Фибрилляция предсердий (ФП) — наиболее распространенное нарушение ритма сердца. Ее частота в общей популяции составляет 1–2%. Клиническая значимость ФП обусловлена увеличением летальности, частоты инсульта и других тромбоэмболических осложнений, сердечной недостаточности, ухудшением качества жизни, снижением переносимости физической нагрузки и развитием дисфункции ЛЖ.
В целом ряде исследований доказано, что фиброз изолирует группы предсердных кардиомиоцитов, а также отдельные клетки, тем самым нарушает связь между ними и таким образом играет центральную роль в патогенезе ФП и поддержании циркуляции патологических импульсов в миокарде[1, 2]. Визуализация фиброза может предоставить полезную информацию для лучшего понимания того, как предотвратить его развитие и прогрессирование, и открыть новые цели при разработке подходов к лечению ФП.
Поскольку возможности проведения предсердной биопсии в клинической практике достаточно ограничены, то перспективным представляется неинвазивная оценка степени выраженности фиброза миокарда и его структурного ремоделирования с помощью сывороточных маркеров. Изучение биомаркеров фиброза позволит существенно повысить эффективность прогнозирования течения ФП, использовать их как предикторы развития рецидива ФП, а также определить зависимость уровней маркеров от успешности проводимой терапии.
Целью данного обзора является обобщение современных литературных данных об использовании сывороточных маркеров фиброза миокарда в клинической практике у пациентов с ФП как возможных прогностически значимых предикторов течения ФП, развития повторных пароксизмов и эффективности антиаритмической терапии.
Преобладание синтеза коллагена I и III типов над их деградацией приводит к накоплению в миокарде избытка волокон коллагена I и III типа, который характеризует фиброз. Выделяют два типа фиброза: репаративный (замещающий) и реактивный. Репаративный тип возникает, когда фиброзная ткань замещает зоны «мертвых» кардиомиоцитов. Очевидным примером является рубец после инфаркта миокарда. При этом субстратом для ФП становятся участки фиброза, которые прерывают мышечные пучки, создавая четкие продольные барьеры проводимости.
При реактивном фиброзе происходят пролиферация фибробластов, дифференцировка их в миофибробласты и накопление белков межклеточного пространства (главным образом коллагена) в периваскулярном пространстве, окружающем пучки сердечной мышцы. Таким образом, обычный тонкий слой волокнистой ткани вокруг мышечных пучков превращается в более толстые оболочки. При этом сами мышечные пучки сохраняют неповрежденную структуру.
Интерстициальный фиброз не нарушает продольную проводимость в сердце, но может быть причиной более быстрого проведения импульса при ФП, а наличие толстых нитей интерстициального коллагена может быть связанно с постоянной формой ФП[3].
На сегодняшний день известны 30 молекулярных образований, играющих определенную роль в фиброзном процессе[4]. При этом только для двух кандидатов в маркеры есть доказательства, указывающие на значимую связь между их сывороточными концентрациями и определенной объемной долей коллагена, полученной при гистологическом анализе биопсий миокарда. Оба являются производными коллагена, включая карбокси-концевой пропептид проколлагена I типа (образуется при внеклеточном превращении проколлагена I типа в фибриллярный коллаген I) и N-концевой пропептид проколлагена III типа (возникающий при внеклеточном превращении проколлагена III в фибриллярный коллаген III)[5, 6].
Диагностическая и прогностическая ценность других биомаркеров в верификации фиброза миокарда в клинической практике окончательно не определена.
Доклинические данные свидетельствуют о том, что галектин 3, углевод-связывающий лектин, секретируемый активированными макрофагами, имеет большое значение в фиброгенезе миокарда на экспериментальных моделях[7].
Галектин 3 играет существенную роль в формировании ремоделирования сердца на молекулярном уровне, способствуя развитию фиброза миокарда предсердий. Это подтверждает исследование M.U. Yalcin и соавт. Выявлена корреляция между уровнем галектина 3 в сыворотке крови у больных с ФП и степенью выраженности фиброза левого предсердия, установленной по данным МРТ (r = 0,696, p < 0,001). Кроме того, у пациентов с ФП был более высокий уровень галектина 3, чем у больных без ФП[8].
L. Yu и соавт., используя модель на грызунах, обнаружили, что генетическое нарушение и фармакологическое ингибирование галектина 3 могут ослаблять сердечный фиброз и развитие сердечной недостаточности, указывая на то, что галектин 3 вносит значительный вклад в возникновение сердечной недостаточности[9].
В 2014 г. опубликованы первые данные, свидетельствующие о том, что у пациентов с ФП содержание галектина 3 выше, чем в популяции. В частности, при 10-летнем наблюдении за 3306 участниками Фремингемского исследования у 250 (7,6%) человек зарегистрированы эпизоды ФП, при этом более высокий уровень циркулирующего галектина 3 ассоциировался с повышением риска ФП (ОШ = 1,19; 95%-ный ДИ: 1,05–1,36; р = 0,03). По результатам исследования, более высокая концентрация галектина 3 была у мужчин (р < 0,001), пациентов с СД (р < 0,05) и АГ (р < 0,05). Содержание галектина 3 ниже у больных без ФП (р < 0,01), чем у лиц с постоянной формой ФП[10].
