Levels of apoptosis indicators in patients with myocardial infarction on the background of chronic obstructive pulmonary disease depending on the time of development of myocardial ischemia


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/therapy.2021.6.56-61

Naumov A.V., Prokofieva T.V., Polunina O.S., Saroyants L.V., Lipnitskaya E.A., Polunina E.A.

1) Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia; 2) Leprosy Research Institute of the Ministry of Healthcare of Russia, Astrakhan; 3) Regional Vascular Center of the State Medical Institution of Alexander-Mariinsky Regional Clinical Hospital, Astrakhan
Abstract. Objective: to identify the features of apoptosis in patients with chronic obstructive pulmonary disease complicated by acute myocardial infarction, depending on the duration of ischemia.
Material and methods. 65 patients with myocardial infarction were examined: 37 patients with chronic obstructive pulmonary disease and 28 patients without pulmonary pathology. Levels of annexin V, heat shock protein 70 (HSP70), and neopterin were determined.
Results and conclusion. It was found that the duration of ischemia is directly proportional to the level of apoptosis of circulating lymphocytes with the appearance of necrotic cells. Various intercellular interactions are involved in apoptotic cell death in myocardial infarction, which significantly contribute to myocardial damage. It can affect the subsequent processes of left ventricular remodeling.

Тревожная статистика по заболеваемости и смертности от инфаркта миокарда (ИМ) определяет высокий интерес клиницистов и исследователей к этому заболеванию [1]. Развитие ИМ сопровождается иммуновоспалительными реакциями, при этом до настоящего времени не полностью ясна причинно-следственная связь ишемических и воспалительных процессов [2]. Помимо некроза кардиомиоцитов, при ИМ имеет место активизация апоптоза. Важная роль в апоптотических процессах принадлежит аннексину V, который (как, возможно, и другие аннексины) связывается с мембранными липидами, формирует «антитромботический щит» и снижает риск тромбоза, обусловленного апоптозом. К настоящему времени представлены исследования, демонстрирующие диагностическое и прогностическое значение изменения уровня аннексина V у пациентов с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ) [3]. Однако данные об уровне аннексин-V-связанных апоптотических клеток в периферической крови у больных острым коронарным синдромом на фоне бронхолегочной патологии малочисленны.

Известно, что важную роль в повреждении сосудистого эндотелия путем индукции их апоптоза может играть неоптерин, который способен усиливать клеточную цитотоксичность, опосредованную свободными кислородными радикалами [4], а его метаболиты, являющиеся антиоксидантами, усиливают апоптоз клеток [5]. При изучении уровня неоптерина у больных с различными ССЗ было показано, что повышенный сывороточный неоптерин может выступать предиктором развития больших коронарных событий [6]. Ранее нами было установлено, что концентрация неоптерина в крови существенно повышается при развитии ИМ на фоне хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) [7]. Однако, на наш взгляд, интерес представляет изучение зависимости концентрации неоптерина от длительности ишемии при ИМ на фоне бронхолегочной патологии.

В регуляции процессов апоптоза участвуют и белки теплового шока (HSP), в частности HSP70, который может проявлять как антиапоптические, так и проапоптические свойства [8].

Цель предлагаемого исследования – выявление особенностей апоптоза у больных ХОБЛ, осложненной острым ИМ, в зависимости от длительности ишемии.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Обследовано 65 больных с ИМ в условиях регионального сосудистого центра Александро-Мариинской областной клинической больницы г. Астрахани в период с 2018 по 2019 г. У 37 из них ИМ развился на фоне ХОБЛ, у 28 человек – без ХОБЛ в качестве сопутствующего заболевания. Перед включением в исследование от всех пациентов было получено письменное информированное согласие на участие в нем.

Медиана возраста обследованных составила 52,8 (45,8; 60,1) года. Диагноз ИМ устанавливался на основании клинических рекомендаций «Четвертое универсальное определение инфаркта миокарда» Европейского общества кардиологов (ESC, 2018). Критериями включения в основные группы служили возраст до 60 лет, I тип ИМ. В исследование не включались пациенты другими типами ИМ, терминальной печеночной и почечной недостаточностью (скорость клубочковой фильтрации менее 30 мл/ мин), онкологическими заболеваниями.

