Динамические изменения концентрации фактора некроза опухоли-α и интерферона-γ в периферической крови при сердечной недостаточности у больных ишемической болезнью сердца Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Медицинская иммунология 2000, Т. 2, № 4, стр 415-420 © 2000, СПб РО РААКИ

Оригинальные статьи

ДИНАМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ФАКТОРА НЕКРОЗА ОПУХОЛИ-а И ИНТЕРФЕРОНА-у В ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ ПРИ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ У БОЛЬНЫХ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА

Елисеева Л.Н., Оранский С.П., Ханферян Р. А.

Кубанская государственная медицинская академия

Резюме. Обследовано 29 больных ишемической болезнью сердца с хронической сердечной недостаточностью I-IV функциональных классов, контрольную группу составили 8 практически здоровых лиц. Определялось содержание в сыворотке крови провоспалительных цитокинов фактора некроза опухоли-а и интерферона-у в сопоставлении с показателями фракции выброса, индекса массы миокарда левого желудочка. Установлено снижение фракции выброса от 0,52±0,05 ед. при I функциональном классе хронической сердечной недостаточности до 0,24+0,07 ед. при IV функциональном классе, возрастание индекса массы миокарда левого желудочка от 129,91:5,9 г/м2 у больных с I функциональным классом хронической сердечной недостаточности до 252,2± 10,1 г/м2 при IV функциональном классе. Параллельно установлено достоверное повышение концентрации фактора некроза опу-холи-а до 67,3± 15,3 ЕД/л и интерферона-у до 108,3±6,1 ЕД/л у пациентов с III функциональным классом хронической сердечной недостаточности и до 72,9± 18,5 и 118±5,1 ЕД/л соответственно при IV функциональном классе. Выявлена обратная корреляционная зависимость между снижением фракции выброса и повышением содержания фактора некроза опухоли-а, а также положительная корреляционная связь между возрастанием индекса массы миокарда левого желудочка и повышением концентрации фактора некроза опухоли-а.

Ключевые слова: сердечная недостаточность, фактор некроза опухоли, интерферон.

Eliseeva L.N., Oranskij S.P., Chanferian R.A.

ALTERATIONS OF TNFa AND IFN-y SERUM LEVELS IN PATIENTS WITH ISCHEMIC

HEART DISEASE AND CONGESTIVE HEART FAILURE

Abstract. 29 patients with ischemic heart disease and congestive heart failure of I-IV classes (8 control subjects) were investigated. We measured plasma levels of proinflammatory cytokine tumor necrosis factor-а, and interferon-y, ejection fraction, left ventricular mass index. The decrease in ejection fraction from 0.52±0.05 units (functional class I of congestive heart failure) to 0.24±0.07 units (functional class IV) and the increase in left ventricular mass index from 129.9±5.9 g/m2 (functional class I) to 252.2±10.1 g/m2 (functional class IV) were shown. Plasma levels of tumor necrosis factor-а and interferon-y were also significantly increased from 67.3±15.3 and 108.3±6.1 U/l (functional class III) to 72.9±18.5 and 118±5.1 U/l (functional class IV) respectively. There was negative correlation between decreased Адрес для переписки1 ejection fraction and increased levels of tumor necrosis

350061 г. Краснодар, ул. Игнатова 41, кв. 144, factor-а. We also determined positive correlation between

Оранский С П increased left ventricular mass index and increased levels

Тел/факс- (8612) 37-04-44 • tumor necrosis factor-а. (Med.Immunol., 2000, vol.2,

e-mail: sergey 1601 ©mail.ru ^ PP 415-420)

Введение

До недавнего времени основные патогенетические механизмы хронической сердечной недостаточности (ХСН) рассматривались, главным образом, с позиции нейрогуморальной гипотезы, основными положениями которой являются активация симпа-то-адреналовой и ренин-ангиотензин-альдостероно-вой систем [1,8].

Однако, в последнее время получены новые данные о патогенезе ХСН, свидетельствующие, что в ее развитии имеет значение гиперпродукция другого класса биологически активных веществ - цитокинов, являющихся низкомолекулярными белковыми клеточными медиаторами, участвующими в процессах межклеточной коммуникации и регуляции нормальных биологических процессов - рост, дифференци-ровка гемопоэтических, лимфоидных и мезенхимальных клеток, репарация, ангиогенез, воспаление и обладающими ауто-, пара- и эндокринными эффектами [7,24].

