Циркулирующий фактор роста гепатоцитов (HGF) у больных с хронической сердечной недостаточностью, сочетающейся с сахарным диабетом 2 типа и нарушением жирового обмена

Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) широко распространена в популяции, что представляет собой важную медицинскую, социальную и экономическую проблему. Около 1% взрослого населения развитых стран страдают сердечной недостаточностью, а у людей старше 70 лет частота ХСН на порядок выше (около 10%) [1, 2, 3]. По данным исследования «Эпоха», в России клинические признаки ХСН имеют более 8,2 млн человек и для 880 000–960 000 человек ежегодно сердечная недостаточность является причиной смерти [4]. ХСН – это комплексный синдром, представляющий собой исход многих сердечно-сосудистых заболеваний, таких как инфаркт миокарда, приводящий к потере части миокарда, который не восстанавливается за счет эндогенных репаративных процессов; артериальная гипертония, приводящая к развитию диффузного фиброза сердца; воспалительные и аутоиммунные, генетические заболевания миокарда, пороки сердца. Подавляющее число больных с ХСН – это лица с постинфарктной сердечной недостаточностью. Хотя за последние 20 лет был сделан существенный прогресс в лечении как ИБС и инфаркта миокарда, так и ХСН, ее прогноз остается фатальным, и все виды имеющейся терапии направлены только на ограничение ее прогрессирования. Отчасти это обусловлено тем, что важнейшие подгруппы пациентов с ХСН достаточно не исследованы. Это особенно касается пациентов, у которых ХСН сочетается с метаболическими расстройствами, такими как метаболический синдром, сахарный диабет 2 типа (СД2) и ожирение. Известно, что пациенты с ХСН, сочетающейся с инсулинорезистентностью и СД2, характеризуются значительно более тяжелым течением и плохим прогнозом, что диктует необходимость более ранней диаг­нос­тики такого сочетания, более агрессивного ведения таких больных и разработки новых подходов к их терапии [4, 5]. Для этого необходим поиск дополнительных диагностических и прогностических биомаркеров, которые могут быть использованы для определения тактики ведения этой категории больных с ХСН наряду с классических биомаркерами, такими как натрийуретические пептиды (BNP, NT-pro-BNP). 

В последние годы большое внимание привлечено к изучению роли фактора роста гепатоцитов (HGF – Hepatocyte Growth Factor) как диагностического и прогностического маркера при сердечно-сосудистых заболеваниях и сахарном диабете. HGF секретируется клетками мезенхимального происхождения и является плеотропным фактором, который регулирует рост, подвижность и морфогенез различных типов клеток, несущих HGF рецептор с-met [6]. Первоначально он был открыт как сильный митоген для гепатоцитов, почему и получил свое название. Однако позже были обнаружены его эффекты на другие клетки, включая эндотелиальные, эпителиальные, гладкомышечные, двигательные нейроны, стволовые клетки сердца и пр. Он стимулирует ангиогенез, являясь сильным митогеном и хемоаттрактантом для эндотелиальных клеток, подавляет апоптоз эндотелия, играя критическую роль в его восстановлении после повреждения [7], обладает противовоспалительным действием, проявляя благодаря этим свойствам антиатерогенную активность [8]. Индуцируя экспрессию матриксных металлопротеаз, HGF оказывает мощный антифибротический эффект [9]. Он подавляет апоптоз кардиомиоцитов, активирует миграцию в очаг повреждения резидентных стволовых клеток сердца, стимулируя репаративные процессы в миокарде [10]. Помимо этого HGF является митогеном и инсулинотропным агентом для бета-клеток. Нарушение HGF/с-met сигналинга способствует гибели бета-клеток и ускоряет развитие диабета [10, 11, 12]. В почках HGF опосредует эпителио-стромальные и эндотелио-мезангиальные взаимодействия, способствуя локальным репаративным процессам, ведущим к регрессии гломерулосклероза при диабетической нефропатии [13, 14]. HGF присутствует в периферической крови, хотя происхождение циркулирующего HGF не выяснено. Плазменная концентрация HGF увеличена при сердечно-сосудистых заболеваниях, таких как артериальная гипертензия [15], атеросклероз [16], инфаркт миокарда [17], инсульт [18]. 