В группе больных с ИМ на фоне ХОБЛ диагноз легочной патологии, а также тяжесть ее течения были верифицированы ранее. Все больные с ХОБЛ имели II–III стадии заболевания вне обострения. Диагноз ХОБЛ устанавливался в соответствии с программой «Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких» (GOLD, пересмотр 2019 г.). Медиана длительности ХОБЛ составила 17,5 (7,4; 24,6) лет. У всех пациентов отмечалось курение в анамнезе. На момент госпитализации курящими были 87,8% пациентов с ХОБЛ. Средний индекс курения составил 34,6 пачка-лет. В 96% случаев наблюдаемыми были мужчины с длительным анамнезом курильщика на момент исследования.

Для анализа зависимости изучаемых параметров от времени госпитализации с момента возникновения приступа группы пациентов были разделены следующим образом:

  • больные с ИМ без ХОБЛ, поступившие до 12 ч, – 20 человек;
  • больные с ИМ без ХОБЛ, поступившие после 12 ч, – 8 человек;
  • больные с ИМ на фоне ХОБЛ, госпитализированные в первые 12 ч, – 22 человека;
  • больные с ИМ на фоне ХОБЛ, госпитализированные после 12 ч, – 15 человек.

Группа контроля была представлена 30 соматически здоровыми лицами, проходившими обследование в поликлиниках г. Астрахани согласно территориальному прикреплению в соответствии с приказом Минздрава России от 03.02.2015 № 36 «Об утверждении порядка проведения диспансеризации определенных групп взрослого населения». Лица группы контроля были сопоставимы с группой больных с ИМ по возрастно-половому составу и были соматически здоровыми.

Апоптоз мононуклеаров анализировали в образцах свежей крови методом двойной селективности с аннексином V, конъюгированным с FITC, с высокой аффинностью связывающийся с фосфатидилсерином, и витальным красителем 7-аминоактиномицином (7AAD). Мононуклеары выделяли из периферической крови на градиенте плотности «Фикол-гипак» Pharmacia Fine Chemicals (Швеция).

Цитометрический анализ выполнялся на проточном цитофлуориметре Navios (Beckman Coulter, США). На двухпараметрической диаграмме популяция клеток в апоптозе определялась в процентах от клеток общей численности мононуклеаров: положительные по аннексину V, но отрицательные по 7-ADD, т.е. клетки на ранней стадии апоптоза (AV+/7AAD-) и клетки на поздней стадии апоптоза (AV+/7AAD+).

Для определения в сыворотке крови концентрации HSP70 (нг/мл) иммуноферментным анализом (ИФА) использовался набор реагентов HSP70 High sensitivity ELISA (EnzoLifeScience, США). Уровень неоптерина (нмоль/л) измерялся с применением реагентов Neopterin ELISA (IBL international, Germany).

Статистическую обработку данных проводили с помощью программы STATISTICA 10.0. Описательные характеристики представлены медианой, 25-м и 75-м перцентилями. Для сравнения двух независимых групп выполнялся анализ ранговых вариаций с использованием непараметрического критерия Вилкоксона–Манна–Уитни. Корреляционные взаимосвязи между признаками оценивались посредством непараметрического критерия Спирмена. Отличия считались статистически значимыми при p <0,05.

Для выявления статистической значимости в трех и более исследуемых группах применялся критерий Краскела–Уоллиса с расчетом критического уровня статистической значимости. Уровень статистической значимости при четырех сравниваемых группах составил 0,009.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Анализ содержания циркулирующих аннексин V-мононуклеаров у больных в зависимости от длительности ишемии миокарда представлен в таблице. Из нее видно, что чем раньше от момента развития ИМ был госпитализирован пациент, тем больше у него сохранялось жизнеспособных клеток и тем меньше их было на ранней стадии апоптоза, независимо от сопутствующей патологии. Если при госпитализации до 12 ч от приступа число клеток, находящихся на ранней стадии апоптоза, достоверно не отличалось от контрольных значений и составило 2,1 {1,6–2,9}%, то при более поздней госпитализации их число достоверно увеличилось до 3,8 {2,4–4,9}%, по сравнению как с контрольной группой (1,6 {0,8–2,4}%; р=0,005), так и с группой лиц с ИМ, госпитализированных в первые 12 ч (р=0,008).

