ФУНДАМЕНТАЛЬНА МЕДИЦИНА
МАРКЕРИ ОЦІНКИ ПРОГРЕСУВАННЯ
СЕРЦЕВОЇ НЕДОСТАТНОСТІ
ВСТУП
Несприятливі наслідки (включно зі смертю) серцевої недостатності (СН) описано в багатьох рандомізованих та популяційних дослідженнях. Визнання поганого прогнозу, асоційованого із цим станом, привело до розуміння того, що його ідентифікація є принциповою для подальшої оптимізації оцінки ризиків і стратифікації терапевтичних стратегій. В епідеміологічних дослідженнях виявлено багато чинників ризику СН, включаючи артеріальну гіпертензію, цукровий діабет, ниркову недостатність та ішемічну хворобу серця (ІХС).
Біомаркери мають потенційну корисність у діагностичному і прогностичному аспекті. Кількість літератури щодо їх ролі при СН постійно збільшується; відштовхуючись від актуальних даних, вже можна розглянути різні патофізіологічні й молекулярні механізми кардіальної дисфункції. Як і при будь-якому іншому діагностичному обстеженні чи прогностичному індексі потенційний біомаркер має забезпечувати інформацію, яка перебуває поза межами висновків формального клінічного обстеження. Біомаркери СН емпірично класифікуються як маркери: 1) нейрогормональної активації; 2) ураження кардіоміоцитів; 3) ремоделювання позаклітинного матриксу (ПКМ) і 4) маркери-медіатори запалення.
НЕЙРОГОРМОНАЛЬНІ БІОМАРКЕРИ
СН зокрема, та її форма, що виникає після інфаркту міокарда (ІМ), характеризується активацією нейрогормональної осі, особливо на ранній стадії. Найперспективнішими біомаркерами в цьому аспекті залишаються мозковий натрійуретичний пептид (МНУП) і норадреналін плазми.
Попередник МНУП складається із 108 амінокислот і розщеплюється на два компоненти: біоактивний МНУП (32-амінокислотний пептид) і N-кінцевий фрагмент. Посилення механічного навантаження на шлуночок і нейрогормональної активації індукує посилене утворення згаданого попередника, котрий і зазнає біохімічного розщеплення. Цей попередник разом із МНУП циркулюють у крові. Останній є фізіологічно активним пептидом із судинорозширювальними, діуретичними і натрійуретичними властивостями. Попередник МНУП має довше біологічне півжиття (приблизно 120 хвилин), порівняно із ним самим (близько 20 хвилин). Це робить його також потенційним біомаркером у діагностиці СН. Окрім зв’язування специфічними рецепторами, елімінація циркулюючого МНУП відбувається під дією нейтральних ендопептидаз і протеолітичних ферментів шляхом взаємодії з кліренсовими рецепторами жирової тканини і через нирки (найпринциповіший шлях).
Визначення МНУП плазми вивчали як діагностичний метод як при гострій СН, так і в скринінгу систолічної і діастолічної дисфункції лівого шлуночка серед безсимптомних осіб, включаючи тих, що перенесли ІМ. Відомо, що при раптовому виникненні задишки вимірювання цього показника з високою точністю дає змогу відрізнити серцеві причини від несерцевих. Чутливість такого методу сягала 77–93%, а специфічність — 83–98%. Площа під кривою (ППК) розрахункового графіка при межовій величині менше 100 пкг/мл широко цитується як поріг високої діагностичної точності для диференціювання гострої СН з іншими причинами задухи.
Останні дослідження розширили діапазон потенційних переваг рутинного визначення МНУ, окрім суто формальної констатації СН. Mueller et al. (2004) вивчали вплив вимірювання МНУП плазми у відділенні інтенсивної терапії при оцінці й терапії задишки, яка виникла гостро. Ці автори визначили такі порогові величини названого показника: 100 пкг/мл вказували на низьку ймовірність СН, 100–500 пкг/мл — на потенційну ймовірність, понад 500 пкг/мл свідчили про високу ймовірність цього стану. Рутинне застосування визначення МНУП у цьому дослідженні знижувало фінансові витрати на одного хворого, частоту госпіталізації і тривалість перебування в лікарні порівняно зі стандартним режимом ведення хворого, водночас достовірно не впливаючи на показники смертності через 30 днів від початку терапії. Потенційне пояснення переваг визначення МНУП при гострих станах полягає в тому, що він є кращим індикатором важкості СН, порівняно з лише клінічною оцінкою. Суттєвим недоліком для інтерпретації є те, що існує дуже мало валідних і стандартизованих шкал для оцінки СН в реанімаційних умовах. Зрештою, цілком зрозуміло, що показники МНУП лише доповнюють інформацію, одержану з анамнезу, при фізикальному обстеженні і з допомогою рентгенографії органів грудної клітки.
Корисність вимірювання МНУМ є більш обмеженою для скринінгу безсимптомних осіб із преклінічною СН. Хоча висновки кількох досліджень і свідчать про можливі переваги в амбулаторних пацієнтів, що мають задишку, ймовірно, цей показник має обмежене значення в популяційному скринінгу з приводу систолічної дисфункції лівого шлуночка (ЛШ). Якість визначення МНУП тут корелює із профілем клініки, пороговим значенням фракції викиду і цілями скринінгу. Чутливість вимірювання МНУП плазми для виявлення безсимптомної систолічної дисфункції ЛШ залишалася досить помірною. Якщо ж названий параметр застосувати для скринінгу безсимптомних осіб із тяжкою систолічною дисфункцією ЛШ (фракція викиду ЛШ — 30% і менше), то його дискримінаційні властивості поліпшуються.
