Матриксные металлопротеиназы и гипертрофическая кардиомиопатия

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/cardio.2014.5.4-7

18.05.2014
1241

ГБОУ ВПО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д.8, стр. 2

Прогноз у больных гипертрофической кардиомиопатией (ГКМП) во многом определяется клиническим вариантом течения заболевания. Так как система матриксных металлопротеиназ (ММРs) играет важную роль в развитии и прогрессировании процессов фиброобразования и тканевого ремоделирования, полиморфизмы генов-модификаторов, регулирующие ее компоненты, могут влиять на клиническое течение ГКМП. Среди возможных маркеров прогнозирования течения сердечно-сосудистых заболеваний обсуждается роль ММРs и их тканевых ингибиторов. С целью изучения влияния ММРs на течение ГКМП проведено исследование, включившее 58 больных и группу здоровых добровольцев (контрольная), сопоставимую по полу и возрасту. Всем участникам исследования (n=112) определяли полиморфизм MMP-3 —1171 rs3025058 и маркеры фиброобразования: ММР-3, TIMP-1, TIMP-2, коллаген IV. Обнаружено, что неблагоприятный аллельный вариант MMP-3 –1171 ассоциирован с гипертрофией межжелудочковой перегородки. Установлено, что уровни TIMP-1 в группе больных ГКМП были достоверно снижены по сравнению с таковыми в контрольной группе. Концентрация маркера ММР-3 была повышена в группе больных с вариантом «фибрилляция предсердий» по сравнению с группами стабильного течения и прогрессирующего течения. Выявлены обратная корреляция средней степени между маркером ММР-3 и толщиной задней стенки левого желудочка и прямая корреляция этого показателя с коэффициентом асимметрии. Полиморфизм MMP-3 –1171 оказывал влияние на уровень маркера TIMP-1. Полученные нами данные подтверждают влияние системы ММРs на формирование гипертрофического ремоделирования миокарда при ГКМП.

Гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП) — заболевание, обусловленное мутациями в генах, которые кодируют сократительные белки кардиомиоцитов. Морфологическими проявлениями ГКМП являются дезориентация и гипертрофия кардиомиоцитов, а также интерстициальный фиброз [1]. Доказано, что в процессах тканевого ремоделирования и фиброобразования важную роль играют матриксные металлопротеиназы (ММРs) и их ингибиторы [2—5]. В ряде исследований получены данные о влиянии полиморфизмов генов ММРs на развитие гипертрофии миокарда и ремоделирования левого желудочка (ЛЖ) [6—8]. Среди возможных маркеров прогнозирования течения сердечно-сосудистых заболеваний обсуждается роль ММРs и тканевых ингибиторов металлопротеиназ (ТIMPs) [9—12].

Целью исследования являлось изучение роли генных полиморфизмов, участвующих в формировании системы ММРs (ММР-3), и маркеров фиброобразования (ММР-3, TIMP-1, TIMP-2, коллаген IV) в формировании клинических вариантов течения ГКМП.

Материал и методы

В исследовании приняли участие 112 человек: 58 больных ГКМП (24 мужчины и 34 женщины) и 54 здоровых добровольца (мужчин — 22, женщин — 32), которые составили контрольную группу. Средний возраст наблюдавшихся достигал 48,4±13,6 года и не различался между группами.

Согласно рекомендациям на основании комплекса диагностических методов устанавливали диагноз ГКМП. В  отсутствие фенотипических проявлений проводили молекулярно-генетическое исследование.

По вариантам клинического течения больные ГКМП были разделены на подгруппы: 1-я — стабильное течение, n=21 (36,2%); 2-я — вариант с фибрилляцией предсердий (ФП), n=10 (17,2%); 3-я — прогрессирующее течение ГКМП, n=27 (46,6%). В исследование не вошли пациенты с вариантами «конечная стадия» и «внезапная сердечная смерть». Большинство больных ГКМП имели варианты асимметричной гипертрофии миокарда (n=49).

