Газета «Новости медицины и фармации» Кардиология (475) 2013 (тематический номер)

К ведущим патофизиологическим компонентам ремоделирования миокарда левого желудочка при сердечной недостаточности (СН) относят гибель части кардиомиоцитов, реализующуюся как их некроз и апоптоз, а также ремоделирование кардиомиоцитов и их «скольжение» друг относительно друга и фиброза миокарда. Следствием некроза кардиомиоцитов являются индуцируемые гуморальными факторами изменения функции фибробластов с гиперпродукцией коллагеновых волокон и развитием фиброза [1].

Развитию процессов апоптоза в миокарде при СН способствуют изменения экспрессии генов кардиомиоцитов р53, Вс 1–2, а также увеличение уровней фактора некроза опухоли TNF­. Считается, что дальнейшее изучение проблемы апоптоза может в перспективе послужить основой для формирования нового стратегического подхода к лечению СН. В развитии некроза кардиомиоцитов важная роль отводится таким нейрогуморальным механизмам, как чрезмерная бета­адренергическая стимуляция, а также избыточная продукция ангиотензина II (АII) [2].

В дополнение к его хорошо известному вазоконстрикторному и почечному действию АII также промотирует ремоделирование сердечно­сосудистых тканей. Сердечное ремоделирование включает клеточную пролиферацию, гипертрофию, клеточную миграцию и образование внеклеточного матрикса, и все может быть усилено ангиотензином II [3].

Последние исследования на животных моделях, показавшие, что АII повышает экспрессию сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF) в сосудистой ткани, указывают на то, что АII­VEGF­ путь может играть важную роль в сосудистой пролиферации [4].

Одним из важных вопросов, рассматривающих роль ангиотензина II в патофизиологии сердечной недостаточности, является следующий: вносят ли вклад в локальное образование АII в сердце другие ферменты в дополнение к ангиотензин­превращающему. Как предполагают, АII­образующий фермент в сердечной мышце человека — a­химаза, химотрипсин­подобная сериновая протеаза, которая синтезируется и депонируется в тучных клетках и не подвергается воздействию ингибиторов АПФ, может играть потенциальную роль в развитии сердечной недостаточности [5].

По утверждению некоторых авторов, химаза является важным ферментом в человеческом сердце, образующим 80 % сердечного АII [6].

Химаза участвует в различных биологических процессах. Исследования показали, что химаза помимо того, что она превращает ангиотензин I в ангиотензин II, может также генерировать интерлейкин­1­b (IL­1b) из предшественника, продуцировать активную форму stem cell factor (SCF), активировать матриксные металлопротеиназы (MMP­1, MMP­3), превращать проколлаген I типа в коллаген и высвобождать фактор роста­b (TGF­b) из внеклеточного матрикса. Кроме того, было показано, что химаза превращает эндотелин в активную его форму [7].

Роль химазы в патогенезе сердечно­сосудистой патологии не ограничивается способностью продуцировать АII. Химаза также, как известно, активирует TGF­b, ­IL­1b, SCF и MMPs, а также регулирует биосинтез коллагена. TGF­b вовлекает различные аспекты воспалительного процесса, включая хемотаксис воспалительных клеток и промотирование фиброза. Человеческая химаза может высвобождать TGF­b из внеклеточного матрикса или из культуры эпителиальных и эндотелиальных клеток, что подтверждает тот факт, что химаза может способствовать сердечному фиброзу указанным путем [8].

Участие химазы человека в расщеплении проколлагена I типа до фибрилл коллагена указывает на ее способность промотировать сердечный фиброз прямой регуляцией биосинтеза коллагена [9].

Химаза известна также как активатор интерстициальной коллагеназы (MMP­1), которая вызывает деградацию внеклеточного матрикса [10].

Кроме того, человеческая химаза может генерировать IL­1b — провоспалительный цитокин, что подтверждает роль химазы в модуляции воспалительной реакции [11].

Более того, человеческая химаза может продуцировать растворимую активную форму SCF, которая, как известно, стимулирует хемоаттрактантные свойства и пролиферацию и дифференциацию тучных клеток, повышая таким образом действие этих клеток [12].

Недавние исследования с использованием специфических ингибиторов химазы также продемонстрировали ключевую роль химазы в патогенезе сердечной недостаточности. У собак с индуцированной тахикардией сердечной недостаточностью постоянное лечение химазным ингибитором SUNC 8257 вызывало значительное снижение плотности тучных клеток и уровня АII в миокарде, уменьшение сердечного фиброза и улучшение диастолической функции левого желудочка [13].

