Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Hypertension" 2(2) 2008

Back to issue

Методы диагностики миокардиального фиброза у больных артериальной гипертензией

Authors: Н.П. Копица, Н.В. Белая, Н.В. Титаренко, ГУ «Институт терапии им. Л.Т. Малой АМН Украины», г. Харьков

Categories: Cardiology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

В статье представлены результаты анализа литературы, посвященной проблеме миокардиального фиброза у больных артериальной гипертензией. Выявлены основные направления и тенденции развития современных методов диагностики миокардиального фиброза при формировании гипертензивного сердца.


Keywords

артериальная гипертензия, миокард, методы диагностики, фиброз.

В процессе формирования гипертензивного сердца происходит структурная ресистематизация компонентов стенки нормального желудочка, что проявляется гипертрофией кардиомиоцитов, пролиферацией фибробластов, фиброзом и клеточной смертью [1]. До настоящего времени большое внимание уделялось гипертрофии левого желудочка (ЛЖ), так как данное осложнение ассоциировалось с повышенным риском сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности [2]. Однако влияние гуморальных факторов, которые изменяют фенотип и функцию кардиальных фибробластов (ангиотензин ІІ, базальный фактор роста фибробластов, трансформирующий фактор роста, катехоламины и инсулиноподобный фактор роста), приводит к пролиферации фибробластов и развитию дисбаланса в процессе синтеза и деградации коллагена экстрацеллюлярного матрикса с избыточным его накоплением [1]. В результате повышается жесткость миокарда, что обусловливает развитие диастолической дисфункции миокарда. В связи с этим в настоящее время актуальным является поиск доступных методов диагностики миокардиального фиброза у больных артериальной гипертензией (АГ), что позволило бы контролировать эффективность антифиброгенного действия медикаментозной терапии.

Проведение прижизненной биопсии миокарда с определением объемной фракции интерстициального коллагена (ОФИК), безусловно, является золотым стандартом в диагностике миокардиального фиброза. Как посмертная, так и прижизненная биопсия миокарда показала, что наряду с неравномерным повышением массы миокарда происходит повышение объемной фракции интерстициального коллагена миокарда у пациентов с гипертензией в сравнении с нормотензивными пациентами. Более того, гистологические признаки фиброза, такие как локальные скопления, эндокардиальный или интерстициальный фиброз, были выявлены на начальных этапах гипертензии у пациентов со средней степенью гипертрофии миокарда левого желудочка [3].

Для определения ОФИК производится цифровая обработка изображений приготовленных и окрашенных срезов, в которых находится не менее 100 миоцитов, с последующей компьютерной обработкой и увеличением изображения в 400 раз. Компоненты миокарда идентифицируются согласно световым уровням: красный для коллагеновых волокон, желтый для миоцитов, белый для интерстициального пространства. Объемная фракция коллагена вычисляется как сумма площадей всех участков соединительной ткани, поделенная на сумму площадей всех участков соединительной ткани и миоцитов [4].

Однако прижизненная эндомиокардиальная биопсия является травматичным методом диагностики и не может широко использоваться в клинической практике. Кроме того, данные биопсии могут объективно отражать состояние всего миокарда лишь в том случае, если биоптаты взяты как минимум из 5 участков левого желудочка. К такому выводу пришли U. Baandrup et al. в своем исследовании, в котором было установлено, что существуют значимые отличия показателей ОФИК миокарда по данным двух биопсий из одного желудочка. Так, значение диаметра волокон и ОФИК варьировало от 18,6 до 28,9 %, а объемной фракции коллагена — от 18,6 до 80,5 % [5].

Таким образом, важное значение приобретают косвенные, но легкодоступные методы диагностики интерстициального фиброза миокарда.

J. Shirani et al. [6] в результате сопоставления данных прижизненной эндомиокардиальной биопсии с данными электрокардиограммы и эхокардиографии предложили формулу для расчета ОФИК путем использования данных этих двух инструментальных методов. ОФИК определялся на основании общего вольтажа комплекса QRS в 12 стандартных отведениях, роста, массы миокарда левого желудочка, рассчитанной по формуле Penn Convention [7]:

где ОФИК — объемная фракция  коллагена, ММЛЖ — масса миокарда левого желудочка.

Возможности эхокардиографического метода в диагностике интерстициального фиброза были оценены в исследовании, проведенном M. Ciulla et al. Данные прижизненной эндомиокардиальной биопсии больных артериальной гипертензией с гипертрофией миокарда и практически здоровых лиц сопоставлялись с данными эхокардиографии. Также была установлена роль коллагена в определении ультразвуковой картины левого желудочка. Большинство больных (7 из 9) имели диастолическую дисфункцию левого желудочка. При помощи компьютерной обработки была произведена цветовая кодировка ультразвукового изображения на 256 уровней (0 — желтый, 256 — черный). Для анализа выбирался участок межжелудочковой перегородки размером 20 х 10 мм.