 Однако диагностическое или прогностическое значение плазменного уровня HGF мало исследовалось у больных с сочетанной сердечно-сосудистой и эндокринной патологией, в частности при сердечной недостаточности, сочетающейся с метаболическими расстройствами. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что уровень циркулирующего HGF мог бы быть дополнительным диагностическим и прогностическим маркером, а также маркером эффективности терапии у данной категории больных ХСН. 

Цель

В связи с этим целью данной работы было исследование уровня HGF в плазме крови больных с постинфарктной ХСН, сочетающейся с метаболическими расстройствами (СД2 и ожирением), и изучение связи уровня циркулирующего HGF с показателями углеводного и жирового обмена, классическими биохимическими маркерами тяжести ХСН, параметрами функции сердца.

Материалы и методы

В исследование были включены 100 больных, в возрасте от 40 до 73 лет, распределенных в четыре группы. Первую группу составили 20 относительно здоровых добровольцев; вторую – 30 больных с постинфарктной ХСН (фракция выброса (ФВ)<40%) II–III функционального класса (ФК) по классификации Нью-Йоркской Ассоциации Сердца (NYHA), третью – 25 больных с постинфарктной ХСН (ФВ<40%) II–III ФК NYHA, в сочетании с СД2; четвертую – 25 больных с СД2 без ХСН. На момент включения в исследование среди больных ХСН в сочетании с СД2 11 человек находились в стадии декомпенсации углеводного обмена (HbA1c=9,26±1,79), 14 человек – в стадии компенсации и субкомпенсации (HbA1c=6,72±0,41); среди больных с СД2 без ХСН 22 человека – в стадии компенсации и субкомпенсации (HbA1c=6,56±0,52) и 3 человека – в стадии декомпенсации (HbA1c=9,05±1,19) [25].

 На момент включения в исследование все больные с ХСН получали базисную терапию ингибиторами ангиотензинпревращающего фермента (ИАПФ) и β-адреноблокаторами, 80% больных c ХСН дополнительно получали диуретики (калийсберегающие – спироналоктон; тиазидные – гипотиазид, «петлевые» – лазикс), 14% (8 больных) – сердечные гликозиды (дигоксин). Больные с СД2 получали пероральную сахароснижающую терапию, включающую бигуаниды (метформин), производные сульфонилмочевины второй и третьей генерации (глибенкламид, гликлазид, глимепирид), ингибиторы α-гликозидаз (акарбоза), 4 больных – инсулин. 

Критерием исключения служило наличие инфаркта миокарда и инсульта давностью менее 12 месяцев, перикардита, ревматического порока сердца, инфекционного эндокардита, тяжелой сопутствующей патологии (злокачественных заболеваний, хронических заболеваний легких, почечной недостаточности, коллагенозов, заболеваний печени). 

Для оценки структурно-функционального состояния сердца всем обследуемым проводилась трансторакальная Эхо-КГ на ультразвуковом аппарате iE 33 фирмы Philips. Для повышения точности измерений в каждом случае усредняли значения, полученные в 5 последовательных сердечных циклах. В ходе исследования определяли структурные и функциональные показатели сердца, допплеровские показатели диастолической функции левого желудочка (ЛЖ). Для определения ФК ХСН использовался тест 6-минутной ходьбы.

Состояние углеводного обмена оценивалось по уровню гликированного гемоглобина (HbA1c) иммунотурбидиметрическим методом. Уровень высокочувствительного С-реактивного белка (hs-СРБ) плазмы крови исследован твердофазным иммуноферментным методом. Уровень мочевой кислоты исследован колориметрическим методом.

Количественное определение циркулирующего HGF плазмы крови проводилось методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием коммерческих наборов фирмы R&D Systems (США) для определения уровня HGF человека (Human HGF Quantikine ELISA Kit).

