В настоящее время смертность от сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) занимает основное место в структуре общей смертности. Одной из основных причин смерти пациентов с ССЗ является развитие сердечной недостат очности (СН). Популяционные исследования показывают, что 30—40% таких больных умирают в течение 1 года после постановки диагноза, а 60—70% — в течение 5 лет внезапно или вследствие декомпенсации хронической сердечной недостаточности (ХСН) [1].
Тяжесть симптомов СН и степень нарушения функции миокарда напрямую влияют на прогноз и высокую смертность больных ХСН. Однако наряду с повреждением миокарда не менее важным фактором высокого риска смерти и развития сердечно-сосудистых осложнений (ССО) у больных СН также является поражение почек [2, 3] с последующим развитием почечной недостаточности и манифестацией симптомов кардиоренального синдрома.
В связи с этим можно утверждать, что раннее выявление маркеров поражения клеток миокарда и почек наряду с принятием мер по последующей профилактике прогрессирования органного повреждения может положительно влиять на снижение риска смерти и повторных госпитализаций у пациентов с ХСН [4—7]. Поэтому наличие в арсенале врача простого и надежного способа, позволяющего точно верифицировать повреждение сердца и почек, является чрезвычайно важным для последующей стратификации риска у пациента с ХСН и выбора дальнейшей тактики его ведения.
Настоящий обзор посвящен тропонину и нейтрофильному желатиназа-ассоциированному липокалину (NGAL/липокалин-2) — основным биомаркерам повреждения при СН, а также анализу исследований, которые доказывают их прогностическое значение у больных ХСН.
Высокочувствительный тропонин Т (вч-ТрТ)
Известно, что тропонин является надежным маркером повреждения клеток миокарда. В повседневной клинической практике исследование тропонина широко используется для диагностики острого коронарного синдрома [8, 9]. Однако за последние годы появилось достаточно работ о роли тропонина в качестве биомаркера СН [9].
Доказано, что повреждение миокарда у больных ХСН происходит независимо от наличия у них ишемической болезни сердца (ИБС) [10—12]. Оказалось, что степень повреждения клеток прямо влияет на прогноз у пациентов со стабильной ХСН [13, 14] и острой СН [11, 15—17].
Поэтому определение концентрации тропонина как основного маркера повреждения клеток играет важную роль в стратификации риска у пациентов с СН.
Однако важно учитывать, что концентрации тропонина у больных ХСН повышены в незначительной степени. В связи с этим стандартный анализ для выявления этого биомаркера при СН не обладает достаточной информативностью, что предполагает необходимость использования «высокочувствительной» методики определения концентрации тропонина у пациентов данной категории [9, 18]. R. Latini и соавт. [19] показали повышение уровня тропонина Т (ТрТ) практически у всех пациентов с ХСН, с наличием прямой зависимости степени увеличения концентрации данного маркера от тяжести симптомов СН. Более того, при применении высокочувствительного метода удалось выявить повышение уровня ТрТ более 3 пг/мл у 25% пациентов без клинических симптомов СН, нарушения функции левого желудочка и заболеваний почек [19].
Механизмы высвобождения ТрТ при СН
Механизмы повышения концентраций ТрТ при ССЗ в той или иной степени раскрыты в целом ряде работ.
Н. White [20] основную роль отводит следующим факторам: 1) некроз кардиомиоцитов; 2) апоптоз; 3) естественный внутриклеточный обмен, происходящий в кардиомиоцитах; 4) высвобождение из клеток продуктов распада тропонина; 5) повышение проницаемости клеточной стенки; 6) выход тропонина в кровеносное русло вследствие экзоцитоза из ишемизированных кардиомиоцитов. Такое многообразие возможных механизмов появления тропонина в плазме крови больного свидетельствует о том, что причиной высвобождения тропонина не всегда служит повреждение клеточной мембраны кардиомиоцитов, как это считалось ранее.
