Регуляция деятельности сердечно-сосудистой системы (ССС) осуществляется преимущественно адренергической системой под влиянием катехоламинов, воздействующих на α- и β-адренорецепторы. Одним из механизмов изменения функции адренорецепторов и развития сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) могут быть аутоиммунные изменения, приводящие к выработке аутоантител к различным структурам кардиомиоцитов (КМЦ), в том числе к β1-адренорецепторам. Представление об адренорецепторной системе начало складываться в начале ХХ века. В середине ХХ века были открыты α- и β- адренорецепторы, а к концу века — все их подтипы и трехмерная структура. Распределение адренорецепторов и их функция различаются в органах и тканях (табл. 1).
Для оценки структуры и функции β-адренорецепторов используют различные методики, но практически все они являются косвенными и описывают лишь некоторые характеристики β-адренорецепторов. Существуют методы определения строения β-адренорецептора, в том числе определения генетического разнообразия (полиморфизма генов), количества β-адренорецепторов на поверхности клеток (экспрессии), сродства рецепторов к лиганду (аффинности), а также методы с использованием антител к β-адренорецептору, радиолигандного анализа и биохимические методы (оценка уровня молекул, передающих сигнал внутрь клетки, так называемых вторичных посредников — циклического аденозин-3’-5’-монофосфата — цАМФ, аденилатциклазы и др.). Применяются также различные методы микроскопии (конфокальная, электронная, световая и др.). Большинство методов, однако, являются технически очень сложными и трудоемкими: так, пространственная структура β2-адренорецептора при помощи кристаллизации была получена лишь в 2007 г. [1]. Тем не менее результаты, получаемые в ходе длительных и трудоемких экспериментальных работ, позволяют лишь приблизиться к пониманию сложного механизма регуляции деятельности ССС.
Роль β-адренорецепторов в регуляции деятельности ССС. На КМЦ экспрессируются β-адренорецепторы всех трех типов (β1-, β2- и β3-). С клинической точки зрения, понимание их видов и основных эффектов важно при выборе препаратов, воздействующих на β-адренорецепторы. Например, у пациентов с ССЗ в комбинации с бронхолегочной патологией во избежание развития бронхообструктивного синдрома за счет блокады β2-адренорецептора предпочтительным является назначение β1-селективных адреноблокаторов. В целом адренорецепторная система является сложной и динамически изменяющейся, а конечный эффект, оказываемый β-адренорецептором, зависит от множества факторов — от силы и свойств взаимодействующего с рецепторами вещества (лиганда), длительности его воздействия, количества рецепторов на поверхности клетки (экспрессии), их сродства к лиганду (аффинности), пространственной структуры (конформации) и т.д. Предполагают также, что важную роль могут играть эндогенные аутоиммунные факторы — аутоантитела к различным структурам КМЦ (в том числе к β1-адренорецепторам), способные изменять их свойства и опосредовать кардиотоксичные эффекты.
В настоящее время считается, что основную роль в регуляции ССС играют β1- и β2-адренорецепторы. Роль β3-адренорецепторов остается незначительной: при их выраженной активации под воздействием нейрогормонального или постишемического стресса может реализовываться отрицательный инотропный эффект, а также кардиопротективное действие [2].
Соотношение β1/β2-адренорецепторов в норме в сердце человека составляет 70—80/30—20% в желудочках сердца и 60—70/40—30% в предсердиях [3] и может изменяться при различных заболеваниях (например, при сердечной недостаточности — СН — количество β1-адренорецепторов уменьшается почти вдвое) [4]. В легких, напротив, преобладают β2-адренорецепторы, однако наличие β1-адренорецептора не исключает возможных побочных эффектов при назначении даже β1-селективных адреноблокаторов.
В сердце основную роль в регуляции частоты и силы сокращения КМЦ играет β1-адренорецептор. Кратковременная активация β1-адренорецептора приводит к развитию мощного положительного инотропного эффекта за счет увеличения внутриклеточного содержания кальция. Активация β2-адренорецептора нивелирует положительный инотропный эффект, опосредованный β1-адренорецепторами, и оказывает кардиопротекторное действие [5, 6]. В отличие от кратковременного воздействия на β1-адренорецепторы, чрезмерная и длительная активация может приводить к развитию кардиотоксических эффектов, в том числе инициации апоптоза КМЦ, в основе чего лежит перегрузка КМЦ ионами кальция (механизм, независимый от протеинкиназы А) [7]. Этот же механизм участвует в развитии катехоламин-индуцированной гипертрофии КМЦ in vitro [8] и ремоделировании сердца in vivo [9, 10]. У пациентов с СН повышенный уровень катехоламинов крови, оказывающих стимулирующее действие на β-адренорецепторы (норэпинефрин), коррелирует со степенью тяжести левожелудочковой дисфункции [11, 12], а использование инотропных препаратов (например, добутамина) также может приводить к увеличению смертности пациентов этой категории [13, 14]. Таким образом, одним из ключевых направлений в лечении пациентов с СН является использование β-адреноблокаторов [15]. Тем не менее последние исследования показывают, что при стимуляции β1-адренорецепторов имеются пути трансмембранной передачи сигнала внутрь клетки, которые могут также опосредовать и кардиопротекторные эффекты [16].
