Ischemic cardiomyopathy: blood monocytes and mediators of their differentiation

Full Text

Обоснование

Ишемическую кардиомиопатию рассматривают как одну из клинических форм ишемической болезни сердца (ИБС) [1]. При этом ишемия миокарда у больных ишемической кардиомиопатией носит не очаговый, а генерализованный характер, сопровождается кардиомегалией с дилатацией камер сердца, что значительно ухудшает возможности хирургической коррекции миокарда и, соответственно, прогноз заболевания. Трехлетняя выживаемость больных ишемической кардиомиопатией, по данным разных авторов, варьирует в пределах 5−35 %; при тяжелых формах заболевания годовая смертность достигает 50 % [2, 3]. Опасность ишемической кардиомиопатии кроется в том, что начало заболевания не сопровождается яркими клиническими проявлениями, на более поздних этапах расценивается как хроническая сердечная недостаточность, и только в завершении процесса при формировании кардиомегалии она диагностируется [1]. При этом в основе ишемической кардиомиопатии и ИБС без нее лежат сходные патологические процессы: эндотелиальная дисфункция коронарных артерий, их атеросклероз и циркуляторная гипоксия [1]. Однако реакция организма у больных оказывается, по всей видимости, различной, и у некоторых пациентов формируется ишемическая кардиомиопатия.

Патогенез ишемической кардиомиопатии до конца не изучен: обсуждается роль клеточной инфильтрации миокарда, апоптоза кардиомиоцитов, деструкции интерстициального матрикса, пролиферации фибробластов и синтеза ими коллагенов с различными свойствами, а также нарушение иммунорегуляторных механизмов ремоделирования миокарда [1, 4, 5]. Поскольку в данных процессах и атерогенезе ведущую роль играют различные субпопуляции макрофагов, способных индуцировать деструкцию или фиброз в поврежденных тканях [6], и их предшественники ― моноциты крови, обладающие функциональной неоднородностью (классические, промежуточные, неклассические и переходные клетки) [7, 8], то возникает предположение, что нарушение субпопуляционного состава моноцитов крови может быть ассоциировано с формой ишемического поражения миокарда. Выявление его особенностей и механизмов крайне важно для ранней диагностики ишемической кардиомиопатии и поиска возможных подходов к активному управлению течением этого заболевания на основе знаний о закономерностях дифференциации моноцитов.

Цель исследования ― охарактеризовать ассоциированные с развитием ишемической кардиомиопатии нарушения субпопуляционного состава моноцитов и медиаторного спектра крови у больных ишемической болезнью сердца.

Методы

Дизайн исследования

Проведено одномоментное клиническое контролируемое (случай-контроль) одноцентровое наблюдательное исследование в период с февраля 2017 г. по май 2018 г. с участием 45 больных ИБС (все мужчины), находившихся в кардиохирургическом стационаре: 19 человек, страдающих ишемической кардиомиопатией, и 26 человек, без нее, а также 14 здоровых мужчин. Клиническое исследование крови у больных проводилось перед операцией коронарного шунтирования.

Критерии соответствия

Критерии включения

В исследование были включены больные ИБС мужского пола со стенокардией напряжения II−IV функционального класса и недостаточностью кровообращения II−III функционального класса по классификации Нью-Йоркской кардиологической ассоциации (New York Heart Association, NYHA) в возрасте от 48 до 65 лет, имевшие в анамнезе острый инфаркт миокарда и находившиеся в кардиохирургическом стационаре на этапе обследования перед проведением операции коронарного шунтирования. Все пациенты были распределены на 2 группы:

1) 19 человек, страдающих ишемической кардиомиопатией (фракция выброса левого желудочка ≤40%, реваскуляризация, стеноз левой основной или проксимальной части левой нисходящей артерии ≥75% или стеноз двух или более эпикардиальных сосудов ≥75%, конечно-систолический индекс левого желудочка >60 мл/м² [9]);

2) 26 человек без ишемической кардиомиопатии (фракция выброса левого желудочка >40%, реваскуляризация, стеноз коронарных сосудов любой локализации ≥75%).

На момент проведения настоящего исследования у больных двух групп ИБС отличались по зоне фиброза (29,0 [20, 0; 36, 5] % и 13,5 [8, 0; 19, 5] %, р = 0,043, соответственно от объема левого желудочка по данным сцинтиграфии), но не имели достоверных отличий в объеме зоны некроза в острую стадию инфаркта миокарда (22,0 [14, 5; 30, 0] % и 15,0 [8, 5; 20, 0] %, р = 0,216, по данным сцинтиграфии). Это отражает различные процессы ремоделирования миокарда в постинфарктном периоде, в том числе участие в нем моноцитов, чему и посвящено настоящее исследование.

