Введение к работе
Актуальность исследования
Сердечно-сосудистые и цереброваскулярные заболевания сохраняют чрезвычайную медицинскую и социальную значимость в связи с большой распространенностью, высоким процентом инвалидизации и смертности, тенденцией к «омоложению» в популяции в последние годы. В России ишемическая болезнь сердца и нарушения мозгового кровообращения занимают соответственно первое и второе место в структуре общей смертности, а инсульт остается главной причиной инвалидизации взрослого населения [Оганов Р.Г. с соавт., 1998-2010; Шальнова С.А. с соавт., 2005-2010; Гусев Е.И., Скворцова В.И., и соавт. 2008-2011; Румянцева С.А., и соавт. 2010; Скоромец А.А. и соавт. 2010; Fox K.A., et al. 2003-2010; Kushner F.G., et al. 2009; Alberts M.J. 2000, 2005; Del Zoppo G., 2009; Adams H., 2007].
В настоящее время использование сложных технологий в фундаментальных и клинических исследованиях позволило накопить значительное количество новой информации о патогенезе острой ишемии в различных сосудистых бассейнах, молекулярных и биохимических основах острого ишемического повреждения.
Причиной развития инфаркта миокарда в большинстве случаев является атеротромбоз коронарной артерии [Чазов Е.И. 1970-2007; Davies M.J., Thomas A., 1984; Fuster V. 1992; Falk E. 1995]. Механизмы развития ишемического инсульта более разнообразны, однако у 45–50 % больных его причиной также является атеротромбоз артерий головного мозга [Скворцова В.И., Стаховская Л.В. 2005-2008; Adams H.P.Jr. et al. 1993]. В ответ на острую фокальную ишемию миокарда или головного мозга, локально и системно развиваются воспалительные реакции и иммунный ответ [Frangogiannis N.G., et al. 2002-2008; Frantz S., et al., 199-2007; Гусев Е.И., Скворцова В.И. 1995-2001; Emsley H.C. et al., 2008; Elkind M.S., 2010; Jin R. et al. 2010]. Анализ данных фундаментальных экспериментальных и клинических исследований позволяет заключить, что процессы, развивающиеся в ответ на острую ишемию, являются не цепочкой последовательных событий, а сложной сетью взаимопереплетающихся каскадов. Несмотря на очевидные различия в строении, функции, кровоснабжении сердца и головного мозга, сопоставление результатов изучения патогенеза острой фокальной ишемии этих органов, обнаруживает сходство локальных и системных воспалительных реакций и иммунного ответа и позволяет предполагать сходство основных составляющих каскада клеточных реакций.
При повреждении ткани миокарда и головного мозга значительно повышается концентрация белков теплового шока-70 (БТШ70), фибриногена, фибронектина, являющихся эндогенными лигандами для Toll-подобных рецепторов-4 (TLR4) – ключевых рецепторов врожденного иммунитета активация которых сопровождается экспрессией генов цитокинов и других сигнальных пептидов [Ковальчук Л.В., 2005; Medzhitov R., Jeneway Ch., 1997; Tsan MF. et al., 2004; Erridge C. et al., 2010]. Одним из основных эффекторных цитокинов активации TLR4 является фактор некроза опухоли-альфа (ФНО-альфа), эффекторные рецепторы которого (ФНО-рецептор 1-го типа, Fas-рецептор) участвуют, в том числе, и в регуляции апоптоза [Kawai T., Akira S., 2007; Parker L.C. et al., 2007]. Очаг острого ишемического повреждения ткани становится источником матриксных металлопротеиназ (ММП), а также различных белков и молекул, которые инициируют аутоиммунный ответ, сопровождающийся продукцией иммуноглобулинов с аномальной температурной растворимостью, способных образовывать иммунные комплексы с крио-свойствами (крио-ИК) [Константинова Н.А. 1999; Gladov S. et al. 1998; Fujimura M. et al., 1999; Spinale F.G., 2007].
Проведенные исследования доказали взаимовлияние патобиохимических механизмов ишемического повреждения и их тесную взаимосвязь между собой. Однако имеющиеся литературные данные касаются преимущественно оценки отдельных звеньев патобиохимического каскада, как при развитии ишемии миокарда, так и головного мозга, при этом исследования проводятся на разных сроках от момента заболевания с использованием различных методов, что затрудняет сопоставление [Драпкина О.М., Ивашкин В.Т 2006-2008, Caso J.R. et al. 2007; Spinale F.G., 2007; Dybdahl B, et al. 2005]. Комплексное сравнительное изучение механизмов реализации ишемического повреждения при остром инфаркте миокарда и ишемическом инсульте позволит установить их общие и отличительные особенности.
