Інсулінорезистентність та імунне запалення у пацієнтів із хронічною серцевою недостатністю

ВСТУП

Проблема інсулінорезистентності (ІР) на сьогодні надзвичайно актуальна. Під ІР розуміють знижену чутливість або реактивність до метаболічної дії інсуліну. Насамперед ІР розглядають як патогенетичну складову цукрового діабету 2-го типу, але ІР є незалежним самостійним фактором ризику розвитку кардіоваскулярної патології та смерті у загальній популяції, що підтверджується клініко-епідеміологічними дослідженнями (Welborn T.A. et al., 1994; Després J.P. et al., 1996). Доведена роль ІР у патогенезі порушень вуглеводного та ліпідного обмінів (Utriainen T. et al., 1998), системи гемостаза (Juhan-Vague I. еt al., 1987), проте абсолютно не вивченим залишається питання про функціонування імунної системи в умовах ІР. Важливу роль у патогенезі синдрому ІР відіграє активація системи цитокінів (Fasshauer M., Paschke R., 2003), а дисбаланс деяких з них (підвищення інтерлейкіну (ІЛ)-6, фактора некрозу пухлини (ФНП)-α та зниження ІЛ-10, ІЛ-4) вважають предикторами судинних ускладнень (Гитель Е.П. и соавт., 2006). Прозапальні цитокіни здатні модулювати кардіоваскулярну функцію через низку механізмів, результатом яких є гіпертрофія, дилатація лівого шлуночка (ЛШ) серця, дисфункція міокарда, ендотеліальна дисфункція та кардіоміопатія (Mehra V.C. et al., 2005), тому в останні роки значна увага дослідників прикута до з’ясування патофізіологічної ролі цитокінів у патогенезі низки серцево-судинних захворювань, які традиційно не пов’язані з запаленням, зокрема хронічної серцевої недостатності (ХСН) різної етіології (Seta Y. et al., 1996; Насонов Е.Л. и соавт., 1999; Tabet J.Y. et al., 2002; Серик С.А. и соавт., 2004; Серкова В., 2004).

При серцевій недостатності (СН) відбуваються зміни серцевого м’яза, викликані ремоделюванням морфологічної та анатомічної структури серця, гіперактивацією симпатоадреналової та ренін-ангіотензин-альдостеронової систем. У пацієнтів із ХСН для задоволення збільшених метаболічних потреб зростання серцевого викиду відбувається за рахунок збільшення ударного об’єму, що призводить до розвитку ексцентричної гіпертрофії ЛШ. На сьогодні дані про енергетичне та гуморальне забезпечення міокарда, порушення механізмів їх взаємодії та регуляції при СН нечисленні. З’явилися відомості про взаємозв’язок ефективності функціонування серця у хворих на ішемічну хворобу серця (ІХС) з вираженістю гіперінсулінемії (Телкова И.Л. и соавт., 2002; Телкова И.Л., 2005). При цьому тяжкість клінічних проявів СН визначається чутливістю міокарда і периферичних м’язів до інсуліну і його вмістом у крові.

Мета роботи — вивчити стан цитокінової системи та метаболічної активності моноцитів у осіб із ХСН, спричиненою ІХС і дилатаційною кардіоміопатією (ДКМП) залежно від наявності ІР.

ОБ’ЄКТ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

У дослідження були включені 79 пацієнтів із ХСН II–IV функціональних класів (ФК) згідно з критеріями Нью-Йоркської кардіологічної асоціації (New York Heart Association/NYHA) і CH IIБ стадії віком 36–60 років. У більшості (69,6%) пацієнтів відзначали ХСН III ФК. У 14 пацієнтів ХСН була викликана ДКМП, у інших — ІХС. Контрольну групу становили 12 практично здорових донорів.

У всіх включених у дослідження пацієнтів за даними ехокардіографії (ехоКГ) виявлено ознаки тяжкої систолічної дисфункції ЛШ. На час дослідження явища застійної СН були нівельовані, тяжкість попереднього набрякового синдрому оцінювали за динамікою маси тіла на фоні активної діуретичної терапії (∆m, кг) та величиною підтримувальної дози фуросеміду (мг/тиж). Також визначали індекс маси тіла (ІМТ, кг·м-2) та толерантність до фізичного навантаження за допомогою тесту з 6-хвилинною ходою.