В литературе имеются немногочисленные клинические сообщения о повышении концентрации различных провоспалительных цитокинов - фактора некроза опухоли-а (TNFa), интерлейкина-1 (IL-1|3), IL-6 и др. [14,25] у больных ХСН. При этом выявлено, что особая роль в патогенезе ХСН принадлежит TNFa. Установлено участие TNFa в патогенезе ХСН, связанное с синергической активацией симпато-адреналовой [17], ренин-ангио-тензин-альдостероновой систем, натрийуретичес-кого фактора [13,18] и др., что существенно дополняет нейро-гуморальную теорию прогрессирования ХСН.

С точки зрения представителей новой концептуальной модели прогрессирования ХСН в ее основе лежит неспецифическая активация макрофагов и моноцитов в плазме и межтканевой жидкости, реализующаяся при гипоксии и тяжелых расстройствах микроциркуляции в условиях ХСН, что приводит к индукции синтеза провоспалительных цитокинов, определяющих во многом эволюцию дисфункции левого желудочка [19].

Однако клиническое значение цитокинов у больных ИБС с ХСН изучено недостаточно, малочисленны данные о комплексном исследовании и балансе про- и антивоспалительных цитокинов, данные об их влиянии на показатели центральной гемодинамики противоречивы [2,15,22], в то время как многочисленные экспериментальные исследования свидетельствуют об установлении кардио-депрессивного влияния цитокинов как in vivo, так и in vitro [11,16].

Целью нашей работы явилось изучение концентрации основных представителей семейства провоспалительных цитокинов - TNFa и интерферо-на-у (IFNy) в сыворотке крови у больных ИБС с ХСН.

Материалы и методы

Обследовано 29 больных ИБС (22 мужчин и 7 женщин) в возрасте 45-67 лет (в среднем 59±3,4 лет).

I функциональный класс (ФК) ХСН по классификации NYHA установлен у 7 человек, II - у 8, III- у

8, IV - у 6 человек. У 12 человек установлен диагноз стенокардии I-II ФК, у 10 - III-IV ФК. У 19 больных имелись нарушения сердечного ритма (супра-вентрикулярная и желудочковая экстрасистолия -у 9 больных, тахисистолическая форма мерцательной аритмии - у 8). Перенесенный инфаркт миокарда был зарегистрирован у 14 больных, у 12 больных отмечалась сопутствующая артериальная гипертония. В исследование не включали больных с воспалительными, онкологическими и иммунокомплекс-ными заболеваниями.

Контрольную группу составили 8 практически здоровых лиц, рандомизированных по полу и возрасту.

Всем больным выполнялась эхокардиография (эхокардиограф Toshiba Sonolayer SSH-140A) с определением конечного диастолического (КДО), конечного систолического объемов (КСО) левого желудочка с последующим расчетом показателя сократимости, фракции выброса (ФВ), ударного (УО) и минутного объемов, общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС), массы миокарда левого желудочка (ММЛЖ) по формуле Devereux R. и Reichek N. [6] и индекса массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ), суточное мониторирование ЭКГ с последующей компьютерной обработкой данных на аппарате Siemens-Siestole. У 8 человек проведена коронарная ангиография.

Всем пациентам производилось исследование уровня цитокинов - TNFa и IFNy в периферической венозной крови методом иммуноферментного анализа с использованием стандартных наборов моноклональных антител (производства компании Boeringer Mannheim). Статистическая обработка выполнена методом вариационной статистики с использованием статистического пакета Biostat 4.03, достоверность различий оценивалась по критерию t Стьюдента.

Результаты

При исследовании показателей центральной гемодинамики установлено, что ФВ у больных с I ФК ХСН составила 0,52+0,05 ед„ при II ФК 0,42±0,08 ед. без достоверных различий с контрольной группой, при III и IV ФК ФВ снизилась до 0,36±0,05 и

0,24±0,07 ед. соответственно (р<0,05) (табл.1).