Деякі автори припустили, що діагностична цінність МНУП поліпшиться тоді, коли його визначати при широкому діапазоні серцево-судинних розладів. Останній аналіз Фремінгемського дослідження серця засвідчив, що вимірювання цього метаболіту було предиктивно цінним при широкому діапазоні захворювань, включаючи СН, миготливу аритмію, інсульт, транзиторні ішемічні атаки і смерть. В іншому повідомленні названий тест оцінювали при широкому діапазоні кардіологічних станів, починаючи від аритмій і закінчуючи вродженими серцевими дефектами. При таких скринінгових цілях чутливість вимірювання МНУП плазми сягала 90%, а специфічність — 96%, водночас здобута інформація мала обмежену клінічну цінність через відсутність власне диференціально-діагностичної специфічності.
Визначення цього білка виявилося важливим прогностичним індикатором при хронічній СН. У дослідженні Val-HeFT (Valsartan Heart Failure Trial) таке вимірювання (разом із норадреналіном) з прогностичної точки зору було ліпшим від інших маркерів. У рандомізованому дослідженні карведилолу в пацієнтів із фракцією викиду ЛШ менше 25% вищі показники попередника МНУП асоціювалися із гіршим прогнозом. Також ці автори зазначали, що перевищення рівня попередника МНУП вище усереднених величин удвічі підвищує ризик смерті й госпіталізації. В іншому невеликому дослідженні хворих, скерованих з приводу діагностичної оцінки для подальшої трансплантації серця, параметри норадреналіну і попередника МНУП були прогностично важливішими для комбінованої кінцевої точки смерті й необхідності власне трансплантації, порівняно із фракцією викиду ЛШ, піковим споживанням кисню (VO2) і балами Шкали виживання при СН (Heart Failure Survival Scale). Якщо ж, наприклад, у пацієнтів із СН фракція викиду становила 45% і менше, то поєднання вимірювання МНУП і VO2 давало синергічний ефект прогнозування смертності від серцево-судинних причин. Принципове значення має також те, коли визначають МНУП. Так, відомо, що визначення МНУП перед випискою пацієнта зі шпиталю має більше предиктивне значення щодо наступних госпіталізацій та смерті, порівняно з визначенням цього показника відразу після прибуття хворого в лікарню. Загалом можна сказати, що вимірювання МНУП при СН може поліпшити оцінку прогнозу такого пацієнта, водночас виправдані подальші дослідження для визначення “дискримінативного порога”, корисного в оцінці ризику смерті й повторної госпіталізації, а також з’ясування оптимального часового інтервалу й частоти самого обстеження.
Дослідники намагаються розширити застосування визначення МНУП як сурогатного маркера контролю терапії СН, а також об’єктивного індикатора функціонального статусу на фоні фармакотерапії. Abdulla et al. (2004) переглянули висновки кількох досліджень, у яких вивчали МНУП і його попередник для оптимізації терапії СН, і представили суперечливі результати щодо кореляції між циркулюючими рівнями цих речовин і функціональним класом та ефективністю застосовуваних препаратів. Залишається незрозумілим, що є більш прогностично цінним — початкові цифри МНУП і його прекурсора чи їх динаміка. Результати актуальних досліджень (RABBIT, BATTLE-SCARRED, STARS) мають допомогти з’ясувати, чи візьмуть на себе рівні МНУП плазми роль біохімічного сурогату моніторингу і титрування препаратів при хронічній СН та чи впливатимуть вони на вибір терапевтичних мішеней.
Застосування одиничного або серійного визначення рівня МНУП з метою терапевтичного моніторингу обмежується кількома факторами. По-перше, це біологічні коливання показників, котрі становлять у поняттях коефіцієнта варіації 40–60% для МНУП і 33% для його попередника. По-друге, використання серійних вимірів потребує того, щоб брати до уваги час, необхідний для того, аби певні біохімічні зміни стали маніфестними, а це може становити кілька днів. Крім мого, залишається критично важливим оцінювати пропорційні зміни при серійних вимірах, котрі відображатимуть істинні зміни, а не спонтанні флюктуації. Останні дослідження засвідчили, що процентні зміни у серійних вимірах, котрі потребуватимуть двостороннього 95% довірчого інтервалу, щоб бути статистично значущими, сягатимуть 100%. Крім того, висока міжіндивідуальна варіація показників може стати принциповою причиною багатьох хибнопозитивних і хибнонегативних результатів — цей технічний момент обов’язково слід брати до уваги, перш ніж апробувати серійні виміри МНУП при рутинному лікуванні СН.
Також очевидно, що показники МНУП плазми не повністю співвідносяться із тиском наповнення ЛШ. Ключовими факторами, що впливають на підвищення рівня названого пептиду в крові, є жіноча стать, похилий вік і порушення функцій нирок. Рівень МНУП також коливається залежно від індексу маси тіла пацієнта. Хворі із СН та ожирінням мають відносно нижчі показники, тоді як особи з нижчим індексом маси тіла — схильні до їх підвищення.
У клінічній практиці виклики, які стоять перед лікарем, щодо міжіндивідуальної варіабельності МНУП і його попередника ускладнюються дією різних фармакологічних агентів. Так, згідно з даними різних авторів, фармакотерапія СН знижує вищезгадані параметри аж на 55%. Зокрема, це стосується таких препаратів, як інгібітори ангіотензин-перетворюючого ферменту (АПФ) (40%), сартани (10%), антагоністи альдостерону (55%) і бета-адреноблокатори (60%). Як і очікувалося, на фоні медикаментозного лікування також спостерігається значна варіабельність щодо його сприйняття.
Згідно з найостаннішими повідомленнями, рівень МНУП у плазмі нижчий при діастолічній СН, ніж при систолічній. Разом з тим цей вимір не є корисним для точної диференціальної діагностики цих двох станів. В іншому дослідженні виявили, що параметри МНУП плазми злегка підвищені при діастолічній СН, хоча таке підвищення не було абсолютним і виявлялося не в усіх обстежених осіб. Згадані повідомлення дають підставу думати, що названий показник є менш ефективним діагностичним засобом в амбулаторних пацієнтів із СН та збереженою систолічною функцією ЛШ.
Ймовірно, МНУП відіграватиме потенційну роль при деяких інших клінічних станах, асоційованих із СН. Наприклад, відомо, що підйом рівня його попередника та норадреналіну асоціювався зі зниженням виживання безсимптомних пацієнтів із тяжким аортальним стенозом, на основі чого можна думати про застосування цього виміру в контексті вибору пацієнтів для оптимального хірургічного втручання при захворюваннях серцевих клапанів. У літературі також описано асоціації, хоча статистично й нечіткі, між рівнем МНУП плазми і симптомами серцевої недостатності при гіпертрофічній кардіоміопатії. Виявлено, що рівні попередника МНУП є дуже чутливим маркером міокардіальної дисфункції при амілоїдозі (чутливість 93%, специфічність 90%), їх підвищення було пов’язане з гіршим прогнозом.
Найостанніші дослідження були зосереджені на потенційних перевагах вимірювання МНУП в сечі при СН. Так, у хворих із СН 4 класу згідно з Нью-Йоркською асоціацією серця (NYHA) визначення його попередника мало таку саму діагностичну точність, як стандартні виміри в плазмі, для ідентифікації осіб із систолічною дисфункцією ЛШ. Якщо ці результати будуть продубльовані іншими вченими, то такий підхід може стати альтернативним підходом у діагностиці СН.
Незважаючи на факт, що нині наші знання з біології та потенційних діагностичних можливостей МНУП значно розширилися, існує ще багато обмежень щодо молекулярної біології цього пептиду. Невідома точна локалізація ендогенних депо попередника МНУП і зони його вивільнення. Ферментна регуляція протеолітичного розщеплення останнього і прогормони-конвертази можуть бути потенційними мішенями для модуляції утворення біоактивного МНУП і бути цікавими з точки зору наступних досліджень. Цікавим залишається й вивчення кореляцій між рівнями названих біоактивних метаболітів у сечі та крові.
Ще однією сучасною концепцією є так званий ендокринний парадокс МНУП. Підвищення його рівня (а також споріднених протеїнів) у плазмі й посилення регуляції МНУП-залежних генів міокарда при СН вже давно описані в літературі. Логічно очікувати, що зростання рівнів циркулюючого і тканинного згаданого натрійуретичного пептиду буде асоціюватися із посиленням натрійурезу. Разом з тим відомо, що СН характеризується зниженням натрійурезу. Але ми знаємо, що пацієнти із СН реагують на ендогенне призначення МНУП. Причини такого парадокса залишаються незрозумілими. Потенційне пояснення — ймовірно, наявне недостатнє дозрівання МНУП-пропептиду при посттрансляційних біохімічних змінах, що відбувається при його вивільненні з міоцитів міокарда. Якщо ця гіпотеза підтвердиться, то циркулюючий попередник МНУП стане перспективною мішенню для нових терапевтичних втручань, спрямованих на посилення ендогенного генерування МНУП.
Норадреналін плазми є незалежним предиктором смертності при явній СН, а також у пацієнтів із безсимптомною систолічною дисфункцією ЛШ. Так, за даними дослідження Val-HeFT, зміни показників норадреналіну плазми протягом 4–12 місяців були передвісниками підвищеної смертності при СН. Проте залишається незрозумілим, чи буде в таких пацієнтів корисним рутинне визначення цього медіатора, оскільки в технічному плані для цього потрібен надчутливий рідинний хроматограф, а по-друге, коливання цього показника протягом доби не завжди корелює із прогнозом хвороби.
БІОМАРКЕРИ УРАЖЕННЯ МІОЦИТІВ
До біомаркерів ураження міоцитів належать тропоніни, білки серцевого типу, що зв’язують жирні кислоти, і легкий ланцюг-1 міозину (ЛЛМ-1).
Вже давно відомо, що рівень циркулюючого тропоніну може підвищуватися при систолічній СН навіть за відсутності супутньої ішемії. Різні першоджерела свідчать, що навіть мінімальне їх підвищення суттєво погіршує прогноз цього стану. Так, наприклад, серед пацієнтів-кандидатів на трансплантацію серця підйом тропоніну-1 виявлявся більш ніж на 50%, незалежно від причини СН (ішемічної або неішемічної). Хворі з виявленим підйомом цієї речовини в сироватці мали вираженіше прогресування лівошлуночкової систолічної дисфункції і зростання ризику смерті у 2 рази. У госпіталізованих пацієнтів із хронічною СН підйом циркулюючого тропоніну або тропоніну-1 виникав частіше й асоціювався з несприятливим прогнозом. Персистуючий їх підйом (понад 0,023 нг/мл) в інтервалі до 10 днів після госпіталізації пов’язувався зі зростанням ризику смерті в 5 разів в інтервалі найближчого року.
В іншому дослідженні пацієнтів із 2–4 класом СН за NYHA із фракцією викиду ЛШ менше 35% підвищення рівня циркулюючого тропоніну виявляли у 24% випадків, зростання цього параметра асоціювалося з підвищеною смертністю, ймовірністю повторної госпіталізації з приводу основного захворювання і погіршенням функції нирок. Паралельно із клінічним погіршенням на фоні персистуючого підйому тропоніну (понад 0,02 нг/мл) при динамічному спостережені виявлено погіршення показників фракції викиду ЛШ і прогресуюче збільшення розмірів ЛШ; якщо ж у пацієнтів виявляли низький рівень (нижче 0,02 нг/мл), то спостерігалася зворотна залежність.
Роль некрозу міоцитів у патогенезі лівошлуночкової дисфункції підтримана спостереженнями підвищених параметрів білків серцевого типу, що зв’язують жирні кислоти, при СН. Ці протеїни цитозолю транспортують жирні кислоти в кардіоміоцитах і швидко вивільняються у кров навіть при помірному ураженні міокарда. Також тропоніни є компонентами міофібрилярного скоротливого апарату клітини і після ураження останньої вивільняються у відносно невеликих кількостях. Згідно з різними повідомленнями, білки серцевого типу, що зв’язують жирні кислоти, позитивно корелюють із стадією СН за NYHA, а також чітко асоціюються зі смертністю при цьому стані.