Всем пациентам выполняли исследование по методике двухмерной эхокардиографии с использованием импульсно-волнового и непрерывноволнового допплеровского режимов на эхокардиографе Vivid7 Dimension/Vivid 7 PRO версия 6.0.х (Германия). Оценивали размеры камер сердца, основные показатели гипертрофии миокарда, в том числе толщину межжелудочковой перегородки (ТМЖП) и толщину задней стенки (ТЗС) ЛЖ, коэффициент асимметрии, а также показатели диастолической дисфункции, нарушения глобальной и локальной сократимости миокарда. Согласно стандартным математическим формулам производили вычисление параметров гипертрофии миокарда: индекса массы миокарда ЛЖ (ИММЛЖ), массы миокарда ЛЖ (ММЛЖ) и параметров, характеризующих диастолическую дисфункцию: отношения между наполнением ЛЖ в диастолу (пик Е) и систолу предсердий (пик А) (Е/А), предсердно-желудочкового отношения, индекса объем/масса (ИОМ).

Анализ полиморфизмов генов-модификаторов. У всех участников исследования (n=112) определяли полиморфизм MMP-3 –1171 rs3025058.

Образцы ДНК выделяли из периферической крови. Затем выполняли полимеразную цепную реакцию синтеза ДНК и рестрикционный анализ амплифицированных фрагментов ДНК. Амплификацию проводили с помощью полимеразной цепной реакции на термоциклере «Терцик» производства компании «ДНК-технология». Разделение амплифицированных фрагментов ДНК выполняли при помощи электрофореза.

Определение биологических маркеров. У 40 больных из группы ГКМП и 39 из контрольной группы на основе количественного твердофазного иммуноферментного анализа проводили определение биологических маркеров: ММР-3 с использованием набора «BMS2014 Bender Medsystems Матриксная металлопротеиназа-3, 96»; TIMP-1 с использованием набора «BMS2018 Bender Medsystems Тканевый ингибитор металлопротеиназы-1, 96»; TIMP-2 с использованием набора «DTM200 BCM Diagnostics Тканевый ингибитор металлопротеиназы-2, 96»; а также коллагена IV с использованием набора «BIO82 BCM Diagnostics Коллаген IV типа в сыворотке, 96».

Статистическую обработку полученных данных выполняли с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel 2010, Statistica (V. 6.0). Вид распределения для количественных признаков осуществляли с помощью критерия Шапиро—Уилка. Сравнения количественных признаков, распределенных ненормально, осуществляли с использованием U-критерия Манна—Уитни либо критерия Крускала—Уоллиса. Для оценки признаков, измеряемых в номинальной (категорийной) шкале, применяли критерий хи-квадрат (χ2). Для 3 категорий и более использовали однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA). Различия считали статистически значимыми при р

Результаты

Маркеры фиброобразования. Установлено, что уровни TIMP-1 в группе больных ГКМП были значимо снижены по сравнению с таковыми в контрольной группе (для средних значений [p(F)

Выявлено повышение концентрации маркера ММР-3 в группе больных с вариантом ФП по сравнению с группами стабильного течения (р1—2=0,024) и прогрессирующего течения (р2—3=0,028) (табл. 2).

Различий по концентрациям ТIMP-2 и коллагена IV между группой больных ГКМП и контрольной группой, а также между подгруппами по вариантам течения не обнаружено (см. табл. 1).

Анализ корреляционной связи между клинико-морфологическими показателями у больных ГКМП и уровнем маркеров фиброобразования выявил обратную корреляцию средней степени между маркером ММР-3 и ТЗСЛЖ (r=–0,313; p=0,049) и прямую корреляцию этого показателя с коэффициентом асимметрии (r=0,337; p=0,047). При оценке корреляционных связей других изучаемых маркеров (TIMP-1, TIMP-2 и коллагена IV) с клиническими проявлениями заболевания значимые зависимости не обнаружены.

Полиморфизм MMP-3 –1171. Полученные данные указывали на наиболее высокую частоту аллельного варианта 6A/5A как в группе ГКМП (43,86%), так и в контрольной группе (50,91%; см. табл. 2). По результатам проведенных ранее нами исследований генотип 6А/5А определен как неблагоприятный аллельный вариант [13].