Для каждой цветовой гистограммы определяли показатели, характеризующие интенсивность (асимметрию) распределения цвета, пиковость распределения цвета и скорость распространения эхо-сигнала.

Эхокардиографические параметры каждого из пациентов сравнивались со значениями ОФИК. Значение ОФИК было повышено у всех пациентов с АГ — от 2,6 до 7,6 % (при нормальном значении до 2 %). У всех пациентов с АГ отмечалась выраженная асимметрия в цветовой гистограмме с преобладанием желтого цвета, что свидетельствует о повышенном содержании коллагена. Средние значения асимметрии распределения цвета, пиковости распределения цвета и скорости распространения эхо-сигнала в конце диастолы значительно отличались в сравнении с контрольной группой. Сильные корреляционные связи были выявлены между ОФИК и выраженностью асимметрии распределения цвета (r = 0,73), пиковостью распределения цвета (r = 0,69) и скоростью распространения эхо-сигнала (r = 0,72) в конце диастолы. Результаты исследования впервые продемонстрировали связь между показателями эхокардиографии и гистологически определенной ОФИК миокарда у пациентов с АГ и гипертрофией левого желудочка. Также содержание коллагена преимущественно детерминировало интенсивность эхо-сигнала, повышение его содержания приводит к значительной и прогрессивной асимметрии цветовой гистограммы [3].

Исследование сывороточных маркеров обмена коллагена также является одним из наиболее доступных и информативных методов определения нарушения обмена коллагена в миокарде левого желудочка при АГ. Сывороточные маркеры обмена коллагена могут быть классифицированы таким образом:

— маркеры синтеза коллагена (карбокситерминальный пропептид проколлагена І типа (ПІП), карбокситерминальный пропептид проколлагена ІІІ типа (ПІІІП));

— маркеры деградации коллагена (карбокситерминальный телопептид коллагена І типа (ТІК);

— маркеры угнетения деградации коллагена (тканевой ингибитор матриксной металлопротеиназы 1-го типа (ТИМП-1));

— маркеры активности фибробластов (трансформирующий фактор роста β1 (ТФР-β1)).

В литературе широко представлены данные исследований, посвященных изучению информативности определения сывороточных маркеров нарушения обмена коллагена в диагностике миокардиального фиброза у больных АГ.

Большой интерес представляют данные исследования, проведенного Ramon Querejeta et al., в котором была установлена связь ПІП с миокардиальным фиброзом у пациентов с АГ. В исследование было включено 26 пациентов с эссенциальной артериальной гипертензией, которым была произведена эндомиокардиальная биопсия межжелудочковой перегородки для определения ОФИК. Также исследовались данные биопсии 10 лиц с нормальным АД. У всех пациентов с АГ отмечалось достоверное повышение ОФИК в сравнении с нормотензивными пациентами. Уровень ПІП у гипертензивных пациентов с выраженным миокардиальным фиброзом (ОФИК = 7,60 ± 0,44 %) составил 140 ± 13 мг/л, у гипертензивных пациентов со слабо выраженным фиброзом (ОФИК = 4,08 ± 0,21 %) — 108 ± 6 мг/л, у лиц с нормальным АД (ОФИК = 1,95 ± 0,07 %) — 70 ± 5 мг/л. У больных с АГ уровень ПІП в сыворотке крови составил 118 ± 6 мг/л и достоверно (р < 0,001) превышал таковой (70 ± 5 мг/л) у лиц с нормальным АД. Существовала прямая корреляция между сывороточным уровнем ПІП и ОФИК (r = 0,471, Р < 0,02) у пациентов с АГ. Также был проведен анализ чувствительности и специфичности ПІП и индекса массы миокарда ЛЖ как предикторов развития выраженного фиброза миокарда при АГ. Наиболее чувствительным и специфичным маркером развития выраженного миокардиального фиброза был ПІП. Относительный риск развития выраженного миокардиального фиброза был значительно выше у пациентов с уровнем ПІП более 127 мг/л, чем у пациентов с индексом ММЛЖ более 122 г/м2. Таким образом, в данном исследовании было установлено, что существуют сильные корреляционные связи между гистологически оцененным при биопсии миокарда накоплением коллагена и сывороточным уровнем ПІП у пациентов с эссенциальной гипертензией; определение сывороточного уровня ПІП было более информативным в дифференциальной диагностике выраженного миокардиального фиброза и миокардиального фиброза средней степени выраженности в сравнении с эхокардиографическим методом [8].