В то же время косвенные данные указывают на возможные кардиотоксические эффекты, опосредованные β2-адренорецепторами [17]. В клинической практике при назначении β2-агонистов у пациентов с бронхиальной астмой и сопутствующим ССЗ могут развиваться различные нежелательные эффекты, такие как чрезмерный положительный хроно- и инотропный эффект, вазодилатация (вплоть до коллапса), проаритмическое действие.
Таким образом, существует баланс между β1- и β2-адренорецепторами, а также между оказываемым ими кардиопротекторным и кардиотоксичным действием, который зависит от многих факторов, в том числе от особенностей течения заболевания. При этом β-адреноблокаторы остаются одними из наиболее часто назначаемых препаратов при различных ССЗ (табл. 2).
Однако эффект β-адреноблокаторов не всегда бывает предсказуем, а на фоне длительного лечения может наблюдаться так называемое ускользание их действия. Это создает предпосылки для разработки более индивидуализированных подходов к лечению, что невозможно без детального понимания строения и функционирования β-адренорецепторов.
Особенности строения и функционирования β-адренорецепторов. Адренорецепторы сердца, в том числе β1-адренорецепторы, располагаются на наружной мембране КМЦ (хотя существуют данные о наличии β-адренорецепторов и на ядерной мембране [19]), принадлежат к семейству рецепторов, сопряженных с G-белком, и служат для трансмембранной передачи сигналов. Все β-адренорецепторы имеют схожее строение и состоят из N-концевого домена, 7 трансмембранных α-спиралей, 3 внеклеточных (ECI — ECIII), 3 внутриклеточных (ICI — ICIII) петель и С-концевого домена (рис. 1). Внеклеточный N-концевой домен обеспечивает стабилизацию конформации рецептора и облегчает его связывание с эффекторными молекулами (лигандами) [20]. Внеклеточные петли рецептора способствуют поддержанию необходимой конформационной структуры и играют важную роль в процессе активации рецептора и взаимодействии с лигандом. Так, 1-я и 2-я внеклеточные петли β1-адренорецептора формируют гидрофобный «карман», в области которого происходит связывание с лигандами; 3-я внеклеточная петля также участвует в поддержании необходимой конформационной структуры рецептора и участвует в передаче сигнала внутрь клетки. Кроме этого, внеклеточные петли β1-адренорецептора (преимущественно 2-я внеклеточная петля) могут являться мишенью для образования аутоантител, которые вносят вклад в развитие аутоиммунных реакций.
Внутриклеточно расположенный С-концевой домен и 3-я внутриклеточная петля имеют несколько областей фосфорилирования на внутренней поверхности мембраны КМЦ и связаны с регуляторными стимулирующими G-белками (Gs-белками), которые под воздействием физиологических агонистов (гормонов и нейротрансмиттеров), активируя аденилатциклазу, способствуют образованию цАМФ и активации протеинкиназы А. Под ее воздействием повышается внутриклеточное содержание ионов кальция, что в конечном счете оказывает положительный инотропный эффект.
Строение β1-адренорецептора, в том числе различие в нуклеотидных последовательностях генов, кодирующих β1-адренорецептор (полиморфизм генов), может быть одним из возможных объяснений значительных индивидуальных различий при назначении β-адреноблокаторов и β-агонистов и непредсказуемости их эффектов. Это представляет значительную проблему при лечении пациентов с такими заболеваниями, как СН, бронхиальная астма и др. Для β1-адренорецептора существует два полиморфизма, которые являются наиболее часто встречающимися и значимыми: Ser49Gly, расположенный на внеклеточном N-конце рецептора, и Gly389Arg, расположенный на проксимальном участке C-конца, ответственном за связывание с G-белком [22—24].
Показано, что полиморфизм генов β1-адренорецептора может быть ассоциирован с риском развития определенных ССЗ. Данные, однако, противоречивы: в ряде исследований показана ассоциация генетических вариантов β1-адренорецепторов с некоторыми ССЗ (такими как артериальная гипертензия — АГ) и смертностью [25, 26]. Напротив, в других работах взаимосвязи между генетическими вариантами β1-адренорецептора и риском развития и степенью тяжести таких заболеваний, как АГ, СН и ишемическая болезнь сердца, не отмечалось [27—29]. Аналогично не выявлено связи полиморфизма гена β1-адренорецептора с риском развития желудочковой аритмии по типу torsades de pointes у пациентов с приобретенным синдромом удлиненного интервала QT. Таким образом, в настоящее время нельзя однозначно говорить о влиянии полиморфизма генов β-адренорецептора на развитие тех или иных ССЗ.
Возможная функциональная роль полиморфизма генов β1-адренорецепторов является также интересной с учетом широкого применения как β-адреноблокаторов в кардиологии, так и β-агонистов в пульмонологии. В исследованиях in vitro было показано, что экспрессия β1-адренорецептора с полиморфизмами Gly49, Arg389 и комбинацией Gly49Arg389 на поверхности КМЦ при длительном воздействии агонистов угнетается в значительно большей степени, чем экспрессия рецепторов с полиморфизмами Ser49 и Gly389 [30, 31]. При этом полиморфизм Ser49Gly не влиял на сродство β1-адренорецептора к агонистам и антагонистам, тогда как при варианте полиморфизма Arg389 наблюдались более выраженное их взаимодействие и активация внутриклеточных вторичных посредников (повышение аденилатциклазной активности и цАМФ).
При исследовании активации β1-адренорецептора также отмечалась значительно более высокая восприимчивость варианта Arg389 к назначению карведилола [32]. Это подтверждают и клинические исследования, в которых при назначении β-адреноблокаторов у пациентов, гомозиготных по Gly389, ответ был очень слабый, тогда как у пациентов, гомозиготных по Arg389, антагонисты β1-адренорецептора были высокоэффективны [33]. Таким образом, в настоящее время имеются данные о взаимосвязи полиморфизма генов β1-адренорецептора с его конформационными особенностями и, следовательно, способностью связываться с лигандом, что определяет фармакологические свойства рецептора [18].
Вне зависимости от генетического варианта β1-адренорецептора в настоящее время имеются данные о существовании по крайней мере двух различных конформаций β1-адренорецептора, которые также определяют фармакологическое действие β-адреноблокаторов — конформации с высокой (high) аффинностью (β1H-адренорецептор) и конформации с низким (low) сродством (β1L-адренорецептор) [34]. Все доступные в клинической практике β-адреноблокаторы ингибируют действие катехоламинов на β1-адренорецептор (как селективные, так и неселективные). Тем не менее при проведении ряда клинических исследований показано, что некоторые препараты этой группы (например, буциндолол и пиндолол) способны оказывать симпатомиметическое действие и недостаточно эффективны при хронической СН. Это объясняется активацией β1-адренорецепторов в конформации с низким сродством (β1L) и может оказывать кардиостимулирующие эффекты (положительный хроно- и инотропный эффекты), несмотря на блокаду рецепторов с высоким сродством (β1Н-рецептора). Таким образом, благоприятные эффекты β-адреноблокаторов уменьшаются, а эффективность лечения может снижаться [35]. Кроме этого, пиндолол, активируя β1L-адренорецептор, может способствовать развитию нарушений ритма сердца, а длительная стимуляция β1L-адренорецептора — ремоделированию левого желудочка с его компенсаторной гипертрофией и дальнейшим развитием СН [36].
Кроме особенностей строения и конформации β-адренорецептора, важную роль в реализации его функции могут играть такие факторы, как экспрессия рецепторов на поверхности клеток (их количественная характеристика) и сродство рецепторов к лигандам (как эндогенным, так и лекарственным препаратам). Необходимо отметить, что особенности взаимодействия между лигандом и рецепторами зависят и от особенностей строения и свойств самих лигандов: они могут являться антагонистами, обратными агонистами или физиологическими агонистами β1-адренорецепторов. Антагонисты β1-адренорецепторов (в том числе β-адреноблокторы) блокируют лигандсвязывающую область, при этом, однако, базальная активность рецептора сохраняется (базальной активностью также обладает не связанный с лигандом β1-адренорецептор). Обратные агонисты, напротив, приводят к таким конформационным изменениям рецептора, когда связывание с G-белками становится невозможно, хотя при их взаимодействии с рецептором может происходить активация других сигнальных путей [37, 38].
