сердечно-сосудистых заболеваний, включая ХСНсФВ [7]. Влияние ожирения на патогенез ХСНсФВ и ее декомпенсацию обусловлено широким комплексом гемодинамических, гормональных и метаболических изменений, ассоциированных с накоплением в организме ЖТ, в т.ч. эпикардиальной (ЭЖТ), для которой характерна высокая биохимическая активность, а анатомическая близость к миокарду способствует воздействию секретируемых ЭЖТ соединений непосредственно на миокард [4][8].

В настоящее время в научном сообществе нет полного понимания всего комплекса молекулярных механизмов, приводящих к декомпенсации СН. Открытыми остаются вопросы о биохимических путях, непосредственно вовлеченных в развитие ОДСНсФВ, а также о роли ожирения и ассоциированной с ним секреторной активности в этом процессе. На сегодняшний день известно, что ключевую роль в декомпенсации СН играют процессы гипертрофии миокарда, которые сопряжены с нарушением метаболизма кардиомиоцитов, что, в конечном счете, провоцирует их апоптоз с последующим замещением соединительной тканью. Эти нарушения сопровождаются каскадом биохимических процессов, включающих активацию протеолитических ферментов, и интенсификацией хронического воспаления [4][8][9].

Несмотря на активное изучение биомаркеров ожирения, в литературе практически не описаны биохимические профили больных ОДСНсФВ, включающие широкий комплекс аналитов, ассоциированных с определенными молекулярно-патогенетическими звеньями, вовлеченными в патогенез как СН, так и ожирения. С позиции оценки биологических изменений, происходящих при ОДСНсФВ на фоне ожирения, перспективным направлением представляется изучение факторов, связанных с секреторной активностью ЖТ — адипоцитокинов [9][10], поражением и ремоделированием миокарда — кардиомаркеров и биомаркеров ремоделирования внеклеточного матрикса [11-13], а также белков теплового шока (БТШ) — биологических маркеров клеточного стресса, как интегрального процесса, связанного с нарушением структурной целостности и функциональной активности внутриклеточных белков на фоне декомпенсации заболевания [14][15]. Поиск диагностических биомаркеров и их комплексов является достаточно нетривиальной задачей на стыке медицинской биохимии, лабораторной диагностики и кардиологии, поэтому разработка и использование мультимаркерных панелей позволит выделить ключевые биохимические процессы, детерминирующие развитие заболевания, разработать диагностические подходы к персонализированному раннему определению рисков осложнений.

Цель исследования — провести сравнительный анализ комплекса кардиомаркеров, адипоцитокинов, БТШ и биомаркеров ремоделирования межклеточного матрикса у пациентов с ОДСНсФВ в зависимости от наличия ожирения и его степени.

Материал и методы

В исследование включен 151 больной с диагнозом ОДСНсФВ в возрасте 47-95 лет, медиана (Me) [Q25-Q75] — 77 [ 69-84] лет, госпитализированных в городскую клиническую больницу им. В. В. Вересаева г. Москвы в период с 01.10.2023 по 01.04.2025. Пациенты были разделены на две группы согласно индексу массы тела (ИМТ): 85 пациентов с ОДСНсФВ и ожирением (ИМТ ≥30 кг/м²) в качестве основной группы и 66 пациентов с ОДСНсФВ без ожирения (ИМТ <30 кг/м²) в качестве группы сравнения. Между анализируемыми группами не было статистически значимых различий по возрасту, полу и предшествующему амбулаторному лечению (таблица 1).

Исследование проводилось в соответствии с принципами, изложенными в Хельсинкской декларации, и получило одобрение локального этического комитета ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России (протокол № 04-05/23 от 18.09.2023). Все пациенты подписывали информированное согласие на участие в исследовании. Исследование зарегистрировано в рецензируемой базе клинических исследований Clinical.Trials.gov под регистрационным номером NCT06114498.