В другом исследовании Ramon Querejeta et al. в двух группах пациентов с АГ (1-я — без сердечной недостаточности, 2-я — с наличием таковой) определяли уровень ПІП в периферической крови и в крови коронарного синуса, также всем больным производилась трансвенозная эндомиокардиальная биопсия межжелудочковой перегородки. В результате исследования было установлено, что в сравнении со здоровыми лицами уровень коллагеновых волокон (по данным биопсии) и уровень ПІП у всех пациентов с АГ в крови коронарного синуса и периферической крови были достоверно повышены (Р < 0,01). Эти параметры были также достоверно повышены (Р < 0,01) у пациентов с АГ и сердечной недостаточностью в сравнении с пациентами с АГ без сердечной недостаточности. Уровень коронарного ПІП был достоверно выше периферического только у пациентов с АГ. Была установлена обратная корреляционная связь между количеством коллагеновых волокон в миокарде и фракцией выброса, и прямая — между количеством коллагеновых волокон и уровнем ПІП в крови коронарного синуса и периферической крови у больных АГ. Таким образом, увеличение синтеза и накопления коллагена I типа способствует развитию миокардиального фиброза, что сопровождается развитием сердечной недостаточности и формированием гипертензивного сердца. Уровень ПІП в периферической крови отражал уровень ПІП в крови коронарного синуса. Также данные исследования показали, что ПІП является диагностическим маркером нарушения процессов обмена коллагена в миокарде [9].

Аналогичные данные были получены в исследовании Mesut Demir et al., в котором была изучена связь ПІП с индексом массы миокарда левого желудочка и диастолической функцией у пациентов с АГ. В результате было установлено, что уровень ПІП в периферической крови больных АГ как предиктор гипертрофии левого желудочка составлял 155,0 мг/л (чувствительность 84 %, специфичность 73 %), как предиктор диастолической дисфункции — 150,2 мг/л (чувствительность 71 %, специфичность 70 %). Таким образом, определение концентрации ПІП в периферической крови может использоваться как диагностический маркер наличия гипертрофии и диастолической дисфункции левого желудочка у пациентов с АГ [10].

В исследовании Concepcion Laviades et al. были изучены изменения содержания ТІК, ТИМП-1, а также уровень матриксной металлопротеиназы 1-го типа у пациентов с АГ и здоровых лиц. В результате исследования было установлено, что у пациентов с АГ был достоверно повышен уровень ТИМП-1 и снижен уровень матриксной металлопротеиназы 1-го типа. Уровень ТІК у здоровых лиц и пациентов с АГ достоверно не отличался. У пациентов с наличием гипертрофии миокарда ЛЖ уровень матриксной металлопротеиназы-1 и ТІК был достоверно ниже, а уровень ТИМП-1 — достоверно выше такового у больных АГ без гипертрофии миокарда ЛЖ. То есть на фоне повышенной продукции коллагена I типа у больных АГ не происходит адекватного его расщепления, что приводит, соответственно, к формированию миокардиального фиброза у этих пациентов [11].

N. Varo et al. (2000) исследовали влияние ТИМП-1 на аккумуляцию коллагена при АГ. Были обследованы три группы крыс: нормотензивные, крысы с индуцированной АГ и гипертензивные крысы, пролеченные лозартаном. Активность коллагеназ оценивалась путем определения маркера деградации коллагена — карбокситерминального пропептида проколлагена I типа. При анализе гипертензивных нелеченных крыс было выявлено повышение артериального давления, наличие гипертрофии ЛЖ, повышение ОФИК левого желудочка и уровня мРНК ТИМП-1, а также снижение коллагеназной активности. У гипертензивных крыс, пролеченных лозартаном, не было выявлено гипертрофии ЛЖ, было ниже артериальное давление, отмечалось снижение ОФИК и мРНК ТИМП-1, повышение активности коллагеназ. Авторы делают вывод, что при АГ в гипертрофированном и фиброзированном сердце происходит нарушение транскрипции гена ТИМП-1. Хроническая блокада рецепторов 1-го типа к ангиотензину ІІ лозартаном приводит к снижению экскреции ТИМП-1 и стимуляции коллагеназной активности ЛЖ при АГ [12].