ІР визначали за допомогою методу НОМА (Homeostatic Model Assessment). Індекс НОМА обчислювали за формулою:

інсулін сироватки крові натще (мкМО/мл) × глюкоза плазми крові натще (ммоль/л) ÷ 22,5.

Залежно від наявності ІР всіх хворих розподілили на дві групи: до 1-ї групи увійшли 54 пацієнти з ХСН без ІР (індекс НОМА <3,0 ум. од.), в 2-гу групу — 25 хворих з ІР (індекс НОМА >3,0 ум. од.). Процентне співвідношення хворих із ДКМП від загальної кількості обстежених в 1-й і 2-й групах було майже однаковим — 16 і 20% відповідно.

У всіх обстежених осіб визначали: рівень інсуліну та антитіл (АТ) до інсуліну методом імуноферментного аналізу з використанням тест-систем фірм «DRG Instruments GmbH» (Німеччина) та «Orgentec Diagnostika GmbH» (Майнц, Німеччина); рівень цитокінів (ФНП-α, ІЛ-6, ІЛ-10) у сироватці крові та супернатантах, одержаних після 24-годинної інкубації 1·106 клітин в 1 мл живильного середовища при температурі 37 °С, з використанням імуноферментних тест-систем фірми «ProCon» (Санкт-Петербург, Росія) і «Diaclone» (Франція); метаболічну активність моноцитів (Мц) — за даними тесту відновлення тетразолію нітросинього (НСТ-тесту) — спонтанного та індукованого (Park B.H. et al., 1968). За різницею між показниками спонтанного та індукованого НСТ-тестів встановлювали функціональний резерв Мц.

Статистичну обробку даних проводили за допомогою програми Microsoft Excel з використанням параметричного критерію Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Середньостатистичний індекс НОМА у хворих 1-ї групи становив 1,5±0,2 ум. од. порівняно з 5,3±0,3 ум. од. у 2-й групі хворих. Пацієнти з ХСН та ознаками ІР (індекс HOMA >3 ум. од.) були дещо молодшими за хворих без явних ознак ІР, у них був дещо вищий ІМТ. При цьому, практично не відрізняючись за скоротною здатністю ЛШ, у пацієнтів з ІР був дещо (невірогідно) менш виражений попередній набряковий синдром і суттєво довша (різниця наближена до вірогідної) дистанція 6-хвилинної ходи (табл. 1).

Таблиця 1

Клініко-функціональні параметри пацієнтів із ХСН залежно від наявності ІР (M±m)

Рівень інсуліну в сироватці крові пацієнтів з ІР в 2,7 раза (р<0,05) перевищував цей показник у групі хворих без ІР (табл. 2). У пацієнтів 1-ї групи виявляли достовірно низький рівень інсуліну порівняно з групою практично здорових донорів. Згідно з даними літератури у пацієнтів із ХСН відбувається значне зниження рівня інсуліну при прогресуванні захворювання (Paolisso G. et al., 1991; Coats A.J., Anker S.D., 2000), що може свідчити про поступове послаблення та/чи виснаження інсулінпродукуючої функції β-клітин підшлункової залози в результаті тривалої ІР і може призвести до енергетичного дефіциту міокарда і поступової загибелі його клітин. Рівень АТ до інсуліну практично не відрізнявся серед хворих 1-ї та 2-ї груп і перебував у межах норми.

Таблиця 2

Рівень інсуліну, АТ до інсуліну, цитокінової та метаболічної активності моноцитів у хворих із ХСН залежно від наявності ІР (М±m)

*Вірогідні відмінності порівняно з групою здорових донорів (р<0,05); ∆вірогідні відмінності порівняно з групою хворих із ХСН та ІР (р<0,05).

