Биохимический алгоритм ранней диагностики метаболического ремоделирования и гипертрофии органов у больных сахарным диабетом и ишемической болезнью сердца, осложненной хронической сердечной недостаточностью

Цель исследования – разработать биохимический алгоритм ранней диагностики для оценки степени тяжести хронической сердечной недостаточности (ХСН) у больных сахарным диабетом 2-го типа (СД 2) и ишемической болезнью сердца (ИБС) и провести анализ взаимосвязи между уровнем редокс-потенциала плазмы как маркера нарастания метаболического ремоделирования тканей и гипертрофии миокарда с показателями прогрессирования СД 2 и нейрогормональным маркером прогноза ХСН, а также частотой развития нарушений ритма сердца.

Материалы и методы. В когортное исследование включены 172 больных в возрасте от 45 до 65 лет, которым при поступлении в клинику был поставлен диагноз ИБС в сочетании с СД 2 (гликированный гемоглобин (HbА1c) – 7,4 ± 1,9 %). Длительность СД 2 составляла от 3 до 15 лет, ХСН – I–IV функционального класса (ФК) по классификации Нью-Йоркской ассоциации кардиологов (NYHA).

Результаты. Средний ФК ХСН по NYHA в исследуемой когорте больных СД 2 и ИБС составил 2,4 ± 1,2, средний балл по шкале оценки клинического состояния – 6,7 ± 0,6, среднее проходимое расстояние в тесте 6-минутной ходьбы – 212 ± 26 м, концентрация нейрогормонального маркера миокардиальной дисфункции N-терминального участка мозгового натрийуретического пептида – 178 ± 26 фмоль / л при уровне HbA1c = 7,8 ± 1,0 %, средний уровень редокс-потенциала плазмы, отношение никотинамидадениндинуклеотида (НАД) к восстановленной форме НАД (НАДН) – НАД / НАДН – 0,71 ± 0,06 при сумме пиридиновых нуклеотидов 15,1 ± 1,2 мкмоль / мг плазмы. Впервые показана динамика изменения редокс-потенциала и суммы пиридиновых нуклеотидов в зависимости от ФК ХСН, установлена взаимосвязь НАД / НАДН с HbA1c, N-терминальным участком мозгового натрийуретического пептида, скоростью клубочковой фильтрации и повышением фактора некроза опухоли α (r = –0,73; р <0,001). Одновременное стойкое снижение редокс-потенциала НАД / НАДН и суммы пиридиновых нуклеотидов в плазме крови больных ИБС в сочетании с СД 2 сопряжено с увеличением среднего количества парных суправентрикулярных экстрасистол и количества желудочковых экстрасистол за сутки.

Заключение. У больных СД 2 и ХСН с дисфункцией левого желудочка снижение уровня редокс-потенциала в плазме крови рекомендуется рассматривать как маркер нарастания метаболического ремоделирования, прогрессирования гипертрофии миокарда и риска развития нарушений ритма сердца.

1. Cannata A., Camparini L., Sinagra G. et al. Pathways for salvage and protection of the heart under stress: novel routes for cardiac rejuvenation. Cardiovasc Res 2016;111(2):42–53. DOI: 10.1093/cvr/cvw106.

2. Walker A.M., Patel P.A., Rajwani A. et al. Diabetes mellitus is associated with adverse structural and functional cardiac remodelling in chronic heart failure with reduced ejection fraction. Diab Vasc Dis Res 2016;13(5):331–40. DOI: 10.1177/1479164116653342.

3. Shah M.S., Brownlee M. Molecular and Cellular Mechanisms of Cardiovascular Disorders in Diabetes. Circ Res 2016;118(11):808–29. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.306249.

4. Ido J., Kilo C., Williamson J.R. Cytosolic NADH/NAD+, free radicals, and vascular dysfunction in early diabetic mellitus. Diabetologia 1997;40(Suppl 2): 115–7. DOI: 10.1007/s001250051422.

5. Wu J., Jin Z., Zheng H., Yan L.J. Sources and implications of NADH/NAD(+) redox imbalance in diabetes and its complications. Diabetes Metab Syndr Obes 2016;9:145–53. DOI: 10.2147/DMSO.S106087.

6. Scheubel R.J., Tostlebe M., Simm A. et al. Dysfunction of mitochondrial respiratory chain complex 1 in human failing myocardium is not due to disturbed mitochondrial gene expression. J Am Coll Cardiol 2002;40(12):2174–81. DOI: 10.1016/S0735-1097(02)02600-1.

7. Karamanlidis G., Lee C.F., Garcia-Menendez L. et al. Mitochondrial complex I deficiency increases protein acetylation and accelerates heart failure. Cell Metab 2013;18(2):239–50. DOI: 10.1016/j.cmet.2013.07.002.

8. Bhatt N.M., Aon M.A., Tocchetti C.G. et al. Restoring redox balance enhances contractility in heart trabeculae from type 2 diabetic rats exposed to high glucose. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2015;308(4):H291–302. DOI: 10.1152/ajpheart.00378.2014.

9. Elhassan Y.S., Philp A.A., Lavery G.G. Targeting NAD+ in metabolic disease: New Insights Into an Old Molecule. J Endocrin Society 2017;1(7):816–35. DOI: 10.1210/js.2017-00092.