Какой из существующих механизмов является ведущим, определяющим повышение концентрации тропонина при СН, в настоящее время окончательно не установлено. Существует несколько факторов, которые могут объяснить активность этого биомаркера у больных ХСН. При выраженной СН развитие дезадаптивного ремоделирования сердца, апоптоза, дисфункции эндотелия, нарушений коронарной микроциркуляции, повторяющихся эпизодов ишемии миокарда приводит к повреждению сократительного аппарата клеток и высвобождению тропонина в кровеносное русло, что свидетельствует о постоянной гибели кардиомиоцитов у больных ХСН [8, 21]. Данный патофизиологический процесс является одним из ключевых механизмов неуклонного прогрессирования СН вплоть до развития терминальной стадии, развития различных ССО [22] и увеличения риска смерти пациентов с этой тяжелой патологией [8].
У больных с острой декомпенсацией СН (ОДСН) основную роль в повышении уровня тропонина играют гемодинамические механизмы, причиной которых служит острая перегрузка объемом. В первую очередь – это уменьшение времени диастолического наполнения, чрезмерное повышение давления на стенку миокарда и ее растяжение. Такое увеличение напряжения стенки камер сердца приводит к развитию и усугублению субэндокардиальной ишемии, что потенциально может служить причиной выявления высоких концентраций тропонина в кровеносном русле.
Кроме того, нельзя не учитывать пути выведения тропонина из кровеносного русла. Так как тропонин, главным образом, выводится почками, нарушение их функции, особенно снижение скорости клубочковой фильтрации (СКФ), может способствовать повышению активности тропонина у больных ХСН.
Биологическая вариабельность ТрТ
С одной стороны, использование в клинической практике высокочувствительного анализа позволяет определить концентрации ТрТ даже при незначительном повреждении клеток миокарда. С другой стороны, сущест-вует риск ложноположительных результатов. В связи с этим в первую очередь необходимо помнить о наличии биологической вариабельности данного биомаркера у пациентов разных групп.
L. Frankenstein и соавт. [23] изучали вариабельность средних уровней вч-ТрТ при стабильной ХСН вследствие ИБС или дилатационной кардиомиопатии, а также их связь с изменением клинических параметров гемодинамики у пациентов при амбулаторном наблюдении. Исследователи доказали, что у пациентов как с ИБС, так и с дилатационной кардиомиопатией краткосрочная вариабельность концентраций тропонина (в течение 14 дней) низкая, но становится более значимой при последующем наблюдении в течение 1, 2 и 3 мес. Причем данные изменения не связаны с исходным уровнем биомаркеров или этиологией СН. Важной находкой данного исследования явилось то, что вариабельность уровня вч-ТрТ лишь в малой степени связана с нарушением функции почек у больных ХСН.
Тропонин и СН
Несколько исследовательских групп изучали прогностическое значение определения вч-ТрТ при декомпенсированной (госпитализация) и стабильной (амбулаторные больные) ХСН. Одной из таких работ является исследование ARCS [18], выполненное в общей популяции протокола ARIC. Всего в протокол были включены 9698 участников в возрасте от 54 до 74 лет, у которых исходно отсутствовали ССЗ и острые нарушения мозгового кровообращения. Повышение уровня ТрТ (≥0,003 мг/л) наблюдалось у 66,5% пациентов. В данной работе были проанализированы 3 главные «конечные» точки: развитие ИБС, смерть и госпитализация из-за СН.
У 7,4% популяции ARIC с концентрацией ТрТ выше 0,014 мг/л отмечалось значительное повышение риска развития ИБС, смерти от всех причин и ХСН (р<0,05). Даже при минимальном повышении концентрации ТрТ (≥0,003 мг/л) исследователи наблюдали повышение риска смерти и развития СН (р<0,05). Важно отметить, что добавление данного биомаркера к традиционным факторам риска увеличивало точность стратификации, которая превышала таковую при сопоставлении с высокочувствительным С-реактивным белком и была такой же, как у N-концевого фрагмента мозгового натрийуретического пептида (NT-proBNP). Наиболее сильная связь концентрации ТрТ была выявлена с риском развития ИБС со смертельным исходом, общей смертностью и госпитализацией по поводу декомпенсации СН. В то же время связь с риском развития инфаркта миокарда и реваскуляризацией миокарда была намного слабее [18].