В исследовании В.И. Целуйко и соавт. выявлена корреляция между уровнем галектина 3 и риском рецидива ФП. Так, рецидив ФП значимо чаще наблюдался в группе с повышенным содержанием галектина 3 (р = 0,0087). Установлено, что среднее количество приступов в группе с повышенным его содержанием в 2,27 раза больше, чем у пациентов с низким уровнем (р = 0,0025). Содержание галектина 3 также зависело от этиологического фактора, на фоне которого развилась ФП. У больных с АГ уровень маркера был на 25,2% выше, чем у лиц с нормальным АД. Уровень галектина 3 возрастал соответственно увеличению класса ХСН[11].
По данным Е.Л. Заславской и соавт., выявлена положительная связь между содержанием галектина 3 и процентом фиброза левого предсердия (r = 0,545, р < 0,001)[12].
M.U. Yalcin и соавт. показали, что концентрация галектина 3 выше у пациентов с персистирующей ФП. Более того, оказалось, что уровень галектина в сыворотке крови статистически значимо связан с ремоделированием предсердий у пациентов с пароксизмальной ФП с сохранной функцией ЛЖ и его уровень может прогнозировать рецидив ФП после аблации у больных с персистирующей ФП без структурного заболевания сердца[8].
В исследовании DECAAF подчеркивалась роль фиброза предсердий, количественно определяемого МРТ, у пациентов после аблации ФП. Установлено, что выполнение МРТ значительно дороже определения концентрации галектина 3 в сыворотке крови, при этом уровень галектина 3 был напрямую связан с выраженностью фиброза[13, 14].
Кроме того, измерение уровня галектина 3 стало методом выбора для диагностики миокардиального фиброза у тех, кому МРТ не могла быть выполнена, например у лиц с имплантированными сердечными устройствами (кардиостимуляторами, дефибрилляторами)[15].
Содержание галектина 3 может отражать выраженность фиброзного аритмогенного субстрата независимо от того, что изначально послужило причиной развития фиброза миокарда[16]. В целом ряде исследований экспрессия галектина 3 являлась независимым фактором риска рецидива ФП после аблации[12, 17, 18]. В исследовании, включавшем 100 пациентов, которым выполнялись кардиохирургические вмешательства, уровень галектина 3 значимо коррелировал с выраженностью фиброза миокарда предсердий, подтвержденного гистологически, а также был предиктором возникновения послеоперационной ФП[19].
В настоящее время появляются данные о прогностическом влиянии галектина 3 не только на риск рецидива ФП, но и на риск развития тромбоэмболических осложнений при этом нарушении ритма. Получены сведения, что галектин 3 выступает независимым предиктором образования тромба в ушке левого предсердия у пациентов с ФП[20].
Однако уровень циркулирующего галектина 3 конкретно не связан с сердечными заболеваниями и может зависеть от других факторов, таких как фиброз легких, печени и почек.
Семейство трансформирующих факторов роста — один из наиболее широко изученных медиаторов активации фибробластов, из которых тканевой фактор роста β1 (ТФР-β1), вероятно, играет наибольшую роль при патологическом фиброзе[21]. Данный цитокин — ключевой регулятор клеточного роста и дифференцировки, он принимает участие в различных физиологических и патологических процессах. Но один из основных его эффектов — заживление повреждений путем стимуляции пролиферации клеток мезенхимального происхождения и активации синтеза коллагена[22].
В основе патологического действия ТФР-β1 на миокард лежит способность фибробластов в условиях избыточного растяжения синтезировать этот цитокин наряду с другими медиаторами. Запускается и прогрессирует каскад активации фибробластов. Они пролиферируют, активируют синтез коллагенов внеклеточного матрикса, поэтому хроническая предсердная дилатация становится предшественником структурного ремоделирования и поддержания ФП[23].
Механическая деформация фибробластов не только вызывает экспрессию экстрацеллюлярного матрикса, но и напрямую изменяет электрическую активность кардиомиоцитов, что является потенциально проаритмическим механизмом, названным механо-электрической обратной связью[24].
Человеческий фиброгенез у больных с ФП сопровождается двухфазным ответом: отмечается раннее увеличение, а затем потеря способности реагировать на ТФР-β1[25]. Гиперэкспрессия постоянно активного ТФР-β1 в миокарде приводит к избирательному фиброзу предсердий, гетерогенности проводимости возбуждения по предсердиям и тем самым способствует ФП[26]. Фиброз прогрессирует, несмотря на компенсаторные изменения в ТФР-β1-сигнальных путях. Высокая концентрация в плазме крови ТФР-β1 — потенциальный неинвазивный предиктор электроанатомического ремоделирования левого предсердия при неклапанной ФП[27, 28].