10. Карсанов Н.В., Галенко-Ярошевский П.А., Сукоян Г.В., Карсанов В.Н. Молекулярные механизмы действия сердечных гликозидов при недостаточности сердца. В кн.: Сердечные гликозиды. М.: Медицина, 2004.

11. Ido Y. Diabetic complications within the context of aging: Nicotinamide adenine dinucleotide redox, insulin C-peptide, sirtuin 1-liver kinase B1-adenosine monophosphate-activated protein kinase positive feedback and forkhead box O3. J Diabetes Investig 2016; 7(4):448–58. DOI: 10.1111/jdi.12485.

12. Sukoyan G.V., Kavadze I.K. Effect of nadcin on energy supply system and apoptosis in ischemia-reperfusion injury to the myocardium. Bull Exp Biol Med 2008;146(3):321–4. DOI: 10.1007/s10517-008-0268-2.

13. Pillai J.B., Isbatan A., Imai S-I., Gupta MP. Poly(ADP-ribose)polymerase-1-dependent cardiac myocyte cell death during heart failure is mediated by NAD+ depletion and reduced Sir2a deacetylase activity. Biol Chem 2005;280:43121–130. DOI: 10.1074/jbc.M506162200.

14. Pillai V.B., Sundaresan N.R., Kim G. et al. Exogenous NAD blocks cardiac hypertrophic response via activation of the SIRT3-LKB1-AMP-activated kinase pathway. J Biol Chem 2010;285(5): 3133–44. DOI: 10.1074/jbc.M109.077271.

15. Sukoyan G.V., Golovach S.V., Dolidze N.M. et al. Hypertrophic and Inflammatory Markers in Isoproterenol-Induced Cardiac Hypertrophy and its Pharmacological Correction. Cardiovasc Pharmacol Open Access 2017;6:225–30. DOI: 10.4172/2329-6607.1000225.

16. Wang S., Xing Z., Vosler P.S. et al. Cellular NAD replenishment confers marked neuroprotection against ischemic cell death role of enhanced DNA repair. Stroke 2008;39(9):2587–95. DOI: 10.1161/STROKEAHA.107.509158.

17. Caito S.W., Aschner M. NAD+ Supplementation Attenuates Methylmercury Dopaminergic and Mitochondrial Toxicity Caenorhabditis Elegans. Toxicol Sci 2016; 151(1):139–49. DOI: 10.1093/toxsci/kfw030.

18. Zhuo L., Fu B., Bai X. et al. NAD blocks high glucose induced mesangial hypertrophy via activation of the sirtuins-AMPK-mTOR pathway. Cell Physiol Biochem 2011;27:681–90. DOI: org/10.1159/000330077.

19. Палеев Н.Р., Санина Н.П., Сукоян Г.В. и др. Действие нового кардиотропного препарата рефрактерина и антигипоксического, антиишемического средства энергостима на некоторые биохимические показатели крови и биоптатов в процессе лечения сердечной недостаточности. Всерос. конф. «Прикладные аспекты исследования скелетных, сердечных и гладких мышц». Пущино, 1996.

20. Сукоян Г.В., Оганов Р.Г. Сигнальные механизмы кардиопротекции и новые стратегии превенции и лечения сердечной недостаточности. Профилактическая медицина 2012;11(2):23–32. DOI: 10.15829/1728-8800-2012-2.

21. Kilfoil P.J., Tipparaju S.M., Barski O.A., Bhatnagar A. Regulation of ion channels by pyridine nucleotides. Circ Res 2013;112(4):721–41. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.111.247940.

22. Liu M., Sanyal S., Gao G. et al. Cardiac Na+ current regulation by pyridine nucleotides. Circ Res 2009;105(8):737–45. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.109.197277.

23. Jeong E.M., Liu M., Sturdy M. et al. Metabolic stress, reactive oxygen species, and arrhythmia. J Mol Cell Cardiol 2012;52(2):454–63. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2011.09.018.

24. Донецкая О.П., Тулупова В.А., Шульдешова Н.В., Федорова М.М. Фармакоррекция редокс-потенциала плазмы и дисфункции эндотелия при сердечной недостаточности, обусловленной ишемической болезнью сердца. Кардиоваскулярная терапия и профилактика 2012;(1):54–8. DOI: 10.15829/1728-8800-2012-1.

25. Карсанов Н.В. Сукоян Г.В., Кавадзе И.К. и др. Эндотелиальная дисфункция, редокс-потенциал системы энергетического обеспечения и синтез альдостерона при хронической сердечной недостаточности с мерцательной аритмией и без нее. Российский кардиологический журнал. 2003;(4):28–31. DOI: 10.15829/1560-4071-2003-4-28-31.

26. Haag F., Adriouch S., Brab A. et al. Extracellular NAD and ATP: Partners in immune cell modulation. Purinergic Signal 2007;3(1–2):71–81. DOI: 10.1007/s11302-006-9038-7.

27. Galenko-Iaroshevsky P.A., Sukoyan G.V., Ionov D.I. et al. Possibility of Inhibition of TNF-α/NF-kB Signaling Pathway Activation in Myocardium and Reverse Cardiac Hemodynamics in Chronic Ischemic Heart Disease. J Clin Exp Pathol 2017;7:3. DOI: 10.4172/2161-0681.1000310.