Ассоциации биомаркеров хронического воспаления, программируемой клеточной гибели и ремоделирования миокарда с клинико-инструментальными характеристиками больных с острой декомпенсацией сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса

Введение

Острая декомпенсация (ОДСН) сердечной недостаточности (СН) рассматривается как наиболее часто встречающаяся форма острой СН, являясь крайне неблагоприятным фактором прогноза течения заболевания и повышая риск летального исхода [1][2]. ОДСН может развиваться при различных фенотипах хронической СН (ХСН): со сниженной фракцией выброса (ФВ) левого желудочка (ЛЖ) <40%, c умеренно-сниженной ФВ ЛЖ — 41-49% и ХСН с сохраненной ФВ ЛЖ (ХСНсФВ) ≥50%, а наличие сохраненной ФВ не является в данном случае фактором благоприятного прогноза [3].

При этом именно среди больных с фенотипом с сохраненной ФВ за последние десятилетия описан рост заболеваемости как в России, так и во всем мире [4-6]. Кроме того, ХСНсФВ считается одним из наименее изученных и диагностически сложных фенотипов ХСН, в сравнении с ХСН со сниженной и умеренно-сниженной ФВ [7][8].

Ключевым звеном патогенеза ХСНсФВ считается хроническое воспаление, формирующееся как следствие сопутствующих заболеваний, включая артериальную гипертензию, абдоминальное ожирение, сахарный диабет 2 типа, хроническую обструктивную болезнь легких и т.д.) [9][10]. Гипертрофированная жировая ткань, в т.ч. эпикардиальная, характеризуется способностью секретировать комплекс провоспалительных соединений, включая моноцитарный хемоаттрактантный белок-1 (MCP-1). МСP-1 провоцирует моноцитарную инфильтрацию, в результате которой в жировой ткани повышается количество М-1 макрофагов, которые дополнительно продуцируют провоспалительные цитокины [11].

Важным процессом, связанным с хроническим воспалением, является так называемый пироптоз — разновидность программируемой клеточной гибели. Программируемая клеточная гибель представляет собой генетически детерминированный процесс, при котором клетка активирует внутренние молекулярные механизмы для собственного уничтожения; пироптоз — это частная форма программируемой клеточной гибели, связанная с воспалением. При пироптозе под действием ферментов каспаз протекает активация комплекса белков — инфламмасом, в результате чего происходит разрушение клетки с последующим выходом во внеклеточную среду ряда провоспалительных агентов, таких как интерлейкин (ИЛ)-1β и ИЛ-18. При этом сами структурные белки инфламмасомы, такие как белок криопирин (NLRP3 — цитозольный белок, NOD-подобный рецептор семейства NALP, основной компонент одноименного типа инфламмасом) также могут поступать во внеклеточную среду, а оттуда через капиллярную сеть в кровоток, где могут быть измерены иммунохимическими методами — в сыворотке или плазме крови [12].

Другим типом программируемой клеточной гибели, связанным с воспалением, является нетоз, который представляет собой процесс разрушения нейтрофилов с поступлением их содержимого во внеклеточную среду. Ключевую роль в процессе нетоза играют нити деспирализованного хроматина (комплекса дезоксирибонуклеиновой кислоты и гистоновых белков), образующие так называемые нейтрофильные ловушки, которые способны связывать патологические молекулярные паттерны — молекулярные структуры, распознаваемые иммунной системой как сигналы опасности. В формировании нейтрофильных ловушек участвует фермент нейтрофильная эластаза (НЭ), активность которой может быть измерена в сыворотке крови и использоваться в качестве косвенного биомаркера активности процессов нетоза [13].

Таким образом, хроническое воспаление при ХСН является фактором, запускающим патофизиологические процессы, которые, в свою очередь, еще больше усиливают воспаление. Воспаление и связанные с ним процессы программируемой клеточной гибели в итоге приводят как к повреждению миокарда (ремоделирование, ишемия), которое сопровождается изменением концентрации ряда кардиомаркеров [14], так и к системным эффектам, включающим венозный застой и гипоперфузию периферических тканей, что на молекулярном и субклеточном уровне реализуется в нарушении гомеостаза клеточных белков — протеостаза [15][16].