Группу контроля составили 14 мужчин, сопоставимых по возрасту (45−60 лет) с больными в группах исследования, находившихся, по данным профилактического осмотра, в состоянии относительного здоровья, не страдающих сердечно-сосудистой патологией и не предъявляющих жалоб соответствующего или иного характера, имеющих уровень общего холестерола в плазме крови <5,2 ммоль/л.

В исследование были включены больные европеоидного фенотипа из Сибирского и Дальневосточного федеральных округов (39 и 5 соответственно).

Критерии исключения

Критериями исключения обследуемых лиц из исследования считали наличие аутоиммунных заболеваний, аллергического процесса в стадии обострения, опухолевого процесса, гипопластической или мегалобластической анемий, хронических инфекций (вирусных гепатитов, сифилиса, ВИЧ-инфекции), проведение курсов иммуномодулирующей терапии или наличие острых инфекционных заболеваний менее чем за 3 недели до исследования, а также отказ пациента от исследования.

Условия проведения

Исследование выполнено на базе отделения сердечно-сосудистой хирургии Научно-исследовательского института кардиологии ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук» (Томск) и кафедры патофизиологии ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (Томск). Формирование группы здоровых доноров производилось на базе ОГАУЗ «Поликлиника № 3» г. Томска из лиц, проживающих в указанном административном центре.

Продолжительность исследования

Исследование планировалось проводить в период времени с февраля 2017 г. по май 2018 г., но ввиду редкой встречаемости ишемической кардиомиопатии проект был продлен еще на 7 мес (до декабря 2018 г.).

Описание медицинского вмешательства

Взятие периферической крови производилось из кубитальной вены утром натощак у соответствующих групп лиц. Больным ИБС проводилось общепринятое и сходное в группах лечение лекарственными средствами: антиангинальная терапия с применением нитратов продленного действия, бета1-адреноблокаторов, блокаторов Сa²⁺-каналов, коррекция липидного обмена с использованием статинов и коррекция гемостаза путем назначения антиагрегантов.

Исходы исследования

Основной исход исследования

В образцах периферической крови у больных обеих групп и здоровых доноров определяли субпопуляционный состав моноцитов, т.е. численность субпопуляций классических (CD14++CD16-), промежуточных (CD14++CD16+), неклассических (CD14+CD16++) и переходных (CD14+CD16-) моноцитов методом проточной цитофлуориметрии, принимая за 100% клетки, положительные по CD14. Абсолютное содержание моноцитов крови регистрировали с помощью гематологического анализатора Sysmex XP-300 (Sysmex, Япония).

Дополнительные исходы исследования

В плазме крови больных обеих групп и здоровых доноров измеряли содержание галектинов 2 и 9, цитокинов (интерлейкинов, IL, 4, 10; интерферона гамма, IFNγ; моноцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора, M-CSF; гипоксией индуцируемого фактора 1α, HIF-1α).

Методы регистрации исходов

Относительное содержание моноцитов различных субпопуляций определяли в цельной гепаринизированной (25 Ед/мл) крови методом проточной цитофлуориметрии с использованием проточного цитофлуориметра Accuri С6 (BD Biosciens, США) и с помощью моноклональных антител CD14-FITC и CD16-PE (BD Biosciens, США), а также лизирующего раствора (BD Biosciens, США), согласно инструкциям производителя.

Плазму крови получали путем центрифугирования гепаринизированной (25 Ед/мл) цельной крови при 200 g и хранили при температуре -80 ^оС для последующей оценки содержания галектинов 2 и 9 и цитокинов (IL4, IL10, IFNγ, M-CSF, HIF-1α) методом иммуноферментного анализа с использованием микропланшетного фотометра (Multiscan EX, Китай). Анализ проводили согласно инструкциям фирм-производителей коммерческих наборов: IL-4-ИФА-БЭСТ, IL-10-ИФА-БЭСТ, гамма-IFN-ИФА-БЭСТ (АО «Вектор-БЭСТ», Новосибирск); Human HIF-1alfa ELISA Kit, Human Galectin-2 ELISA Kit, Human Galectin-9 ELISA Kit (Clou-Clone-Corp, США), RayBio Human M-CSF ELISA Kit (RayBiotech, США).

Этическая экспертиза

Исследование было выполнено в соответствии со стандартами надлежащей клинической практики и принципами Хельсинкской декларации. Всеми пациентами и здоровыми донорами было подписано информированное согласие на участие в исследовании, в котором была изложена цель исследования, стандартная процедура взятия венозной крови из кубитальной вены, возможные риски данной манипуляции и право участников отказаться от исследования. Протокол исследования одобрен Этическим комитетом ФГБОУ ВО «СибГМУ» Минздрава России (протокол № 5046 от 28.11.2016) с формулировкой заключения: «Одобрить проведение клинического исследования. Документация представлена полностью и соответствует требованиям Этической экспертизы».