M. Mitchell Lindsay et al. (2002) исследовали ТИМП-1, ПІП и ТІК у пациентов с АГ и здоровых лиц. Уровень TИMП-1 в плазме крови был значительно выше в группе пациентов с АГ (358 нг/мл), чем у здоровых лиц (253 нг/мл; P < 0,001. Уровень ТІК у лиц с АГ составил 5,2 мг/л и был достоверно выше такового у здоровых лиц (2,9 мг/л; P < 0,001); уровень ПIП у больных АГ также достоверно (P < 0,05) превышал таковой у здоровых лиц — 200 и 166 мг/л соответственно. Уровень TИMП-1 был значительно повышен у пациентов с диастолической дисфункцией — 421 нг/мл; P < 0,01. Уровень ТИМП-1 в плазме крови более 500 нг/мл имел специфичность около 97 % и в 96 % случаев был маркером диастолической дисфункции. Таким образом, уровень ТИМП-1 в плазме крови коррелирует с диастолической дисфункцией и является предиктором дисфункции ЛЖ, может быть потенциальным маркером неинвазивной диагностики фиброза [13].

Трансформирующий фактор роста β1 является сильным стимулятором тканевых фибровоспалительных процессов. Этот эффект реализуется благодаря его влиянию на пролиферацию фибробластов и продукцию ими компонентов экстрацеллюлярного матрикса, в основном коллагена и фибронектина, а также снижению деградации этих компонентов. ТФР-β1 способствует также фенотипической трансформации фибробластов в миофибробласты [14].

Значение ТФР-β1 в диагностике диастолической дисфункции левого желудочка при АГ было изучено Fumitaka Kuwahara et al. (2002) в эксперименте на крысах с искусственно созданной АГ, которым были введены анти-ТФР-β1 нейтрализующие антитела. Было установлено, что введение нейтрализующих антител приводило к обратному развитию диастолической дисфункции за счет снижения миокардиального фиброза и образования коллагена І и ІІІ типов, в то же время не влияя на гипертрофию кардиомиоцитов. Полученные данные подтверждают, что ТФР-β1 может использоваться в диагностике миокардиального фиброза [15]. В эксперименте, проведенном in vivo на крысах Y. Pinto et al. (2000), была доказана роль ТФР-β1 в развитии фиброза миокарда путем изучения влияния угнетения экспрессии ТФР-β1 в миокарде левого желудочка на редукцию фиброза и улучшение прогноза при ангиотензин-ІІ-зависимой гипертензии. У крыс, получавших лозартан и траниласт (неспецифический ингибитор ТФР-β1), отмечалось снижение массы миокарда левого желудочка, также оба препарата предотвращали повышение мРНК ТФР-β1 и мРНК фибронектина в левом желедочке и повышение периваскулярного фиброза, снижали содержание гидроксипролина. Величина периваскулярного фиброза значительно коррелировала с уровнем экспрессии ТФР-β1 (r = 0,62; P = 0,019). То есть хроническое снижение экспрессии ТФР-β1 предотвращало развитие гипертрофии и фиброза левого желудочка даже без снижения АД [16].

Наличие корреляции между уровнем циркулирующего ТФР-β1 и выраженностью миокардиального фиброза у больных АГ было выявлено также в исследованиях O. Moiseeva et al. [17], Michael C. Peterson et al. [18].

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что на сегодняшний день разработаны инвазивные информативные методы диагностики интерстициального фиброза миокарда у больных АГ. Применение этих методов в повседневной практике даст возможность объективно контролировать антифиброгенную эффективность гипертензивных препаратов. Также применение данных диагностических методов необходимо для разработки новых терапевтических подходов, направленных на моделирование скорости деградации коллагена миокарда левого желудочка при АГ.


Bibliography

1. Bradford C. Berk, Keigi Fujiwara, Stephanie Lehoux. ECM remodeling in hypertensive heart disease // The Journal of Clinical Investigation. — 2007. — Vol. 117(3). — P. 568-575.

2. Поливода С.Н., Колесник Ю.М., Черепок А.А. Поражение органов-мишеней при гипертонической болезни: Практическое руководство. — К.: Четверта хвиля, 2005. — 800 с.

3. Ciulla M., Paliotti R., Hess D. Echocardiographic patterns of myocardial fibrosis in hypertensive patients: Endomyocardial biopsy versus ultrasonic tissure characterization // Journal of the American Society of Echocardiography. — 1997. — Vol. 10(6). — P. 1-11.

4. Sabbah H.N., Sharov V.G., Lesch M. Progression of heart failure: a role for interstitial fibrosis // Mol. Cell. Biochem. — 1995. — Vol. 147. — P. 29-34.

5. Baandrup U., Florio R.A., Olsen E. Do endomiocardial biopsies represent the morphology of the rest of the myocardium // European Heart Journal. — 1982. — Vol. 3(2). — P. 171-178.

6. Shirani J., Pick R., Quo Y. Usefulness of the Electrocardiogram and Echocardiogram in predicting the amount of interstitial myocardial collagen in endomyocardial biopsy specimens of patients with chronic heart failure // Am. J. Cardiol. — 1992. — Vol. 69. — P. 1502.

7. Devereux R.B., Reichek N. Echocardiographic determination of left ventricular mass in man: anatomic validation of the method // Circulation. — 1977. — Vol. 55. — P. 613-618.

8. Ramоn Querejeta, Nerea Varo, Begona Lopez. Serum Carboxy-Terminal Propeptide of Procollagen Type I Is a Marker of Myocardial Fibrosis in Hypertensive Heart Disease // Circulation. — 2000. — Vol. 101. — P. 1729

9. Ramon Querejeta, Begona Lopez, Arantxa Gonzalez. Increased collagen type I syntesis in patients with heart failure of hypertensive origin // Circulation. — 2004. — Vol. 110. — P. 1263-1268.

10. Mesut Demir, Esmeray Acarturc, Tamer Inal. Procollagen type I carboxy-terminal peptide shows ventricular hypertrophy and diastolic dysfunction in hypertensive patients // Cardiovascular pathology. — 2007. — Vol. 16 (2). — P. 69-74.

11. Concepcion Laviades, Nerea Varo, Javier Fernandez. Abnormalities of the Extracellular Degradation of Collagen Type I in Essential Hypertension // Circulation. — 1998. — Vol. 98. — P. 535-540.

12. Varo N., Iraburu M.J., Varela M. Chronic AT1 blockade stimulates extracellular collagen type 1 degradation and reverses myocardial fibrosis in spontaneoously hypertensive rats // Hypertension. — 2000. — Vol. 35. — P. 1197-1202.

13. Mitchell M. Lindsay, Paul Maxwell, Francis G. Dunn. TIMP-1 а Marker of Left Ventricular Diastolic Dysfunction and Fibrosis in Hypertension // Hypertension. — 2002. — Vol. 40. — Р. 136.

14. Border W.A., Ruoslahti E. Transforming growth factor-β in disease: the dark side of tissue repair // J. Clin. Invest. — 1992. — Vol. 90. — Р. 1-7.

15. Fumitaka Kuwahara, Hisashi Kai, Keisuke Tokuda. Transforming growth factor-β function blocking prevents myocardial fibrosis and diastolic dysfunction in pressure-overloaded rats // Circulation. — 2002. — Vol. 106(1). — Р. 130-138.

16. Pinto Y., Pinto-Sietsma Sara-Joan, Tobias Philipp. Reduction in left ventricular messenger rna for transforming growth factor β1 attenuates left ventricular fibrosis and improves survival without lowering blood pressure in the hypertensive tgr(mren2) 27 rat // Hypertension. — 2000. — Vol. 36. — Р. 747-753.

17. Моiseeva O., Aleshina G., Ivanova T. Cardial fibrosis and the functional activity of leukocytes in patients with essential arterial hypertension // Vestn. Ross. Akad. Med. Nauk. — 2006. — Vol. 8. — P. 3-7.

18. Michael C. Peterson. Circulating transforming growth factor beta: a partial molecular explanation for associations between hypertension, diabetes, obesity, smoking and human disease involving fibrosis // Med. Sci. Monit. — 2005. — Vol. 11(7). — P. 32. 

Similar articles

Authors: Макеева Н.И., Сенаторова А.С., Бойченко А.Д., Лысиков Я.Е. Харьковский национальный медицинский университет, кафедра педиатрии № 1 и неонатологии
"Child`s Health" 2(17) 2009
Date: 2009.07.05
Categories: Pediatrics/Neonatology
Authors: Л.В. Козловская, д.м.н., профессор кафедры терапии и профболезней МПФ, В.В. Фомин, д.м.н., доцент кафедры терапии и профболезней МПФ, ученый секретарь Научно-исследовательского центра ММА им. И.М. Сеченова, С.В. Моисеев, д.м.н., профессор кафедры терапии и профболезней ММА им. И.М. Сеченова, М.С. Хамхоева, аспирант кафедры терапии и профболезней ММА им. И.М. Сеченова
"News of medicine and pharmacy" Кардиология (374) 2011 (тематический номер)
Date: 2011.07.13
Authors: Н.В. Якутина, ГОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и cоциальному развитию», г. Краснодар, Россия
International journal of endocrinology 2(14) 2008
Date: 2008.10.07
Categories: Cardiology, Endocrinology
Sections: Clinical researches

Back to issue