На модели острого инфаркта миокарда у хомяков некоторые химазные ингибиторы, такие как TEI­E48, BCEAB, TY51184 и NK3201, значительно уменьшали гипертрофию левого желудочка, стабилизировали конечно­диастолическое давление в левом желудочке и сократительную функцию, урежали случаи желудочковых аритмий и повышали выживаемость животных [14].

Эти данные, вместе взятые, подтверждают, что повреждение и гемодинамический стресс могут вызывать инфильтрацию или пролиферацию тучных клеток в мио­карде и что химаза, высвобождающаяся из тучных клеток, может способствовать развитию фиброза и гипертрофии, внося вклад в патогенез сердечной недостаточности, в частности обусловленной ишемической болезнью сердца (ИБС) [15].

Учитывая вышеприведенные предпосылки, нами была поставлена цель изучить активность химазы и ее природного ингибитора, а также других показателей протеолитической активности у больных ишемической болезнью сердца, осложненной сердечной недостаточностью.

Материал и методы исследования

Обследовано 47 больных ишемической болезнью сердца III–IV функциональных классов. Диагноз ИБС устанавливали согласно критериям ВОЗ. Возраст больных составил от 43 до 83 лет, средний возраст 59 ± 13 лет. Длительность заболевания ИБС — от 3 до 25 лет. Средняя длительность составила 14 ± 3 года. У 22 больных в анамнезе был отмечен перенесенный инфаркт миокарда, у 4 из них с образованием хронической аневризмы сердца. Половина больных страдала гипертонической болезнью II–III ст.

В сыворотке крови определяли следующие показатели протеолитической системы: общую протеолитическую активность сыворотки крови, альфа­1­ингибитор протеиназ, активность химазы и других ферментов АПФ­независимых путей образования АII, таких как тонин. Активность химазы, тонина исследовали с использованием ферментативных методов (Патенты Украины № 3231А, № 37647А).

Результаты исследования и их обсуждение

Установлено, что общая активность трипсиноподобных протеиназ (таких как трипсин, плазмин, тонин) была несколько снижена и составила 0,0042 ± 0,0010 г/л · ч (против 0,015 ± 0,004 г/л · ч в норме), активность нетрипсиноподобных протеиназ (таких как химаза, химотрипсин, калликреин III, тромбин) составила 0,015 ± 0,002 г/л · ч (против 0,140 ± 0,002 г/л · ч в норме). С этим явлением коррелировала двукратно повышенная активность химазы, которая составила 2,64 ± 0,31 % (против 1,13 ± 0,52 % в норме) при тяжелой стенокардии III функционального класса. Активность химазы изменяется неоднозначно: чаще ее изменения носят реципрокный характер. При низкой активности ингибитора активность химазы колеблется в области нормальных значений. При исходно высокой активности ингибитора активность химазы низкая и в 30 % наблюдений она имеет нулевое значение. У некоторых больных, в частности с нестабильной стенокардией, активность химазы достигает 8­кратного увеличения. При этом тяжелое течение болезни с наличием сопутствующего сахарного диабета сопровождалось в ряде случаев 5­кратным повышением активности химазы. У некоторых больных со значительным ремоделированием сердца, наличием хронической аневризмы сердца активность химазы снижалась до нулевого значения.

Что касается выраженности коронарной недостаточности на фоне длительного течения болезни у больных пожилого и старческого возраста, соответствующей IV функциональному классу стабильной стенокардии, активность фермента, как правило, равнялась 0. Последнее обстоятельство косвенно свидетельствует о дефиците потребления фермента вследствие значительного его расходования, вызванного длительным течением основного патологического процесса — атеросклероза.

Наряду с этим повышена активность b­1­ИП до 7,931 ± 0,013 г/л · ч (в контроле: 7,473 ± 0,055 г/л · ч), тонина — до 0,0009 ± 0,0001 Е (в контроле 0,0005 ± 0,0001 Е).