Статистический анализ

Статистическую обработку данных проводили с использованием программы Statistica for Windows 10.0. Для статистического описания результатов исследования вычисляли медиану, 25-й и 75-й процентили. С целью проверки нулевой гипотезы при сравнении независимых выборок использовали критерий Манна−Уитни, применяя поправку Бенджамини−Хохберга для множественного сравнения. Первичной гипотезой служило предположение о том, что больные обеих групп имеют отличные от здоровых доноров величины изучаемых параметров. Рассчитывали объем выборки, необходимой для достижения поставленной цели (Nmin ― минимальное число вариантов в каждой из двух сравниваемых выборок), вычисляемый исходя из стандартного отклонения анализируемых показателей в исследуемых выборках и разности их средних значений на уровне статической значимости 0,05 с мощностью 80%. Для показателей, имеющих статистически значимые отличия в группах больных по сравнению со здоровыми донорами, объем исследуемой выборки превышал расчетный (представлено в табл. 1, 2).

 

Таблица 1. Субпопуляционный состав моноцитов крови у больных ИБС, страдающих и не страдающих ишемической кардиомиопатией, Me [Q₁−Q₃]

Относительное содержание субпопуляций моноцитов, %	Группа обследуемых лиц
	ИБС без ИКМП (n = 26)	ИБС с ИКМП (n = 19)	Здоровые доноры (n = 14)
Классические моноциты CD14++CD16-	57,23 [49, 60; 66, 42] р1 = 0,386	57,77 [46, 35; 79, 76] р1 = 0,440 р2 = 0,531	67,75 [64, 34; 70, 65]
Промежуточные моноциты CD14++CD16+	25,27 [15, 78; 31, 39] р1 = 0,038 (Nmin = 10)	18,72 [4, 96; 28, 96] р1 = 0,245 р2 = 0,999	14,36 [12, 06; 14, 98]
Неклассические моноциты CD14+CD16++	9,10 [6, 02; 17, 93] р1 = 0,849	5,05 [4, 08; 6, 58] р1 = 0,011 (Nmin = 7) р2 = 0,060	10,07 [9, 34; 13, 84]
Переходные моноциты CD14+CD16-	2,68 [2, 63; 4, 09] р1 = 0,027 (Nmin = 5)	6,03 [3, 58; 10, 89] р1 = 0,920 р2 = 0,296	6,80 [5, 03; 6, 87]

Примечание. Здесь и в табл. 2: р₁ ― уровень статистической значимости различий показателей по сравнению со здоровыми донорами, р₂ ― по сравнению с больными ИБС без ИКМП; Nmin ― минимальный и достаточный объем каждой выборки для получения достоверных отличий между группами при сравнении показателей на уровне статической значимости 0,05 с мощностью 80%. ИБС ― ишемическая болезнь сердца, ИКМП ― ишемическая кардиомиопатия.

 

Таблица 2. Концентрация цитокинов и галектинов в крови больных ишемической болезнью сердца, страдающих и не страдающих ишемической кардиомиопатией, Me [Q1−Q3]

Концентрация цитокинов и галектинов в крови	Группа обследуемых лиц
	ИБС без ИКМП (n = 26)	ИБС с ИКМП (n = 19)	Здоровые доноры (n = 14)
IL4, пг/мл	0	0	0,29 [0, 08; 1, 26]
IL10, пг/мл	24,00 [23, 00; 28, 50] р1 = 0,661	30,05 [24, 75; 33, 50] р1 = 0,042 (Nmin = 7) р2 = 0,152	19,50 [18, 00; 24, 00]
IFNγ, пг/мл	0	0	3,02 [0, 50; 5, 40]
Галектин-2, пг/мл	3,20 [2, 07; 4, 00] р1 = 0,002 (Nmin = 3)	3,00 [1, 90; 4, 05] р1 = 0,003 (Nmin = 3) р2 = 0,884	13,50 [11, 50; 17, 00]
Галектин-9, пг/мл	1,00 [0, 40; 2, 46] р1 = 0,136	0,26 [0, 05; 2, 03] р1 = 0,791 р2 = 0,382	0,16 [0, 00; 1, 50]
HIF-1α, нг/мл	0,051 [0, 040; 0, 138] р1 = 0,804	0,017 [0, 00; 0, 020] р1 = 0,019 (Nmin = 4) р2 = 0,049	0,080 [0, 052; 0, 096]
M-CSF, пг/мл	0,80 [0, 12; 2, 37] р1 = 0,004 (Nmin = 3)	2,00 [1, 21; 3, 24] р1 = 0,027 (Nmin = 5) р2 = 0,218	4,85 [3, 60; 7, 76]