Определение сывороточного уровня NT-proBNP (N-terminal pro B-type natriuretic peptide, N-концевой фрагмент предшественника мозгового натрийуретического пептида), C-пептида и иммунореактивного инсулина проводилось методом ИФА с помощью набора реактивов фирмы Elecsys and cobas analyzers на приборе Roche Achi Elecsys 2010. Референсные значения для инсулина и С-пептида составляли 2,6–24,9 мкЕд/мли 1,1–4,4 нг/мл соответственно. Для определения чувствительности тканей к инсулину у больных группы контроля и ХСН без CД2 рассчитывался индекс HOMA-IR: HOMA-IR=ИРИ*глюкоза (ммоль/л)/22,5.

Все пациенты давали письменное информированное согласие на участие в исследовании.

Статистический анализ

Данные представлены в виде среднее (М) ± стандартное отклонение (SD). Для определения значимости различий между независимыми группами использовали непарный t-критерий Стьюдента при нормальном распределении и непараметрический тест Манна-Уитни в случае ненормального распределения. Для нахождения корреляции между исследуемыми параметрами при нормальном распределении данных использовался коэффициент Пирсона, а при ненормальном распределении – коэффициент Спирмена. Во всех случаях нормальность распределения проверялась критерием Колмогорова-Смирнова. Статистическая обработка данных производилась при помощи программных пакетов Statistica 6.0 и Microsoft Excel.

Результаты и обсуждение

Основные клинико-демографические характеристики и метаболический профиль больных представлены в таблицах 1, 2. 

При анализе уровня HGF в плазме крови было обнаружено, что наименьшая концентрация HGF наблюдалась у лиц контрольной группы и составляла 386,2+121,8 пг/мл; у больных с ХСН она была выше на 46%, составляя в среднем 562,1+158,3 пг/мл (p=0,0001). У больных с ХСН, сочетающейся с СД2 (ХСН+СД2), концентрация HGF была почти вдвое выше значений в контрольной группе (p<0,0001) и на 30% превышала его уровень у больных с ХСН без СД2 (p=0,006), достигая 733,3+205,5 пг/мл. В группе больных с СД2 без ХСН уровень HGF составлял 591,9+154,6 пг/мл, что было выше контроля (p<0,001), но ниже, чем в группе ХСН+СД2 (p=0,017), и практически не отличалось от его значений в группе ХСН без диабета (рис. 1).

В целом по всем группам уровень HGF прямо коррелировал с уровнем глюкозы натощак (r=0,36; p=0,0014) и HbA1c (r=0,5; p=0,00001). Анализ уровня HGF в зависимости от степени компенсации нарушений углеводного обмена, проведенный в группах больных с СД2, показал, что у больных группы ХСН+СД2 при декомпенсации углеводного обмена уровень HGF в плазме крови был достоверно выше, чем у больных с компенсированным или субкомпенсированным диабетом (862,9+199,4 vs 604,7+154,4 пг/мл; p=0,018) (рис. 2). В этой группе концентрация HGF прямо коррелировала с уровнем HbA1c (r=0,52, p=0,03), и эта связь не зависела от ИМТ. 

В группе больных с СД2 без ХСН достоверной взаимосвязи между степенью компенсации диабета и уровнем HGF в плазме выявлено не было, что, возможно, объясняется преобладанием в этой группе больных с компенсированным диабетом. 

При анализе уровня HGF в плазме в зависимости от нарушений жирового обмена было установлено, что в целом по выборке имеется прямая корреляционная связь между уровнем HGF и ИМТ (r=0,42, p=0007). Однако анализ HGF внутри групп в зависимости от величины ИМТ позволил установить достоверные различия только в контрольной группе, в которой уровень HGF у пациентов с ИМТ более 30 кг/м2 оказался достоверно выше, чем у пациентов с ИМТ менее 30 кг/м2  (324,1±107,7 пг/мл vs 436,9±112,3 пг/мл, p=0,03). В группах больных достоверных различий в зависимости от величины ИМТ обнаружено не было, хотя тенденция к более высокому HGF у больных с ожирением наблюдалась в группе ХСН+СД2 (626,1±254,1 пг/мл vs 742,0±210,7 пг/мл соответственно, p>0,05) (рис. 3). 

По-видимому, внутри групп больных влияние массы тела на уровень HGF нивелируется влиянием других факторов, таких как гипергликемия и гиперинсулинемия, ишемия и гипоксия тканей. 