У больных с наличием сопутствующей гипертонической болезни сохраняется та же закономерность в отношении общей протеолитической активности, активности нетрипсиноподобных протеиназ и b­1­ИП. Однако в этой группе повышение активности тонина более выражено и составляет 0,000966 ± 0,000200 Е (р = 0,05). У больных без сопутствующей гипертонической болезни активность тонина не отличается от нормы и составляет 0,0006 ± 0,0002 Е. У пациентов со стабильной стенокардией III функционального класса отмечается та же динамика показателей, но активность тонина более выражена и составляет 0,0012 ± 0,0002 Е.

У больных с постинфарктным кардиосклерозом на фоне сохраняющейся закономерности в отношении протеиназ и ингибитора протеиназ активность тонина не отличается от нормы, активность b­2­МГ снижена до 1,0360 ± 0,0001 мг/л · ч.

Анализ показателей протеолиза в зависимости от наличия сердечной недостаточности выявил также на фоне снижения общей протеолитической активности и повышения активности ингибитора протеиназ тенденцию к повышению активности тонина при IIА стадии до 0,0089 ± 0,0002 Е и достоверное повышение при IIБ стадии до 0,0010 ± 0,0003 Е. Изменения b­2­ИП носят реципрокный характер: при IIА стадии его активность снижена до 1,03 ± 0,16 мг/л · ч, а при IIБ стадии носит характер тенденции к снижению.

Снижению активности химазы в плазме крови сопутствует тенденция к повышению активности ее ингибитора. По­видимому, имеют место и другие механизмы снижения ее концентрации в плазме крови. Наиболее вероятной является версия выхода химазы в интерстиций миокарда.

Параллельно снижению активности химазы идет процесс резкого повышения активности тонина (другого ангиотензин­образующего фермента).

Активность протеиназ  отмечается при всех стадиях СН. Что касается нетрипсиноподобных протеиназ (НТПП), к которым принадлежит и химаза, она незначительно повышена при IIА ст. и снижается при IIБ ст. до 0,007 г/л · ч (против 0,014 в норме). При НК III ст. она практически не отличается от нормы в исходных значениях и повышается до 0,024 г/л · ч в динамике лечения. Что касается активности a­2­МГ, то ее активность значительно подавлена при СН IIА ст.: 0,11 ± 0,02 г/л · ч в начале лечения и 0,093 ± 0,050 г/л · ч в конце лечения (против 1,58 ± 0,29 г/л · ч в норме).

Уменьшение активности протеиназ, НТПП в совокупности с аналогичными изменениями уровня a­2­МГ обусловлено скорее всего выведением протеиназ из организма в комплексе с a­2­МГ, который является общей стресс­реакцией в ответ на влияние факторов повышение уровня окислительных процессов.

Следует отметить, что снижение активности протеиназ отмечено на фоне возрастания уровня a­1­ИП у всех обследованных больных (сравнительно с контролем), что указывает на уменьшение реакций ограниченного протеолиза, снижение образования активных форм ферментов и гормонов. Указанный эффект является возрастной характеристикой, признаком старения организма и обусловлен возможным отличием групп больных (46,0–71,4 года) от контрольной группы по возрасту (34,8 ± 1,9 года).

Снижение активности НТПП может быть обусловлено расходованием химазы на АII­образование, которое подтверждается увеличением активности НТПП на фоне прогрессирования гипертонической болезни. Следует заметить, что указанная активация НТПП коррелирует с возрастанием a­2­МГ, что может быть обусловлено проявлением ингибиторного, защитного эффекта a­2­МГ, который является более существенным ингибитором химазы по сравнению с a­1­ИП.

Возрастание активности тонина во всех группах больных на фоне снижения уровня НТПП (химазы) может свидетельствовать об активации образования вазоконстрикторного пептида ангиотензина II при условиях исчерпания химазы с привлечением в качестве субстрата не только ангиотензина I, но и ангиотензиногена. Более существенный характер возрастания активности тонина на фоне гипертонической болезни II ст. подтверждает вышесказанное предположение.

Наличие стабильной стенокардии III функционального класса у больных ИБС характеризуется повышением активности НТПП, которое может быть обусловлено участием химазы наравне с тонином в формировании патогенеза ИБС.

В целом общий характер участия протеиназ и их ингибиторов, отдельных ферментов образования ангиотензина II в патогенезе таких сердечно­сосудистых заболеваний, как ишемическая болезнь сердца, свидетельствует об универсальности механизмов системы «протеиназа — ингибитор» и участии в формировании патогенеза и гипертонической болезни.