 

С целью оценки взаимосвязей между изучаемыми показателями рассчитывали коэффициент корреляции Спирмена. Результаты статистического анализа считали достоверными при уровне значимости р < 0,05. Для оценки роли изучаемых показателей в развитии ишемической кардиомиопатии проводили многофакторный (многомерный факторный) анализ; переменную считали значимой для выявляемого фактора при ее факторной нагрузке более 0,70.

Результаты

Объекты (участники) исследования

В течение полутора лет больные ИБС, поступающие в кардиохирургический стационар с целью проведения операции коронарного шунтирования и удовлетворяющие критериям включения и исключения, распределялись согласно верифицированному диагнозу на две группы: пациенты с ишемической кардиомиопатией и пациенты без таковой; средний возраст между группами был сопоставим ― 53,23 ± 4,09 и 58,12 ± 3,86 года соответственно (представлено в виде среднего и стандартного отклонения; р = 0,361). Возраст здоровых лиц составил 51,47 ± 4,96 года и не отличался от групп больных (р = 0,712 и р = 0,238 соответственно). Абсолютное содержание моноцитов крови вне зависимости от иммунофенотипа клеток составило у больных ИБС без ишемической кардиомиопатии 0,35 [0, 25; 0, 40]×10⁹/л, у пациентов с ишемической кардиомиопатией ― 0,40 [0, 30; 0, 45]×10⁹/л, у здоровых доноров ― 0,45 [0, 30; 0, 55]×10⁹/л, при этом статистически значимых различий между группами обследованных лиц не отмечалось (по отношению к здоровым донорам у больных ИБС без ИКМП р = 0,428; у пациентов с ИКМП р = 0,619; между группами больных ИБС р = 0,732).

Основные результаты исследования

Анализ полученных данных показал, что наиболее значительные изменения субпопуляционного состава моноцитов крови отмечались у больных ИБС без ишемической кардиомиопатии, что проявлялось увеличением числа промежуточных и снижением доли переходных моноцитов в крови по отношению к группе здоровых доноров (см. табл. 1). У пациентов с ишемической кардиомиопатией регистрировался только дефицит неклассических клеток в крови при нормальном количестве промежуточных и переходных форм. Содержание классических моноцитов в крови проявляло негативную тенденцию в обеих группах больных, но достоверно не отличалось от нормы (см. табл. 1). Корреляционный анализ показал, что у пациентов обеих групп содержание промежуточных моноцитов отрицательно коррелировало с долей классических клеток в крови (r = -0,69; p < 0,05 и r = -0,58; p < 0,05 соответственно).

При определении иммунорегуляторных молекул в крови у больных ИБС вне зависимости от характера ишемии миокарда обнаруживалось нормальное содержание галектина-9, недостаточность M-CSF и галектина-2 по сравнению с показателями у здоровых доноров и «нулевые» значения IL4 и IFNγ (см. табл. 2). Различия цитокинового спектра крови у больных двух групп исследования регистрировались только в отношении IL10 и HIF-1α: концентрация первого у пациентов с ишемической кардиомиопатией была повышенной, а второго, напротив, пониженной в отличие от их нормальных значений у больных только ИБС (см. табл. 2). При этом для содержания HIF-1α в крови обнаруживались статистически значимые отличия между группами больных, а для IL10 ― близкие к таковым (р₂ = 0,060).

С целью выявления факторов, влияющих на развитие ишемической кардиомиопатии при ИБС, был выполнен многомерный факторный анализ в объединенной выборке больных. Среди 11 изученных переменных были выбраны 9: концентрация IL10, M-CSF, HIF-1α, галектина-2 и -9, содержание каждой из четырех субпопуляций моноцитов в крови. Концентрации IL4 и IFNγ в крови как параметры были исключены из данного анализа, поскольку имели нулевые значения у пациентов обеих групп исследования. В результате факторного анализа было установлено, что на развитие ишемической кардиомиопатии у больных ИБС влияют два фактора, первый из которых включает в себя содержание HIF-1α, переходных моноцитов и в меньшей степени промежуточных моноцитов в крови, определяя 34,88 % общей дисперсии выборки, а второй фактор ― содержание IL10, галектина-2 и неклассических моноцитов в крови, определяя 30,92 % общей дисперсии выборки (факторные нагрузки переменных приведены в табл. 3).