Критерии включения в исследование: наличие установленного диагноза ОДСНсФВ, а именно: быстрое нарастание тяжести клинических проявлений, ставшее причиной экстренной госпитализации у пациента, уже страдающего ХСНсФВ [16]. Диагноз ОДСНсФВ устанавливался согласно актуальным клиническим рекомендациям при наличии фракции выброса (ФВ) левого желудочка >50% и характерных для диастолической дисфункции симптомов и признаков ХСН, структурных и/или функциональных изменений сердца, а также признаков ОДСН, включающих нарастание одышки, застойные явления, ортопноэ, клиническую картину "сердечной астмы", отека легких на фоне какого-либо триггера, например, колебаний артериального давления или нарушений сердечного ритма и проводимости, таких как пароксизм фибрилляции предсердий или брадикардия; повышение концентрации N-концевого промозгового натрийуретического пептида (NT-proBNP) >900 пг/мл у больных 50-75 лет и >1800 пг/мл у больных >75 лет [17]. Критерии невключения: наличие острых инфекционных заболеваний на момент госпитализации, злокачественные новообразования, острое нарушение мозгового кровообращения в течение последних 3 мес., тяжелые пороки клапанов сердца, тяжелые нарушения ритма и проводимости, требующие электрокардиостимуляции. Всем пациентам при поступлении проводилась трансторакальная эхокардиография по стандартному протоколу, а также оценивалась толщина эпикардиального жира (ТЭЖ) в мм.

Взятие крови для рутинных и иммуноферментных исследований биохимических показателей проводилось из кубитальной вены при поступлении до проведения каких-либо лечебных мероприятий, в т.ч. инициации медикаментозной терапии. Рутинные биохимические показатели определялись спектрофотометрическими, ионоселективным и турбидиметрическими методами на автоматическом анализаторе BS-800M1 (Mindray, Китай). Сывороточные концентрации NT-proBNP исследовались иммунохемилюминесцентным методом на иммунохимическом анализаторе Maglumi 2000 (Snibe, Китай).

Образцы крови, предназначенные для иммуноферментного анализа (ИФА), центрифугировалась в режиме 2000 g/10 мин при комнатной температуре, после чего аликвотированная сыворотка крови поступала в Банк биологического материала ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России, где хранилась при температуре -80 ^оC до момента проведения анализа. Для определения уровня миоглобина применялся набор реактивов "Миоглобин-ИФА-БЕСТ" компании Вектор-Бест (Россия) с аналитической чувствительностью 4 нг/мл и калибровочным диапазоном 0-1000 нг/мл в рекомендованном производителем разведении. Анализ кардиоваскулярного БТШ (квБТШ) проводился в нативной сыворотке с использование тест-системы "Human HSPb7 ELISA kit" (Cloud Clone, КНР) с аналитической чувствительностью 122 пг/мл и калибровочным диапазоном 0,312-20,0 нг/мл. Уровень БТШ27 определяли в нативной сыворотке с применением тест-системы "Human HSP27 ELIXA kit Assay Max" (Assay Pro, США) с калибровочным диапазоном 0-80 нг/мл и минимальной детектируемой концентрацией 0,16 нг/мл. Уровень БТШ70 также определяли в нативной сыворотке с применением набора "Human HSP70 ELISA kit" (Cloud Clone, КНР) c аналитической чувствительностью 1,33 нг/мл и калибровочным диапазоном до 200 нг/мл. Количественное определение лептина проводилось в нативной сыворотке с использованием набора для ИФА "Leptin ELISA" компании DBC (Канада), аналитическая чувствительность 0,5 нг/мл (калибровочный диапазон 0-100 нг/мл), а адипонектина — методом конкурентного ИФА с применением реактивов "Human Adiponectn ELISA" (Biovendor, Чехия), лимитом детекции 26 нг/мл (калибровочный диапазон 0,1-10 мкг/мл) в разведенной согласно инструкции производителя сыворотке. Соотношение лептин/адипонектин — расчетный коэффициент, полученный делением концентрации лептина на концентрацию адипонектина. Интерлейкин (ИЛ)-6 определялся в нативной сыворотке с применением стандартизованного набора реактивов "Интерлейкин-6 ИФА-БЕСТ, комплект 1" компании Вектор-Бест (Россия) с аналитической чувствительностью 0,5 пг/мл и калибровочным диапазоном 0-300 пг/мл. Концентрации матриксных металлопротеиназ (ММП)2 и ММП9 определялись в сыворотке, разведенной фосфатным буфером (0,01 ммоль/л PBS, pH=7,0-7,2) согласно инструкции производителя с применением наборов реактивов "ELISA kit for MMP2 Human" и "ELISA kit for MMP9 Human" (Cloud Clone, КНР) с лимитом детекции 0,114 и 0,122 нг/мл, соответственно, и калибровочным диапазоном 0,312-20,0 нг/мл. Уровень тканевого ингибитора ММП 1 типа (ТИМП-1) определялся в разведенной согласно инструкции производителя сыворотке крови с применением набора "TIMP1-ELISA-KIT" (RayBiotech, США) с аналитической чувствительностью 40 пг/мл и калибровочным диапазоном 25-18000 пг/мл. ИФА проводился в полуавтоматическом формате с промывкой на автоматическом микропланшетном вошере AnthosFluido, (Biochrom, Великобритания) и детекцией оптической плотности на фотометре MultisKan FC (Thermo, США).