В связи с этим актуальным представляется проведение параллельного клинико-биохимического мониторинга в первые дни острой ишемии миокарда и головного мозга с учетом особенностей клинической картины, тяжести заболевания и развития осложнений.
Цель работы
Определить сходство и особенности ишемического повреждения сердца и головного мозга путем сравнительного изучения основных маркеров иммунного ответа, воспалительной реакции, апоптоза и разрушения внеклеточного матрикса у больных с инфарктом миокарда и ишемическим атеротромботическим инсультом
Задачи исследования
-
Сравнительная оценка уровня и клинической значимости циркулирующих маркеров иммунного ответа, воспаления и апоптоза: растворимого Fas лиганда, матриксной металлопротеиназы-9, иммунных комплексов с крио-свойствами, фактора некроза опухоли-альфа и интерлейкина-10 у больных с инфарктом миокарда и ишемическим инсультом
-
Изучение функционального состояния циркулирующих мононуклеаров и гранулоцитов при острой ишемии миокарда и головного мозга: активности апоптоза, экспрессии внутриклеточных белков теплового шока-70 и поверхностных Toll-подобных рецепторов-4, сопоставление их уровня, динамики и клинической значимости
-
Определение особенностей ишемического повреждения тканей у больных инфарктом миокарда и ишемическим инсультом по специфичности взаимосвязей между маркерами иммунного ответа, воспаления и апоптоза, их выраженности и направленности с использованием факторного анализа, проведенного методом главных компонент корреляционной матрицы
-
Анализ диагностического потенциала изученных аналитов с использованием метода построения рабочих характеристических кривых (ROC-кривых)
-
Изучение прогностической значимости рассмотренных клинико-биохимических показателей в двух основных группах больных с использованием статистического метода множественной пошаговой линейной регрессии
Научная новизна:
Впервые продемонстрировано наличие сходных механизмов реализации ишемического повреждения тканей по обнаруженному в дебюте инфаркта миокарда и ишемического инсульта повышению уровня циркулирующих маркеров иммунного ответа, воспаления, апоптоза и разрушения внеклеточного матрикса: ММП-9, крио-ИК, sFasl, ФНО-альфа, ИЛ-10, спонтанного апоптоза клеток периферической крови, уровня экспрессии ими TLR4 и БТШ70.
Впервые с использованием факторного анализа, проведенного методом главных компонент корреляционной матрицы, установлены особенности ишемического повреждения у больных инфарктом миокарда и ишемическим инсультом по выявленным темпам активации и специфичности взаимосвязей между маркерами, их выраженности и направленности.
Впервые продемонстрирована тесная прямая взаимосвязь уровня экспрессии TLR4 на мононуклеарах периферической крови с выраженностью ишемического повреждения ткани на 14-е сутки заболевания: с тяжестью состояния у больных с ишемическим атеротромботическим инсультом и с выраженностью постинфарктного ремоделирования у больных с инфарктом миокарда.
Установлено сходство функционального состояния циркулирующих мононуклеаров и гранулоцитов - сопоставимость уровня активации их апоптоза, экспрессии поверхностных TLR4 и внутриклеточных БТШ70 при инфаркте миокарда и ишемическом инсульте.
Впервые выявлена обратная взаимосвязь концентрации внутриклеточных БТШ70 с тяжестью клинического течения инфаркта миокарда, что подтверждает их кардиопротективный потенциал. Обнаружена обратная взаимосвязь экспрессий внутриклеточных БТШ70 в клетках периферической крови и интенсивностью их гибели, что подтверждает антиапоптотические свойства внутриклеточных БТШ70 у больных с инфарктом миокарда и ишемическим инсультом.
Впервые в остром периоде инфаркта миокарда и ишемического атеротромботического инсульта определена криоглобулинемия III типа по классификации Brouet JC. У больных с ишемическим инсультом установлена корреляция тяжести состояния с уровнем крио-ИК и их выраженное факторное влияние в комплексе изученных показателей и отсутствие таких закономерностей при развитии инфаркта миокарда, что свидетельствует о гораздо более значимом клиническом вкладе процессов аутоиммунного повреждения при острой ишемии головного мозга, по сравнению с ишемией миокарда.
