Нейрегулин-1β, биомаркеры системного воспаления и миокардиального фиброза у больных с хронической сердечной недостаточностью

Введение

Высокая заболеваемость и смертность от хронической сердечной недостаточности (ХСН) определяют необходимость дальнейшего совершенствования подходов к диагностике и лечению данного состояния [1]. Нейрегулин-1β является эндотелиальным фактором роста, который вырабатывается эндотелиоцитами коронарных микрососудов в ответ на оксидативный стресс и ишемическое повреждение [2-4]. Нейрегулин-1β активирует рецепторы тирозинкиназы 3 и 4 типов на мембране кардиомиоцитов, фибробластов и эндотелия коронарных сосудов, запуская каскад адаптивных внутриклеточных реакций, что приводит к повышению устойчивости кардиомиоцитов к воздействию оксидативного стресса и апоптозу [2][4][5]. В настоящее время нейрегулин-1β изучается как потенциальный биомаркер сердечной недостаточности. В ряде исследований была продемонстрирована его прогностическая значимость [6][7]. У пациентов с ХСН с низкой фракцией выброса (СНнФВ) изменения уровня нейрегулина-1β отмечены уже на ранних стадиях заболевания [8]. Кроме того, было показано, что введение рекомбинантного нейрегулина-1β пациентам с СНнФВ приводит к улучшению систолической функции левого желудочка (ЛЖ), развитию обратного ремоделирования миокарда [8]. Механизмы кардиопротективного воздействия нейрегулина-1β при ХСН продолжают изучаться.

Значимость субклинического системного воспаления, дисфункции эндотелия коронарных микрососудов и миокардиального фиброза в развитии и прогрессировании ХСН была неоднократно продемонстрирована как у больных СНнФВ, так и у пациентов с ХСН с сохраненной фракцией выброса (СНсФВ) [9][10]. Недавние исследования свидетельствуют о противовоспалительных и антифибротических эффектах нейрегулина-1β [11-16]. Оценка ассоциации между уровнем нейрегулина-1β и маркерами системного воспаления и фиброза у больных ХСН ранее не проводилась.

Цель исследования – определить концентрацию нейрегулина-1β у больных с ХСН и изучить ассоциацию нейрегулина-1β с маркерами системного воспаления и фиброза миокарда, определить ассоциации исследуемых биомаркеров с клиническим исходами.

Материал и методы

Проспективное наблюдательное исследование проведено в соответствии с рекомендациями STROBE (Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology) [17] и принципами Хельсинкской декларации.

В исследование было включено 86 пациентов с ХСН [больные СНсФВ (n=47), пациенты с СНнФВ (n=39)] и здоровые добровольцы (контроль; n=40). Исследование проводилось на базе кардиологического отделения Университетской клинической больницы №1 (Сеченовский Университет) в период с сентября 2019 по июнь 2020 г.

Критерии включения для пациентов с СНнФВ: симптомы ХСН (II-IV ФК NYHA) и фракция выброса левого желудочка <40% по данным ЭХО-КГ [18].

Критерии невключения: острые формы ишемической болезни сердца (ИБС); инсульт в течение 3 мес до начала исследования; хроническая обструктивная болезнь легких 3-4 стадии; тяжелые нарушения функции печени; обострение хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта; острая почечная недостаточность; сахарный диабет 1 типа; гипотиреоз или гипертиреоз в стадии декомпенсации; аутоиммунные заболевания; вирусные гепатиты В и С, носительство ВИЧ-инфекции, онкологические заболевания.

В группу здоровых добровольцев включались лица старше 50 лет, у которых отсутствовали сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) и факторы риска ССЗ. Пациенты с ХСН наблюдались в течение 2 лет. Регистрировались число случаев сердечно-сосудистой смертности (ССС) и госпитализации по поводу декомпенсации ХСН.

Клинические данные

Демографические и клинические параметры включали пол, возраст, вес, рост, индекс массы тела (ИМТ), факторы риска ССЗ, ФК по NYHA. Эти данные вместе с сопутствующей патологией регистрировались в индивидуальной электронной карте больного в системе RedCAP.