Цитокінпродукуюча здатність мононуклеарів периферичної крові (МНПК) у групі хворих із ІР перевершувала таку в групі хворих без ІР. Продукція ФНП-α та ІЛ-6 достовірно перевищувала показники здорових донорів. При цьому продукція ІЛ-10 у хворих з ІР не відрізнялася від норми, але була достовірно вищою цього показника у групі хворих без ІР.

Аналіз рівня цитокінів у сироватці крові хворих із ХСН виявив достовірне підвищення рівня ФНП-α у групі хворих з ІР, а ІЛ-6 — у осіб 1-ї групи на фоні вірогідного зниження ІЛ-10 у хворих обох груп. Підвищення ФНП-α в сироватці крові хворих із ХСН може бути зумовлене також і посиленням експресії цього цитокіну міокардом унаслідок його гемодинамічного перенапруження, а відносно низький рівень ФНП-α у хворих 1-ї групи, ймовірно, можна пояснити функціональною особливістю ІЛ-6 — здатністю пригнічувати синтез ФНП-α.

При вивченні метаболічної активності моноцитів у НСТ-тесті у хворих із ХСН виявлене зниження показників спонтанного і, особливо, індукованого тестів порівняно з контрольними величинами і в результаті в обох групах хворих відзначали низький функціональний резерв клітин (див. табл. 2).

Таким чином, ІР може підсилювати імунозапальну активацію імунокомпетентних клітин, а підвищення рівня прозапальних цитокінів — ФНП-α та ІЛ-6, у свою чергу, може приводити до таких ефектів, пов’язаних із ХСН, як зниження скоротної здатності міокарда, ремоделювання і кардіофіброз, апоптоз кардіоміоцитів, дисфункція ендотелію, міопатія скелетних м’язів (Meldrum D.R., 1998). Відомо, що один із найбільш вивчених прозапальних цитокінів — ФНП-α — має широкий спектр біологічної дії: 1) взаємодіє з субстратом-1 рецептора інсуліну (insulin receptor substrate-1/IRS-1) і, можливо, інгібує шлях передачі інсулінового сигналу до клітини; 2) порушує функцію транспортного білка GLUT-4 (glucose transporter-4), який забезпечує інсулінозалежне включення глюкози у м’язову та жирову тканини; 3) бере участь у порушенні функції β-клітин острівців Лангерганса підшлункової залози (Fasshauer M., Paschke R., 2003). Тим самим ФНП-α індукує стан ІР.

При порівнянні імунологічних показників у хворих із ХСН, викликаною ІХС і ДКМП, виявлено деякі особливості. Багато параметрів, що вивчаються, у хворих із ХСН без ІР, викликаною ДКМП (група 1В) були нижчі, ніж у хворих із ХСН, викликаною ІХС (група 1А) (табл. 3): виявлені вірогідні відмінності у рівні ІЛ-6 та ФНП-α у сироватці крові, в продукції ІЛ-6 та ІЛ-10 мононуклеарними клітинами крові та в показниках спонтанного й індукованого киснезалежного метаболізму моноцитів, що підтверджує зниження енергоутворення в мононуклеарах і, як наслідок, знижену їх цитокінпродукуючу здатність. Рівні інсуліну і антитіл до цього гормону достовірно не відрізнялися у хворих 1А та 1В груп.

Таблиця 3

Рівні інсуліну, антиінсулінових АТ, цитокінів та метаболічної активності моноцитів у хворих із ХСН, спричиненою ІХС та ДКМП, залежно від наявності ІР (М±m)

*Вірогідні відмінності порівняно з групою здорових донорів (р<0,05), ∆вірогідні відмінності порівняно з групою хворих із ХСН, спричиненою ДКМП (р<0,05).

Серед осіб із ІР саме в групі хворих із ХСН, спричиненою ДКМП (група 2В), відзначали як більш значне підвищення рівня інсуліну (р<0,05), так і вірогідне підвищення рівня антиінсулінових антитіл щодо аналогічних показників у групі хворих із ХСН, викликаною ІХС (група 2А).

При порівнянні цитокінпродукуючої здатності МНПК виявлено, що у хворих із ДКМП та ІР продукція цитокінів була вищою, ніж у хворих ДКМП без ІР, причому не лише прозапальних (ФНП-α та ІЛ-6), але й протизапального (ІЛ-10), що носить контррегуляторний характер по відношенню до збільшеного синтезу прозапальних цитокінів.