Концентрация TNFa при I ФК ХСН определена на уровне 44,0±1,2 ЕД/л и не отличалась от показателя в контрольной группе, у больных со II ФК выявлено недостоверное повышение TNFa до 49,1±8,8 ЕД/л. В группе больных с III ФК содержание TNFa

существенно повысилось до 67,3± 15,3 ЕД/л (р<0,05), при IV ФК - еще более возросло и составило 72,9±18,5 ЕД/л (р<0,05), т.е. превысило концентрацию этого цитокина более чем в 1,3-1,5 раза в сравнении с контрольной группой (рис.1).

При этом выявлена обратная корреляционная зависимость между снижением ФВ левого желудочка и повышением содержания ТКБа в периферической крови у больных с III ФК (г = - 0,39, р<0,05), которая возросла в группе пациентов с IV ФК ХСН до г = - 0,43, р<0,05.

Представленные данные свидетельствуют о наличии четкой связи между выраженностью ХСН и содержанием Т№а в периферической крови. При этом интересным фактом, на наш взгляд, является наибольший разброс значений показателя продукции

Т№а у больных с более высокими классами (Ш-ГУ) ХСН.

При сопоставлении уровня ОПСС и концентрации ТОТа установлено совместное их нарастание у больных с 1-Г/ ФК ХСН без выявления, однако, корреляционной зависимости.

В процессе исследования нами также установлено нарастание ММЛЖ от 279,2±18,6 г при I ФК ХСН до 401,2±29,1 г при IV ФК и ИММЛЖ от 129,9±5,9 до 252,2± 10,1 г/м2соответственно (табл.1). Заслуживающим внимания, на наш взгляд, явилось выявление корреляционной зависимости между увеличением массы миокарда и концентрацией ТИРа уже при I ФК ХСН (г = 0,6, р<0,05) с сохранением слабой корреляционной связи у больных П-Ш ФК (0,4 и 0,3 соответственно, р<0,05).

Табл.1. ГЕМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И СОДЕРЖАНИЕ ТМРа И ^N7 В ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ У БОЛЬНЫХ ИБС С ХСН

Показатель Контрольная группа I ФК ХСН II ФК ХСН III ФК ХСН IV ФК ХСН

КДО, мл 118,3+7,1 122,1+11,7 187,6+29,6* 202,5+10,8* 230,4±7,1*

КСО, мл 54,1+6,1 58,3±7,5 120,2±10,1 * 124,9+11,4* 182,5+18,5*

ФВ, ед. 0,5+0,06 0,52±0,05 0,42±0,08 0,36±0,05* 0,24±0,07*

УО, мл 61,1+4,2 63,8+7,9 69,2±2,1* 77,5±7,4* 86,9+6,3*

ОПСС,

ДИН. - с'СМ'5 1190,1 ±83,1 1232+85,1 1603,2+203,7* 2168±190,7* 2235+80,2*

ММЛЖ, г 271,1 ±17,1 279,2+18,6 356,1+18,2* 392,5±11,1* 401,2±29,1

ИММЛЖ, г/м2 122,2±6,1 129,9+5,9 152,2+8,1* 222,6+6,3* 252,2+10,1*

Т^а, ВД/л 42,1+2,2 44,0+1,2 49,1+8,8 67,3±15,3* 72,9+18,5*

1ГОу, ЕД/л 80+5,1 80,1 ±6,2 90,7± 12,2 108,3±6,1 * 118±5,1 *

Примечание: * - р<0,05 по сравнению с соответствующими показателями в контрольной группе.

140

120

100

р Фактор некроза опухоли-альфа □ Интерферон-гамма

40

20

0

* - р<0,05 в сравнении с контрольной группой

Контроль I ФК ХСН ПФКХСН III ФК ХСН IV ФК ХСН

Рис. 1. Концентрация фактора некроза опухоли-а и интеферона-у в периферической крови у больных ИБС с ХСН.

Положительная корреляционная зависимость также определена при сопоставлении ИММЛЖ и концентрации TNFa: при I ФК г = 0,7, при И-Ш г =

0,5 и 0,4 соответственно (р<0,05).