 

Таблица 3. Факторные нагрузки переменных по результатам многомерного факторного анализа в объединенной выборке больных хронической сердечной недостаточностью ишемического генеза

Переменная	Фактор 1	Фактор 2
Содержание классических моноцитов CD14++CD16- в крови	0,599	-0,045
Содержание промежуточных моноцитов CD14++CD16+ в крови	-0,701*	-0,072
Содержание неклассических моноцитов CD14+CD16++ в крови	-0,262	0,889*
Содержание переходных моноцитов CD14+CD16- в крови	0,846*	-0,386
Концентрация IL10 в крови	0,350	-0,904*
Концентрация галектина-2 в крови	0,379	0,891*
Концентрация галектина-9 в крови	0,692	-0,197
Концентрация HIF-1α в крови	0,871*	0,052
Концентрация M-CSF в крови	-0,037	0,431
Доля фактора в общей дисперсии, %	34,88	30,92

Примечание. * ― значимые показатели в реализации факторов (факторная нагрузка > 0,7).

 

Дополнительные результаты исследования

Анализ взаимосвязей между содержанием цитокинов и различных субпопуляций моноцитов в крови показал, что у пациентов обеих групп плазменная концентрация IL10 отрицательно коррелировала с численностью неклассических моноцитов (r = -0,65; p < 0,05 и r = -0,62; p < 0,05) и положительно ― с долей переходных клеток (r = 0,65; p < 0,05 и r = 0,66; p < 0,05 соответственно) в крови. При этом в обеих группах больных обнаруживалась положительная связь количества переходных моноцитов в крови с концентрацией в плазме крови HIF-1α (r = 0,67; p < 0,05 при ИБС и r = -0,63; p < 0,05 при ИКМП). Кроме того, отмечались особенности взаимосвязей в группах исследования. Так, у пациентов с ишемической кардиомиопатией регистрировалась положительная корреляция содержания IL10 в крови с количеством классических (r = 0,68; p < 0,05) и отрицательная ― с долей промежуточных (r = -0,69; p < 0,05) моноцитов, в другой группе аналогичные взаимоотношения устанавливались между уровнем M-CSF и числом классических и промежуточных клеток в крови (r = 0,51; p < 0,05 и r = -0,50; p < 0,05 соответственно).

Нежелательные явления

В ходе обследования у одного пациента из группы больных ИБС с ишемической кардиомиопатией была отмечена потеря сознания после взятия крови и у 2 пациентов из группы ИБС — пролонгированное незначительное кровотечение из области венопункции.

Обсуждение

Установленные особенности субпопуляционного состава моноцитов крови у больных обеих групп могут быть обусловлены особенностями реагирования иммунной системы на атеросклеротический процесс. Атеросклероз коронарных артерий связан с реакцией иммунокомпетентных клеток на модифицированные липопротеины низкой плотности (м-ЛПНП), приобретающие свойства аутоантигенов, которые могут распознаваться scavenger-рецепторами моноцитов/макрофагов и дендритных клеток, стимулируя синтез провоспалительных цитокинов при ИБС [10, 11]. Считается, что иммунную функцию взаимодействия с Т-лимфоцитами осуществляют промежуточные моноциты [6], в связи с чем, очевидно, их численность у больных ИБС без ишемической кардиомиопатии возрастает (см. табл. 1). У пациентов с ишемической кардиомиопатией численность данной субпопуляции моноцитов не изменялась, очевидно, в силу иммуносупрессии, поскольку наличие антигенного стимула у них не подлежит сомнению (атеросклероз коронарных артерий является обязательным критерием диагностики [9]). Следовательно, присутствие в крови м-ЛПНП должно было бы опосредовать накопление промежуточных моноцитов в крови, чего у пациентов с ишемической кардиомиопатией не отмечалось (см. табл. 1), указывая, по всей видимости, на дефект созревания этих клеток.

Предполагается, что дифференциация CD-фенотипа субпопуляций моноцитов происходит последовательно: классические формы созревают в промежуточные, а затем ― в неклассические [12]. Полученная в настоящем исследовании отрицательная корреляция числа промежуточных моноцитов с долей классических клеток в крови у больных обеих групп свидетельствует о взаимопревращении этих клеток друг в друга и согласуется с данной точкой зрения. Несмотря на выявленную зависимость, содержание промежуточных моноцитов у больных ишемической кардиомиопатией оставалось в норме, сопровождаясь при этом снижением численности неклассических моноцитов в крови (см. табл. 1). Последние обеспечивают патрулирование эндотелия и способны элиминировать с поверхности сосудистой стенки окисленные липиды, погибшие клетки и патогены [6, 13]. Следовательно, у больных ишемической кардиомиопатией формируется дефицит моноцитов, выполняющих протективную функцию в отношении эндотелия. Неполноценность этого физиологического механизма при ишемической кардиомиопатии, очевидно, предрасполагает к фиксации липидов в стенке самых мелких коронарных артерий, которые обычно не поражаются атеросклерозом, поскольку в них отсутствуют высокие напряжения сдвига [14]. Вследствие дефицита неклассических моноцитов эти сосуды, вероятно, подвергаются атерогенезу, и ишемия миокарда приобретает уже не очаговый (как при ИБС), а распространенный характер, опосредуя развитие ишемической кардиомиопатии.