Показано, что при формировании очага ишемического повреждения миокарда определяется сравнительно большая, чем при ишемическом повреждении головного мозга, факторная значимость ММП-9 в паттерне изученных в исследовании биохимических показателей, что подтверждает значительную роль перестройки внеклеточного матрикса в постинфарктном ремоделировании сердца.
Выявлено более ранняя (в 1-е сутки заболевания) выраженная активация и факторная значимость TLR4 и ФНО-альфа у больных с инфарктом миокарда, в сравнении с больными инсультом, что отражает большую выраженность системного иммунного ответа и воспалительной реакцией в дебюте ишемии миокарда в сравнении с ишемией головного мозга.
Впервые у больных с ишемическим инсультом, по сравнению с больными инфарктом миокарда, продемонстрирован больший прирост концентрации и факторной значимости sFasl, ФНО-альфа, ИЛ-10 и TLR4 в динамике формирования очага ишемического повреждения, что отражает более значительную роль воспалительных и апоптоз-модифицирующих реакций и иммунного ответа в «доформировании» ишемического очага головного мозга.
Научно-практическая значимость работы
Предложены новые маркеры дифференциальной диагностики локализации очага ишемического повреждения в неясных случаях в 1-е сутки заболевания, основанные на определении уровня экспрессии поверхностных Toll-подобных рецепторов-4 и внутриклеточных БТШ70 мононуклеаров периферической крови.
Определены наиболее информативно значимые клинико-биохимические показатели для прогнозирования течения инфаркта миокарда и ишемического инсульта: продемонстрировано прогностическое значение оценки лейкоцитоза в крови на 1-е сутки инфаркта миокарда и атеротромботического ишемического инсульта при отсутствии сопутствующей патологии, влияющей на данный показатель; продемонстрировано прогностическое значение оценки концентрации циркулирующих крио-ИК на 2-е и 3-и сутки атеротромботического ишемического инсульта; установлено прогностическое значение определения ММП-9 на 1-е сутки Q-образующего инфаркта миокарда.
Предложен комплекс лабораторного мониторирования (уровень экспрессии Toll-подобных рецепторов-4 мононуклеаров периферической крови, сывороточный уровень матриксной металлопротеиназы-9 и общий уровень лейкоцитов крови) для объективизации тяжести состояния больных в первые дни инфаркта миокарда и ишемического атеротромботического инсульта.
Объективизированы новые плейотропные эффекты действия ингибиторов АПФ и подтверждена патогенетическая обоснованность их включения в комплексную терапию острого инфаркта миокарда и ишемического инсульта.
Определены направления разработки новых кардио- и нейропротекторов, действие которых будет направлено на следующие молекулярные мишени: активность Toll-подобных рецепторов-4, внутриклеточных БТШ70 и ММП-9 у больных с инфарктом миокарда и инфарктом головного мозга, а также уровень Fasl и крио-ИК у больных с ишемическим атеротромботическим инсультом.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Установлено сходство механизмов реализации ишемического повреждения у больных с инфарктом миокарда и с ишемическим атеротромботическим инсультом по обнаруженному в дебюте обоих заболеваний значительному повышению уровня циркулирующих маркеров иммунного ответа, воспаления, апоптоза и разрушения внеклеточного матрикса: ММП-9, крио-ИК, sFasl, ФНО-альфа, ИЛ-10, спонтанного апоптоза мононуклеаров периферической крови, уровня экспрессии ими TLR4 и БТШ70.
2. Выраженность, направленность, взаимозависимость и динамика уровня циркулирующих маркеров иммунного ответа, воспаления и апоптоза по результатам многофакторного анализа зависят от локализации очага ишемического повреждения.
3. Установлена клиническая значимость активации TLR4 в патогенезе острой ишемии, что выражается в корреляции уровня их экспрессии на мононуклеарах периферической крови с выраженностью повреждения ткани на 14-е сутки заболевания: с тяжестью состояния у больных с ишемическим атеротромботическим инсультом (r=0,79, p<0,05) и с выраженностью ремоделирования левого желудочка у больных с инфарктом миокарда (r=0,82, p<0,05).
4. При острой ишемии сердца и головного мозга выявлено сходство активации мононуклеаров периферической крови: повышение уровня спонтанного апоптоза, экспрессии поверхностных TLR4 и внутриклеточных БТШ70.