Хоча механізми некрозу кардіоміоцитів при хронічній СН значною мірою з’ясовані, залишається невідомим, що є принциповим у цьому процесі — прихована ішемія, хронічне ураження клітинних мембран чи апоптоз. Подібно до тропоніну, легкі ланцюги-1 міозину є структурними елементами скоротливого апарату і їх рівень зростає при гострій СН. Під час клінічного дослідження флосеквінану при хронічній СН цей параметр зростав приблизно в половини залучених осіб і його рівень був пов’язаний із несприятливим прогнозом при подальшому спостережені. Потенційними труднощами в діагностичному застосуванні легких ланцюгів-1 міозину є те, що вони чітко асоціюються з термінальною стадією СН і вираженою дисфункцією нирок.
БІОМАРКЕРИ МАТРИКСНОГО РЕМОДЕЛЮВАННЯ
Кілька досліджень свідчать, що ремоделювання ПКМ міокарда характеризується певними змінами в концентрації деяких маркерів периферичної крові. Особливий інтерес представляють матриксні металопротеїнази (ММП) і їх тканинні інгібітори (ТІММП).
Автори Фремінгемського дослідження серця засвідчили підйом ММП-9 плазми і його асоціацію зі зростанням кінцево-діастолічного діаметра ЛШ за даними ехокардіографії. Разом з тим згадані вчені наголосили на низькій скринінговій точності визначення цього параметра через його дуже низькі й майже непридатні для детекції цифри у відносно безсимптомних осіб. Інші дослідники зосередилися на іншому спектрі хвороби; вони вивчали поліморфізм генів ММП-3 і ММП-9 і виявили, що генетична варіабельність впливає на прогноз пацієнтів із систолічною дисфункцією ЛШ.
Впливу ММП протидіють ТІММП, котрі виявлені в міокарді. Їх концентрація в плазмі обернено залежна від систолічної функції та ехокардіографічних показників гіпертрофії ЛШ за даними позагоспітальних вибірок. У хворих із дилятаційною кардіоміопатією рестриктивний тип руху клапанів асоціюється з діастолічною дисфункцією і поганим прогнозом. Такий варіант частково пов’язаний із надмірним відкладанням колагену в ПКМ. Елементом цього процесу є розщеплення проколагену 3 типу до однойменного колагену і його амінотермінального пропептиду (АТППК-3). Циркулюючі рівні останнього відображають ремоделювання міокарда (РМ) і погіршують прогноз пацієнтів із дилятаційною кардіоміпатією.
Рівні тенасцину-С, глікопротеїну ПКМ зростають при СН і корелюють зі ступенем систолічної дисфункції ЛШ, розмірами серця та концентрацією у плазмі АТППК-3 і МНУП в невеликих вибірках клінічних випадків.
ЗАПАЛЬНІ ТА ІНШІ БІОМАРКЕРИ, ВКЛЮЧНО З МОЛЕКУЛАМИ АДГЕЗІЇ
Численні наукові статті свідчать, що концентрація у плазмі запальних медіаторів зростає на пізніх стадіях СН і вони потенційно можуть бути застосовані для прогнозування цього стану і стратифікації його ризику.
Відомо, що ці речовини ідентифіковані як субклінічні індикатори майбутньої СН. Так, в учасників Фремінгемського дослідження серця (середній вік 78 років) концентрація в сироватці інтерлейкіну-6, С-реактивного білка й α-фактору некрозу пухлин (TNF-α) були предикторами майбутньої, клінічно очевидної СН. Пацієнти зі згаданого дослідження при підйомі С-реактивного білка (понад 5 мг/дл) мали потроєння ризику СН, а при зростанні всіх вищеназваних маркерів ймовірність цього стану зростала в 4 рази. Аналогічні спостереження виявлялися в дослідженні «Health, Aging and Body Composition» в осіб віком понад 70 років без клінічно явних симптомів серцево-судинних захворювань. Згідно з даними його авторів, інтерлейкін-6, С-реактивний білок і TNF-α незалежно один від одного пов’язувалися з ризиком майбутньої СН, і останній зростав, якщо всі три маркери перебували в дуже високому діапазоні.
Сироватковий розчинний рецептор ST2 належить до родини рецепторів інтерлейкіну-1, його виявляють після ІМ, він зворотно корелює із фракцією викиду ЛШ. Також його рівень підвищується при СН, він помірно корелює із концентрацією МНУП і норадреналіну. Хоча початкові показники рівнів цього рецептора прогностично малоцінні, їх підвищення в цьому сенсі більш значуще.
Також виявлено, що концентрація розчинного рецептора CT2 помірно корелює з кінцево-діастолічними розмірами ЛШ. Хворі на дилятаційну кардіоміопатію, в яких спостерігали підвищення цього параметра, як правило мали достатньо несприятливий прогноз.
Ще одним показовим запальним біомаркером при серцево-судинних захворюваннях є пара імуномодулюючих рецепторів CD40-CD154. Рецептор CD40 є регулятором активації, проліферації і диференціації В-клітин. Його ліганд CD154 міститься як у циркулюючій формі, так і фіксується на клітинній мембрані. Вони експресуються не лише на лімфоцитах, а й у багатьох інших клітинах, включаючи ендотеліальні. Відомо, що ця пара індукує інші маркери запалення, включаючи молекули клітинної адгезії (МКА), запальні цитокіни, хемокіни, а також активує ММП. Згадані імунні механізми безпосередньо пов’язані з патофізіологією СН. Посилення регуляції рецепторів CD40 і CD154 спостерігали на активованих тромбоцитах, які потенційно запускають запальні процеси в ендотеліоцитах і мікросудинному руслі. Також відомо, що в пацієнтів із СН надмір CD154 на тромбоцитах зростає і корелює з функціональним класом за NYHA. Майбутні дослідження мають з’ясувати можливості їх клінічного застосування.