Изучение содержания противовоспалительного цитокина IFNy у обследуемых больных выявило, что его концентрация у пациентов с I ФК ХСН составила 80,1+6,2 ЕД/л и не отличалась от показателей в контрольной группе. При II ФК выявлена тенденция к его повышению до 90,7±12,2 ЕД/л (р>0,05). В группе больных с III ФК содержание IFNy повысилось до 108,3±6,1 ЕД/л (р<0,05), при IV ФК - возросло до 118+5,1 ЕД/л (р<0,05). Таким образом, представленные данные свидетельствуют об увеличении концентрации IFN-y по мере нарастания сердечной недостаточности, превышая при этом показатели контрольной группы у больных III и IV ФК на 35,4 и 47,3% соответственно при наличии только тенденции к повышению у больных со II ФК ХСН (13,4%) (рис.1).

Таким образом, проведенные нами исследования позволили выявить совместное увеличение концентрации провоспалительного цитокина TNFa и противовоспалительного - IFNy у больных ИБС по мере нарастания ФК ХСН.

Обсуждение

В литературе имеются единичные сообщения о повышении TNFa при синдроме сердечной недостаточности [3,23]. При этом отсутствует единое представление о пусковом механизме активации TNFa при ХСН. Torre-Amione G. et al. (1996) сообщают о повышенной продукции TNFa при гемодинамичес-кой перегрузке миокарда и считают его основным источником продукции цитокинов в условиях ХСН [23]. Anker S.D., Egerer К. et al. (1997) указывают, что причиной стимуляции синтеза TNFa при ХСН является высвобождение в периферический кровоток бактериальных эндотоксинов при венозном застое в кишечной стенке [3]. Альтернативной точкой зрения является гипоксическая теория активации цитоки-нового каскада при ХСН [12], согласно которой причиной увеличения содержания провоспалительных цитокинов является системная гипоксия и иммунно-воспалительный синдром, проявляющийся в конечных стадиях ХСН при глубоком дефекте микроциркуляции.

К настоящему времени известно что кардиодеп-рессивный эффект TNFa реализуется различными путями: угнетает фосфорилирование легких цепей миозина и тропонина-I, подавляет поступление и нарушает транспорт ионов Са2+ внутрь клетки [27], ингибирует пируватдегидрогеназу, являющуюся точкой соприкосновения углеводного, белкового, жирового обмена, что приводит к дефициту АТФ в клетке [5], активирует индуцированную синтетазу N0 и тем самым увеличивает внутриклеточное со-

держание эндогенного N0, вызывающего гибель кардиомиоцитов, запуская процесс апоптоза [20].

В нашей работе установлено параллельное увеличение ММЛЖ, ИММЛЖ и концентрации TNFa. Мы склонны связать этот факт с выявленной в экспериментальных исследованиях способностью TNFa индуцировать гипертрофию и дилатацию миокарда [28] с формированием так называемого “фенотипа сердечной недостаточности” [4].

При изучении содержания TNFa у больных III-IV ФК ХСН установлен значительный разброс уровней концентрации этого цитокина в крови. Мы считаем, что этот факт можно рассматривать с позиции исследований, проведенных Ferrari R. et al. [9], в результате которых выявлены динамические взаимоотношения уровня TNFa в периферической крови и содержания его циркулирующих рецепторов, которые способны нейтрализовать биологическую активность TNFa в крови и снижать его концентрацию в периферической крови. Эти данные свидетельствуют о необходимости параллельного исследования уровней TNFa и его рецепторов с целью более объективной оценки этих показателей.

Что касается содержания IFNy у больных ХСН, то сведения в литературе по этому вопросу противоречивы. Fuchs D. et al. сообщают о повышении содержания IFNy, что свидетельствует об активации системы иммунитета [10]. В этой же работе показано угнетение сократительной функции миокарда под влиянием IFNy посредством индукции синтеза неоптерина, активирующего систему NO-синтазы.

Anker S. et al. сообщают о тенденции к снижению IFNy, что связывают с угнетением системы IFNy у больных с синдромом сердечной недостаточности [3].

В контексте рассматриваемой проблемы заслуживают пристального внимания экспериментальные исследования Sun X. et al. [21], которые выявили обратимое уменьшение сократительной способности папиллярных мышц правого желудочка крыс под влиянием IFNy в присутствии бактериального липо-полисахарида.