Більш високі рівні цитокінів у хворих із ХСН, викликаною ІХС, ймовірно, зумовлені імунним запаленням, яке підтримується наявним атеросклеротичним процесом. Системна цитокінемія (ФНП-α та ІЛ-6), зумовлена патогенезом ІХС, може викликати посилення експресії цитокінів у стінці судин продуцентами клітин, що містяться в атеросклеротичній бляшці.

Наші дані щодо вивчення метаболізму моноцитів у хворих ДКМП з ІР і без неї наводять на думку, що гіперінсулінемію можна розглядати як можливий компенсаторний механізм у хворих із ХСН для підтримки і підвищення енергетичного потенціалу моноцитів, а також лімфоцитів і кардіоміоцитів, оскільки в роботах деяких авторів (Титов И.Н., 2005; Taegtmeyer H. et al., 1998) встановлено, що в енергетичному забезпеченні ішемізованого міокарда роль визначального енергетичного нутрієнта відводиться глюкозі, а інсулін необхідний для її утилізації.

Величини показників спонтанного та індукованого НСТ-тесту у хворих 2А і 2В груп практично не відрізнялися, тоді як у хворих із ХСН з нормоінсулінемією помітна різниця між пацієнтами 1А і 1В груп.

Таким чином, у хворих із ХСН, спричиненою ІХС, відзначали більш виражене підвищення рівня цитокінів і менше — пригнічення ферментативно-метаболічної активності моноцитів порівняно з хворими із ХСН, спричиненою ДКМП.

Ймовірно, ІР у хворих із ХСН на ранньому етапі захворювання є компенсаторним механізмом, що забезпечує енергетичні потреби міокарда. Водночас збільшення продукції прозапальних цитокінів спричинятиме прогресування ХСН. Для вирішення питання, чи є ІР раннім етапом розвитку ХСН, оскільки при прогресуванні захворювання відзначають різке зниження рівня інсуліну, необхідно одержати більшу кількість даних, які б доводили цей постулат. Потребує подальшого вивчення стан імунокомпетентних клітин (ферментативно-метаболічної активності й цитокінпродукуючої здатності) у хворих із ІР при проспективному спостереженні. Вірогідно, тривала некорегована гіперінсулінемія, викликаючи виснаження компенсаторних можливостей підшлункової залози, провокуватиме енергетичний дефіцит як імунокомпетентних клітин, так і кардіоміоцитів, і спричинятиме подальше прогресування ХСН.

ВИСНОВКИ

1) Серед хворих із ХСН без ІР (у 68,5% випадка) відзначали зниження (більше ніж на 20% норми) рівня інсуліну, яке може розвиватися унаслідок виснаження інсулінпродукуючої функції клітин підшлункової залози, а це у свою чергу може призводити до енергетичного дефіциту міоцитів.

2) У хворих із ХСН з ІР разом з гіперінсулінемією відзначали посилення енергетичного дисбалансу моноцитів, значну активацію мононуклеарів крові та посилення ними продукції прозапальних цитокінів ФНП-α та ІЛ-6 на фоні зниження синтезу протизапального ІЛ-10, що може служити маркером прогресування захворювання.

3) У хворих із ХСН без ІР відзначали достовірне порівняно з контрольними показниками підвищення рівня ІЛ-6 і зниження рівня ІЛ-10 у сироватці крові та супернатантах мононуклеарів крові, а також зниження функціонального резерву моноцитів.

4) У хворих із ХСН, спричиненою ІХС, виявлено більш виражене підвищення рівня цитокінів і менш — пригнічення ферментативно-метаболічної активності моноцитів порівняно з хворими із ХСН, спричиненою ДКМП.

ЛІТЕРАТУРА

• Гитель Е.П., Гусев Д.Е., Пономарь Е.Г. (2006) Роль интерлейкинов в патогенезе атеросклероза. Клин. медицина, 6: 10–16.
• Насонов Е.Л., Самсонов М.Ю., Беленков Ю.Н., Фукс Д. (1999) Иммунопатология застойной сердечной недостаточности: роль цитокинов. Кардиология, 39(3): 66–73.
• Серик С.А., Степанова С.В., Волков В.И. (2004) Про- и противовоспалительные цитокины у больных с ишемической болезнью сердца при прогрессировании хронической сердечной недостаточности. Укр. кардіол. журн., 4: 77–80.
• Серкова В. (2004) Роль цитокинов в развитии хронической сердечной недостаточности: новые аспекты патогенеза и лечения. Ліки України, 6: 65–67.
• Телкова И.Л. (2005) Взаимосвязи между изменениями коронарного кровотока, энергетическим метаболизмом миокарда и гиперинсулинемией у больных ишемической болезнью сердца. Кардиология, 45(8): 61–68.
• Телкова И.Л., Тепляков А.Т., Карпов Р.С. (2002) Гиперинсулинемия и ее вклад в клиническое течение и исходы инфаркта миокарда. Данные 5-летнего проспективного наблюдения. Тер. архив, 9: 20–25.
• Титов И.Н. (2005) Фундаментальная медицина: функциональная роль инсулина как фактора обеспечения энергией биологической функции локомоции (обзор литературы). Клин. лаб. диагност., 2: 3–8.
• Coats A.J., Anker S.D. (2000) Insulin resistance in chronic heart failure. J. Cardiovasc. Pharmacol., 35(7 Suppl. 4): 9–14.
• Després J.P., Lamarche B., Mauriège P. et al. (1996) Hyperinsulinemia as an independent risk factor for ischemic heart disease. N. Engl. J. Med., 334(15): 952–957.
• Fasshauer M., Paschke R. (2003) Regulation of adipocytokines and insulin resistance. Diabetologia, 46(12): 1594–1603.
• Juhan-Vague I., Vague P., Alessi M.C. et al. (1987) Relationships between plasma insulin triglyceride, body mass index, and plasminogen activator inhibitor 1. Diabete Metab., 13(3 Pt 2): 331–336.
• Mehra V.C., Ramgolam V.S., Bender J.R. (2005) Cytokines and cardiovascular disease. J. Leukoc. Biol., 78(4): 805–818.
• Meldrum D.R. (1998) Tumor necrosis factor in the heart. Am. J. Physiol., 274(3 Pt 2): R577–R595.
• Paolisso G., De Riu S., Marrazzo G. et al. (1991) Insulin resistance and hyperinsulinemia in patients with chronic congestive heart failure. Metabolism, 40(9): 972–977.
• Park B.H., Fikrig S.M., Smithwick E.M. (1968) Infection and nitroblue-tetrazolium reduction by neutrophils. A diagnostic acid. The Lancet, 2(7567): 532–534.
• Seta Y., Shan K., Bozkurt B. et al. (1996) Basic mechanisms in heart failure: the cytokine hypothesis. J. Card. Fail., 2(3): 243–249.
• Tabet J.Y., Lopes M.E., Champagne S. et al. (2002) Inflammation, cytokines and anti-inflammatory therapies in heart failure. Arch. Mal. Coeur. Vaiss., 95(3): 204–212.
• Taegtmeyer H., King L.M., Jones B.E. (1998) Energy substrate metabolism, myocardial ischemia, and targets for pharmacotherapy. Am. J. Cardiol., 82(5A): 54K–60K.
• Utriainen T., Takala T., Luotolahti M. et al. (1998) Insulin resistance characterizes glucose uptake in skeletal muscle but not in the heart in NIDDM. Diabetologia, 41(5): 555–559.
• Welborn T.A., Knuiman M.W., Ward N., Whittall D.E. (1994) Serum insulin is a risk marker for coronary heart disease mortality in men but not in women. Diabetes. Res. Clin. Pract., 26(1): 51–59.

Адреса для листування:
Гавриленко Тетяна Іллівна
03151, Київ, вул. Народного ополчення, 5
Національний науковий центр
«Інститут кардіології імені академіка М.Д. Стражеска» АМН України