В исследовании V. Polyakova и соавт. выявлено, что изменения и ремоделирование экстрацеллюлярного матрикса значительны и увеличиваются у пациентов с ФП[29]. Экспериментальные результаты у трансгенных мышей по ТФР-β показали, что наличия только предсердного фиброза достаточно для формирования субстрата, необходимого для появления ФП. Это является доказательством, что ФП сама по себе может способствовать ремоделированию экстрацеллюлярного матрикса в нормальном сердце или усиливать ремоделирование матрикса, вызванное основным заболеванием, и, соответственно, дилатацию предсердий[30].
Е.Л. Заславская и соавт. обнаружили положительную корреляцию уровня ТФР-β1 в сыворотке крови и процента фиброза левого предсердия у пациентов с ФП (r = 0,539, р = 0,04). При этом длительность ФП не коррелировала со степенью выраженности фиброза левого предсердия[12].
В исследовании Y. Tian и соавт. изучалась вероятность рецидива ФП через 12 месяцев после аблации. Концентрация TGF-β1 в сыворотке была значительно выше у пациентов с рецидивом ФП, чем у больных без него, и, по результатам регрессионного анализа, являлась независимым фактором риска рецидива[31].
В настоящее время проводится ряд исследований, изучающих ингибиторы TGF-β-рецептора как потенциальные антифибротические медиаторы. Предполагается, что данные ингибиторы могут снижать активность ТФР-β1, уменьшая сердечную дисфункцию и замедляя ремоделирование после инфаркта миокарда[32]. Эти ингибиторы также могут ослаблять развитие фиброза и экспрессию коллагена после перегрузки давлением из-за поперечного сужения аорты и снижать экспрессию коллагена в ответ на стимуляцию ТФР-β1 in vitro[33].
Кроме того, в исследовании S. Zhao и соавт. продемонстрирован более низкий уровень ТФР-β1 у пациентов с перманентной ФП, которые использовали антагонисты рецептора ангиотензина II, по сравнению с таковым у не принимавших подобные препараты. Это позволяет сделать вывод, что антагонисты рецептора ангиотензина II снижают миокардиальный фиброз, частично подавляя экспрессию ТФР-β1, однако небольшой размер выборки данного исследования ограничивает значимость полученных результатов, они требуют дальнейшего изучения[34].
Фибронектин — главный адгезивный гликопротеин фибробласта и межклеточного матрикса. Существует две формы фибронектина — плазменный (растворимый) и тканевой (нерастворимый). Плазменный содержится в тканевых жидкостях — в плазме крови, цереброспинальной жидкости. Тканевой синтезируется в основном фибробластами, эндотелиоцитами или эпителиальными клетками и содержится во внеклеточном матриксе почти всех клеток[35].
Фибронектин выполняет разнообразные функции и участвует во многих биологических процессах, таких как воспаление, регенерация, фагоцитоз, свертываемость крови и синтез коллагена, а также в межклеточных кооперациях и реакциях хемотаксиса. Фибронектин был назван «главным организатором» сборки молекул межклеточного матрикса. Этот гликопротеин связывает коллаген, интегрины, протеогликаны и опосредует сборку молекул экстрацеллюлярного матрикса, коллагена I, III типов и миофибрилл[3].
На сегодняшний день имеются лишь немногочисленные сведения о взаимосвязи уровня сывороточного фибронектина и риска возникновения ФП. В исследовании U. Canpolat и соавт. представлены данные о том, что содержание фибронектина было статистически значимо выше у пациентов с пароксизмальной формой ФП, чем у здоровых людей. Кроме того, установлено, что концентрация фибронектина является предиктором электрического ремоделирования миокарда левого предсердия[36].
В экспериментальном исследовании с монокроталин-индуцированным фиброзом миокарда предсердий уровень фибронектина был статистически значимо выше в основной группе, частота развития ФП также была выше в группе животных с индуцированным фиброзом миокарда предсердий[37].
Исследования, подтверждающие, что концентрация фибронектина коррелирует со степенью выраженности фиброза миокарда, в современной литературе не представлены.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Известный на сегодняшний день молекулярный механизм развития фиброза миокарда очень сложен. Многие процессы, протекающие при формировании фиброза в миокарде, и участвующие в них агенты исследованы только в недавнем прошлом, но многие звенья формирования фиброза миокарда остаются неизученными. Наиболее важной задачей представляется использование потенциала этих механизмов в клинической практике — установление новых биомаркеров для мониторинга терапии и новых терапевтических подходов для изменения естественного течения фибрилляции предсердий и предотвращения развития и прогрессирования фиброза миокарда.
На сегодняшний день измерение уровней галектина 3, фибронектина и тканевого фактора роста β1 для диагностики фиброза миокарда изучено преимущественно в экспериментальных исследованиях. Использование данных маркеров в клинической практике описано в небольших по количеству и размеру изучаемых выборок работах.
Поступила: 20.12.2019
Принята к публикации: 31.03.2020