Статистический анализ полученных данных проводился в программе Statistica 10 (Statsoft) и SPSS (IBM). Для сравнительного анализа исследуемых параметров между независимыми выборками использовались непараметрические критерии Манна-Уитни и Краскела-Уолисса, для сравнения качественных параметров применялся критерий χ² (Chi-square). Результаты представлены в виде медианы (Ме) и интерквартильного размаха [Q25-Q75]. Корреляционный анализ проводился с применением непараметрического критерия Спирмена. Гипотезы принимались как статистически значимые при p<0,05.

Результаты

Согласно результатам проведенного сравнительного анализа, статистически значимых различий в рутинных биохимических показателях между группами пациентов с ОДСНсФВ с ожирением и без ожирения выявлено не было (таблица 1). Ме концентраций кардиоспецифических маркеров: NT-proBNP, миоглобина и квБТШ, а также маркеров ремоделирования межклеточного матрикса ММП2 и ММП9 и ТИМП-1 не продемонстрировали статистически значимых различий в зависимости от ИМТ исследуемых больных.

В то же время получены статистически значимые различия между пациентами исследуемых групп по сывороточным концентрациям БТШ70 — биомаркера, отражающего системный ответ на клеточный стресс; действительно, медиана его концентрации в сыворотке крови у больных, госпитализированных с ОДСНсФВ и ожирением, была ниже в 1,3 раза по сравнению с группой больных с ИМТ <30 кг/м².

Исследуемые группы статистически значимо различались по содержанию в сыворотке крови лептина и адипонектина, а также по их соотношению. Так, Ме концентрации лептина в группе ОДСНсФВ с ожирением была более чем в 4 раза выше, чем у больных ОДСНсФВ без ожирения, а Ме соотношения концентраций лептин/адипонектин отличалась более чем в 5,8 раз (таблица 2).

Сравнительный анализ биохимических показателей в зависимости от степени ожирения показал, что концентрация БТШ27 была статистически значимо выше при ожирении III ст. (морбидном ожирении, ИМТ ≥40 кг/м²), относительно больных с ожирением I ст. (ИМТ 30-34,9 кг/м²) и II ст. (ИМТ 35-39,9 кг/м²), при этом Ме концентрации данного биомаркера у пациентов с морбидным ожирением превышала значения в других группах сравнения в 3,6 и 7,8 раз, соответственно (рисунок 1). Анализ других включенных в настоящее исследование биомаркеров не выявил статистически значимых различий в зависимости от степени ожирения.

С целью оценки возможной взаимосвязи биохимического профиля больных ОДСНсФВ с содержанием эпикардиального жира дополнительно проводился сравнительный анализ между больными с ТЭЖ ≥5 мм (n=88) и больными с ТЭЖ <5 мм (n=63). Статистически значимые различия между исследованными группами были получены для сывороточных концентраций миоглобина и лептина, а также соотношения лептин/адипонектин (рисунок 2). Согласно полученным данным, у больных с ТЭЖ ≥5 мм Ме концентрации миоглобина была выше в 1,2 раза, тогда как Ме концентрации лептина и соотношения лептин/адипонектин были выше в 3,8 и 3,6 раза, соответственно.

Анализ корреляционных связей между биохимическими маркерами выявил наличие прямых корреляционных связей высокой и средней силы между уровнями миоглобина и квБТШ (R=0,45; p<0,001) и ИЛ-6 с NT-proBNP (R=0,32; p<0,001). Корреляционный анализ не показал статистически значимых связей средней силы и более (R>0,3 по модулю) между возрастом больных ОДСНсФВ и концентрациями изучаемых аналитов, кроме аланинаминотрансферазы (R=-0,31; p=0,02).

Обсуждение

Анализ БТШ у пациентов с ожирением и ОДСНсФВ, выполненный в настоящем исследовании, продемонстрировал статистически значимо более низкий уровень БТШ70 у этих больных относительно лиц без ожирения. Согласно имеющимся в литературе данным, роль высокомолекулярных шаперонов, к которым относится БТШ70, при ожирении достаточно неоднозначна: описаны как их гиперсекреция на фоне ожирения, как следствие декомпенсации развивающегося клеточного стресса, так и снижение их концентрации, которое может быть связано с ослаблением эффективности механизмов ответа на клеточный стресс (heat shock response) у больных с ожирением [15][18][19].

Полученные в настоящем исследовании данные о статистически значимо более высоких концентрациях низкомолекулярного, так называемого "малого" БТШ27, у больных ОДСНсФВ с морбидным ожирением согласуются с результатами исследований других авторов, согласно которым гиперсекреция данного шаперона является фактором, связанным с выраженностью ожирения и неблагоприятным течением ХСН [14][20].

В настоящем исследовании получены данные о статистически значимых более высоких концентрациях лептина и миоглобина у больных с гипертрофией ЭЖТ. Как описано в литературе, гипертрофированная ЭЖТ не только оказывает прямое механическое воздействие на миокард, но и способствует его ремоделированию за счет высвобождения медиаторов воспаления; одним из таких медиаторов является лептин, избыточная секреция которого как раз характерна для гипертрофированных адипоцитов [8][21]. В свою очередь, повышение уровней миоглобина у пациентов с ОДСНсФВ и гипертрофией ЭЖТ может свидетельствовать о предрасположенности таких пациентов к процессам, связанным с поражением миокарда.

В настоящем исследовании не было получено статистически значимых различий в уровнях ММП2, ММП9 и ТИМП-1 в зависимости от наличия и выраженности ожирения, а также ТЭЖ. В литературе представлены результаты изучения маркеров ремоделирования межклеточного матрикса и их связи с другими клиническими характеристиками больных ХСН с различной ФВ, главным образом, при компенсированном течении заболевания. Так, в исследовании, проведенном Kobusiak-Prokopowicz M, et al., анализировали уровни ММП2 и ТИМП-2 у больных ХСН и хронической болезнью почек, на фоне которой наблюдалось повышение концентраций изучаемых соединений [12]. В исследовании, проведенном отечественными авторами, были получены достоверные корреляции между концентрацией ТИМП-1 и эхокардиографическими признаками гипертрофии левого желудочка. В исследовании Pan W, et al. на выборке из 113 больных ХСН с различной ФВ было показано, что уровни ММП2 и ММП9 статистически значимо выше в плазме крови больных ХСН со сниженной ФВ, относительно больных с умеренно низкой и сохраненной ФВ [13]. В работе Wu CK, et al. на выборке из 77 пациентов с компенсированной ХСНсФВ была выявлена связь гиперсекреции NT-proBNP, ММП2, ТИМП-1 и галектина-3 с более выраженным миокардиальным фиброзом, оцененным по данным магнитно-резонансной томографии [22].

В современной отечественной и зарубежной литературе представлен ряд работ, посвященных изучению достаточно широкого спектра биохимических маркеров и их сочетаний у больных ХСН. Так, в исследовании, проведенном на китайской популяции больных ОДСНсФВ было показано, что ряд биохимических показателей, включая NT-proBNP, тропонин Т, фактор дифференцировки роста-15 (GDF-15), фактор некроза опухоли-альфа, биомаркер эндотелиальной дисфункции эндоглин, а также ММП2, ММП9 и ТИМП-1 были независимыми предикторами 2-летнего риска смерти от всех причин [11]. В работе Yu M, в качестве биохимического фактора, связанного с 30-дневной выживаемостью больных ОДСН различных фенотипов были проанализированы значения индекса атерогенности плазмы крови, рассчитанного как десятичный логарифм (log10) отношения уровня триглицеридов к уровню холестерина липопротеинов высокой плотности, при этом высокие уровни данного показателя были ассоциированы с менее благоприятным прогнозом [23]. В работе Нарусова О. Ю. и др. изучалась возможность использования пептида копептина в качестве прогностического маркера риска неблагоприятных исходов у пациентов с декомпенсацией СН III и IV функциональных классов (ФК), при этом концентрации копептина при поступлении >42,48 пмоль/л и при выписке >28,31 пмоль/л были ассоциированы с неблагоприятным прогнозом [24]. В исследовании Теплякова А. Т. и др. оценивали возможность использования ТИМП-1 в качестве маркера степени тяжести и риска неблагоприятных сердечно-сосудистых событий у пациентов с ОДСН с различной ФВ, при этом уровни ТИМП-1 статистически значимо ассоциировались с более высоким ФК ХСН: II ФК — 275,9 нг/мл, III ФК — 637,2 нг/мл и IV ФК — 1295,8 нг/мл [25].

Обращает на себя внимание, что, несмотря на важную роль, которую играет ожирение в патогенезе ХСН, в большинстве исследований, посвященных анализу биомаркеров при ОДСНсФВ, этот фактор и его связь с концентрацией биохимических показателей, практически не анализировались [26]. В настоящем сравнительном исследовании выявлены различия в концентрациях лептина, адипонектина и их соотношения у больных ОДСНсФВ в зависимости от наличия ожирения.

Ранее в ряде работ была описана гиперсекреция лептина и снижение концентрации адипонектина на фоне ожирения [9][10], однако применительно к ОДСНсФВ таких работ нет — похожие исследования адипоцитокинов проводились только при компенсированной ХСН. Так, в работе Faxen UL, et al. сравнивались уровни лептина и адипонектина у больных ХСН с сохраненной и сниженной ФВ, при этом уровень лептина у больных ХСН был повышен относительно группы контроля, однако различий между фенотипами заболевания выявлено не было. Показано, что концентрации лептина положительно коррелировали с ИМТ, тогда как концентрации адипонектина — отрицательно [27], что согласуется с результатами, полученными в настоящем исследовании. В работе Ramirez MF, et al. анализировалась взаимосвязь ассоциированных с ожирением биомаркеров (лептин, адипонектин, ИЛ-6) и толерантности к физической нагрузке у больных с компенсированной ХСНсФВ, при этом повышенные уровни лептина были связаны со снижением переносимости физической нагрузки [28].

Обобщая результаты настоящего исследования и данные мировой и отечественной литературы, можно предположить, что маркеры ремоделирования межклеточного матрикса являются факторами, потенциально ассоциированными с особенностями клинического течения ХСН, при этом не зависящими от выраженности ожирения. Данная закономерность вполне согласуется с современными представлениями о действии ММП [29], активация которых в большей степени ассоциирована с процессами нарушения протеостаза и регулируется сложной системой ингибиторов и транскрипционных факторов, напрямую не подверженных влиянию хронического воспаления, ассоциированного с ожирением.

Перспективы дальнейших исследований биохимических особенностей ОДСНсФВ при ожирении и без него включают более детальное исследование биомаркеров воспаления включая исследование концентраций белков инфламмасом и транспортируемых ими ИЛ, исследование циркулирующих уровней и активности ассоциированных с воспалением ферментов (нейтрофильная эластаза, ферменты группы каспаз), а также сравнительный анализ с другими группами больных, например, с компенсированной ХСНсФВ и другими фенотипами ХСН.

Ограничения исследования. Одним из ограничений исследования является относительно небольшой объем выборки, что не позволило с достаточной статистической мощностью провести анализ всех клинико-анамнестических факторов, способных оказать потенциальное влияние на концентрации исследуемых аналитов. Другим ограничением является постановка диагноза ожирения по ИМТ, поскольку у пациентов с ОДСНсФВ масса тела может быть увеличена за счет застойных явлений. Однако дополнительно проведенный сравнительный анализ концентраций биомаркеров в зависимости от толщины ЭЖТ позволяет частично преодолеть данное ограничение, поскольку определение этого показателя является одним из способов оценки выраженности висцерального ожирения.

Заключение

Ожирение у больных с ОДСНсФВ ассоциировано с изменениями концентраций основных показателей адипоцитокинового комплекса, таких как лептин, адипонектин и их соотношение, при этом данные факторы также зависят от степени гипертрофии ЭЖТ. Биомаркеры клеточного стресса — БТШ — на фоне ожирения показали разнонаправленные тенденции, БТШ27 имел более высокие уровни при морбидном ожирении, тогда как более высокая секреция БТШ70 наблюдалась у больных ОДСНсФВ без ожирения. Таким образом, исследованный в работе биохимический профиль больных ОДСНсФВ характеризуется рядом особенностей, связанных с ожирением, что может свидетельствовать о его вовлеченности в патогенез ХСН и патофизиологические процессы, происходящие при декомпенсации данного заболевания.

Отношения и деятельность. Исследование проводилось в рамках государственного задания "Разработка информационно-аналитической системы для прогнозирования и улучшения исходов путем оптимизации подходов к ведению пациентов с декомпенсированной сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса с использованием мультимаркерной стратегии и методов искусственного интеллекта" (2025-2027гг, регистрационный номер И125011901994-4).