Обнаруженный дефицит IFNγ, IL4, M-CSF и галектина-2 в крови у больных обеих групп исследования (см. табл. 2) свидетельствует об угнетении адаптивного иммунитета при хронической сердечной недостаточности ишемического генеза, поскольку первые два цитокина контролируют дифференцировку Т-хелперов (Th) 1-го и 2-го типов [15], M-CSF и галектин-2 влияют на созревание макрофагов как антигенпрезентирующих клеток [16, 17]. При этом дефицит IFNγ, по данным литературы, характерен для хронической сердечной недостаточности ишемического и неишемического генеза, несмотря на увеличение доли CD4+ Т-лимфоцитов у этих больных [18], что позволяет думать о патологии клеточного иммунитета при гипоксии.

Отсутствие признаков активации продукции HIF-1α у больных обеих групп на фоне гипоксии, наличие которой при ИБС и ишемической кардиомиопатии не вызывает сомнений, можно объяснить формированием хронической, а не острой гипоксии. Показано, что содержание HIF-1α в клетках и крови возрастает в ответ на быстрое уменьшение ее оксигенации, а после нескольких эпизодов гипоксического прекондиционирования тканей оно нормализуется [19]. При хронической гипоксии синтез HIF переключается с HIF-1 на HIF-2 (обе молекулы при наличии общей субъединицы HIF-β содержат различные субъединицы ― HIF-1α и HIF-2α соответственно). Показано, что HIF-2 запускает долговременную адаптацию организма к гипоксии: активирует ангиогенез, ремоделирование тканей и др. [20, 21]. При этом накопление HIF-1 способствует синтезу провоспалительных цитокинов миелоидными клетками и подавляет созревание регуляторных Foxp3+ Т-клеток (Тreg), обладающих иммуносупрессорной функцией [22]. Следовательно, обнаруженный в настоящем исследовании дефицит HIF-1α у пациентов с ИКМП является, очевидно, результатом нарушений (в отличие от больных ИБС без ИКМП) механизмов внутриклеточного сигналинга при гипоксии, что, по всей видимости, индуцирует у них генерацию Тreg и иммуносупрессию, что обосновывает новый взгляд на механизмы развития ишемической кардиомиопатии. На присутствие иммуносупрессии у пациентов с ишемической кардиомиопатией указывает высокое содержание в крови IL10 (см. табл. 2), который традиционно относится к противовоспалительным цитокинам, поскольку секретируется Тreg, Тh2- и В-лимфоцитами и угнетает функции макрофагов [23]. Последнее еще раз подтверждает недостаточность клеточного звена иммунитета при ишемической кардиомиопатии.

Установленную в ходе исследования у больных ИБС обеих групп отрицательную связь концентрации IL10 в крови с долей неклассических моноцитов и положительную ― с числом переходных клеток можно интерпретировать как способность IL10 блокировать дифференциацию неклассических моноцитов из переходных их форм. Однако у больных ИБС концентрация IL10 в крови была в пределах нормы и, очевидно, не влияла на численность неклассических клеток, а у пациентов с ишемической кардиомиопатией она повышалась и опосредовала дефицит неклассических моноцитов в кровотоке (см. табл. 1). При этом в обеих группах больных обнаруживалась положительная корреляция количества переходных моноцитов в крови с плазменной концентрацией HIF-1α, что позволяет предполагать способность этой молекулы усиливать элиминацию молодых форм моноцитов из костного мозга при гипоксии и подтверждается свойством HIF-1α повышать миграционную способность миелоидных клеток [21].

Положительная связь содержания IL10 (при ишемической кардиомиопатии) и M-CSF (при ИБС без нее) с числом классических моноцитов и отрицательная ― с долей промежуточных клеток в крови указывает, вероятно, на способность IL10 и M-CSF блокировать дифференциацию классических моноцитов в промежуточные формы. Между тем реципрокные изменения данных цитокинов в крови у лиц с различной патологией сердца (см. табл. 2) детерминировали особенности субпопуляционного состава моноцитов: дефицит M-CSF у больных ИБС, по-видимому, растормаживал дифференциацию классических моноцитов в промежуточные клетки, и численность последних возрастала; у пациентов с ишемической кардиомиопатией, также имевших недостаточность M-CSF, эффект его, очевидно, не реализовывался в силу избытка IL10, который ингибировал этот процесс, и содержание данных субпопуляций моноцитов крови оставалось в пределах нормы.