При связывании β1-адренорецептора с полными агонистами в условиях физиологической активации происходит взаимодействие внутриклеточно расположенной части рецептора с G-белком, состоящим из α-, β- и γ-субъединиц. При этом запускается каскад реакций: α-субъединица, отделяясь от βγ-субъединиц, активирует аденилатциклазу, которая в свою очередь индуцирует продукцию цАМФ, что затем активирует протеинкиназу А (ПКА). В КМЦ желудочков сердца данная протеинкиназа опосредует фосфорилирование различных субстратов, в том числе кальциевых каналов L-типа, что приводит к увеличению входящего кальциевого тока внутрь КМЦ и усилению их сократимости. ПКА-зависимое фосфорилирование белка фосфоламбана ускоряет секвестрацию ионов Са2+ в саркоплазматической сети и способствует ускорению релаксации.
Существуют также альтернативные сигнальные пути с участием β-аррестинов. β-Аррестины, а также G-протеинсвязанные киназы — это семейства белков, которые наряду с G-белками способны взаимодействовать с активированным β-адренорецептором. β-Аррестины взаимодействуют с целым рядом нерецепторных белков клетки, обеспечивая интеграцию и разнообразие сигнальных путей. В результате активации β-адренорецептора в несколько иной конформации посредством β-аррестинов и индукции сигнального митогенактивируемого протеинкиназного каскада (МАРК-сигнального пути), осуществляется регуляция многих клеточных процессов, таких как экспрессия генов, деление, дифференцировка и апоптоз [37, 38]. Кроме передачи сигнала от активированного β-адренорецептора внутрь клетки, β-аррестины принимают участие в процессе их десенситизации. Десенситизация представляет собой угнетение рецепторного ответа с течением времени в условиях наличия постоянного стимула высокой интенсивности. На первом этапе G-протеинсвязанные киназы фосфорилируют активированный β-адренорецептор, стабилизируя его конформационную структуру и облегчая тем самым дальнейшее взаимодействие с β-аррестинами, с участием которых происходит функциональное разобщение рецептора и G-белка, захват рецептора внутрь клетки (интернализация) и/или его деградация в лизосомах. После этого β-аррестины возвращаются к поверхности клеточной мембраны и участвуют в G-белок-независимой передаче сигнала [39] (рис. 2, см. цв. вклейку).
Процесс десенситизации может осуществляться и за счет других механизмов. Так, активизированная после взаимодействия адренорецептора с его агонистом протеинкиназа А может фосфорилировать β-адренорецептор по механизму обратной связи, что приводит к снижению его чувствительности и разобщению с G-белками. При длительном воздействии активирующего стимула снижается экспрессия β1-адренорецептора на поверхности КМЦ.
В клинической практике у пациентов с хронической СН в результате десенситизации и снижения экспрессии β-адренорецепторов в условиях постоянной чрезмерной стимуляции КМЦ наблюдается уменьшение инотропного резерва миокарда и насосной функции сердца, а у пациентов с бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких процесс десенситизации может реализоваться в виде снижения эффективности β-агонистов.
Таким образом, в физиологических условиях существует множество факторов, влияющих на конечный эффект взаимодействия лиганда с рецептором, к которым относятся как особенности строения и функции самого β-адренорецептора, так и свойства лиганда. При воздействии недостаточного количества лиганда физиологический эффект может быть практически незаметен. При длительном воздействии лиганда в больших концентрациях возможно развитие патологического ответа, что, в конечном счете, может приводить к развитию ССЗ (АГ, компенсаторной гипертрофии миокарда левого желудочка, СН и др.). Однако, кроме катехоламинов, которые традиционно принимают участие в регуляции β-адренорецепторной системы, важную роль при различных ССЗ могут играть аутоиммунные факторы.