При анализе показателей гипертрофии миокарда и параметров диастолической дисфункции (табл. 3) выявлено, что неблагоприятный аллельный вариант изучаемого полиморфизма гена ММР-3 ассоциирован с гипертрофией межжелудочковой перегородки (р=0,074).

Установлено, что изучаемый полиморфизм гена MMP-3 –1171 оказывал влияние только на уровень маркера TIMP-1 (р=0,008). Для носителей генотипа 6А/5А изучаемого полиморфизма было характерно снижение концентрации TIMP-1 по мере нарастания тяжести заболевания. Повышение средних уровней TIMP-1 в группе больных с вариантом ФП было характерно для носителей генотипа 5А/5А. В то же время достоверных различий концентраций TIMP-1 между носителями разных генотипов этого полиморфизма не выявлено.

Обсуждение

Наше исследование показало, что средний уровень тканевого ингибитора металлопротеиназы-1 (ТIMP-1) в группе больных ГКМП был ниже, чем в контрольной группе. Наиболее низкие значения этого показателя отмечены при клиническом варианте ФП. При этом в данной группе больных была значительно повышена концентрация ММР-3.

Нарушение соотношения ММР-3 и TIMP-1, наблюдаемое нами у больных с клиническим вариантом ФП, приводит к дисбалансу процессов синтеза и распада коллагена и усилению деградации внеклеточного матрикса, следовательно, к дилатации полостей сердца и индукции фиброобразования. Выраженная дилатация полости левого предсердия и интерстициальный фиброз лежат в основе развития ФП. При варианте «прогрессирующее течение», напротив, наблюдалось повышение концентрации TIMP-1 при снижении концентрации ММР-3, что может свидетельствовать об активации процессов образования коллагена у этих больных. Усиленный фиброз приводит к развитию выраженной диастолической дисфункции, обусловливающей хроническую сердечную недостаточность у больных с вариантом «прогрессирующее течение». Аналогичные данные получены P.M. Timms и соавт. [14] и M.M. Lindsay и соавт. [15] относительно связи увеличения концентрации TIMP-1 с усилением образования коллагена у больных с артериальной гипертензией. Сходные результаты продемонстрированы в работе А.Г. Гасанова [16]. У детей с ГКМП выявлено снижение уровня ММР-1, сопровождаемое повышением концентраций ТIMP-1, в то время как у больных дилатационной кардиомиопатией отмечены повышение уровня ММР-1 и снижение содержания TIMP-1.

Обнаруженная ассоциация полиморфизма MMP-3 –1171 с маркером TIMP-1 указывает на генетически опосредованное усиление протеолитических процессов у больных ГКМП.

По нашему мнению, полученные данные делают обоснованным определение маркеров ММР-3 и TIMP-1 в крови для оценки степени фиброобразования, которое в значительной степени определяет клинический вариант течения ГКМП.

При анализе изучаемого полиморфизма гена ММР-3 выявлена ассоциация генотипа 6А/5А с гипертрофией межжелудочковой перегородки, что подтверждает влияние системы ММРs на формирование гипертрофического ремоделирования миокарда при ГКМП.

Установлено, что при значениях коэффициента асимметрии более 1,3 уровни маркера ММР-3 были значимо выше. Для более полного понимания механизмов участия системы ММРs в прогрессировании заболевания необходимо проведение дальнейших исследований с увеличением выборки, включением в исследование других групп ММРs (таких как ММР-2 и ММР-9) и исследованием маркеров не только в плазме крови, но и в тканях.

Заключение

На основании анализа данных проведенного исследования по изучению роли системы матриксных металлопротеиназ в формировании клинических вариантов течения гипертрофической кардиомиопатии мы считаем, что определение уровней маркеров матриксной металлопротеиназы-3 и тканевого ингибитора металлопротеиназы-1 может быть использовано для ранней диагностики и прогнозирования характера течения этого заболевания.