Биомаркеры

Забор венозной крови пациентов производился в момент включения пациента в исследование. После центрифугирования в течение 20 мин при ускорении 2000 g образцы плазмы крови были заморожены и хранились при температуре -80°C. Оценка концентрации нейрегулина-1β, матричной металлопротеиназы-9 (MMP-9), галектина-3, растворимой молекулы адгезии сосудистого эндотелия 1-го типа (sVCAM-1), трансформирующего фактора роста β (ТГФ-β), стимулирующего фактора роста (ST-2) проводилась методом ИФА с использованием следующих наборов: NRG-1 Duoset ELISA (R&D Systems®, США), коэффициент вариации (CV) внутри серий составлял 6,1%, между анализами – 13,8%; MMP-9 Human ELISA Kit (Invitrogen, Thermo Fisher, США), CV внутри серий – 7,3%, между – 10,2%; Galectin-3 Human ELISA Kit (Invitrogen, Thermo Fisher, США), CV внутри серий – 5,4%, между – 7,5%; VCAM-1 (Soluble) Human ELISA Kit (Invitrogen, Thermo Fisher, США), CV внутри серий – 5,2%, между – 3,1%; TGF beta-1 Human ELISA Kit (Invitrogen, ThermoFisher, США), CV внутри серий – 4,9%, между – 3,2%; Presage® ST2 Assay+Control kit (Critical Diagnostics, США) CV внутри серий – 6,3%, между – 4,8%. Учет результатов анализа проводился на микропланшетном ридере («Luminometer Photometer LMA0Б Beckman Coulter», 450 нм), обработка данных выполнялась с применением алгоритма 5PL.

Концентрации интерлейкина-6 (ИЛ-6) и N-концевого пропептида натрийуретического гормона В-типа (NT-proBNP) определялись методом иммунохимического анализа с использованием наборов ElecsysproBNP II (Roche, Швейцария) и Elecsys IL-6 (Roche, Швейцария) соответственно. Учет результатов производился в автоматическом режиме с помощью анализатора CobaseE 601 (Roche, Швейцария). Количественное определение уровня высокочувствительного С-реактивного белка (вчСРБ) в плазме крови проводили иммунонефелометрическим методом с латексным усилением с помощью автоматического анализатора BN ProSpec производства («Dade-Behring», Германия) при использовании реагента CardioPhasehs CRP (Siemens, США).

Эхокардиографическое исследование

ЭХО-КГ проводилось на аппарате Toshiba Apilo 500 в соответствии с российскими рекомендациями по эхокардиографии [19]. Определялись параметры площади и объемов левого и правого предсердий, конечный систолический и диастолический объем левого желудочка (ЛЖ), его масса. Проводилась индексация объемных показателей на площадь поверхности тела. Определялись толщина стенок ЛЖ, конечный диастолический размер ЛЖ. Фракция выброса ЛЖ оценивалась с применением метода Симпсона. Оценка диастолической функции ЛЖ проводилась с применением методов пульсовой и тканевой допплерографии с последующим расчетом параметра E/е’. Определялось состояние перикарда и клапанного аппарата сердца.

Статистический анализ

Оценка нормальности распределения проводилась с помощью критерия Шапиро-Уилка. При нормальном распределении данные описывались с помощью средних арифметических величин (M) и стандартных отклонений (SD), в противном случае – с помощью медианы (Me) и нижнего и верхнего квартилей (25%; 75%). Качественные показатели представлены в виде абсолютных значений и процентных долей. Для попарных сравнений использованы критерии хи-квадрат или U-критерий Манна-Уитни. Для оценки различий в трех группах при нормальном распределении показателя проводится однофакторный дисперсионный анализ с применением критерия Тьюки или Геймса-Хауэлла. При распределении, отличном от нормального, использован критерий Краскела-Уоллиса. Корреляционный анализ проводился с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Статистически значимыми считали различия при уровне р<0,05. Для сравнения времени наступления событий в подгруппах больных, имеющих высокие и низкие уровни биомаркеров, построены кривые Каплана-Мейера. Для проведения анализа Каплана-Майера в качестве референсных значений для нейрегулина-1β, ИЛ-6, sVCAM-1, MMP-9, ТГФ-β использовалась медиана концентрации данных биомаркеров, полученная в исследуемой когорте пациентов с ХСН. Для вчСРБ референсным значением служили 2 мг/л [20], для ST-2 – 23 нг/мл [21], для галектина-3 – 17,8 нг/мл [22] – значения, прогностическая значимость которых была установлена в ранее проведенных исследованиях. Различия оценивались при помощи logrank теста. Регрессия Кокса применялась для оценки ассоциации между изучаемыми биомаркерами и исходами. Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета статистических программ Statistica 10.0 (Statsoft Inc., США) и GraphPad Prism 8 Software (GraphPad Software Inc., США).

Результаты

Основные характеристики групп представлены в табл. 1. В группе СНнФВ преобладали мужчины (n=23; 59%), а в группе СНсФВ – женщины (n=32; 68%). Пациенты групп СНнФВ и СНсФВ были сопоставимы по возрасту, наличию сопутствующих заболеваний. Пациенты с СНнФВ чаще, чем больные СНсФВ получали петлевые диуретики и антагонисты минералокортикоидных рецепторов (р=0,034 и р=0,002 соответственно). Различий по частоте назначения ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента или блокаторов рецепторов ангиотензина II, бета-адреноблокаторов в группах ХСН не наблюдалось. В группе СНсФВ была выше доля пациентов со II ФК по NYHA. Возраст здоровых добровольцев (n=40; 45% мужчин) составил 56 (53; 61) лет.