Рівень циркулюючих МКА зростає при СН внаслідок їх посиленого синтезу, що відображає складні взаємодії між ендотеліоцитами, лейкоцитами і тромбоцитами. Важливу роль також відіграє Р-селектин, котрий опосередковує фіксацію лейкоцитів на ендотеліальній мембрані, що призводить до їх подальшої міграції в тканини і зону запалення. Є повідомлення, що рівень Р-селектину, а також МКА-1 зростає в осіб із СН, порівняно з контролем, а також корелює із клінічною тяжкістю стану відповідно до NYHA. Те ж саме можна сказати і про розчинні судинні МКА-1.
Вже давно відомо, що запалення асоційоване зі зростанням інших маркерів, котрі погіршують серцево-судинний прогноз. Так, у багатьох амбулаторних хворих із СН інтерлейкін-6 сироватки сильно корелює із тканинними факторами, котрі ініціюють коагуляційний каскад. У пацієнтів із гострою декомпенсованою СН рівні інтерлейкіну-6, тканинного фактору і фактору Віллєбранда були підвищені й пов’язані з несприятливим прогнозом через 6 місяців. Такі дані дають підстави думати, що активація запальних шляхів може продукувати стан гіперкоагуляції на фоні СН і таким чином погіршувати показники виживання.
ІНШІ ПЕРСПЕКТИВНІ БІОМАРКЕРИ
Вищеописані біомаркери були предметом багатьох досліджень, водночас із прогресом протеоміки з’являються все нові й нові їх різновиди, котрі можуть мати потенційне діагностичне застосування при СН.
Цікавим у цьому аспекті залишається урокортин. Це пептид, який виявляють у серці й головному мозку; він діє на рецептори кортикотропін-вивільняючого гормону з подальшим посиленим утворенням цАМФ. З фізіологічної точки зору урокортин має плейотропні ефекти, посилюючи синтез інтерстиціального колагену й індукуючи гіпертрофію серця. Він також посилює скоротливість міокарда, індукує розширення судин і синтез передсердного натрійуретичного пептиду в кардіоміоцитах, має антиапоптичні й протизапальні властивості. У пацієнтів із СН 1–2 класу за NYHA урокортин плазми чітко виявляється при систолічній дисфункції ЛШ. Його рівень знижується на пізніх стадіях захворювання і в осіб дуже похилого віку. Припускають, що посилення регуляції цього пептиду на ранній стадії СН може мати кардіопротекторний ефект, а зниження його концентрації свідчить про прогресування основного патологічного стану.
Загальновідомо, що ниркова недостатність є незалежним фактором ризику серцево-судинних захворювань. Цистатин С — це недавно відкритий маркер функції нирок, ймовірно, більш чутливий, ніж креатинін, для діагностики легкого і помірного зниження швидкості клубочкової фільтрації. Значне підвищення його концентрації може бути інформативним на ранніх стадіях ренального ураження (зворотна кореляція). Цистатин С — це одиничний білковий ланцюг із низькою молекулярною масою (13,25 кД), що включає 120 амінокислот, продукується всіма ядровмісними клітинами людського організму на постійному рівні, вільно фільтрується в ниркових клубочках і повністю піддається резорбції в проксимальних ниркових канальцях. Ген цистатину С міститься на 20 хромосомі. Більшість досліджень підтверджують, що концентрація цистатину С не залежить від статі, віку чи м’язової маси, але відомо, що за прогностичною цінністю щодо загальної смертності, смертності від серцево-судинних причин і ризику виникнення хронічної СН він перевищує креатинін та інші параметри.
Ix JH, Shlipak MG, Chertow GM, Whooley MA (2007) вивчали зв’язок між рівнем сироваткового цистатину С і негативним прогнозом у 990 амбулаторних пацієнтів з ІХС і з допомогою багатофакторного аналізу виявили, що особи із групи найвищого квартилю мали найвищий ризик смертності від усіх причин та серцево-судинних подій і ризик СН (відносний ризик 2,6; 95% ДІ — 1,0–6,9). Рівень цієї речовини з однаковою достовірністю давав змогу прогнозувати ризик згаданих ускладнень як при низькій, так і високій швидкості клубочкової фільтрації у хворих із мікроальбумінурією і без неї.
За даними дослідження CHS (Cardiovascular Health Study), у якому брало участь майже 6 тис. осіб, концентрація цистатину С демонструвала лінійну кореляцію з ризиком систолічної СН, але тільки верхній квартиль маркера (понад 1,2 мг/л) асоціювався з ризиком розвитку діастолічної СН. Така асоціація утримувалася навіть після корекції за віком, артеріальним тиском, гіпертрофією ЛШ, наявністю в анамнезі ІХС і цукрового діабету. Більше того, навіть у пацієнтів із первинно нормальною фракцією викиду ЛШ концентрація цистатину С давала змогу визначити схильність до розвитку систолічної СН.
У патогенезі СН підвищення тиску наповнення ЛШ призводить до вивільнення передсердного натрійуретичного пептиду і пригнічення вазопресину, що, у свою чергу, знижує симпатичні впливи на ниркову паренхіму й діурез. Навіть помірне порушення функції нирок ослаблює ці компенсаторні механізми і може спричинити зворотне всмоктування натрію і води, збільшення позаклітинного об’єму рідини і прогресування СН. Беручи до уваги такі процеси, спочатку припускали, що порушення функцій нирок сприятиме ризику виникнення діастолічної, а не систолічної СН. Проте, як згодом виявилося, навіть невелике зниження функції нирок запускає скоріше систолічну її форму, тоді як діастолічна СН виникає при вираженому зниженні функції нирок. Тісна асоціація між концентрацією цистатину С і систолічною СН може вказувати на потенційну кореляцію між рівнем біомаркера і дифузними захворюваннями серця.