Список литературы

  1. Ramaraj R. Hypertrophic cardiomyopathy: etiology, diagnosis, and treatment. Cardiol Rev 2008;16:172—180.
  2. Kassiri Z., Khokha R. Myocardial extra-cellular matrix and its regulation by metalloproteinases and their inhibitors. Thromb Haemost 2005;93:212—219.
  3. Lombardi R., Betocchi S., Losi M.A. et al. Myocardial collagen turnover in hypertrophic cardiomyopathy. Circulation 2003;108:1455—1460.
  4. Dollery C.M., McEwan J.R., Henney A.M. Matrix metalloproteinases and cardiovascular disease. Circ Res 1995;77:863—868.
  5. Klappacher G., Franzen P., Haab D. et al. Measuring extracellular matrix turnover in the serum of patients with idiopathic or ischemic dilated cardiomyopathy and impact on diagnosis and prognosis. Am J Cardiol 1995;75:913—918.
  6. Yamada Y., Izawa H., Ichihara S. et al. Prediction of the risk of myocardial infarction from polymorphisms in candidate genes. N Eng J Med 2002;34:1916—1923.
  7. Ye S., Watts G.F., Mandalia S. et al. Preliminary report: genetic variation in the human stromelysin promoter is associated with progression of coronary atherosclerosis. Brit Heart J 1995;73:209—215.
  8. Humphries S.E., Luong L.-A., Talmud P.J. еt al. The 5A/6A polymorphism in the promoter of the stromelysin-1 (MMP-3) gene predicts progression of angiographically determined coronary artery disease in men in the LOCAT gemfi brozil study. Atherosclerosis 1998;139:49—56.
  9. Deardorff R., Spinale F.G. Cytokines and matrix metalloproteinases as potential biomarkers in chronic heart failure. Biomark Med 2009;3:513—523.
  10. López B., González A., Díez J. Circulating Biomarkers of Collagen Metabolism in Cardiac Diseases. Circulation 2010;121:1645—1654.
  11. Griva M., Naplava R., Spendlikova M. et al. Potential role of selected biomarkers for predicting the presence and extent of coronary artery disease. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub 2010;154:219—225.
  12. Zachariah J.P., Colan S.D., Lang P. et al. Circulating matrix metalloproteinases in adolescents with hypertrophic cardiomyopathy and ventricular arrhythmia. Circ Heart Fail 2012;5:462—466.
  13. Беленков Ю.Н., Привалова Е.В., Каплунова В.Ю. и др. Анализ морфофункциональных параметров сердца и полиморфизмов генов ренин-альдостероновой системы у больных с различными вариантами течения гипертрофической кардиомиопатии. Кардиология 2010;6:27—35.
  14. Timms P.M. et al. Plasma tissue inhibitor of metalloproteinase1 levels are elevated in essential hypertension and related to left ventricular hypertrophy. Am J Hypertens 2002;15:269—272.
  15. Lindsay M.M. et al. TIMP-1: a marker of left ventricular diastolic dysfunction and fibrosis in hypertension. Hypertension 2002;40:136—141.
  16. Гасанов А.Г. Матриксные металлопротеиназы и особенности апоптоза при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца у детей. Научная библиотека диссертаций и авторефератов disser Cat М 2009. http://www.dissercat.com/content/matriksnye-metalloproteinazy-i-osobennosti-apoptoza-pri-kardiomiopatiyakh-i-vrozhdennykh-por#ixzz2jgDTGQ94

Об авторах / Для корреспонденции

Сведения об авторах:
ГБОУ ВПО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава РФ
Кафедра госпитальной терапии № 1
Беленков Ю.Н. - д.м.н., проф., акад. РАМН, член-корр. РАН, зав. кафедрой.
Привалова Е.В. - д.м.н., проф. кафедры.
Кожевникова М.В. - аспирант кафедры.
Шакарьянц Г.А. - аспирант кафедры.
НОК Центр «Метаболический синдром» НИЦ
Каплунова В.Ю. - д.м.н., гл.н.с. Центра.
Хабарова Н.В. - к.м.н. ст.н.с. Центра.
E-mail: ev_privalova@mail.ru

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь