CC BY
26
УДК 616.127-005.8
Р.и. САДИКОВА, Э.Г. МУТАЛОВА
Башкирский государственный медицинский университет, 450000, г. Уфа, ул. Ленина, д. 3
Влияние цитокиновой сети и роль молекул межклеточной адгезии на развитие эндотелиальной дисфункции больных острым инфарктом миокарда
Садикова Регина Ильгизовна — ассистент кафедры госпитальной терапии №1, тел. +7 (347) 260-40-07, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-6653-9194
Муталова Эльвира Газизовна — доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой госпитальной терапии №1, тел. +7 (347) 260-40-07, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-7454-9819
цель исследования. Изучение влияния цитокиновой регуляции по уровню провоспалительных цитокинов (IL-1& IL-6, TNF-a), моноцитарно-макрофагальных факторов (VEGF, MCP-1) и молекул межклеточной адгезии (sVCAM-1, sP-селектин) на эндотелиальную дисфункцию у лиц острым инфарктом миокарда.
Материал и методы. Обследовали пациентов с острым инфарктом миокарда, наряду с анамнезом проводилось клиническое обследование. Изучались иммуноферменты (VEGF, MCP-1), провоспалительные цитокины (IL-1p, IL-6, TNF-a), уровень молекул адгезии (sVCAM-1, sP-селектин), анализ ассоциации полиморфного локуса E298D гена фермента, контролирующего содержание NO (NOS3).
Результаты. Уровень провоспалительных цитокинов достоверно возрастал (p<0,05) у больных острым инфарктом миокарда, высоко значимо нарастали ростовой фактор VEGF и sP-селектин (p=0,002), в то же время полиморфные маркеры E298D гена NOS3 имели тенденцию к повышению (p=0,153).
Выводы. Обнаружена положительная корреляционная связь между цитокинами, иммуноглобулинами и молекулами адгезии у пациентов острым инфарктом миокарда, что подтверждает влияние иммунного воспаления на эндотелиальную дисфункцию и тромбообразование у пациентов с инфарктом миокарда. Ключевые слова: острый инфаркт миокарда, цитокины, хемокины, молекулы адгезии.
DOI: 10.32000/2072-1757-2018-9-92-96
(Для цитирования: Садикова Р.И., Муталова Э.Г. Влияние цитокиновой сети и роль молекул межклеточной адгезии на развитие эндотелиальной дисфункции больных острым инфарктом миокарда. Практическая медицина. 2018. Том 16, № 9, С. 92-96)
R.I. SADIKOVA, E.G. MUTALOVA
Bashkir State Medical University, 3 Lenin Str., Ufa, Russian Federation, 450000
Effect of the cytokine network and role of intercellular adhesion molecules in endothelial dysfunction development in patients with acute myocardial infarction
Sadikova R.I. — Assistant Lecturer of the Department of Hospital Therapy №1, tel. +7 (347) 260-40-07, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-6653-9194
Mutalova E.G. — D. Sc. (medicine), Professor, Head of the Department of Hospital Therapy №1, tel. +7 (347) 260-40-07, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-7454-9819
To study the effect of cytokine regulation on the level of pro-inflammatory cytokines (IL-1& IL-6, TNF-a), monocyte-macrophage factors (VEGF, MCP-1), and intercellular adhesion molecules (sVCAM-1, sP-selectin) on endothelial dysfunction in persons with acute myocardial infarction.
Material and methods. Patients with acute myocardial infarction were examined. Along with anamnesis, a clinical examination was conducted. Immunoenzymes (VEGF, MCP-1), pro-inflammatory cytokines (IL-1& IL-6, TNF-a), molecular adhesion level (sVCAM-1, sP-selectin) were studied; analysis of association of the polymorphic locus of the enzyme that controls the content of NO (NOS3) was conducted.
Results. The level of pro-inflammatory cytokines reliably increased (p<0,05) in patients with acute myocardial infarction; VEGF growth factor and sP-selectin increased significantly (p=0,002). E298D polymorphic NOS3 markers tended to increase (p=0,153).
The conclusion. A positive correlation was found between cytokines, immunoglobulins and adhesion molecules in patients with acute myocardial infarction, which confirms the effect of immune inflammation on endothelial dysfunction and thrombus formation in patients with myocardial infarction.
Key words: acute myocardial infarction, cytokines, chemokines, adhesion molecules.
(For citation: Sadikova R.I., Mutalova E.G. Effect of the cytokine network and role of intercellular adhesion molecules in endothelial dysfunction development in patients with acute myocardial infarction. Practical Medicine. 2018. Vol. 16, no. 9, P. 92-96)
Введение
По данным ВОЗ, ежегодно от сердечно-сосудистых заболеваний умирают более 16 млн человек. Ожидается, что к 2020 г. смертность во всем мире увеличится до 25 млн в год, где половину из них составит ишемическая болезнь сердца (ИБС) [1, 2]. Высокая распространенность и тяжесть течения острого инфаркта миокарда (ОИМ), его лидирующее положение в структуре заболеваемости, смертности и инвалидности населения экономически развитых стран определяют актуальность исследований во всем мире, направленных на углубленное изучение патогенеза, профилактики и лечения [3]. Одним из клинических проявлением ИБС является острая гипоксия миокарда, где боль в грудной клетке становится основной причиной неотложных госпитализаций.
В последние десятилетия появились работы, указывающие на участие процессов воспаления в развитии атеросклероза и ИБС, что определяется повышением в крови С-реактивного белка, сиаловых кислот, являющихся маркерами воспаления [4, 5, 6, 7, 8]. Показана роль цитокинов как медиаторов межклеточных коммуникаций, определена их роль в развитии воспалительного процесса, а иммунологические нарушения сопутствуют тяжелому течению ОИМ, что подтверждает роль воспалительных реакций и активации иммунной системы в развитии ишемии миокарда [9, 10, 11, 12].
Нарушение свойств эндотелия рассматривают как основной механизм в развитии атеросклероза, а дефицит оксида азота (N0) определяется как ате-рогенный фактор [13, 14].
Учитывая, что выбор методов лечения при ОИМ во многом определяется временем, прошедшим от начала заболевания, важную роль приобретает изучение причин, вызывающих эти изменения. Изучение функции эндотелия, определение факторов, влияющих на развитие дисфункции сосудистой стенки, состояние иммунной системы продолжают оставаться актуальными.
Цель исследования
Изучение влияния цитокиновой регуляции по уровню провоспалительных цитокинов (1Ь-1р, К-6, TNF-a), моноцитарно-макрофагальных факторов (VEGF, МСР-1) и молекул межклеточной адгезии
(sVCAM-1, sP-селектин) на эндотелиальную дисфункцию у лиц острым инфарктом миокарда.
Материал и методы
В исследование включены 82 пациента ОИМ, мужчины до 65 лет, поступившие через 3-12 ч от начала болевого приступа. Диагноз ОИМ выставлен на основании клинических, биохимических, инструментальных исследований, где принималось во внимание наличие ангинозного приступа, данные анамнеза, изменения кардиоспецифических ферментов (тропонина 1в крови), типичных изменений ЭКГ. Критериями исключения были больные, перенесшие в анамнезе инфаркт миокарда, мозговой инсульт, клинические проявления атеросклероза периферических сосудов, обострение заболеваний легких,печени, почек; больные,леченные иммуно-модуляторами, хроническая фибрилляция предсердий, клапанные пороки сердца, сахарный диабет. В группу сравнения вошли 20 здоровых лиц без признаков ИБС и гиперлипидемии.