Наличие более тесной связи ТрТ со смертью и СН, нежели чем с риском развития ИБС, может свидетельствовать о том, что данный биомаркер обладает большей прогностической силой в отношении риска ремоделирования сердца и прогрессирования СН, но не ССО, ассоциированных с атеросклерозом. Данный факт имеет большое практическое значение в свете роста распространенности СН в общей популяции. В этом случае определение активности ТрТ может способствовать выявлению пациентов из группы высокого риска развития СН, нуждающихся в более пристальном наблюдении и проведении соответствующих профилактических мероприятий [18].
Другой важной доказательной базой является сравнительный анализ двух независимых рандомизированных клинических исследований Val-HeFT и GISSI-HF (5284 пациента с ХСН), выполненный S. Masson и соавт. [24]. У всех пациентов уровень вч-ТрТ был измерен в момент рандомизации и после 3 (GISSI-HF) и 4 мес (Val-HeFT) лечения в соответствующих протоколах. Результаты анализа показали, что и в том и в другом исследовании степень повышения концентрации вч-ТрТ была связана с возрастом, наличием сахарного диабета, ухудшением функции почек (снижением СКФ) и исходным повышением концентраций NT-proBNP. Более того, риск смерти пациентов по любой причине был значительно выше при наличии у них наиболее высоких концентраций вч-ТрТ и NT-proBNP (относительный риск — ОР 1,59 при 95% доверительном интервале — ДИ — от 1,39 до 1,82 и ОР 1,88 при 95% ДИ от 1,50 до 2,35) в Val-HeFT и GISSI-HF соответственно; р<0,05) [24].
Важно отметить, что проведенные исследования у больных ХСН свидетельствуют о необходимости оценки активности вч-ТрТ в динамике, так как это имеет более ценное прогностическое значение по сравнению с однократным измерением маркера [25]. Данный факт не зависит от клинического состояния пациента (острая декомпенсация или стабильная ХСН), этиологии заболевания (ишемическая или не ишемическая), самого тропонина (Т или I), а также от методики проведения анализа (стандартный или высокочувствительный) [10, 26].
Однако динамическая оценка изменения концентрации тропонина требует особого внимания и более продолжительного периода наблюдения. Согласно нашим данным, у пациентов с симптомами декомпенсации ХСН концентрации вч-ТрТ в период пребывания в стационаре клинически значимо не меняются, оставаясь стабильно высокими даже при устранении клинических симптомов декомпенсации на момент выписки из стационара [27].
Следует учитывать, что использование на практике высокочувствительного анализа может приводить к более частому получению ложноположительных результатов, а это может иметь негативное значение при использовании данного маркера в прогностической модели [18], как это показано в работе J. Januzzi и соавт. [28].
D. Pascual-Figal и соавт. [9] также провели сравнение различных методик определения активности ТрТ (высокочувствительный и стандартный анализ) у 202 пациентов с острой декомпенсацией СН без признаков острой ишемии миокарда. Длительность периода наблюдения составила 406 дней, в качестве первичной «конечной точки» была выбрана общая смертность. В этом исследовании использование высокочувствительного анализа позволило выявить повышение активности ТрТ у 98% пациентов против 56% при применении стандартной методики определения маркера. В отличие от работы J. Januzzi и соавт. [28] в данном исследовании методика определения тропонина не влияла на прогностическую ценность данного биомаркера. Следует отметить, что тропонин, определенный по стандартной методике, имел более высокую прогностическую значимость в целой обследованной популяции, в то время как вч-ТрТ был более информативен при определении прогноза у пациентов с низкой концентрацией стандартного ТрТ. В этом случае увеличение концентрации вч-ТрТ более 20 пг/мл ассоциировалось со статистически значимо более высоким риском смерти (ОР 4,7 при 95% ДИ от 1,6 до 13,8; р=0,005) больных СН [9].
Таким образом, доказано, что высокий уровень ТрТ является независимым и мощным предиктором смерти у больных со стабильной и декомпенсированной СН, что не связано с наличием острого коронарного синдрома. Его определение одновременно с другими биомаркерами имеет чрезвычайно большое дополнительное прогностическое значение, что позволяет выделить пациентов группы наиболее высокого риска развития тяжелых ССО и смерти и своевременно организовать комплекс лечебных мероприятий, направленных либо на устранение, либо на предупреждение их развития [10—15].
Липокалин-2
Физиология липокалина-2. Нейтрофильный желатиназа-ассоциированный липокалин (NGAL, также известный как липокалин-2, нейтрофильный липокалин человека, сидерокалин, 24р3 или LCN2) относится к суперсемейству липокалинов и синтезируется в костном мозге во время созревания гранулоцитов. Он обладает небольшой молекулярной массой и способен связывать и переносить малые гидрофобные молекулы, что определяет его биологические эффекты в организме [29]. Эпителиальные клетки почечных канальцев при повреждении своих мембран высвобождают липокалин-2 в кровеносное русло. Поэтому выявление данного гликопротеина может свидетельствовать о наличии процессов повреждения эпителия [30—32].
Основные свойства липокалина впервые описаны D. Goetz и соавт. [33, 34]. Авторы показали, что самыми важными лигандами липокалинов являются сидерофоры, малые небелковые железосодержащие молекулы, которые участвуют в процессе роста клеток [35]. В организме липокалин-2 связывается с рецепторами, расположенными на поверхности эпителия почечных канальцев [36]. Известно, что эти рецепторы играют основную роль в эндоцитозе и клеточном транспорте. После взаимодействия с рецепторами липокалин-2 находится внутри клетки в виде как простого протеина, так и комплекса с железосвязанными сидерофорами. Важно отметить, что различные формы липокалина-2 могут давать противоположные эффекты. Комплекс данного липокалина с сидерофорами поступает внутрь эндосомальных везикул и транспортируется в цитоплазму, где освобождается от железосвязанного сидерофора, активируя таким образом железозависимый путь защиты эпителиальных клеток. Комплекс липокалин-сидерофор защищает клетки почечных канальцев от гибели и способствует восстановлению их эпителия. Доставляя железо внутрь клетки почечных канальцев, данный комплекс обладает защитными свойствами, стимулирует антиоксидантные и антиапоптические пути, собирая внутриклеточное и внеклеточное железо, что снижает его токсическое действие на клетку [31, 37]. В последующем его сердцевина, состоящая из белка, может быть разрушена или направлена за пределы клетки. Следует отметить, что липокалин-2 в виде простого протеина, наоборот, способен захватывать железо и выводить его во внеклеточное пространство.
Это в дальнейшем приводит к истощению запасов железа в клетке и при определенных условиях может привести к ее гибели [32, 38].
Более того, проведенные исследования подтвердили, что липокалин-2 способен связываться с другими рецепторами и лигандами, такими как фактор гепатоцитов роста, желатиназа В, киназы [39, 40]. Однако биологическое значение этих взаимодействий нуждается в дальнейшем исследовании.
Известно также, что липокалин-2 быстро высвобождается в ответ на ишемию и воспаление клеток [30, 39]. Его уровни в сыворотке крови повышаются при сепсисе, воспалительных заболеваниях и злокачественных новообразованиях [32].
Липокалин-2 как биомаркер повреждения почек. Какие данные послужили основанием для рассмотрения липокалина-2 в качестве перспективного и чувствительного биомаркера раннего острого повреждения почек? В первую очередь это связано с тем, что он быстро появляется как в крови, так и в моче в ответ на острое повреждение клеток почечных канальцев (100—1000-кратное повышение в течение нескольких часов) [31, 32]. В настоящее время существует ряд исследований, доказывающих клиническую значимость данного биомаркера и при хронических заболеваниях почек [30, 41—43]. Появление липокалина-2 в моче и крови может отражать активное повреждение почечных канальцев, прогнозировать снижение СКФ [44, 45] и тем самым предопределять прогрессирование заболевания [46].
Следует отметить, что повышение уровня мочевого липокалина-2 не зависит от повышения его концентрации в сыворотке крови. Системный липокалин-2 свободно фильтруется клубочками, но полностью реабсорбируется в собирательных канальцах. При остром повреждении почек данный липокалин продуцируется и секретируется в почках, преимущественно в дистальном нефроне (петля Генле и собирательные трубочки). Однако повышение его концентраций также может происходить и при повреждении проксимальных отделов нефрона [31, 32, 47].
В крупном когортном многоцентровом исследовании T.L. Nickolas и соавт. [48] провели сравнение пяти наиболее известных биомаркеров повреждения почечного нефрона (липокалин-2, молекула повреждения почек 1-го типа — KIM-1, цистатин С, интерлейкин-18 и протеин, связанный с жирными кислотами, печеночного типа) у 1635 пациентов, находившихся на стационарном лечении. Согласно результатам данного протокола, развитие острого повреждения почек сопровождалось повышением концентраций всех исследованных биомаркеров.
Тем не менее отрезное значение липокалина-2, равное 104 нг/мл и выше, обладало наибольшей чувствительностью (68%) и специфичностью (81%) в отношении риска развития, степени выраженности и длительности симптомов повреждения почек (р<0,001). Более того, добавление липокалина-2 и KIM-1 к традиционным факторам риска позволяло выделить группу больных высокого риска, имевших нормальный уровень креатинина при поступлении в стационар, что статистически значимо повышало прогностическую ценность исходно полученной информации и могло влиять на выбор дальнейшей тактики ведения конкретного пациента. Ценность получения такой информации в ранние сроки чрезвычайно велика, так как при наличии признаков острого повреждения почек риск развития различных неблагоприятных исходов в период пребывания больного в стационаре был значительно выше в отношении смерти (21,9 против 3,4), необходимости проведения интенсивной терапии (29,9 против 14,4) и начала процедур диализа (17,7 против 1,5) [48].
Липокалин-2 и СН. Повышение концентрации данного липокалина как в моче, так и крови отмечается у больных СН с острым повреждением почек при наличии у них кардиоренального синдрома 1-го типа, что является предвестником увеличения уровня креатинина в плазме крови [44, 47—51]. Данный факт имеет большое практическое значение, так как повышение концентрации липокалина-2 является чрезвычайно высокочувствительным тестом, и даже его однократное определение может свидетельствовать о развитии кардиоренального синдрома у пациентов с острой декомпенсацией СН до появления клинических проявлений классических симптомов [52]. Безусловно, такая ранняя диагностика формирования кардиоренального синдрома во многом может помочь врачам предотвратить его развитие, благодаря своевременно принятым мерам по его профилактике.
S.P. Collins и соавт. [53] показали, что концентрация липокалина-2, измеренная исходно и в течение 12—24 ч после начала терапии в стационаре у пациентов с острой декомпенсацией СН (n=399), не только отражала риск развития почечной недостаточности на 3-и и 4-е сутки от момента госпитализации (р=0,005 и p<0,001 соответственно), но и в многофакторной модели являлась единственной независимой переменной 30-дневного прогноза у данной категории пациентов (р=0,02) [53].
В исследовании M. Alvelos и соавт. [29] также доказано, что повышение в сыворотке крови уровня липокалина-2 коррелирует с краткосрочным прогнозом у больных ОДСН.
Оказалось, что при повышении концентрации данного биомаркера >165,7 нг/мл риск смерти от ССО или госпитализации по поводу повторной декомпенсации СН возрастает в 3 раза в течение 3 мес после стационарного лечения больного острой СН.
В то же время развитие при повреждении почек воспалительных и окислительных стрессовых реакций, независимо от СКФ, приводит к задержке натрия, что крайне нежелательно у больных ХСН [54, 55]. Стрессовые реакции стимулируют локальную продукцию ангиотензина II, что увеличивает реабсорбцию натрия в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках [54—62]. В условиях острой декомпенсации СН, для которой характерно ухудшение почечной фильтрации с ограничением эффективного диуреза, наличие подобных стрессовых механизмов дополнительно усиливает задержку натрия и может провоцировать появление резистентности к диуретической терапии [63—65].
В исследовании К. Shrestha и соавт. [66] проводилось изучение концентраций липокалина-2 в моче и сыворотке крови у больных ОДСН на фоне внутривенной терапии диуретиками. Средняя концентрация изучаемого липокалина в сыворотке крови была значительно выше, чем в моче: 252 нг/мл (175—350 нг/мл) и 34 нг/мл (24—86 нг/мл) соответственно, при наличии слабой корреляции r=0,37 (р<0,001). Было показано, что повышение концентрации липокалина-2 в крови напрямую отражает степень снижения СКФ, а для развития острой почечной недостаточности характерно одновременное увеличение концентрации липокалина-2 в моче и сыворотке крови (ОР 1,7; р=0,035 и ОР 1,9; р=0,009 соответственно).
В то же время важнейшим результатом данного исследования явилось выявление связи между изолированным повышением концентрации липокалина-2 в моче и снижением диуретического ответа на фоне парентерального введения фуросемида (р<0,005). Безусловно, это имеет большое клиническое значение для практикующего врача, так как данный критерий может быть использован для выделения пациентов с риском развития рефрактерности к проводимой диуретической терапии. Это особенно важно в случае использования агрессивной тактики диуретической терапии мочегонными, что может усиливать степень повреждения почечных нефронов.
В этом случае повышение концентрации биомаркера в моче должно заставить врача пересмотреть тактику ведения пациентов данной категории с привлечением дополнительных средств терапии, позволяющих добиться увеличения диуреза без введения дополнительных доз мочегонных препаратов. Не случайно в этом исследовании кратковременное применение у пациентов с ОДСН противовоспалительной, антиоксидантной и иммуномоделирующей терапии сопровождалось улучшением функции почек и диуретического ответа без увеличения дозы мочегонного препарата [66].
Помимо наличия непосредственной связи между активностью липокалина-2 в крови и моче с тубулоинтерстициальным повреждением почек и системным воспалением у больных СН повышение концентрации данного биомаркера может наблюдаться независимо от нарушения функции почек.
Проведенные клинико-инструментальные исследования показали, что продукция липокалина-2 не ограничивается только почками — она также наблюдается и в кардиомиоцитах, даже в отсутствие непосредственного повреждения миокарда. Секреция данного липокалина может происходить в ответ на действие провоспалительных цитокинов и активаторов врожденного иммунного ответа, включая Toll-подобные агонисты рецепторов 2 и 4 [67]. В этом случае наличие воспалительного процесса в миокарде выступает в качестве стимулирующего фактора активации секреции липокалина-2 и его специфических рецепторов (24р3R) в кардиомиоцитах с последующим повышением концентрации маркера в крови и моче [67—69].
Однако длительное повышение продукции липокалина-2 в сердце потенциально имеет негативное значение и может приводить к прогрессированию процессов ремоделирования и фиброза в поврежденном миокарде [67]. В качестве одного из вероятных механизмов стимуляции ремоделирования и фиброза левого желудочка рассматривается способность данного липокалина к образованию комплексов с матриксными металлопротеиназами. В итоге это приводит к снижению скорости их распада под действием тканевых ингибиторов металлопротеиназ с последующим усилением активности матриксных металлопротеиназ, которые играют важную роль в развитии фиброза и ремоделирования левого желудочка.
Заключение
В настоящее время в нашем арсенале появляется все бóльше биомаркеров. Доказательная база для многих маркеров достаточна для того, чтобы мы могли опираться на их значения в оценке состояния и прогноза у больного хронической сердечной недостаточностью. Измерение активности мозгового натрийуретического гормона и его N-концевого пропептида уже достаточно прочно вошло в клиническую практику.
В представленном обзоре мы не случайно остановились на маркерах, отражающих степень повреждения двух систем, которые неразрывно связаны и играют важнейшую роль в пато-генезе сердечной недостаточности — сердце и почки. С одной стороны, высокочувствительный тропонин Т отражает даже минимальное повреждение клеток миокарда при сердечной недостаточности, а повышение его концентрации свидетельствует о высоком риске развития сердечно-сосудистых осложнений. С другой стороны, нам хорошо известно, что при сердечной недостаточности необходимо учитывать состояние не только самого миокарда, но и функцию почек — вторую важнейшую составляющую прогноза больных хронической сердечной недостаточностью. Увеличение концентрации нейтрофильного желатиназа-ассоциированного липокалина не только отражает повреждение нефрона, но и позволяет определить это в максимально сжатые сроки до снижения скорости клубочковой фильтрации и увеличения концентрации креатинина в крови.
Как свидетельствуют результаты проведенных исследований, определение концентраций высокочувствительного тропонина Т и липокалина-2 в комбинации с натрийуретическим пептидом предоставляет нам важнейшую дополнительную информацию для более точной стратификации риска у конкретного пациента, развития возможных осложнений, позволяя выделять группу пациентов высокого риска развития неблагоприятных клинических исходов.