5. Установлена повышенная концентрация крио-ИК в остром периоде инфаркта миокарда и ишемического атеротромботического инсульта, с формированием криоглобулинемии III типа по классификации Brouet JC. У больных с ишемическим инсультом показана её прогностическая и факторная значимость и взаимосвязь с тяжестью состояния больных, эти закономерности не наблюдаются при инфаркте миокарда, что свидетельствует о более значимом клиническом вкладе процессов аутоиммунного повреждения при острой ишемии головного мозга по сравнению с ишемией миокарда.
6. Показано, что в остром периоде инфаркта миокарда концентрация в периферической крови ММП-9 и её факторная значимость в паттерне изученных в исследовании маркеров, сравнительно больше, чем при ишемическом инсульте, что отражает значительную роль перестройки внеклеточного матрикса в постинфарктном ремоделировании сердца.
7. Установлено, что в конце 1-х суток ишемического повреждения миокарда и головного мозга наблюдается сравнительно большая активация и факторная значимость TLR4 и ФНО-альфа при ишемии сердца, что отражает большую выраженность иммунного ответа и системной воспалительной реакции, в сравнении с дебютом ишемии головного мозга.
8. Показано, что формирование очага ишемического повреждения при ишемическом инсульте сопровождается сравнительно большим, чем при инфаркте миокарда, приростом концентрации и факторной значимости sFasl, ФНО-альфа, ИЛ-10 и TLR4 в паттерне изученных в исследовании биохимических показателей, что отражает значительную роль воспалительных, апоптоз-модифицирующих реакций и иммунного ответа в «доформировании» ишемического очага головного мозга.
Внедрение в практику
Результаты исследования внедрены в практику работы 14 кардиологического отделения и 15 отделения реанимации и интенсивной терапии ГКБ № 1 им. Н.И. Пирогова, кардиологического отделения клиники ФГБУ «Государственного научного центра Российской Федерации – Федерального медицинского биофизического центра им. А.И. Бурназяна», неврологического отделения для больных с острыми нарушениями мозгового кровообращения ГКБ № 31, неврологического отделения для больных с острым нарушением мозгового кровообращения и неврологического отделения ранней нейрореабилитации ГБУЗ ГКБ № 20 ДЗМ.
Результаты работы используются в работе лаборатории клеточных взаимодействий Института биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.
Результаты работы используются в процессе обучения студентов 4-5 курсов на кафедре факультетской терапии им. акад. А.И. Нестерова и слушателей ФУВ на кафедре фундаментальной и клинической неврологии и нейрохирургии ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России и в процессе обучения клинических интернов, ординаторов и сертифицированных врачей на кафедре патологии человека ФППО врачей ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздравсоцразвития России.
Апробация работы
Материалы диссертации доложены на XI, XII, XIII, XIV, XV, XVII, XVIII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (г. Москва, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2010, 2011); II Российской конференции по иммунотерапии и иммунореабилиталогии (г. Москва, 2005); VI Съезде аллергологов и иммунологов СНГ. Российском национальном конгрессе аллергологов и иммунологов (г. Москва, 2006); II Российском международном конгрессе "Цереброваскулярная патология и инсульт» (г. Санкт-Петербург, 2007); Российском национальном конгрессе кардиологов (г. Москва, 2009, 2010); Научно-практической Юбилейной конференции, посвященной 100-летию кафедры факультетской терапии им. акад. А.И. Нестерова лечебного факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова (г. Москва, 2010); X Всероссийском съезде неврологов (г. Нижний Новгород, 2012).
Апробация диссертации состоялась на совместной научно-практической конференции коллектива сотрудников кафедры факультетской терапии им. акад. А.И. Нестерова, кафедры фундаментальной и клинической неврологии и нейрохирургии, сотрудников НИИ Цереброваскулярной патологии и инсульта ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России и сотрудников ГКБ № 31 г. Москвы (протокол № 19 от 29 июня 2012 года).
Публикация результатов исследования
По теме диссертации опубликованы 51 печатная работа, из которых 21 работа представлены в центральной печати в научных журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работы
Диссертация изложена на 309 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, 3 глав результатов, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа иллюстрирована 22 рисунками, 15 таблицами и краткими выписками из историй болезни. Библиографический указатель включает 328 источников, в том числе 84 работы отечественных и 244 иностранных авторов.