Значение, механизм образования и действия аутоантител. В настоящее время показана клиническая значимость аутоантител к структурам КМЦ при ряде ССЗ, таких как дилатационная кардиомиопатия (ДКМП), СН, миокардиты, идиопатические нарушения ритма и проводимости сердца, ревматизм, идиопатические персистирующие перикардиты, атеросклероз и др. [41]. Аутоантитела к различным структурам миокарда могут взаимодействовать с цитоплазматическими и эндоплазматическими антигенами, такими как рецепторные структуры, сократительные белки и другие клеточные и митохондриальные антигены (антитела к тропонину и тяжелым цепям миозина, антитела к М2-холинорецептору и β1-адренорецептору, антитела к Na/K-АТФазе и др.). В последние годы большое внимание уделяется аутоантителам ко второй внеклеточной петле β1-адренорецептора [42, 43]. Наибольшее количество данных накоплено об участии данных аутоантител к β1-адренорецептору в развитии и прогрессировании ДКМП. Показано, что наличие стимулирующих аутоантител к β1-адренорецептору в сыворотке пациентов с ДКМП ассоциировано с более низкой фракцией выброса левого желудочка, увеличением частоты развития желудочковых аритмий, более высоким риском внезапной сердечной смерти (ВСС). Выше становятся частота осложнений и общий риск смерти [43, 44]. Аутоантитела к другим эпитопам, включая 1-ю внеклеточную петлю β1-адренорецептора и N-концевой домен, практически не обладают биологической активностью [45].
Впервые аутоантитела к β1-адренорецептору были описаны на примере болезни Чагаса, возбудителем которой является трипаносома Крузи [46]. Считается, что образование аутоантител к β1-адренорецептору происходит по механизму антигенной мимикрии за счет сходного строения участков микробных детерминант и β1-адренорецептора наружной мембраны КМЦ. В результате перекрестной реактивности инициируется синтез аутоантител к β1-адренорецептору, которые оказывают кардиотоксическое действие, что ведет к развитию кардиомиопатии.
В норме иммунная система не вырабатывает аутоантитела к собственным антигенным детерминантам. Это может происходить при срыве механизмов иммунологической толерантности или изменении собственных антигенных детерминант, например при разрушении КМЦ. Повреждение КМЦ в результате ишемии (острого инфаркта миокарда), острого миокардита или при других заболеваниях приводит к апоптозу и/или некрозу КМЦ и может быть триггером аутоиммунных реакций. Активация клеточного и гуморального звена иммунной системы ведет к дальнейшему прогрессированию повреждения КМЦ и развитию СН.
Данные исследований, направленных на изучение механизма действия аутоантител ко 2-й внеклеточной петле β1-адренорецептора, противоречивы. Поскольку 2-я внеклеточная петля β1-адренорецептора стабилизирует лиганд-связывающий участок рецептора [47], ее конформационные изменения при взаимодействии с аутоантителами могут приводить к изменению активности β1-адренорецептора [48]. Кроме того, под воздействием аутоантител могут проявляться различные аллостерические эффекты (т.е. изменение конформации и свойств рецептора в результате связывания его определенного участка, отличного от основного центра, с аутоантителами) и нарушаться взаимодействие лигандов с областью связывания β1-адренорецептора. Другой возможный механизм действия аутоантител заключается во влиянии на стабильность различных преходящих конформаций рецептора, индуцированных действием агонистов. Так, аутоантитела могут выступать в качестве индукторов или ингибиторов агонистов β1-адренорецептора за счет стабилизации промежуточных активных или неактивных конформаций. Кроме того, они способны «переключать» действие агонистов на другие внутриклеточные сигнальные пути. Взаимодействуя с различными участками β1-адренорецептора, они могут выступать в качестве полных, частичных или обратных агонистов.
Имеются работы, демонстрирующие супрессорное действие аутоантител к β1-адренорецептору на адренорецепторную активность за счет снижения ответа аденилатциклазы при воздействии агонистов β1-адренорецепторов [49].
В других работах было показано, что аутоантитела способны потенцировать базальную и агонист-индуцированную активность аденилатциклазы и вызывать положительный хроно- и инотропный эффект на изолированных КМЦ, оказывая кардиостимулирующее действие и увеличивая чувствительность к эндогенным катехоламинам. Они могут способствовать разобщению рецепторов in vitro и in vivo, увеличению входящего кальциевого тока, электрической нестабильности миокарда, индукции апоптоза КМЦ и тем самым приводить к повреждению КМЦ. Данные эффекты аутоантител, однако, значительно отличаются от действия физиологических агонистов β1-адренорецепторов: аутоантитела к β1-адренорецептору вызывают более умеренную внутриклеточную активацию аденилатциклазы и цАМФ, оказывая более слабое хроно- и инотропное действие, а также в меньшей степени индуцируют процессы десенситизации и снижение экспрессии β1-адренорецептора. Кроме того, при изучении сыворотки некоторых пациентов может наблюдаться одновременное увеличение базальной активности и угнетение агонист-индуцированной аденилатциклазной активности, и в отличие от действия физиологических агонистов, положительный хронотропный эффект аутоантител не всегда соответствует повышению уровня цАМФ и последующей десенситизации рецептора [45, 50, 51]. По сравнению с физиологическими агонистами аутоантитела к β1-адренорецептору в значительно большей степени могут активировать альтернативные сигнальные пути передачи сигнала внутрь клетки и процессы апоптоза [52] (в результате длительной постоянной активации рецептора и за счет прямого цитотоксического действия), что является важным звеном в развитии СН, нарушений ритма и проводимости сердца.
Клиническая значимость аутоантител к β1-адренорецептору. В результате клинических исследований было показано наличие антител к β1-адренорецептору у здоровых лиц (примерно у 10%). При этом отмечалось значительное повышение исходно низкого уровня аутоантител к β1-адренорецептору с возрастом [53].
Среди пациентов с ССЗ наиболее высокий титр аутоантител встречается у больных с ДКМП. Согласно данным литературы, аутоантитела к β1-адренорецепторам у пациентов с ДКМП выявляются в 30—75% случаев [50, 54, 55]. В ряде работ показано, что, являясь аллостерическими агонистами β1-адренорецепторов [56], аутоантитела приводят к левожелудочковой недостаточности за счет ино- и хронотропных эффектов [57, 58] и могут быть вовлечены в процесс развития и поддержания ДКМП [59, 60]. При этом наличие аутоантител ко 2-й внеклеточной петле β1-адренорецептора ассоциировано с увеличением смертности у пациентов с ДКМП, риска развития жизнеугрожающих нарушений ритма сердца и внезапной сердечной смерти (ВСС) [44, 61]. Данные клинических исследований подтверждаются рядом экспериментальных работ: в исследованиях на изолированных КМЦ и животных было показано, что умеренная, но длительная активация β1-адренорецепторов под воздействием аутоантител к β1-адренорецепторам, выступающих в роли агонистов, приводит к индукции ДКМП. Так, иммунизация животных пептидами, соответствующими 2-й внеклеточной петле β1-адренорецептора, приводит к развитию у них ДКМП [55, 61, 62]. При непосредственном введении полученных от иммунизированных животных аутоантител к β1-адренорецепторам ранее здоровым животным также экспериментально может быть индуцирована ДКМП [55]. При этом она характеризуется прогрессирующей дилатацией и снижением фракции выброса левого желудочка, относительным уменьшением толщины стенок левого желудочка и селективным снижением экспрессии β1-адренорецептора на КМЦ, что наблюдается у пациентов с ДКМП в клинической практике. Существуют данные, что уровень аутоантител к β1-адренорецепторам может изменяться в зависимости от стадии и длительности течения заболевания: A.L. Caforio и соавт. показали, что при прогрессировании ДКМП уровень аутоантител к β1-адренорецепторам снижается [51]. При ДКМП часто развиваются нарушения ритма сердца, в том числе угрожающие жизни желудочковые нарушения ритма. При этом отмечалась связь повышения уровня аутоантител к β1-адренорецепторам с пробежками желудочковой тахикардии и количеством их различных морфологий, что может объясняться электрофизиологическими свойствами аутоантител. В то же время связи уровня аутоантител с общим количеством желудочковой эктопической активности не отмечалось [43].
Аутоиммунные механизмы могут участвовать и в развитии так называемых идиопатических нарушений ритма сердца, когда при стандартном лабораторно-инструментальном обследовании органической патологии сердца не выявляется. Р.А. Chiale и соавт. исследовали уровень аутоантител к β1-адренорецепторам у пациентов с различными «идиопатическими» нарушениями ритма и проводимости сердца: у пациентов с желудочковыми нарушениями ритма сердца, с наджелудочковыми нарушениями ритма сердца, с нарушениями проводимости сердца, у пациентов с ДКМП, а также у здоровых добровольцев [63]. Было высказано предположение, что нарушения ритма и проводимости сердца могут служить ранним проявлением ДКМП. При сравнении пациентов с ДКМП, демонстрирующих наличие или отсутствие желудочковых нарушений ритма сердца (ЖНРС), было отмечено, что при наличии ЖНРС аутоантитела встречаются у 30% больных, тогда как среди пациентов с ДКМП без ЖНРС — лишь у 5%. Таким образом, авторы показали, что антитела к β1-адренорецепторам несут ответственность за появление ЖНРС в большей степени, чем за возникновение и прогрессирование ДКМП. У больных с «идиопатическими» нарушениями ритма отмечался более высокий уровень антител к β1- и β2- адренорецепторам по сравнению с контрольной группой здоровых добровольцев. При этом титры антител у больных с аритмиями и ДКМП были сопоставимы. Эти данные позволили авторам предположить, что идиопатические нарушения ритма и проводимости сердца могут предшествовать развитию развернутых клинических проявлений таких грозных заболеваний, как ДКМП.
Согласно данным D. Brisinda и соавт., несмотря на отсутствие клинико-инструментальных признаков органической патологии сердца и при «идиопатических» нарушениях ритма сердца и при наличии у этой категории больных аутоантител к β1-адренорецептору, гистологическое исследование образцов, полученных при эндомиокардиальной биопсии, позволяет выявить клинически значимые изменения в 90% случаев [64]. Авторы полагают, что аутоантитела к β1-адренорецептору являются ответом на некогда перенесенный миокардит и могут индуцировать аритмии на ранних клинически бессимптомных стадиях заболевания, задолго до развития ДКМП. Повышение титра аутоантител к β1-адренорецептору также отмечается у 50% пациентов с неадекватной синусовой тахикардией [65].
Согласно последним данным клинических исследований, важным является наличие определенного подкласса аутоантител, а именно иммуноглобулинов G 3 подкласса (IgG3), однако их роль неоднозначна. Имеются данные относительно их возможного как кардиотоксического [66, 67], так и кардиопротективного действия [68]. В 2002 г. было показано, что IgG3 в большей степени, чем Ig других подклассов, оказывают цитотоксический эффект и активируют систему комплемента, и таким образом могут проявлять более выраженный провоспалительный ответ. В исследованиях их уровень коррелировал со степенью левожелудочковой дисфункции [67], а при проведении иммуносорбции с удалением общего количества IgG, в том числе IgG3, отмечалось значительное как кратковременное, так и долгосрочное улучшение гемодинамических параметров (в отличие от удаления только IgG1, IgG2, IgG4 и IgМ) [66]. Однако в 2016 г. Y. Nagamoto и соавт. показали, что аутоантитела подкласса IgG3 наиболее часто встречаются у пациентов с хронической СН неишемического генеза по сравнению с пациентами с ишемической кардиомиопатией (27 и 8% соответственно). При этом повышение уровня аутоантител подкласса IgG3 было ассоциировано с парадоксально более благоприятными исходами (конечная точка включала смерть от любой причины, трансплантацию сердца и госпитализацию, связанную с декомпенсацией хронической СН) [68]. Таким образом, роль аутоантител подкласса IgG3 остается спорной и нуждается в дальнейшем изучении.
Механизмы аритмогенного действия аутоантител к β1-адренорецептору подтверждаются целым рядом экспериментальных работ. В генезе развития нарушений ритма сердца, в том числе угрожающих жизни желудочковых аритмий под воздействием аутоантител к β1-адренорецепторам, важным является их способность вызывать резкое повышение входящего кальциевого тока через кальциевые каналы L-типа, удлинение потенциала действия и появление ранних и поздних постдеполяризаций. Электрическая нестабильность миокарда и удлинение фазы поздней реполяризации приводят к увеличению риска развития угрожающих жизни нарушений ритма сердца и ВСС. Однако имеются межиндивидуальные различия в концентрации и активности аутоантител в сыворотке пациентов. Это было показано на культуре неонатальных КМЦ крыс, когда при добавлении сыворотки разных пациентов с ДКМП, содержащей аутоантитела к β1-адренорецепторам, отмечалась различная степень удлинения трансмембранного потенциала действия клеток [69]. В экспериментах на животных, при их иммунизации синтетическим пептидом, соответствующим 2-й внеклеточной петле β1-адренорецептора, отмечалось удлинение интервала QT, появление ранних постдеполяризаций и более частое развитие эпизодов устойчивой желудочковой тахикардии по сравнению с группой контроля [60]. При проведении электрофизиологического исследования до и после иммунизации в условиях электрофизиологических исследований было показано, что иммунизация пептидом, соответствующим 2-й внеклеточной петле β1-адренорецептора, достоверно увеличивает риск развития нарушений ритма сердца, преимущественно устойчивой синусовой тахикардии [70].
Методы выявления аутоантител к β1-адренорецепторам
При проведении клинических исследований основной задачей и ключевым инструментом оценки возможной роли аутоантител к β1-адренорецепторам в развитии и поддержании заболевания является методически надежное определение их уровня в сыворотке пациентов. Выявление высокого титра аутоантител к β1-адренорецепторам может определять и дальнейшую тактику лечения таких пациентов, например, использование методов иммуноабсорбции у пациентов с ДКМП. Необходимо отметить, что в методологических аспектах идентификации антител, специфичных к второй внеклеточной петле β1-адренорецептора, существует ряд ограничений и сложностей. В первую очередь, отсутствует стандартизированный метод их определения, что обусловливает высокую вариабельность получаемых результатов. В большинстве исследований используются методы, преимущественно основанные на синтетических пептидах, соответствующих участкам последовательности второй внеклеточной петли β1-адренорецептора, и не обладающих конформационными характеристиками нативного рецептора. В ряде случаев используются методы, направленные на изучение функциональной способности аутоантител активировать β1-адренорецептор. При этом, как правило, изучается воздействие аутоантител к β1-адренорецептору на сократимость неонатальных КМЦ крыс или опосредованное активацией β1-адренорецепторов увеличение концентрации цАМФ [55, 71—73].
В других исследованиях изучается способность аутоантител связываться со второй внеклеточной петлей β1-адренорецепторов на основе метода ELISA. Данный метод, однако, не был опробован на большой популяции пациентов и сопоставимых по возрасту здоровых добровольцах.
В 2013 г. Н. Holthoff и соавт. разработали метод идентификации антител, основанный на принципе конкурентного иммуноферментного анализа с использованием в качестве твердофазного носителя культуры клеток, трансфицированных геном β1-адренорецептора человека и экспрессирующих на своей поверхности рекомбинантный β1-адренорецептор, что позволило воспроизвести нативную структуру β1-адренорецептора. Согласно данному исследованию, аутоантитела к β1-адренорецептору определялись у 60% пациентов с ДКМП, 8% здоровых добровольцев и 17% пациентов с гипертонической болезнью. При непосредственном сравнении с методом, основанным на синтетических пептидах, соответствующих участкам последовательности второй внеклеточной петли β1-адренорецептора у пациентов с ДКМП, аутоантитела к β1-адренорецепторам определялись в 29,9% случаев, а в группе контроля — в 35,5% случаев: частота ложноположительных результатов была очень высока [74].
Все это делает затруднительным сопоставление данных различных исследований, полученных с использованием различных методов детекции аутоантител.
Заключение
β-Адренорецепторы играют ведущую роль в регуляции нормальной деятельности сердечно-сосудистой системы. До настоящего времени тонкие механизмы регуляции не до конца изучены, а конечный эффект при воздействии лиганда на адренорецепторы зависит от многочисленных факторов: особенностей строения рецепторов, их конформации в определенный момент времени, количества рецепторов на поверхности кардиомиоцитов, их сродства, свойств самих лигандов. Наличие межиндивидуальных различий при назначении лекарственных препаратов, действующих на β-адренорецепторы, создает предпосылки для разработки более персонифицированных подходов к лечению пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями и бронхолегочной патологией.
Как показывают исследования, аутоиммунные факторы могут играть важную роль в развитии сердечно-сосудистой патологии. Появление аутоантител ко второй внеклеточной петле β1-адренорецептора, характерное при болезни Чагаса, наблюдается и при таких заболеваниях, как дилатационная кардиомиопатия, угрожающие жизни желудочковые нарушения ритма сердца, а также идиопатические аритмии. Механизм воздействия аутоантител на β1-адренорецепторы несколько отличается от действия физиологических лигандов. Они оказывают преимущественно повреждающее воздействие на кардиомиоциты. Однако существуют данные и об их возможной протективной роли. Методологические аспекты определения аутоантител при этом являются ключевым моментом. Отсутствие стандартизированного диагностического набора детекции аутоантител не позволяет сравнивать данные экспериментальных и клинических исследований, а целый ряд вопросов остается без ответа. Так, нет однозначного мнения относительно изменения уровня аутоантител в зависимости от стадии и длительности заболевания, возраста пациентов. Спорным остается вопрос, является ли наличие аутоантител к β1-адренорецептору результатом исходного повреждения кардиомиоцитов, или они выступают в качестве повреждающего фактора и инициируют развитие патологии. В свете возможного использования в лечении пациентов иммуноабсорбционных и иных методик разработка новых валидизированных диагностических методов является ключевым моментом.
Настоящая работа выполнена в рамках проекта «Разработка диагностического набора, основанного на принципе конкурентного иммуноферментного анализа, для определения уровня аутоантител к β1-адренорецептору у больных с идиопатическими нарушениями ритма и проводимости сердца и при наличии сердечно-сосудистой патологии», финансируемого по Соглашению № 14.604.21.0068 от 27.06.2014 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014—2020 гг.», уникальный идентификатор соглашения RFMEFI60414X0068.