Всем больным проводили серийный контроль ЭКГ в 12 стандартных отведениях с оценкой динамики сегмента ST, зубца Т. Параметры центральной гемодинамики изучали с помощью эхокардиографии по общепринятой методике (аппарат Sonos-100, фирмы HewPettPackard, США). Оценку диастолической функции левого желудочка проводили с помощью импульсной допплерэхокардиографии с измерением параметров трансмитрального кровотока (VE, см/сек; VA, см/сек; VE/VA), фракцию выброса (ФВ) рассчитывали по формуле: ФВ=УО/КДО*100%, где УО - ударный объем, КДО - конечно-диастоличе-ский объем левого желудочка.
Определяли активность ферментов креатин-фосфокиназы (КФК), МВ фракцию; тропонин I. Проводились общеклинические методы обследования, исследовались иммуноферменты моноцитар-но-макрофагального белка МСР-1 и фактора роста эндотелия VEGF в сыворотке крови методом ИФА с использованием коммерческих тест-наборов. Количественное определение провоспалительных цитокинов в сыворотке крови изучали в анализаторе ACCECS2, применяли иммуноферментный метод с использованием тест-систем Гамма - Интерферон -ИФА - БЕСТ. Растворимые формы молекул адгезии (sVCAM-1, sP-селектин) в сыворотке крови опреде-
TOPiOAL ISSUES OF CONTEMPORARY CLINICAL MEDiCiNE
ляли методом иммуноферментного анализа на анализаторе «AMERCARD» с использованием наборов для количественного определения.
Проведен анализ ассоциаций полиморфного ло-куса E298D гена фермента, контролирующего содержание NO (NOS3) с помощью метода полимераз-ной цепной реакции (ПЦР) синтеза ДНК.
Статистическую обработку полученных результатов выполняли с помощью пакета прикладных программ IBMSPSSv.21.0.
Полученные данные представлены в виде средних значений стандартного отклонения (M±STD). Для вычисления корреляционных зависимостей использовался коэффициент корреляций Спирме-на (t). Для определения различий между группами применяли критерий Манна-Уитни, различия считали достоверными при p<0,05. Непрерывные переменные, распределение которых отличалось от нормальных, представлялись медианой и внутрик-вартильным размахом Ме (Q25; Q75).
Результаты и их обсуждение
Известно, что в развитии атеросклероза и ИБС существенное значение приобретает воспаление сосудистой стенки. Нами исследовались биомаркеры повреждения эндотелия с участием провос-палительных цитокинов (IL-1ß, IL-6,TNF-a), моно-цитарно-макрофагальных факторов (VEGF, MCP-1) и молекул межклеточной адгезии. Результаты этих исследований представлены на рисунках 1 и 2. В целом эти результаты соответствуют литературным данным [14, 15, 16]. Как видно на рисунке 1, экспрессия IL-1ß больных ОИМ значимо превышала уровень здоровых лиц и составила 28,77±0,55 пг/мл (p=0,03), определив наличие острофазового воспаления при ОИМ как реакцию иммунной системы на окислительный процесс. Содержание IL-6 также было значимо выше у пациентов с ОИМ, составив 6,34±1,72 пг/мл (p=0,042), и было расценено как адаптивный иммунный ответ на иммунное воспаление. В то же время уровень TNF-a оказался высоко значимо выше у больных ОИМ (р=0,001) и коррелировал с уровнем КФК МВ (t=0,48; р=0,01).
Вероятно, повышение продукции провоспалительных цитокинов у пациентов ОИМ отражает степень активности воспаления.
Моноцитарно-макрофагальные факторы цитоки-нового звена иммунитета определяются иммуно-ферментами, регулирующими фактор роста эндотелия (VEGF) и функциональное состояние клеток фагоцитарного звена иммунитета (МСР-1). Как видно из рисунка 2, уровень VEGF достоверно возрастал у пациентов ОИМ до 244,75 пг/мл или на 65,9% (p=0,001). Среди цитокинов фактор VEGF обладает наибольшей ангиогенной активностью, а высокий его уровень может подтвердить наличие воспалительного процесса сосудистой стенки. Выработка VEGF стимулируется IL-6, что подтверждается их высокой корреляцией (t=0,58; p=0,028). Кроме того, VEGF способствует миграции воспалительных клеток в сосудистое русло, активацию эндотелиальных клеток и их продукцию путем экспрессии молекул клеточной адгезии в эндотелии. Моноцитарно-ма-крофагальный белок МСР-1 определяет иммунно-регулирующее действие воспаления с увеличением моноцитов, макрофагов, нейтрофилов. Повышение уровня МСР-1 при ОИМ может рассматриваться как маркер защиты иммунной системы. Нами получено достоверное увеличение уровня МСР-1 у больных ОИМ до 210,1 пг/мл (p=0,025), что также подтверждает участие иммунной системы в патогенезе острой ишемии с напряжением Т-клеточного звена.
Нарастание активности иммуноферментов с высоким и значимым уровнем VEGFтакже определяют его значимость как маркера гиперкоагуляции и ан-тиогенеза в развитии эндотелиальной дисфункции под влиянием ангиогенных факторов.
В целом повышение иммуноферментовVEGF и МСР-1 у пациентов ОИМ характеризует нарушение цитокиновой регуляции с активацией продуктов острого воспаления (IL-1ß, IL-6, TNF-a). Это свидетельствует об иммунном реагировании при острой ишемии миокарда, что проявляется активацией 1 линии защиты с увеличением количества лейкоцитов, цитокинов и VEGF в периферической крови. Выявление биомаркеров воспаления в развитии и
Рисунок 1.
Изменения уровня провоспалительных цитокинов у пациентов с острым инфарктом миокарда Fig 1.
Changes of the level of pro-inflammatory cytokines in patients with acute myocardial infarction
течении инфаркта миокарда становится важным предиктором эндотелиальной дисфункции и свидетельствует о значимости этих факторов в патогенезе заболевания. В то же время, вероятно, высокий уровень VEGF и МСР-1 ускоряют эндотелиальную дисфункцию и последующую дестабилизацию ате-росклеротического процесса с развитием гиперкоагуляции и повышенным тромбообразованием, что подтверждается литературными данными [17, 18].
Молекулы межклеточной адгезии представляют собой трансмембранные белки, которые обеспечивают взаимодействие клеток крови с эндотелием, создавая первичную защиту на воспаление, регуляцию иммунных процессов, образование тромбо-цитарно-лейкоцитарных агрегатов, что отражает активацию или повреждение эндотелия [19, 20].
Повышение экспрессии сосудистой молекулы адгезии sVCAM-1 вызывает активацию цитокинового звена при высвобождении их в процессе воспаления или повреждения. Селектины ^-селектин) обеспечивают взаимодействие лейкоцитов, тромбоцитов и сосудистой стенки, стимулируют образование тромбоцитарных агрегатов, адгезию и захват как один из механизмов запуска тромбоцитарного ответа [11, 21, 22]. Полученные в работе результаты свидетельствуют о том, что идет накопление растворимых молекул адгезии. Уровень концентрации sVCAM-1 в группе больных ОИМ составил 948,1±46,34 пг/мл и был выше группы сравнения на 17,6% ^=0,054). Повышение уровня sVCAM-1 как показателя иммуноглобулинов вызывается активацией экспрессии цитокинового звена в процессе
Рисунок 2.
Изменения моноцитарно-макрофагальных факторов у пациентов с острым инфарктом миокарда Fig 2.
Changes of monocyte-macrophage factors in patients with acute myocardial infarction_
Рисунок 3. Показатели молекул межклеточной адгезии у больных с острым инфарктом миокарда
Fig 3.
Indicators of intercellular adhesion molecular in patients with acute myocardial infarction
TOPiOAL ISSUES OF CONTEMPORARY CLINiCAL MEDICINE
воспаления, что подтверждается корреляционными связями средней силы с IL-1ß (t=0,42; р=0,038). Отмечено значимое увеличение sP-селектина у больных ОИМ, которое составило 362,81±46,07 пг/мл (в группе сравнения 178,22±4,36 пг/мл), что в 2 раза превышает показателей группы сравнения (p=0,003). Повышение экспрессии sP-селектина характеризует нарастание гиперкоагуляционного синдрома с развитием ишемии (рис. 3).
Выявленные корреляции sP-селектина с VEGF (t=0,36; p=0,042); Tri (t=0,4; p=0,038) подтверждают возможность непосредственного участия sP-селектина в повреждении эндотелия. Данные нашего исследования указывают на то, что повышение провоспалительных цитокинов, иммуноферментов, приводя к воспалению сосудистой стенки, могут явиться одним из механизмов развития ишемии, которая еще больше усиливает эндотелиальную дисфункцию. Повышение повреждения эндотелия сосудов запускает реакцию тромбообразования с увеличением концентрации sP-селектина и приводит к высоко значимому возрастанию уровня VEGF как показателя нарушения ангиогенеза, связанного с факторами иммунной защиты (МСР-1).
Изучение распределения частот генотипов и аллелей полиморфного локуса E298Dгена NOS3 между группами больных ОИМ и здоровых лиц не выявило статистически значимых различий. В то же время в сравнительном анализе частот генотипов в выделенной группе с группой сравнения отмечается тенденция к повышению частоты генотипа *E/*D(42,33 и 38,15% соответственно, p=0,197). В выделенных группах выявлено небольшое снижение частоты генотипа *E/*E (50,7%) и повышение - генотипа *D/*D(6,97%) по сравнению с группой здоровых лиц (54,62 и 5,59%; p=0,197, p=0,507 соответственно). Относительный риск развития ОИМ у носителей генотипа *E/*D составил OR=1,19, CIOR 0,94-1,5. У больных с ОИМ прослеживается тенденция к нарастанию частоты аллеля *D (28,14%, в группе сравнения 26,3%, p=0,329), но в данных объемах выборок различия по частоте аллеля *D также незначительны.
Таким образом, для пациентов с ИБС маркером повышенного риска развития ОИМ может быть генотип *E/*Dполиморфного локуса E298D гена NOS3, где значимость данного маркера возрастает с увеличением доли лиц.
Выводы
При остром инфаркте миокарда:
1) установлено значимое возрастание уровня провоспалительных цитокинов (iL-lß, IL-6, TNF-a) параллельно с повышением иммуноферментов VEGF и МСР-1;
2) наибольшие значения выявлены у цитоки-на TNF-a (p=0,001) и ростового фактора VEGF (p=0,001), обладающего ангиогенной активностью;
3) высоко значимое увеличение sP-селектина (p=0,001) у больных ОИМ характеризует наличие гиперкоагуляционного синдрома;
4) усиление биомаркеров воспаления (IL-1ß, IL-6, TNF-a, МСР-1) при наличии ОИМ может вы-
ступать в качестве индуктора эндотелиальной дисфункции, приводя к повышенному тромбообразова-нию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шальнова С.А. и др. Эпидемиологический мониторинг как инструмент планирования программ профилактики хронических неинфекционных заболеваний и их факторов риска // Профилактическая медицина. — 2012. — Т. 15. — №6. — С. 64-68.
2. Jaeger C. et al. One-hour rule-in and rule-out of acute myocardial infarction using high-sensitivity cardiac troponin I // American heart journal. — 2016. — Vol. 171. — №1. — P. 92-102.
3. Бойцов С.А. и др. Сравнительный анализ данных российского и зарубежных регистров острого коронарного синдрома // Кардиологический вестник. — 2010. — Т. 1. — С. 82-86.