В связи со сложностью диагностики и оценки течения ОДСН с сохраненной ФВ (ОДСНсФВ) особую важность приобретает изучение лабораторных аналитов, изменения циркулирующей концентрации которых могут быть связаны с клиническими особенностями больных (наличие висцерального или эпикардиального ожирения), выраженностью венозного застоя по большому и малому кругу кровообращения, эхокардиографическими признаками гипертрофии миокарда.

Цель работы — провести анализ взаимосвязи концентраций циркулирующих биомаркеров хронического воспаления, программируемой клеточной гибели, ремоделирования миокарда и клеточного стресса с клинико-инструментальными характеристиками больных с ОДСНсФВ.

Материал и методы

В исследование было включено 240 пациентов в возрасте от 47 до 96 лет, входящих в Госпитальный Регистр Острой Декомпенсации Сердечной Недостаточности с сохраненной фракцией выброса (ГРИФ), зарегистрированного на ClinicalTrials.gov как исследование "Hospital Register of Decompensated Heart Failure With Preserved Ejection Fraction" под номером NCT06114498. В регистр были включены пациенты, поступившие с диагнозом ОДСНсФВ в ГБУЗ "Городская клиническая больница им. В. В. Вересаева Департамента здравоохранения города Москвы" в период с 02.10.2023 по 26.05.2025 соответствующие критериям включения: (1) наличие клинической картины ОДСН (одышка, ортопноэ, клиника "сердечной астмы" или отека легких, (2) уровни N-концевого промозгового натрийуретического пептида (NT-proBNP) в плазме крови на момент поступления в стационар >300 пг/мл при синусовом ритме или >600 пг/мл при наличии фибрилляции предсердий, ФВ ЛЖ ≥50%; (3) наличие структурных или функциональных нарушений сердца, согласующихся с наличием диастолической дисфункции ЛЖ (повышение давления в левом предсердии по данным трансторакальной эхокардиографии (ЭхоКГ). Критерии невключения: системные иммуновоспалительные заболевания (анкилозирующий спондилит, системная склеродермия, псориаз, системная красная волчанка, системные васкулиты, подагрический артрит, болезнь Шегрена, воспалительные миопатии), врожденные и/или приобретенные пороки сердца средней и тяжелой степени (за исключением функциональной митральной и трикуспидальной регургитации умеренной степени), злокачественный онкологический процесс вне ремиссии, острая хирургическая патология, терминальная почечная недостаточность (требующая проведения гемодиализа) — расчетная скорость клубочковой фильтрации <15 мл/мин/1,73 м².

Исследование проводилось в соответствии с принципами Хельсинкской декларации, одобрено этическим комитетом ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России (протокол № 04-05/23 от 18.09.2023); все включенные пациенты подписывали две формы информированного согласия — на участие в исследовании и на биобанкирование крови.

Всем включенным в исследование пациентам с ОДСНсФВ проводилась трансторакальная ЭхоКГ по стандартному протоколу, а также оценивалась толщина эпикардиальной жировой ткани (ТЭЖ) в мм. С целью оценки выраженности периферического венозного застоя проводилось ультразвуковое исследование по протоколу VExUS (venous excess ultrasound score, ультразвуковое исследование венозного избытка).

В зависимости от диаметра нижней полой вены, а также от количества и величины выявленных отклонений устанавливается степень выраженности венозного застоя: VExUS Grade 0 (застоя нет), 1 (незначительный застой), 2 (умеренный застой) и 3 (выраженный застой).

Взятие крови для лабораторных исследований проводилось из кубитальной вены в вакуумные системы типа Monovette (Sarstedt, Германия) после поступления больных до начала каких-либо терапевтических мероприятий. Кровь для рутинных лабораторных исследований поступала на анализ в клинико-диагностическую лабораторию в тот же день, а кровь для специальных биохимических исследований после обработки (центрифугирование в режиме 2000 G, 10 мин, комнатная температура) аликвотировалась в криопробирки и хранилась при температуре -80 °С (морозильная камера Haier, Китай).

Общеклинический анализ крови выполнялся на гематологическом анализаторе BC-6800 Plus (Mindray, Китай), рутинные биохимические исследования выполнялись на BS-800M1 (Mindray, Китай), анализ NT-proBNP проводился иммунохемилюминесцентным методом на анализаторе Maglumi 2000 (Snibe, Китай).