58-1.jpg (126 KB)

Аналогичная картина наблюдалась и при госпитализации больных с коморбидной патологией. В первые часы госпитализации от момента приступа число клеток на ранней стадии апоптоза составило 4,8 {3,4–8,7}%, что было достоверно выше (р=0,005) по сравнению с контрольной группой и с группой лиц с ИМ+ХОБЛ при поздней госпитализации (р=0,006), когда явления апопотоза нарастали и достигали максимальных значений – 7,2 {4,1–12,3}%, что было статистически значимо выше по сравнению со всеми группами больных.

Далее был проанализирован уровень HSР70 в исследуемых группах в зависимости от времени поступления в стационар (рис. 1). У больных с ИМ, поступивших до 12 ч от момента приступа, уровень этого белка составил 0,52 {0,38–0,98} нг/мл, что было статистически значимо выше (р=0,006), чем у больных с ИМ, поступивших в сроки позже 12 ч (0,37 {0,29–0,44} нг/мл) и в группе контроля (0,12 {0,05–0,37} нг/мл). В группе больных с ИМ + ХОБЛ, госпитализированных в ранние сроки, уровень HSР70 был равен 0,93 {0,83–1,5} нг/мл; это достоверно превышало аналогичные значения в группе контроля (р=0,001), группе больных с ИМ, поступивших в аналогичные сроки (р=0,005) и в группе коморбидных больных при поздней госпитализации, уровень HSР70 у которых составил 0,77 {0,65–0,91} нг/мл (р=0,003).

59-1.jpg (126 KB)

При исследовании концентрации неоптерина в зависимости от времени госпитализации было установлено, что чем позже были госпитализированы коморбидные больные с ИМ, тем выше у них был уровень этого вещества (рис. 2). При госпитализации больных с ИМ до 12 ч от развития заболевания уровень неоптерина составил 6,8 {4,6–10,4} нмоль/л, что достоверно не отличалось от группы ИМ при более поздней госпитализации – {8,5 5,5–14,7} нмоль/л. В то же время при госпитализации больных с ИМ на фоне ХОБЛ позже 12 ч от начала инфаркта уровень неоптерина достоверно повышался до 16,6 {8,9–39,1} нмоль/л в сравнении как с коморбидной группой при ранней госпитализации (9,9 {7,8–14,9}) нмоль/л; р=0,005), так и группами с мононозологией независимо от времени начала заболевания (р=0,001).

Увеличение уровня неоптерина в зависимости от длительности ишемии в коморбидной группе, вероятно, связано с накоплением токсических метаболитов (как вследствие асептического некроза кардиомиоцитов, так и хронического иммунного воспаления), а также с цитокиновым дисбалансом.

Таким образом, чем позже пациент после возникновения ИМ госпитализируется в стационар, тем продолжительнее ишемия миокарда; это сопровождается нарастанием аннексин V-зависимого апоптоза, увеличением концентрации неоптерина и снижением уровня HSP 70 в сыворотке крови, что наиболее выражено при ИМ на фоне ХОБЛ.

ОБСУЖДЕНИЕ

Долгосрочный прогноз после ИМ зависит от размера последнего, глубины и реперфузионного повреждения миокарда [9], что, в свою очередь, обусловлено общим временем ишемии, наличием и степенью коллатерализации, а также развитием микрососудистой обструкции [10]. В нашем исследовании было установлено, что длительность ишемии приводит к значительному увеличению апоптоза циркулирующих лимфоцитов с появлением некротических клеток. Обнаружено, что после ишемического события кардиомиоциты экспрессируют фосфатидилсерин на своей клеточной поверхности в течение как минимум 6 ч [11].

Выявленное нами увеличение концентрации неоптерина демонстрирует его участие в индукции апоптоза. Ранее нами было установлено, что самый высокий уровень HSР70 отмечался у больных ИМ на фоне ХОБЛ [12]. Полученное в данном исследовании повышение уровня HSP70 при ранней госпитализации и снижение его уровня при продолжительной ишемии, вероятно, обусловлено тем, что на начальных этапах острого коронарного синдрома большая масса кардиомиоцитов подвержена ишемическому стрессу, и с нарастанием числа апоптотических клеток увеличивается продукция HSР70. На более поздних этапах на фоне нарастания явлений апоптоза с появлением некроза миокарда происходит ослабление защитных возможностей HSP70, так как работа шаперона энергозависима, а в некротических клетках резко снижаются уровни АТФ из-за серьезного повреждения митохондрий и большого расхода энергии [13]. При развитии ИМ на фоне ХОБЛ по мере продолжительности ишемии нарастает гиперпродукция провоспалительных цитокинов [14], что может спровоцировать цитопатический эффект оксида азота, вызывающий дисфункцию митохондрий с фрагментацией ДНК, активацию апоптоза эндотелиальных клеток и угнетение синтеза HSР70.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в апоптотической гибели клеток при ИМ участвуют различные межклеточные взаимодействия, которые вносят значительный вклад в повреждение миокарда. Это может отразиться на последующих процессах ремоделирования левого желудочка.