4. Милютина О.В., Чичерина Е.Н. Прогностическая роль С-реактивного белка в развитии риска кардиальных событий // Российский кардиологический журнал. — 2011. — №1. — С. 71-73.
5. Межирова Н.М., Данилова В.В., Овчаренко С.С. Патофизиологические и диагностические аспекты синдрома системного воспалительного ответа // Медицина неотложных состояний. — 2011. — №1-2 (32-33).
6. Аронов Д.М., Лупанов В.П. Некоторые аспекты патогенеза атеросклероза // Атеросклероз и дислипидемии. — 2011. — №1. — C. 48-56.
7. Mancini G.B.J. et al. Canadian Cardiovascular Society guidelines for the diagnosis and management of stable ischemic heart disease // Canadian Journal of Cardiology. — 2014. — Vol. 30. — №8. — P. 837-849.
8. Henderson R.A. Acute coronary syndrome: optimising management through risk assessment // Clinical Medicine. — 2013. — Vol. 13. — №6. — P. 602-606.
9. Архипова С.В. и др. Цитокины при инфаркте миокарда // Иммунология. — 2009. — Т. 30. — №2. — С. 104-107.
10. Качковский М.А. и др. Оценка влияния интенсивности системной воспалительной реакции на размер некроза миокарда по данным морфометрического исследования // Морфологические ведомости. — 2013. — №3. — С. 53-56.
11. Libby P. Inflammation in atherosclerosis // Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. — 2012. — Vol. 32. — №9. — P. 2045-2051.
12. Mahalle N. et al. Association of inflammatory cytokines with traditional and nontraditional cardiovascular risk factors in Indians with known coronary artery disease // Annals of medical and health sciences research. — 2014. — Vol. 4. — №5. — P. 706-712.
13. Улумбекова Э.Г., Челышева Ю.А. Гистология, эмбриология, цитология: учебник для вузов / под ред. Э.Г. Улумбекова, Ю.А. Челышева. 3-е изд. — 2009. — 480 с.
14. Гусев Д.Е. и др. Молекулы адгезии sVCAM-1 и siCAM-1 при различных формах ишемической болезни сердца // Ишемическая болезнь сердца. — 2009. — №2. — C. 11-14.
15. de Lemos J.A. et al. Serial Measurement of Monocyte Chemoattractant Protein-1 After Acute Coronary SyndromesResultsFrom the A to Z Trial // Journal of the American College of Cardiology. — 2007. — Vol. 50. — №22. — P. 2117-2124.
16. Konopka A. et al. Concentration of vascular endothelial growth factor in patients with acute coronary syndrome // Cytokine. — 2013. — Vol. 61. — №2. — P. 664-669.
17. Gardner A.W. et al. Impaired vascular endothelial growth factor A and inflammation in patients with peripheral artery disease // Angiology. — 2014. — Vol. 65. — №8. — P. 683-690.
18. Niu J., Kolattukudy P.E. Role of MCP-1 in cardiovascular disease: molecular mechanisms and clinical implications // Clinical science. — 2009. — Vol. 117. — №3. — P. 95-109.
19. Carlos T.M., Harlan J.M. Leukocyte-endothelial adhesion molecules // Blood. — 1994. — Vol. 84. — №7. — P. 2068-2101.
20. Blankenberg S., Barbaux S., Tiret L. Adhesion molecules and atherosclerosis // Atherosclerosis. — 2003. — Vol. 170. — №2. — P. 191-203.
21. Jin C. et al. Increased serum vWF and sVCAM-1 levels are associated with late or very late angiographic stent thrombosis after sirolimus-eluting stent implantation // Coronary artery disease. — 2010. — Vol. 21. — №5. — P. 273-277.
22. Burger P.C., Wagner D.D. Platelet P-selectin facilitates atherosclerotic lesion development // Blood. — 2003. — Vol. 101. — №7. — P. 2661-2666.