В наших исследованиях выявлено совместное повышение IFNy и TNFa по мере снижения сократительной функции и возрастания ФК ХСН.

Повышение содержания IFNy, по нашему мнению, связано также с особенностями контингента обследованных больных. Так, повышенный уровень IFNy у больных ИБС некоторыми исследователями связывается с неспецифическим воспалительным ответом на ишемию миокарда, что может приводить к повреждению эндотелия, активации и адгезии клеточных элементов на стенках сосудов и, следовательно, к прогрессированию атеросклероза[26].

Суммируя полученные данные, можно полагать, что цитокины имеют важное значение в развитии и

прогрессировании ХСН у больных ИБС. Повышенное содержание TNFa может играть роль маркера тяжелой сердечной недостаточности.

Выводы

1. Прогрессирование ХСН у больных ИБС сопровождается содружественным повышением содержания TNFa и IFNy при III-IV ФК ХСН, причем процент прироста TNFa значительно превышает процент нарастания концентрации IFNy.

2. Установлена обратная корреляционная зависимость между снижением фракции выброса и повышением концентрации TNFa и в периферической крови у больных ИБС с ХСН III-IV ФК.

3. Выявлена прямая корреляционная зависимость между увеличением ММЛЖ и ИММЛЖ и концентрацией TNFa у больных ИБС с ХСН I-III ФК.

Список литературы

1. Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю., Агеев Ф.Т. Улучшение прогноза больных хронической сердечной недостаточностью. - М.: Инсайт, 1997. - С.6-8.

2. Мазуров В.И., Столов С.В., Линецкая Н.Э. Динамика провоспалительных цитокинов у больных в зависимости от различных форм ИБС // Клиническая медицина. - 1999. - №11. - С.23-27.

3. Anker S.D., Egerer К., Volk H.-D., Кох W.J., Poole-Wilson P.A., Coats A.J. Elevated soluble CD 14 receptors and altered cytokines in chronic heart failure // Am. J. Cardiol. - 1997. - Vol.79. - P. 1426-1430.

4. Bryant D., Becker L., Richardson J. Cardiac failure in transgenic mice with myocardial expression of tumor necrosis factor-alpha // Circulation. - 1997. - Vol.97. -P.1375-1381.

5. Chung M.K., Gulick T.S., Rotondo R.E., Schreiner G.F., Lange L.G. Mechanism of cytokine inhibition of beta-adrenergic agonist stimulation of cyclic AMP in rat cardiac myocytes. Impairment of signal transduction // Circ. Res. -1990. - Vol.67. - P.753-763.

6. Devereux R.B., Reichek N. Echocardiographic determination of left ventricular mass in man // Circulation. -1977. - Vol.55. - P.613-618.

7. Dinarello C. Biologic basis for interleukin-1 in disease // Blood. - 1996. - Vol.87. - P.2095-2147.

8. Dzau V.J., Hirch A.T. Emerging role of the tissue renin-angiotensin systems in congestive heart failure // Eur. Heart J. - 1990. - Vol.l 1. - P.65-71.

9. Ferrari R., Bachetti Т., Confortini R. Tumor necrosis factor soluble receptors in patients with various degrees of congestive heart failure // Circulation. - 1996. - Vol.92. -P. 1479-1486.

10. Fuchs D., Samsonov M„ Tilz G.P., Reibnegger G., Belenkov J.N., Nassonov E.L., Wachter H. Stimulated cellular immune system in patients with congestive heart fail-

ure//Eur. J. Clin. Chem. Clin. Biochem. -1993. - Vol.31(3).

- P. 111-114.

11. GoldhaberJ.L., Kim K.H.,Natterson P.D. Effects of TNFa on [Ca2+] and contractility in isolated adults rabbit ventricular myocytes // Am. J. Physiol. - 1996. - Vol.271.

- P.H1449-1455.

12. Keith M., Geranmayegan A., Sole M.J. Increased oxidative stress in patients with congestive heart failure // J. Am. Coll. Cardiol. - 1998. - Vol.31. - P.1352-1356.