Literature



  1. Чичкова М.А., Завьялов Б.Г., Чичков Ю.М. с соавт. Влияние коморбидной патологии и клинико-прогностических факторов на исходы инфаркта миокарда у пациентов пожилого и старческого возраста. Астраханский медицинский журнал. 2019; 1: 101–107. [Chichkova M.A, Zav’yalov B.G., Chichkov Yu.M. et al. Influence of comorbid pathology and clinical prognostic factors on the outcomes of myocardial infarction in elderly and senile patients. Astrakhanskiy meditsinskiy zhurnal = Astrakhan Medical Journal. 2019; 1: 101–107 (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.17021/2019.14.1.101.107.

  2. Frantz S., Bauersachs J., Ertl G. Post-infarct remodeling: Contribution of wound healing and inflammation. Cardiovasc Res. 2009; 81(3): 474–81. doi: 10.1093/cvr/cvn292.

  3. Мухамбетова Г.Н., Полунина О.С., Воронина Л.П., Полунина Е.А. Уровень маркеров апоптоза у пациентов с ишемической кардиомиопатией и перенесенным в прошлом инфарктом миокарда, осложненными хронической сердечной недостаточностью. Современные проблемы науки и образования. 2019; 3: 167. [Mukhambetova G.N., Polunina O.S., Voronina L.P., Polunina E.A. The level of markers of apoptosis in patients with ischemic cardiomyopathy and past myocardial infarction, complicated by chronic heart failure. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern Problems of Science and Education. 2019; 3: 167 (In Russ.)].

  4. Wascher H., Fuchs D., Hausen A. et al. Neopterin as marker for activation of cellular immunity: Immunologic basis and clinical application. Adv Clin Chem. 1989; 27: 81–141. doi: 10.1016/s0065-2423(08)60182-1.

  5. Олефиренко А.Т., Орлова О.В. Клиническая иммунология cывороточного неоптерина. Лабораторная медицина. 2001; 4: 55–58. [Olefirenko A.T., Orlova O.V. Clinical immunology of serum neopterin. Laboratornaya meditsina = Laboratory Medicine. 2001; 4: 55–58 (In Russ.)].

  6. Полунина О.С., Воронина Л.П., Севостьянова И.В., Полунина Е.А. Клинико-прогностическое значение определения уровня неоптерина у больных хронической сердечной недостаточностью с сохранной фракцией выброса. Медицинский вестник Юга России. 2018; 3: 84–89. [Polunina O.S., Voronina L.P., Sevostyanova I.V., Polunina E.A. Clinical and prognostic value of determining the level of neopterin in patients with chronic heart failure with intact ejection fraction. Meditsinskiy vestnik Yuga Rossii = Medical Bulletin of the South of Russia. 2018; 3: 84–89 (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.21886/2219-8075-2018-9-3-84-89.

  7. Наумов А.В., Прокофьева Т.В., Сароянц Л.В. с соавт. Клинико-диагностическое значение исследования неоптерина при инфаркте миокарда на фоне хронической обструктивной болезни легких. Кубанский научный медицинский вестник. 2018; 2: 121–126. [Naumov A.V., Prokofieva T.V., Saroyantc L.V. et al. Clinical and diagnostic value of the study of neopterin in myocardial infarction against the background of chronic obstructive pulmonary disease. Kubanskiy nauchnyy meditsinskiy vestnik = Kuban Scientific Medical Bulletin. 2018; 2: 121–126 (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.25207/1608-6228-2018-25-2-121-126.

  8. Suzuki K., Sawa Y., Kagisaki K. et al. Reduction in myocardial apoptosis associated with overexpression of heat shock protein 70. Basic Res Cardiol. 2000; 95(5): 397–403. doi: 10.1007/s003950070039.