При проведении многофакторного корреляционного анализа было обнаружено, что в объединенной группе обследованных уровень циркулирующего HGF прямо коррелирует с возрастом (r=0,37, p=0,0006), такими параметрами углеводного обмена, как уровень глюкозы (r=0,35, p=0,001), HbA1c (r=0,49, p<0,0001), С-пептида (r=0,40, p<0,05), индексом инсулинорезистентности HOMA-IR (r=0,33, p=0,01), а также с такими маркерами неблагоприятного прогноза, как концентрация мочевой кислоты и hsСРБ (r=0,43, p=0,042 и r=0,32, p=0,011 соответственно), и обратно коррелирует с уровнем антиатерогенных липопротеидов ХС-ЛПВП (r=-0,30, p=0,01). Причем у больных сахарным диабетом (СД2 и ХСН+СД2) корреляции с hsСРБ и мочевой кислотой были более значимыми, чем в общей группе обследованных (с hsСРБ r=0,42, p<0,05; с мочевой кислотой r=0,81, p<0,05), что в результате может указывать на влияние этих факторов на уровень HGF. По данным некоторых авторов, такие факторы воспаления, как hsСРБ, интерлейкин -1, -6 (IL-1, -6) и фактора некроза опухоли -α (TNF-α) индуцируют экспрессию HGF и в клетках жировой ткани, и в клетках сердца при постинфарктном ремоделировании [26–28]. При наблюдении в течение 1 года за больными после острого инфаркта уровень hsСРБ является независимым предиктором высокого уровня HGF в плазме [29, 30].

Были также выявлены корреляционные зависимости между уровнем HGF и показателями тяжести ХСН, такими как концентрация NT-proBNP (r=0,55, p<0,0001), дистанция теста 6-минутной ходьбы (r=‑0,48, p=0,001), структурно-функциональные параметры сердца: размер и максимальный объем левого предсердия (r=0,44, p=0,0002 и r=0,45, p=0,0002 соответственно); ФВ (r=‑0,32, p=0,001); КСР и КСО (r=0,34, p=0,004 и r=0,32, p=0,009 соответственно); КДР и КДО (r=0,30, p=0,01 и r=0,26, p=0,03 соответственно). Сходные результаты получены в проспективном мультицентровом исследовании с участием 246 больных с перенесенным инфарктом миокарда и наблюдением в течение 1 года, в котором было показано, что уровень HGF обратно коррелирует с фракцией выброса ЛЖ и прямо – с КСО и КДО и ЛЖ [29]. 

В экспериментальных работах на моделях мелких и крупных животных с индуцированным инфарктом миокарда показано, что острая ишемия сердца сопровождается увеличением миокардиальной экспрессии HGF и его рецептора с-Met, а раннее системное введение рекомбинантного HGF или гена HGF в составе плазмидных или аденовирусных векторов улучшает параметры сердечной гемодинамики и предупреждает развитие сердечной недостаточности [31]. Кардиопротективные эффекты HGF обусловлены его антиапоптотическим действием на кардиомиоциты, привлечением резидентных стволовых клеток сердца в область ишемии и ин­фаркта, стимуляцией роста сосудов в периинфарктной зоне, что способствует ограничению зоны ишемии. 

Полученные нами данные о более высокой концентрации HGF в периферической крови у больных ХСН с более выраженными нарушениями функции сердца совместно с приведенными данными литературы позволяют рассматривать повышение HGF при ХСН как вероятный компенсаторный механизм, направленный на улучшение функции миокарда и его кровоснабжения. Остается неясным источник повышения HGF в циркуляции: является ли им только поврежденный миокард или также и другие ткани, например, жировая ткань. Для ответа на этот вопрос нужны экспериментальные исследования. Возможно, при ХСН HGF может выполнять защитные функции подобно натрийуретическим пептидам (ANP, BNP, NT-proBNP), которые секретируются в ответ на механическое растяжение кардиомиоцитов, стимулируют натрийурез и уменьшение объемной нагрузки на миокард, подавляют пролиферацию фибробластов и предотвращают неблагоприятное ремоделирование миокарда [32]. 