13. Kubota T., McTiernan C.F., Frye C.S. Dilated cardiomyopathy in transgenic mice with cardiac specific overexpression of tumor necrosis factor-a // Circ. Res.

- 1997. -Vol. 81. - P.627-635.

14. Levine B., Kalman J., Mayer L„ Fillit H.M., Packer M. Elevated circulating levels of tumor necrosis factor in congestive heart failure // N. Engl. J. Med. - 1990. -Vol.323. - P.236-241.

15. Munger M., Johnson B„ Amber I.J. Circulating concentrations of proinflammatory cytokines in the mild or moderate heart failure secondary to ischemic or idiopathic dilated cardiomyopathy // Am. J. Cardiol. - 1996. - Vol.77. - P.723-727.

16. Murray D.R., Freeman G.L. Tumor necrosis factor induced a biphasic effect on myocardial contractility in conscious dogs // Circ. Res. - 1996. - Vol.28. - P.964-971.

17. Murray D.R., Prabhu S.D., Chandrasekar B. Chronic beta-adrenergic stimulation induces myocardial proinflammatory cytokine expression // Circulation. - 2000. -Vol.101 (20).-P.2338-2341.

18. Samsonov M., Lopatin J., Tilz G.P. The activated immune system and the renin-angiotensin-aldosterone system in congestive heart failure // J. Intern. Med. - 1998. -Vol.243. - P.93-98.

19. Seta Y., Shan K„ Bozkurt B. Basic mechanisms in heart failure: the cytokine hypothesis // J. Cardiac. Failure.

- 1996. - Vol.2. - P.243-249.

20. Shulz R., Panas D., Catena R. The role of nitric oxide in cardiac depression induced by interleukin-1(3 and tumor necrosis factor a // Br. J. Pharmacol. - 1995. -Vol.l 14,-P.27-34.

21. Sun X., DelbridgeL.M., Dusting G.J. Cardiodepres-sant effects of interferon-gamma and endotoxin reversed by inhibition of NO synthase 2 in rat myocardium //J. Mol. Cell. Cardiol. - 1998. - Vol.30 (5). - P.989-997.

22. Torre-Amione G., Kapadia S., Benedict C. Proinflammatory cytokine levels in patients with depressed left ventricular ejection fraction: a report from the studies of left ventricular dysfunction (SOLVD) // J. Am. Coll. Cardiol. - 1996. - Vol.5. - P.1201-1206.

23. Torre-Amione G., Kapadia S., Lee J. Tumor necrosis factor-a and tumor necrosis factor receptors in the failing human heart // Circulation. - 1996. - Vol.93. - P.704-711.

24. Tracey K.J., Cerami A. Tumor necrosis factor: aple-otropic cytokine and therapeutic agent // Ann. Rev. Immunol. - 1994. - Vol.45. - P.491-503.

25. Tsutamoto T., Hisanaga T., Wada A., Maeda K„ Ohnishi M., Fukai D., Mabuchi N., Sawaki M., Kinoshita

M. Interleukin-6 spillover in the peripheral circulation increases with the severity of heart failure, and the high plasma level of interleukin-6 is an important prognostic predictor in patients with congestive heart failure // J.A.C.C. -1998. - Vol.31. - P.391-398.

26. Vaddi K., Nicolini F.A., Mehta P. Increased secretion of tumor necrosis factor-a and interferon-yby mononuclear leukocytes in patients with ischemic heart disease. Revelance in superoxide anion generation // Circulation. - 1994. - Vol.90. - P.694-699.

27. Yokoyama Т., Arai М., Sekiguchi K., Tanaka T„ Kanda Т., Suzuki Т., Nagai R. Tumor necrosis factor-alpha decreases the phosphorylation levels of phospholamban and troponin I in spontaneously beating rat neonatal cardiac myocytes // J. Mol. Cell. Cardiol. - 1999. - Vol.31 (1). - P.261-273.

28. Yokoyama Т., Nakano М., Bednarczyk J., McIntyre B.W., Entman М., Mann D.L. Tumor necrosis factor-alpha provokes a hypertrophic growth response in adult cardiac myocytes // Circulation. - 1996. - Vol.95. - P. 1247-1252.

поступила в редакцию 15.10.2000 принята к печати 20.11.2000