Зниження фракції викиду ЛШ ще до розвитку клінічних проявів хронічної СН часто призводить до розладів ниркового кровоплину, активації ренін-ангіотензин-альдостеронової системи і в кінцевому рахунку — до підвищення рівня цистатину С. Таким чином, рівень останнього має лінійну кореляцію з ризиком виникнення різних форм СН.
Ще одним потенційним біомаркером при СН є апелін — сильний ендогенний інотроп, залучений у нейрогуморальну регуляцію. Оскільки структура його і його рецептора експресії близька до експресії ангіотензиногену, на експериментальних моделях з дефіцитом апеліну виявлено посилення вазопресорного ефекту на ангіотензин-2 (АНГ-2). У деяких дослідженнях апелін позиціонують як маркер-кандидат СН, хоча взаємозв’язок між ним і перебігом СН чітко не встановлений. Засвідчено, що рівень циркулюючого апеліну значно підвищується на ранніх стадіях захворювання і знижується на пізніх.
Цікавою речовиною залишається еритропоетин — глікопротеїн із масою 30,4 кД, що виробляється переважно нирками, є ключовим елементом системи гомеостазу, котра регулює кількість еритроцитів і транспортування кисню до тканин. Також відомо, що він запобігає програмованій клітинній смерті клітин-попередників еритроцитів і таким чином стимулює їх проліферацію, дозрівання й кінцеву диференціацію. Будь-які стани, що знижують ниркову секрецію еритропоетину, призводять до анемії.
Збільшення об’єму плазми крові сприяє розвитку ексцентричної гіпертрофії міокарда. З різних досліджень відомо, що маса серця в експериментальних тварин з анемією збільшується приблизно на 25%, внаслідок чого зростає напруження стінки ЛШ. Тоді як при помірній анемії у хворих за відсутності в анамнезі СН систолічна функція серця зберігається (або компенсаторно зростає), при дуже тяжкій анемії вона значно знижується. Виражене падіння рівня гемоглобіну (на 4–5 г/дл) асоціюється із затримкою натрію та рідини, зниженням ниркового кровоплину і швидкості клубочкової фільтрації, а також із нейрогуморальною активацією навіть при відсутності органічного ураження серця.
Зниження рівня гемоглобіну в осіб із хронічною СН асоціюється зі зростанням ризику госпіталізації і загальної смертності. Ці дані, одержані у хворих із СН різної етіології, досить однотипні і в цілому свідчать про наявність лінійної залежності між гіпогемоглобінемією і ризиком смерті. Потенційні механізми взаємозв’язку анемії і смертності при хронічній СН зумовлені змінами навантаження на шлуночки і структури міокарда в результаті нейрогормональної активації і зниженням здатності утилізувати вільні радикали. Анемія сама по собі може бути маркером тяжчого ураження міокарда, яке лежить в основі СН.
Відомо, що анемія (зниження рівня гемоглобіну нижче 120 г/л) наявна у 20–40% осіб із хронічною СН. При наявності хронізованого ураження серця вона погіршує скоротливість ЛШ і сприяє порушенню його систолічної функції, тоді як гіпертрофія ЛШ, що супроводжує анемію, сприяє виникненню діастолічної дисфункції.
При СН анемія може бути зумовлена як аліментарним дефіцитом заліза і вітамінів, так і прихованою крововтратою (наприклад, на фоні прийому дезагрегантів і антикоагулянтів), гемодилюцією, нирковою недостатністю, пригніченням функції кісткового мозку з резистентністю до еритропоетину. Після аналізу бази даних MEDLINE було виявлено, що при застосуванні останнього при хронічній СН він поліпшував клінічний перебіг основної патології, хоча тут потрібні додаткові дослідження.
У ряді досліджень засвідчено, що в осіб із хронічною нирковою недостатністю лікування анемії рекомбінантним еритропоетином приводило до зменшення гіпертрофії ЛШ, запобігало дилятації останнього, а при супутній хронічній СН — сприяло зростанню фракції викиду, ударного об’єму і серцевого викиду. Можливим поясненням такого феномену є безпосередня (екстраантианемічна) дія, яку еритропетин здійснював щодо міокарда, росту його клітин і функції ендотелію. Прогностичне значення рівня еритропоетину і його зв’язок із генетичними факторами з’ясовані недостатньо.
Останніми перспективними агентами, що активно досліджуються, є галектини. Вони належать до родини лектинів, що зв’язують β-галактозиди, експресуються в організмі багатьох хребетних (птахи, земноводні, ссавці) та безхребетних організмів (комахи) і навіть нижчих представників органічного світу, що свідчить про їх важливу роль у біологічних процесах.
Усі галектини зв’язують вуглеводи через вуглевод-зв’язувальні домени. Вони локалізуються переважно в цитоплазмі, хоч їх виявляють інколи і в клітинному ядрі. Ці сполуки інколи секретуються, проте зазвичай це здійснюється без специфічної сигнальної послідовності.
Галектини можуть зв’язуватися з різними антигенами клітинної поверхні. Вважають, що вони не мають специфічних індивідуальних рецепторів, кожен із них контактує з гетерогенним набором глікопротеїнів ПКМ. Останні дослідження також засвідчили, що галектини впливають на внутрішньоклітинні функції, зокрема сигнальну передачу, шляхом зв’язування з селективними лігандами й участі в інтрацелюлярних сигнальних шляхах.
Найбільше клінічне значення при серцевих захворюваннях має галектин-3. Це унікальна сполука, оскільки містить зовнішній N-термінальний домен завдовжки 100–150 амінокислот, багатий на пролін, гліцин, тирозин і глютамін. Крім того, він демонструє високу афінність до лактози і N-ацетиллактозаміну, це унікальний химероподібний лектин. Останнє означає, що ця біоактивна речовина включає колагеноподібні домени і домени розпізнавання вуглеводів, завдяки чому існує можливість взаємодіяти з широким діапазоном ММП, вуглеводів, а також неглікозильованих молекул, наприклад, рецепторів клітинної поверхні й позаклітинних рецепторів (колаген IV). Галектин-3 переважно взаємодіє з глікозильованими протеїнами матриксу, включаючи ламінін, фібронектин і тенасцин.