Таким образом, имеет место по мере нарастания степени сердечной недостаточности и срыва компенсаторных механизмов адаптации снижение активности химазы в плазме крови до нулевых значений, что может быть обусловлено расходованием фермента на процессы интерстициального фиброза. Этому сопутствует умеренное повышение активности ее ингибитора и значительное повышение активности тонина, по­видимому берущего на себя процессы ангиотензин II­образования.

Следует отметить, что снижение активности протеиназ отмечено на фоне возрастания уровня a­1­ИП у всех обследованных больных (сравнительно с контролем), что указывает на уменьшение реакций ограниченного протеолиза, снижение образования активных форм ферментов и гормонов. Указанный эффект является возрастной характеристикой, признаком старения организма и обусловлен возможным отличием групп больных (46 лет — 71 год) от контрольной группы по возрасту (34,8 ± 1,9 года).

Снижение активности НТПП может быть обусловлено расходованием химазы на АII образование, которое подтверждается увеличением активности НТПП на фоне прогрессирования гипертонической болезни. Следует заметить: указанная активация НТПП коррелирует с возрастанием a­2­ИП, что может быть обусловлено проявлением ингибиторного, защитного эффекта a­2­ИП, который является более существенным ингибитором химазы по сравнению с a­1­ИП.

Уменьшение активности протеиназ, НТПП в совокупности с аналогичными изменениями уровня a­2­ИП обусловлено скорее всего выведением протеиназ из организма в комплексе с a­2­ИП, который является общей стресс­реакцией в ответ на влияние факторов повышения уровня окислительных процессов.

Химаза участвует в патогенезе различных сердечно­сосудистых патологий, таких как гипертрофия сердечной мышцы, ее фиброз и сердечная недостаточность, атеросклероз и рестеноз. Сюда можно отнести и экспериментальные модели на животных, моделирующих сердечную патологию. В частности, модель перегрузки сердца объемом у собак, модель перегрузки давлением у хомяков и модель кардиомиопатии у хомяков, при которых имела место положительная корреляция между плотностью тучных клеток, химазной активностью и наличием сердечной гипертрофии и фиброза.

В соответствии с потенциальной ролью химазы в тканевом ремоделировании химазный ингибитор (BCEAB) уменьшал сердечный фиброз у хомяков с кардиомиопатией. Аналогично ему другие химазные ингибиторы (NK3201) в значительной степени уменьшали вызванную эластазой аневризму брюшной аорты у хомяков и предупреждали интимальную гиперплазию, вызванную баллонным катетером в сонных артериях собак.

Взятые вместе, эти факты подтверждают роль химазы в рестенозе, атеросклерозе, инфаркте миокарда и аневризме брюшной аорты. Дальнейшие исследования сильных специфических пероральных активных химазных ингибиторов в клинике должны обосновать создание новой стратегии для предупреждения и лечения этих сердечно­сосудистых заболеваний.

Выводы

Таким образом, как в общей группе обследованных больных, так и в подгруппах наблюдали следующую динамику показателей:

1. Отмечалось снижение общей протеолитической активности, на фоне которой установлено повышение активности ингибитора протеиназ.

2. Повышение активности тонина определяется в основном наличием как сопутствующей гипертонической болезни, так и сердечной недостаточности, что указывает на повышение синтеза АII альтернативным путем.

3. Изменения a­2­ИП отражают реципрокную тенденцию по отношению к активности тонина.

4. Активность химазы повышена при СН IIА ст., что составило 7,00 ± 0,03 г/л · ч (в норме 1,13 ± 0,52 г/л · ч). В динамике лечения ее активность снижается до нормы.

5. При СН IIБ активность химазы в большинстве случаев равна 0 и лишь в единичных случаях (у 2 больных) ее активность составила 10,71 г/л · ч до лечения и 9,23 г/л · ч после лечения.

6. При тяжелой степени застойной сердечной недостаточности со срывом интракардиальных компенсаторных механизмов активность химазы у всех больных равна 0, в динамике лечения она не изменяется. Это явление может быть связано с активацией природных ингибиторов химазы.

7. Активность a­1­ИП повышается при СН IIА ст. в динамике лечения от 7,65 до 7,86 г/л · ч.

8. При СН IIБ ст. наблюдается более выраженное повышение a­1­ИП динамике лечения до 9,44 г/л · ч.

9. При СН III ст. активность a­1­ИП в динамике лечения практически не изменяется (7,9 г/л · ч).