Интерпретируя результаты многофакторного анализа и учитывая вышеописанные эффекты цитокинов, можно заключить, что в развитии ишемической кардиомиопатии при ИБС важную роль играют два фактора: фактор 1 ― это нарушение адаптации к гипоксии (дефицит HIF-1α), обусловливающее достаточный пул переходных моноцитов, вероятно, за счет дефекта созревания промежуточных клеток; фактор 2 ― это иммуносупрессия (избыток IL10), влекущая угнетение дифференциации неклассических моноцитов и недостаток галектина-2, который создает условия для нарушения созревания в тканях моноцитов в провоспалительные М1-макрофаги. При этом факторы по величине дисперсий практически равнозначны (см. табл. 3).

Анализируя цитокиновой спектр крови у обследованных пациентов как условие для поляризации дифференциации М1- или М2-макрофагов в тканях и принимая во внимание данные литературы, можно прогнозировать особенности этого процесса у больных с различными формами ишемии миокарда. Поскольку IL4 и галектин-9 способствуют созреванию М2-макрофагов, синтезирующих в больших количествах IL10, а IFNγ и галектин-2 ― образованию М1-клеток [6, 16, 24, 25], то недостаточность IL4 и нормальное содержание галектина-9 при дефиците IFNγ и галектина-2 в крови у больных обеих групп (см. табл. 2) предрасполагают к преимущественной дифференциации М2-макрофагов как у больных ИБС, так и у пациентов с ишемической кардиомиопатией. При этом выраженность этих реакций, очевидно, больше при ишемической кардиомиопатии, так как у этих больных обнаруживается избыток IL10 в крови (см. табл. 2).

Ограничения исследования

Результаты проведенного исследования могут быть ограничены клиническим статусом больных, т.к. полученные данные справедливы для больных ИБС с гемодинамически значимым многососудистым поражением магистральных коронарных артерий, которое требует проведения коронарного шунтирования, и поэтому у пациентов в начальной стадии ИБС с уже имеющейся или только формирующейся ишемией установленные в настоящем исследовании отличия могут еще не обнаруживаться, что требует дальнейших исследований. Не исключено, что ограничения могут касаться региона проживания и национальной принадлежности больных ИБС, т.к. результаты получены для лиц европеоидного происхождения, проживающих преимущественно в Сибирском федеральном округе. Следует отметить небольшой (ввиду редкой встречаемости патологии) объем выборки больных ИБС с ишемической кардиомиопатией; последующее накопление данных позволит получить достоверные различия для содержания IL10 и неклассических моноцитов в крови не только по сравнению с нормой (как в настоящем исследовании), но и между группами пациентов.

Заключение

Таким образом, на сегодняшний день в литературе имеются фрагментарные сведения о роли иммунорегуляторных молекул в механизмах нарушения дифференциации моноцитов при ишемической кардиомиопатии: есть немногочисленные данные о патогенезе, рассматривающие в качестве патогенетического фактора развития заболевания нарушение иммунорегуляторных механизмов ремоделирования миокарда, и об иммуносупрессорном влиянии хронической гипоксии, но в обоих случаях без описания участия субпопуляций моноцитов в этом процессе. С другой стороны, в литературе достаточно информации о субпопуляциях моноцитов и нарушении их дифференциации при ИБС, но отсутствуют данные для ишемической кардиомиопатии и плохо описана роль цитокинов в этом процессе. В целом патогенез ишемической кардиомиопатии до конца еще не изучен и, в частности, остается нерешенной проблема участия различных субпопуляций моноцитов в развитии этого заболевания, неизвестна роль цитокинов в их дифференциации.

Настоящее исследование показало, что важным патогенетическим фактором развития ишемической кардиомиопатии является нарушение (возможно, предсуществующее) адаптации клеток организма пациента к гипоксии. Последняя возникает при хронической сердечной недостаточности вследствие атеросклероза сосудов сердца и вызывает у больных ишемической кардиомиопатией гипопродукцию HIF-1α, вероятно, вследствие смещения этого процесса в пользу гиперпродукции HIF-2α, который индуцирует выраженную иммуносупрессию с установленным нами избытком IL10 в крови. Данный цитокин, по результатам корреляционного анализа, угнетает дифференцировку неклассических моноцитов в крови, дефицит которых, очевидно, обусловливает недостаточную протекцию сосудистого эндотелия, и атеросклероз коронарных сосудов становится распространенным, что объясняет формирование ишемии.