  9. De Waha S., Patel M.R., Granger C.B. et al. Relationship between microvascular obstruction and adverse events following primary percutaneous coronary intervention for ST-segment elevation myocardial infarction: an individual patient data pooled analysis from seven randomized trials. Eur Heart J. 2017; 38(47): 3502–10. doi: 10.1093/eurheartj/ehx414.

  10. Schumacher S., Everaars H., Stuijfzand W. et al. Association between coronary collaterals and myocardial viability in patients with a chronic total occlusion. EuroIntervention. 2020; 16(6): e453–e461. doi: 10.4244/EIJ-D-19-01006.

  11. Forteza M.J., Trapero I., Hervas A. et al. Apoptosis and mobilization of lymphocytes to cardiac tissue is associated with myocardial infarction in a reperfused porcine model and infarct size in post-PCI patients. Oxid Med Cell Longev. 2018; 2018: 1975167. doi: 10.1155/2018/1975167.

  12. Наумов А.В., Прокофьева Т.В., Полунина О.С., Сароянц Л.В. Клинико-патогенетическое значение белка теплового шока HSР70 при инфаркте миокарда на фоне хронической обструктивной болезни легких. Актуальные проблемы медицины. 2020; 1: 38–45. [Naumov A.V., Prokofieva T.V., Polunina O.S., Saroyants L.V. Clinical and pathogenetic significance of the heat shock protein HSP70 in myocardial infarction against the background of chronic obstructive pulmonary disease. Aktual’nye problemy meditsiny = Actual problems of medicine. 2020; 1: 38–45 (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.18413/2687-0940-2020-43-1-38-45.

  13. Konstantinidis K., Whelan R.S., Kitsis R.N. Mechanisms of cell death in heart disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2012; 32(7): 1552–62. doi: 10.1161/ATVBAHA.111.224915.

  14. Наумов А.В., Прокофьева Т.В., Полунина О.С. с соавт. Провоспалительные цитокины у больных с острым инфарктом миокарда на фоне хронической обструктивной болезни легких. Медицинский вестник Юга России. 2020; 3: 40–47. [Naumov A.V., Prokofieva T.V., Polunina O.S. et al. Proinflammatory cytokines in patients with acute myocardial infarction on the background of chronic obstructive pulmonary disease. Meditsinskiy vestnik Yuga Rossii = Medical Bulletin of the South of Russia. 2020; 3: 40–47 (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.21886/2219-8075-2020-11-3-40-47.


About the Autors


Andrey V. Naumov, postgraduate student of the Department of internal medicine of the Faculty of pediatrics, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel.: +7 (8512) 52-41-43. E-mail: andrey.naumov.93@mail.ru. ORCID: 0000-0001-7874-7057
Tatiana V. Prokofieva, PhD, associate professor of the Department of internal medicine of the Faculty of pediatrics, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel.: +7 (927) 557-13-83. E-mail: prokofeva-73@inbox.ru. ORCID: 0000-0002-3260-2677
Olga S. Polunina, MD, professor, head of the Department of internal medicine of the Faculty of pediatrics, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel.: +7 (999) 600-13-03. E-mail: admed@yandex.ru. ORCID: 0000-0001-8299-6582
Lyudmila V. Saroyants, MD, head of Laboratory and Experimental Department, Leprosy Research Institute of the Ministry of Healthcare of Russia, Astrakhan. Address: 414057, Astrakhan, 3 Nikolaya Ostrovskogo Drive. Tel.: +7 (8512) 33-93-35. E-mail: luda_saroyants@mail.ru. ORCID: 0000-0002-4426-3860
Elena A. Lipnitskaya, PhD, associate professor of the Department of the Faculty therapy and occupational diseases with a course of postgraduate education, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia, head of the Department of cardiology No. 2, Regional Vascular Center of the State Medical Institution of Alexander-Mariinsky Regional Clinical Hospital. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel.: +7 (8512) 52-41-43. E-mail: elenalipnitskaya@yandex ru. ORCID: 0000-0003-0398-647X
Ekaterina A. Polunina, MD, associate professor of the Department of internal medicine of the Faculty of pediatrics, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel.: +7 (908) 618-41-78. E-mail: gilti2@yandex.ru. ORCID: 0000-0002-3679-432X


Similar Articles


Бионика Медиа