Таким образом, при ХСН повышение уровня HGF в периферической крови может быть следствием как самой ХСН и нарушенной функции сердца, так и в случае сочетанной патологии следствием сопутствующих нарушений углеводного и жирового обмена. Все эти данные указывают на возможную роль HGF в патогенезе кардиометаболических заболеваний. Однако сегодня молекулярные механизмы участия HGF в патогенезе метаболических расстройств остаются неясными. Также неясно, связан ли повышенный уровень HGF напрямую с риском развития диабета и резистентности к инсулину или же его повышение является лишь следствием влияния факторов риска развития диабета или компенсаторным механизмом, направленным на коррекцию развивающейся резистентности к инсулину. Известно, что в белой жировой ткани HGF оказывает инсулиноподобный эффект, стимулируя захват глюкозы через увеличение активности фосфатидилинозитол-3 киназа-зависимой протеинкиназы В [33–35]. Не исключена возможность, что нарушение этого эффекта HGF за счет изменений в рецепторах к HGF или сигнальных молекулах у больных с ожирением может вызывать резистентность к действию HGF подобно резистентности к инсулину, что может способствовать нарушениям метаболизма глюкозы и эндотелиальной дисфункции, инициирующей сердечно-сосудистые нарушения. В ответ на резистентность к HGF его синтез и секреция адипоцитами могут усиливаться, что приводит к повышению его содержания в периферической крови. Повышение уровня HGF при ожирении может быть обусловлено также сопутствующей жировой дистрофией печени, как это описано у пациентов с неалкогольным метаболическим стеатогепатитом. Однако в нашем исследовании и исследованиях других авторов [36] более высокий уровень HGF в плазме у людей с ожирением наблюдается и при отсутствии каких-либо признаков поражения печени.

В случае сочетания ХСН и метаболических расстройств повышение уровня HGF может быть обусловлено как реакцией на нарушения углеводного и жирового обмена, так и реакцией на ишемию тканей и нарушения функции сердца. Для ответа на эти вопросы необходимы исследования HGF в динамике после коррекции нарушенного углеводного и жирового обмена или при улучшении показателей функции сердца. 

В нашем исследовании обнаружено, что при сочетании ХСН ишемического генеза и СД2 наблюдается наиболее выраженное повышение HGF в плазме крови. Учитывая, что наличие сопутствующего диабета является фактором, отягощающим течение ХСН и ухудшающим ее прогноз, полученные нами данные позволяют предполагать, что уровень HGF в плазме может явиться маркером неблагоприятного прогноза при ХСН, сочетающейся с метаболическими расстройствами (сахарным диабетом и ожирением). Это предположение может быть проверено только в проспективных исследованиях, которые сейчас проводятся нами.

Заключение

Уровень HGF повышен в периферической крови больных с ХСН и больных СД2 в сравнении со здоровыми людьми. Наиболее значительное повышение HGF наблюдается у больных с сочетанием ХСН и СД2.

Уровень циркулирующего HGF прямо коррелирует с возрастом и ИМТ, параметрами углеводного обмена, такими как уровень глюкозы, гликированного гемоглобина, С-пептида, индексом инсулинорезистентности, а также с маркерами неблагоприятного прогноза, такими как концентрация мочевой кислоты и уровень высокочувствительного С-реактивного белка, и обратно коррелирует с уровнем антиатерогенных липопротеидов ХС-ЛПВП. 

Уровень HGF в периферической крови коррелирует с диагностическим маркером ХСН – концентрацией NT-proBNP в плазме и структурно-функциональными параметрами сердца, такими как размер и максимальный объем левого предсердия, ФВ ЛЖ, КСР и КСО, КДР и КДО; наиболее выраженное повышение HGF наблюдается при наиболее выраженном нарушении функции сердца, что позволяет рассматривать HGF в качестве кандидатного маркера неблагоприятного ремоделирования миокарда при постинфарктной ХСН.

Уровень HGF в плазме крови может явиться маркером неблагоприятного прогноза при ХСН, сочетающейся с метаболическими расстройствами (сахарным диабетом и ожирением), что должно быть проверено в проспективных исследованиях. 

Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям в рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007–2013 годы» (Государственный контракт №11.519.11.6042 и № 02.527.11.0007) и Седьмой рамочной программы Европейского Союза (FP7/2007-2013) [грантовое соглашение №241558] (SICA-HF).