В перспективе установленные отличия по сравнению с нормой для содержания неклассических и промежуточных моноцитов, IL10 и HIF-1α в крови у больных ИБС могут стать основой для ранней диагностики ишемической кардиомиопатии, а также для прогнозирования ее развития у больных ИБС, что требует дальнейшего проспективного когортного исследования. Кроме того, знание о взаимосвязи концентрации цитокинов с численностью субпопуляций моноцитов позволит активно управлять дифференциацией этих клеток посредством антицитокиновой терапии у больных с ишемической кардиомиопатией с целью нормализации медиаторного спектра крови и восстановления пула неклассических моноцитов.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (договор № 18-015-00160/19), Совета по грантам Президента Российской Федерации для ведущих научных школ (НШ-2690.2018.7) и для молодых докторов наук (МД-2788.2019.7).

Конфликт интересов. Авторы данной статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, о котором необходимо сообщить.

Участие авторов: Чумакова С.П. — разработка дизайна исследования, статистическая обработка результатов и их интерпретация, написание и форматирование рукописи; Шипулин В.М. — формирование идеи исследования, консультирование соавторов по кардиологическим вопросам, интерпретация результатов; Уразова О.И. — материально-техническое обеспечение проведения лабораторных исследований, интерпретация результатов, участие в написании текста рукописи; Погонченкова Д.А. — взаимодействие с пациентами и здоровыми донорами, обеспечение забора биоматериала, анализ медицинских карт больных; Винс М.В. — пробоподготовка биоматериала, выполнение метода проточной цитометрии, анализ литературы; Пряхин А.С. — взаимодействие с пациентами, обеспечение забора биоматериала, консультирование соавторов по кардиологическим вопросам; Колобовникова Ю.В. — выполнение метода иммуноферментного анализа; Чурина Е.Г. — консультирование соавторов по иммунологическим аспектам исследования; Новицкий В.В. — консультирование соавторов по гематологическим и патофизиологическим аспектам исследования, корректировка текста рукописи. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию до публикации.

About the authors

Svetlana P. Chumakova

Siberian State Medical University

Author for correspondence.
Email: Chumakova_S@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3468-6154
SPIN-code: 7536-2834

MD, PhD, Professor

Russian Federation, 2, Moscowski Trakt, Tomsk, 634050

Vladimir M. Shipulin

Siberian State Medical University; Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences, Cardiology Research Institute

Email: shipulin@cardio-tomsk.ru
ORCID iD: 0000-0003-1956-0692

MD, PhD, Professor

Russian Federation, 2, Moscowski Trakt, Tomsk, 634050; 5, Kooperativnyi s.s., Tomsk region, Tomsk, 634009

Olga I. Urazova

Siberian State Medical University

Email: urazova72@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9457-8879

MD, PhD, Professor

Russian Federation, 2, Moscowski Trakt, Tomsk, 634050

Darya A. Pogonchenkova

Siberian State Medical University

Email: azarova_d_a@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5903-3662
SPIN-code: 4141-9068
Russian Federation, 2, Moscowski Trakt, Tomsk, 634050

Maria V. Vince

Siberian State Medical University

Email: wmw_1991@mail.ru
SPIN-code: 8198-5676

ассистент кафедры патофизиологии

Russian Federation, 2, Moscowski Trakt, Tomsk, 634050

Andrew S. Pryakhin

Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences, Cardiology Research Institute

Email: andrew.prk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0532-8091
SPIN-code: 9716-9356

аспирант отделения сердечно-сосудистой хирургии

Russian Federation, 5, Kooperativnyi s.s., Tomsk, 634009

Yulia V. Kolobovnikova

Siberian State Medical University

Email: kolobovnikova.julia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7156-2471
SPIN-code: 3638-1577

MD, PhD, Professor

Russian Federation, 2, Moscowski Trakt, Tomsk, 634050

Elena G. Churina

Siberian State Medical University; Tomsk State University (TSU)

Email: Lena1236@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8509-9921
SPIN-code: 9804-5093

д.м.н., профессор кафедры

Russian Federation, 2, Moscowski Trakt, Tomsk, 634050; 34a, Lenina prospect, Tomsk, 634050

Vyacheslav V. Novitskiy

Siberian State Medical University

Email: kaf.pat.fiziolog@ssmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9577-8370
SPIN-code: 7160-6881

MD, PhD, Professor

Russian Federation, 2, Moscowski Trakt, Tomsk, 634050

References

Supplementary files