Концентрация нейрегулина-1β в группе СНсФВ значимо не отличалась от таковой в группе с СНнФВ, но была значимо выше, чем в группе контроля (табл. 2). У больных ХСН уровни всех исследуемых биомаркеров системного воспаления (ИЛ-6, sVCAM-1, ТГФ-β и ST2) были значимо выше таковых в контрольной группе. У пациентов с СНнФВ концентрации ST-2, ТГФ-β и ИЛ-6 были значимо выше, чем у больных СНсФВ. При этом, вчСРБ и sVCAM-1 в группах пациентов с ХСН были сопоставимы (p>0,05). Уровни биомаркеров фиброза MMP-9 и галектина-3 не различались между группами СНсФВ и СНнФВ (p>0,05), однако были значительно выше в обеих группах ХСН по сравнению с группой контроля (р<0,01).

В группе СНнФВ у пациентов ФК III-IV по NYHA по сравнению с NYHA I-II были значимо выше уровни биомаркеров системного воспаления – вчСРБ [ 6 (2; 21) против 1,04 (0,75; 2,57) мг/л; р=0,012], ИЛ-6 [ 10,1 (3,8; 25,5) против <1,50 пг/мл (менее порога определения анализатора); р=0,007], ST-2 [ 41 (32; 53) против 31 (29; 32) нг/мл; р=0,042], тогда как уровень нейрегулина-1β значимо не различался. В группе с СНсФВ различий уровня биомаркеров в зависимости от ФК ХСН не наблюдалось (табл. П1).

В группе СНсФВ отмечена значимая корреляция средней силы между уровнями нейрегулина-1β и биомаркеров системного воспаления (вчСРБ; ИЛ-6) и фиброза (ТГФ-β) (рис. 1). Корреляции уровня нейрегулина-1β с демографическими, лабораторными характеристиками и биомаркерами воспаления и фиброза представлены в табл. П2.

В группе СНсФВ за период наблюдения длительностью 456 (240; 730) дней зарегистрированы 2 (4%) смерти от ССЗ и 19 (40%) госпитализаций по поводу ХСН. В группе СНнФВ за период наблюдения 407 (98; 730) дней умерли 10 (25%) пациентов и 19 (48%) были госпитализированы по поводу декомпенсации ХСН.

Анализ Каплана-Майера показал, что у пациентов с СНсФВ, имеющих повышенные уровни нейрегулина-1β, частота госпитализаций по поводу декомпенсации ХСН значимо выше, чем у тех, у кого значения биомаркеров оставались низкими (11 повторных госпитализаций против 8; р=0,046). Пациенты с СНсФВ и высоким уровнем ИЛ-6 также имели значимо более высокую частоту регистрируемых исходов (14 повторных госпитализаций против 5 у пациентов с низкой концентрацией (р=0,012) (рис. П1)). Ввиду низкого уровня сердечно-сосудистой смертности в группе пациентов с СНсФВ анализ ассоциации биомаркеров с данным исходом не проводился. В ходе однофакторного регрессионного анализа установлено, что у пациентов с СНсФВ высокие концентрации нейрегулина-1β, ИЛ-6 и вчСРБ ассоциировались с высоким риском госпитализации по поводу ХСН. В группе СНнФВ таких ассоциаций не получено (табл. 3).

Ассоциация между уровнем нейрегулина-1β и риском госпитализации оставалась значимой после включения в модель пола, возраста, уровня NTproBNP (p=0,028) (табл. 4).

Обсуждение

В нашем исследовании отмечено, что концентрация нейрегулина-1β была выше у пациентов с СНсФВ, чем у здоровых лиц. При этом уровень биомаркера значимо не отличался в подгруппах ХСН. Также было показано, что у больных СНсФВ нейрегулин-1β значимо коррелировал с маркерами системного воспаления. Установлено, что нейрегулин-1β, вчСРБ и ИЛ-6 ассоциировались c высоким риском развития госпитализаций по поводу ХСН в группе СНсФВ, но не в группе СНнФВ.