Подібно до інших споріднених представників цього класу галектин-3 локалізується в цитоплазмі та клітинному ядрі. Припускають, що втрата нуклеарної його фракції впливає на ризик малігнізації при раку. Ядерна експресія галектину-3 асоціюється з проліферативними ефектами і супроводжується його транслокацією з цитозолю в ядро активним чи пасивним шляхом. Галектин-3 містить кілька зон фосфорилювання й інших детермінативних сайтів, необхідних для його секреції новим, поки що некласифікованим шляхом. Через взаємодію з білками ММП він може долати плазматичні мембрани навіть за відсутності відповідних сигнальних пептидів.
Різні представники родини галектинів демонструють гетерогенні патерни експресії у різних клітинах і тканинах. Експресію галектину-3 виявлено в макрофагах, еозинофілах, нейтрофілах і опасистих клітинах. У тканинах він найбільш явно експресується в легенях, селезінці, шлунку, товстій кишці, надниркових залозах, матці та яйниках, набагато менше — в нирках, серці, головному мозку, підшлунковій залозі й печінці. Проте при певних патофізіологічних зсувах рівень експреції цього метаболіту може суттєво змінюватися.
Клінічні спостереження щодо того, що галектин-3 зростає при декомпенсованій СН, були опубліковані ще в 2004 році. Інші автори вивчали гомозиготних щурів із надмірною експресією гена реніну Ren-2d, що спричиняло виражену гіпертензію й ураження органів-мішеней. При цьому після 15 тижнів спостереження було виявлено дві різні групи експериментальних тварин — із явними клінічним проявами СН та компенсованим станом. Після цього їх порівняли з допомогою дослідження комплементарних ДНК із тканини серця й виявили набір 48 генів із відмінною регуляцією. Цікаво, що найбільш диференційовано регульовані гени зазвичай кодували білки клітинного матриксу, такі як колаген, остеоактивін і фібронектин, але не фактори, залежні від навантаження, наприклад, натрійуретичні пептиди. Найсильнішим регулюючим геном виявився ген галектину-3, експресія якого в декомпенсованих серцях щурів більш ніж у 5 разів перевищувала експресію в стабільних серцях.
Щоб з’ясувати в цьому аспекті причинно-наслідкові зв’язки, було проведено інфузію галектину-3 у перикардіальний мішок здорових мишей: це призвело до розвитку серцевого ремоделювання з дисфункцією та посиленої експресії колагенів. Беручи до уваги факт наявності посиленої регуляції галектину-3 перед виникненням явної СН, автори дійшли висновку, що він може бути фактором, котрий слід трактувати як нову мішень для терапевтичних інтервенцій при цьому патологічному стані.
Thandavarayan et al. (2008) недавно описали модель кардіоспецифічної експресії домінантно-негативної форми білка 14-3-3, котрий регулює апоптоз і кілька сигнальних шляхів, що призводять до дисфунції ЛШ. Окрім типових змін останнього (гіпертрофія, фіброз, апопотоз), ці автори також описали посилену регуляцію галектину-3 ЛШ. Тобто останній феномен може бути загальним проявом дисфункції ЛШ, він не пов’язаний із посиленим сигналізуванням через посередництво АНГ-2.
Потенційна роль в опосередкуванні ефектів галектину-3 належить тетрапептиду ас-SDKP, котрий піддається розщепленню з допомогою АПФ. Вчені засвідчили, що диференціація клітин кісткового мозку морських свинок до макрофагів пригнічується названим тетрапептидом. Якщо ж їм призначали АНГ-2, то ас-SDKP зменшував прояви фіброзу й експресію галектину-3 у тканині ЛШ. У другому дослідженні ремоделювання ЛШ індукували інфузією галектину-3 в перикардіальний мішок із паралельним призначенням ас-SDKP або без нього. Як і в попередніх повідомленнях, було виявлено, що галектин-3 посилював інфільтрацію макрофагами й опасистими клітинами, що асоціюється з розвитком інтерстиціального і периваскулярного фіброзу та дисфункцією ЛШ.
Ймовірно, він має важливе значення при фіброзі. Фіброз та утворення рубців залишаються ключовими механізмами в адаптивному серцевому ремоделюванні. Фібробласти, міофібробласти й макрофаги ідентифіковані як важливі клітини в ініціації та прогресуванні тканинного рубцювання. Різні фібротичні стани пов’язані з посиленням регуляції галектину-3 — цироз печінки, ідіопатичний фіброз легень і хронічний панкреатит. На експериментальних моделях такий процес описано при печінковому, нирковому і серцевому фіброзі.
Під час більш деталізованих досліджень ролі галектину-3 при серцевому ремоделюванні виявлено, що він локалізується в зоні самого фіброзу по сусідству з фібробластами і макрофагами, але не кардіоміоцитами. Зони його зв’язування візуалізуються з допомогою антитіл, мічених біотином, і переважно в ділянках перебування позаклітинних білків. Більше того, рекомбінантний галектин-3 спричиняє проліферацію та утворення колагену в культурах серцевих фібробластів in vitro.
Його також було ідентифіковано як потенційно важливий медіатор усунення кінцевих продуктів глікозилювання (КПГ). КПГ — це молекули, що формуються при неферментних реакціях між білками і залишками цукрів. З віком вони акумулюються в людському організмі, їх зростання очевидне при окисному стресі, нирковій недостатності або СН, ущільненні міокарда. КПГ-специфічні рецептори вже описано в літературі. Галектин-3 взаємодіє з ними, таким чином сприяючи елімінації цих патогенних субстанцій. Порушення його активності асоціюється з підвищеною чутливістю до захворювань нирок, індукованих КПГ; це дає підставу думати, що сам галектин-3 діє in vivo через згадані рецептори, реалізуючи протекторний вплив щодо КПГ-залежного ураження тканин. Разом з тим залишається невідомим, як галектин-3 впливає на молекулярну біологію КПГ у серці.
Багато експериментальних доказів свідчать, що він є ключовим гравцем у патогенезі фіброзу. Опубліковано роботи про роль галектину-3 при печінковому і нирковому фіброзі. Так, з допомогою останнього в печінці ТФК-β активує міофібробласти. У нирках його експресія і секреція макрофагами залишаються принциповими механізмами ренального фіброзу.
Окрім того, галектин-3 відіграє важливу роль у запальній реакції, яка залучена у процес РМ. На ниркових моделях запалення виявили, що він чітко пов’язаний із фіброзом та тканинним пошкодженням. Застосовуючи моделі мишей, Henderson et al. (2008) встановили, що зниження рівня фібробластів достовірно асоціювалося зі зниженням активації міофібробластів у зоні власне самого фіброзу. У серці не виявлено чітких доказів щодо запальних впливів галектину-3. Водночас в експериментальних мишей із експресією γ-інтерферону в печінці виявили міокардит, причому макрофаги експресували в ній високі рівні галектину-3.
Sharma et al. (2004) надали перше клінічне спостереження щодо галектину-3 в людей. Вони вивчали біоптати шлуночків у померлих пацієнтів із аортальним стенозом і збереженою або зниженою фракцією викиду ЛШ й засвідчили, що в осіб із прижиттєвими патологічними змінами ехокардіографічних показників його регуляція була посиленою. Van Kimmenade et al. (2006) опублікували висновки першого клінічного дослідження, в якому оцінювали потенційну роль галектину-3 як плазматичного біомаркера при СН. У ньому 599 осіб із задишкою, яка виникла гостро, вивчали з приводу діагностичної та прогностичної ефективності попередника МНУП, галектину-3 і апеліну. Діагноз СН було встановлено 209 пацієнтам, найкращим предиктором у діагностиці виявився про-МНУП. Різниця між ним і галектином-3 була дуже достовірною (Р < 0,0001). Оптимальна величина останнього становила 6,88 нг/мл, що асоціювалося з доброю чутливістю (80%), але низькою специфічністю (52%). Що стосується короткотермінового прогнозу (повторна госпіталізація з приводу СН чи загальна смертність через 60 днів), то, за даними мультиваріантного аналізу, галектин-3 був найкращим передвісником. Цікавим висновком цього дослідження стало те, що інші відомі предиктори прогнозу і ниркової дисфункції (наприклад, попередник МНУП) не засвідчили явних переваг. Згадане дослідження дає добрі докази на користь галектину-3 як біомаркера прогнозу, тоді як його ефективність при виявленні СН при діагностичному пошуку залишається неясною.
Цікаве механістичне дослідження Milting et al. (2008) описує кінетику галектину-3 у 55 пацієнтів із термінальною СН, що потребували механічної циркуляторної підтримки (МЦП). У ньому визначали кілька біомаркерів, особливо пов’язаних із фіброзом міокарда і серцевим ремоделюванням. Результати отримано такі: рівень біомаркерів, пов’язаних із фіброзом (включаючи галектин-3), порівняно із контролем, зростав; що стосується нефіброзних маркерів (наприклад, тенасцину, остеопонтину, інгібіторів ММП), то на фоні МЦП їх концентрація не знижувалася; рівень МНУП при МЦП знижувався; пацієнти, що не вижили при МЦП, порівняно з тими, хто вижив після трансплантації серця, мали вищі початкові рівні галектину-3.
В останньому дослідженні Lin et al. (2009) описано зв’язок між рівнем галектину-3 сироватки і маркерами метаболізму ПКМ. Ці автори вивчали 106 пацієнтів із хронічною СН (2–3 клас за NYHA, середній показник фракції викиду ЛШ — 35 ± 9%). Що стосується специфічних параметрів, то аналізувалися амінотермінальний пропептид проколагену 1 і 3 типу, ММП-2 і інгібітор ММП 1 типу, а також галектин-3. Рівні останнього корелювали з іншими маркерами, але не фракцією викиду, віком і статтю. Після статистичної корекції кореляція між галектином-3 і ММП-2 та амінотермінальним пропептидом проколагену 3 типу залишалася сталою. На думку авторів, ці результати відображають зв’язок між селективними лектинами й обміном ПКМ.
Отже, узагальнивши всі дані, можна сказати, що рівень галектину-3 плазми або сироватки зростає при гострій і хронічній СН незалежно від її етіології. Ймовірно, цей показник має прогностичну цінність. Проте для того, щоб він став стандартом діагностичного алгоритму при цьому стані, зокрема на преклінічному етапі, потрібні подальші дослідження у дібраних контингентів пацієнтів (ІХС включно зі станами після ІМ; артеріальна гіпертензія; дистрофічні ураження міокарда і т. ін.).
ВИСНОВОК
Загалом можна сказати, що вже скоро клінічний підхід до СН буде вдосконалено з допомогою ретельного використання біомаркерів. Потенційні напрямки використання — встановлення діагнозу, визначення прогнозу, контроль над вибором специфічних фармакотерапевтичних середників, їх титрування. Оптимальне застосування біомаркерів для згаданих цілей визначатиметься чинниками, котрі впливають на часовий патерн їх вивільнення в системний кровоплин або елімінації з нього, вибором найточніших лабораторних методик, реактивністю конкретних біоактивних сполук на лікувальні втручання. Найкращим кандидатом поки що залишається МНУП, проте на черзі й інші речовини (наприклад, галектини). Їх клінічна цінність заслуговує на подальше вивчення, і цілком ймовірно, що в майбутньому застосування певного набору конкретних маркерів поліпшить діагностику, стратегії лікування і стратифікацію ризику при СН різної етіології.