Сывороточные и плазменные концентрации белков определяли иммуноферментным методом с применением автоматической промывки на аппарате Biobase BK9622 (Bibase, КНР) с детекцией оптической плотности на фотометре Multiscan FC (Thermo, США) на длинах волн 450 и 620 нм. Уровни ИЛ-6, ИЛ-1β, ИЛ-18, MCP-1, VEGF-A (vascular endothelial growth factor A, фактор роста эндотелия сосудов А) анализировались с использованием реактивов компании Вектор-Бест (Россия) с аналитической чувствительностью 0,5; 1,0; 2,0; 15,0 и 10,0 пг/мл, соответственно, без дополнительных разведений сыворотки крови. Уровень цистатина С в сыворотке крови определяли с использованием набора реактивов Вектор-Бест (Россия) с калибровочным диапазоном 0-10 мкг/мл и аналитической чувствительностью — 0,05 мкг/мл. Определение сывороточной концентрации структурного белка инфламмасомы криопирина (NLRP3 — nod-like receptor family pyrin domain containing 3), проводилось с использованием тест-систем компании Cloud-Clone (США/КНР) с аналитической чувствительностью 0,12; 1,33; 0,122 нг/мл в нативной сыворотке. Концентрации матриксных металлопротеиназ (ММП)-2 и ММП-9 определялись в сыворотке крови, разведенной фосфатно-солевым буфером (0,01 ммоль/л PBS, pH=7,0-7,2) с использованием наборов Cloud-Clone (США/КНР), а тканевых ингибиторов металлопротеиназ (ТИМП)-1 и ТИМП-4 с использованием наборов фирмы Ray-Biotech (США). Количественное определение лептина проводилось с использованием набора компании DBC (Канада), а адипонектина — тест-системой компании Biovendor (Чехия) с аналитической чувствительностью 0,5 и 26 нг/мл, соответственно, в сыворотке крови, разведенной согласно инструкции производителя. Определение концентрации маркера ишемии миокарда — ишемией модифицированного альбумина (ИМА) выполнялось в разведении с использованием 0,01 ммоль/л PBS, pH=7,0-7,2 при помощи тест системы Cloud-Clone (США/КНР). Уровень кардиомаркера sST2 (soluble suppression of tumorigenicity 2 (растворимый белок подавления туморогенеза 2) в нативной плазме крови с применением набора компании YL Biotech Company (КНР) с минимальной детектируемой концентрацией 0,028 нг/мл.

Уровень сердечного тропонина I определяли высокочувствительным иммунохемилюминесцентным методом на автоматическом анализаторе Lifotronic eCL8000 (набор реактивов Lifotronic, Китай).

Активность НЭ в сыворотке крови определяли кинетическим методом, используя 2-лучевой спектрофотометр Shimadzu 1800 UV (Shimadzu, Япония). В качестве субстрата использовали N-t-BOC-Ala-р-нитрофениловый эфир (MERCK, Германия). В качестве растворителя для эфира использовали ацетонитрил (MERCK, Германия). Реакцию проводили в 0,1М фосфатном буферном растворе с рН=6,5. Реакцию проводили в кварцевой кювете, оценивали прирост оптической плотности на длине волны 347,5 нм.

Статистический анализ полученных результатов проводился в программе SPSS (IBM). Для попарного сравнения непрерывных (количественных) переменных применялся критерий Манна-Уитни. Анализ различий категориальных переменных проводился с применением критерия Фишера. Анализ ассоциаций проводился с использованием логистического регрессионного анализа с принудительным включением в качестве ковариат возраста, пола и наличия острой почечной недостаточности. С целью исключения мультиколлинеарности в регрессионную модель не включались переменные, между которыми были выявлены корреляционные связи (оценивались методом Спирмена). Количественные результаты представлены в виде медианы (Me) и интерквартильного размаха [ Q25-Q75]. Различия и ассоциации считались статистически значимыми при p<0,05.

Результаты

Концентрации биохимических маркеров были определены у всех 240 пациентов с ОДСНсФВ, подробная характеристика которых представлена в таблице 1. Различия между группами по уровням показателей в зависимости от пола были выявлены для NT-proBNP, адипокинов — лептина и адипонектина и их соотношения (Л/А), ИМА и ТИМП-4, концентрации других изучаемых маркеров от пола не зависели, однако в дальнейшем анализе пол и возраст включались во все многофакторные модели. В качестве основных параметров для сравнения использованы такие инструментальные показатели, как ТЭЖ, наличие дилатации правого желудочка (ПЖ), а также выраженность застойных явлений, оцененных по протоколу VExUS.

В группе больных с эпикардиальным ожирением (ТЭЖ >5 мм) концентрации кардиомаркеров NT-proBNP, sST2, маркера острого воспаления — С-реактивного белка, определенного высокочувствительным методом, маркеров пироптоза и нетоза — NLRP3, ИЛ-18, ИЛ-1β и активность НЭ статистически значимо не отличались от значений в группе больных без эпикардиального ожирения, тогда как уровень цистатина С в сыворотке крови больных с эпикардиальным ожирением был статистически значимо выше. Группа больных с эпикардиальным ожирением также характеризовалась значимой гиперсекрецией классических провоспалительных адипоцитокинов — ИЛ-6, лептина, а также кратным повышением соотношения Л/А. Помимо этого, в группе с ТЭЖ >5 мм было выявлено статистически значимое повышение VEGF-A, ИМА и ТИМП-4 (таблица 2). У больных с выявленными признаками дилатации ПЖ были получены более высокие уровни NT-proBNP, цистатина С, ИЛ-6, VEGF-A и ММП-2.

Перед проведением множественного регрессионного анализа были оценены корреляции между маркерами, при этом было выявлено, что уровни ИЛ-6 статистически значимо коррелируют с уровнями лептина, цистатина С и VEGF-A (R=-0,14; 0,15; 0,24; соответственно, p<0,05; тогда как концентрация цистатина С коррелировала с уровнями лептина и VEGF-A (R=0,18 и 0,39; p<0,05). Уровень NT-proBNP коррелирует с ИЛ-6, цистатином-С и VEGF-A (R=0,32; 0,33; 0,16, соответственно, p<0,05). ММП-2 статистически значимо коррелирует только с VEGF-A (R=0,23, p<0,03). ИМА и ТИМП-1 с другими исследуемыми показателями не коррелировали.

С целью исключения мультиколлинеарности статистически значимо коррелирующие факторы не включались в модель одновременно, что привело к созданию трех отдельных моделей для оценки независимых ассоциаций изучаемых биомаркеров с наличием эпикардиального ожирения (таблица 3). Первая модель, помимо принудительно включенного возраста, пола и наличия острой почечной недостаточности, способной оказать влияние на концентрации биомаркеров, включала в качестве непрерывных переменных концентрации лептина, VEGF-A, ТИМП-1 и ИМА, при этом значимые ассоциации в рамках данной модели были получены только для ИМА и лептина. Вторая модель, включающая такие биомаркеры как ИЛ-6, ТИМП-1 и ИМА, продемонстрировала статистически значимые ассоциации между наличием эпикардиального ожирения и более высокими уровнями ИЛ-6 и ИМА. В третьей модели, в которую вместо ИЛ-6 был включен цистатин С, помимо статистически значимой ассоциации с уровнем ИМА была выявлена ассоциация ТЭЖ >5 мм с более высокими концентрациями цистатина С.

Несмотря на наличие различий уровней биомаркеров, по данным логистического регрессионного анализа с включением возраста, пола и наличия острого поражения почек, статистически значимых независимых ассоциаций между концентрациями маркеров и дилатацией ПЖ не выявлено.

Анализ различий концентраций биомаркеров в зависимости от выраженности застойных явлений представлен в таблице 4. У пациентов в группе с умеренным и выраженным венозным застоем (VExUS Grade 2 и 3) были статистически значимо более высокие уровни NT-proBNP, цистатина С, ИЛ-6, МСP-1, VEGF-A, ИЛ-18, ММП-2 в сравнении с больными без признаков венозного застоя по большому кругу кровообращения или с застоем легкой степени (VExUS Grade 0 и 1).

Для выявления биомаркеров, циркулирующие концентрации которых могут быть ассоциированы с венозным застоем, был проведен многофакторный регрессионный анализ, в который в рамках одной модели включались не коррелирующие между собой показатели и для которых были получены значимые результаты при однофакторном сравнении. В модель также включался возраст больных, пол и наличие острого поражения почек, таким образом, было построено две логистические регрессионные модели (таблица 5), которые позволили проанализировать независимые ассоциации биомаркеров с наличием умеренного и выраженного венозного застоя. В рамках одной модели статистически значимые ассоциации были выявлены только для концентраций MCP-1. В рамках другой модели статистически значимые ассоциации были выявлены между наличием венозного застоя умеренной и выраженной степени тяжести и более высокими циркулирующими уровнями цистатина С.

Обсуждение

В ходе исследования впервые был количественно проанализирован комплекс биохимических маркеров, гиперсекреция которых в кровоток ассоциирована с выраженностью процессов хронического воспаления, эндотелиальной дисфункции, программируемой клеточной гибели, а именно нетоза и пироптоза, а также процессов, связанных с повреждением миокарда, его ишемией и ремоделированием [17-19].

Полученные данные продемонстрировали, что в группе больных с ОДСНсФВ эпикардиальное ожирение ассоциируется с гиперсекрецией провоспалительных адипокинов, таких как ИЛ-6 и лептин, что согласуется как с результатами наших предыдущих исследований [16], так и с результатами других авторов [20-22]. Так, в исследовании Iacobellis G, et al. оценивали ТЭЖ и уровни адипокинов у пациентов с сахарным диабетом 1 типа и без него. У пациентов с диабетом наблюдалась статистически значимо бόльшая ТЭЖ и более высокий уровень лептина по сравнению с контрольной группой [20]. В исследовании Kaneda H, et al., были выявлены положительные корреляции уровня лептина с площадью эпикардиальной жировой ткани, площадью висцерального жира и площадью подкожного жира, с параметрами ЭхоКГ и биоимпедансного анализа у пациентов с артериальной гипертензией, сахарным диабетом 2 типа и гиперлипидемией [21]. Исследование метаболических факторов риска развития диастолической дисфункции ЛЖ у пациентов с ожирением показало статистически значимую корреляцию ТЭЖ и уровней лептина и ИЛ-6 [22].

В настоящем исследовании было показано, что уровень ИМА ассоциирован с эпикардиальным ожирением, что особенно важно, т.к. этот маркер отражает выраженность ишемии миокарда. Схожие результаты были получены в исследовании Baysal T, et al., показавшем, что уровень ИМА коррелировал с массой ЛЖ и ТЭЖ у детей и подростков с ожирением [23]; однако применительно к больным ОДСНсФВ подобных исследований ранее не проводилось.

Таким образом, полученные результаты согласуются с современными представлениями о роли гипертрофированной эпикардиальной жировой ткани как источника медиаторов воспаления, способствующих прогрессированию кардиометаболических нарушений, а также как фактора, связанного с ишемическими процессами [24][25].

Дилатация ПЖ сопровождалась повышением уровней NT-proBNP, цистатина С, ИЛ-6, VEGF-A и ММП2, что отражает выраженность структурных и функциональных изменений миокарда. Однако логистический регрессионный анализ не выявил независимых ассоциаций между дилатацией ПЖ и концентрациями исследуемых биомаркеров, что может быть связано с многофакторной природой правожелудочковой дисфункции [26].

Венозный застой является одним из ключевых патогенетических звеньев ОДСНсФВ [1][27]. Для больных с более тяжелыми застойными явлениями была характерна более высокая концентрация биомаркеров хронического воспаления: ИЛ-6, МСP1, маркера эндотелиальной дисфункции VEGF-A, а также маркера, связанного с пироптозом, — ИЛ-18, который высвобождается в кровоток при активации инфламмасомного комплекса [28].

Многофакторный анализ, выполненный в настоящей работе, выявил ассоциации венозного застоя с MCP-1 и цистатином С, что подчeркивает их потенциальную роль в оценке тяжести застоя и прогнозе у пациентов с ОДСНсФВ. В то же время, отсутствие независимой ассоциации NT-proBNP с застоем может быть связано с особенностями популяции (сохраненная ФВ) и требует дальнейшего изучения. MCP-1 является фактором моноцитарного звена хронического воспаления, которое индуцируется в т.ч. макрофагами жировой ткани, включая эпикардиальную. Ранее было показано, что у пациентов с ишемической болезнью сердца после проведения коронарного шунтирования повышенный уровень MCP-1 коррелировал со снижением ФВ ЛЖ как до, так и после проведения реваскуляризации ЛЖ [29]. В исследовании Xu S, et al. был проведен протеомный анализ плазмы крови больных дилатационной кардиомиопатией в сочетании с СН, при котором был выявлен более высокий уровень экспрессии MCP-1 по сравнению со здоровыми добровольцами, а также ассоциация повышенных концентраций данного аналита со сниженной ФВ ЛЖ и повышенным уровнем NT-proBNP [30].

Независимая ассоциация повышенных уровней цистатина С c более тяжелыми застойными явлениями у больных с ОДСНсФВ свидетельствует как о вовлеченности кардиоренальной оси в патогенез данного заболевания, так и о потенциальной возможности рассмотрения цистатина С у больных на фоне острой декомпенсации не только в качестве маркера поражения почек, но и как фактора, связанного с более тяжелым течением заболевания. Полученные нами данные о повышенных уровнях цистатина С при более тяжелой клинике ОДСНсФВ — наличии выраженного венозного застоя, сопоставимы с результатами ранее проведенного исследования при различных фенотипах ХСН, в котором сравнивали риск повторной госпитализации и смерти у пациентов в зависимости от уровня цистатина С в сыворотке или плазме крови; при этом повышенный уровень маркера рассматривался как неблагоприятный прогностический фактор [31]. В литературе имеются данные о том, что повышенный уровень цистатина С у пациентов без хронической болезни почек связан с более высоким риском развития ХСН [32]. Важно отметить, что цистатин С может определяться в любой клинико-диагностической лаборатории, оснащенной оборудованием для иммуноферментного анализа, с использованием зарегистрированных реагентов российского производства, причем при наличии потока проб его определение может занимать время <2 ч, что является достаточно быстрым сроком для подобных биомаркеров и усиливает потенциал его практического применения.

Таким образом, проведенный анализ выявил наличие статистически значимых ассоциаций концентраций циркулирующих биомаркеров ключевых патобиохимических процессов при ОДСНсФВ с результатами инструментальных методов исследования (ЭхоКГ с определением ТЭЖ, анализ венозого застоя по протоколу VExUS), что подчеркивает значимость и перспективность сочетанного применения инструментальных и лабораторных исследований для оценки тяжести заболевания и более глубокого понимания его патогенеза на молекулярном уровне. Перспективой дальнейших исследований в данной области является проведение анализа с оценкой отдаленных исходов ОДСНсФВ, которое позволит оценить значение инструментальных и лабораторных маркеров как факторов неблагоприятного течения и прогноза заболевания.

Ограничения исследования. Ограничением исследования является относительно небольшой объем выборки для количества исследуемых факторов (биомаркеров). С целью минимизации влияния данного ограничения вначале проводились однофакторные сравнения и только потом различающиеся факторы включали в многофакторную модель. Другим ограничением исследования является невозможность учета всех анамнестических факторов, таких как коморбидные заболевания, информация о которых не всегда могла быть объективно собрана в условиях поступления пациентов в тяжелом состоянии.

Заключение

Результаты настоящего исследования представляют собой комплексную лабораторную характеристику больных ОДСНсФВ, полученную на пациентах из детально охарактеризованного госпитального регистра. Проведенный анализ подтверждает значимость эпикардиального ожирения и связанных с ним биомаркеров, таких как ИЛ-6 и лептин в патогенезе ОДСНсФВ. Впервые показана связь гиперсекреции биомаркера ишемии ИМА с эпикардиальным ожирением у больных ОДСНсФВ. Выявленные ассоциации умеренных и выраженных застойных явлений с гиперсекрецией MCP-1 и цистатина С позволяют рассматривать данные аналиты как потенциальные факторы оценки тяжести заболевания, что в перспективе может быть использовано для индивидуализации терапии у больных с ОДСНсФВ.

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).