Ранее C. Hage и соавт. продемонстрировали, что у пациентов с СНсФВ уровень нейрегулина-1β был значимо выше, чем у пациентов СНнФВ [6]. Вероятно, относительно небольшой размер выборки в нашем исследовании не позволил зафиксировать возможные различия концентраций биомаркера в подгруппах ХСН. Причины различия уровня нейрегулина-1β при СНсФВ и СНнФВ до конца не ясны и продолжают изучаться. Можно предполагать, что высокий уровень нейрегулина-1β у пациентов с СНсФВ характеризует активность адаптивных механизмов, которые способствуют устойчивости кардиомиоцитов к воздействию оксидативного стресса и апоптозу.

Более низкие концентрации нейрегулина-1β у больных СНнФВ могут быть связаны с выраженной дисфункций коронарных микрососудов [23-27], в условиях которой выработка нейрегулина-1β эндотелием прогрессивно снижается. В пользу такого предположения также свидетельствуют данные о снижении экспрессии мРНК, регулирующей синтез нейрегулина-1β, при СНнФВ [28]. Данные предположения требуют проведения дальнейших исследований.

В нашей работе впервые было показано, что у пациентов с СНсФВ имеет место положительная корреляция между нейрегулином-1β и маркерами системного воспаления (вчСРБ, ИЛ-6). Аналогично данным ранее выполненных исследований мы не наблюдали ассоциаций нейрегулина-1 и с такими маркерами фиброза, как ST-2 (p=0,277), галектин-3 (p=0,752), а также с NTproBNP (р=0,545) [6].

Важно подчеркнуть, что в нашем исследовании ИЛ-6 был значимо выше у больных СНнФВ, чем у пациентов с СНсФН. Полученные результаты согласуются с данными ранее выполненных исследований, в которых также была продемонстрирована прогностическая роль ИЛ-6 у данной категории пациентов [29]. Интересно отметить, что у больных СНнФВ уровень маркеров воспаления был значимо выше у пациентов с тяжелой ХСН (ФК III-IV NYHA), в то время как в группе СНсФВ уровни данных маркеров не различались в зависимости от ФК, хотя были значимо выше, чем у здоровых добровольцев. Вероятно, что у больных СНнФН тяжесть состояния определяет выраженность системного воспаления, в то время как у пациентов с СНсФВ системное воспаление имеет место независимо от тяжести ХСН, играя важную роль в развитии и прогрессировании заболевания.

Уровни маркеров фиброза миокарда (MMP-9, галектин-3) были выше у больных с ХСН, чем у ЗД. При этом концентрации данных биомаркеров не различались у пациентов с СНсФВ и СНнФВ, что согласуется с результатами ранее проведенных исследований [30][31].

В ходе оценки ассоциаций исследуемых биомаркеров с риском развития неблагоприятных исходов в нашем исследовании впервые было показано, что в группе больных СНсФВ более высокие концентрации нейрегулина-1β наряду с ИЛ-6 ассоциировались с высоким риском развития повторных госпитализаций по поводу декомпенсации ХСН, в то время как у больных СНнФВ ассоциаций исследуемых биомаркеров с риском смерти от ССЗ и риском повторных госпитализаций получено не было. При этом ассоциации нейрегулина-1β и исходов оставались значимыми даже при коррекции на пол, возраст и уровень NTproBNP.

Важно отметить, что именно высокие концентрации нейрегулина-1 ассоциировались с повышенным риском неблагоприятных исходов. Можно предположить, что система нейрегулина-1 у пациентов с СНсФВ активируется по механизму положительной обратной связи аналогично тому, как это происходит в случае с натрийуретическим пептидом. Эти предположения требуют проведения дальнейших исследований.

Ограничения исследования. Однако, несмотря на новизну полученных данных, необходимо подчеркнуть, что исследование имеет ряд ограничений, в числе которых – относительно небольшая выборка, что ограничивает построение многофакторной прогностической модели для оценки прогностической значимости ряда биомаркеров. Тем не менее, данная работа дополняет наши представления о роли нейрегулина-1β у больных ХСН и формирует предпосылки для проведения дальнейших исследований на большей когорте пациентов с ХСН.

Заключение

У больных СНсФВ концентрация нейрегулина-1β выше, чем у здоровых добровольцев, и сопоставима с таковой в группе СНнФВ. Высокие уровни нейрегулина-1β у больных СНсФВ ассоциируются с маркерами системного воспаления и фиброза, и риском развития госпитализаций по поводу декомпенсации ХСН.

Отношения и Деятельность. Нет.
Relationships and Activities. None.

Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №18-515-76002, научного гранта «Роль нейрегулина-1β в развитии и прогрессировании сердечнососудистой патологии: выявление агониста ErbB4 рецептора и приоритетных групп терапии».
Funding. The study was performed with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research within the framework of scientific project №18-51576002, scientific grant “The neuregulin-1 pathway in development and progression cardiovascular disease: identification of small molecule ErbB4 agonists and identification of patient populations that could benefit the most”.