Повышение натрийуретических пептидов, не ассоциированное с сердечной недостаточностью

Введение. Биохимия и физиология натрийуретических пептидов

Лабораторная диагностика сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) является неотъемлемым компонентом лечебно-профилактической стратегии, направленной на раннюю диагностику, улучшение продолжительности и качества жизни пациентов. Поиск новых лабораторных биомаркеров ССЗ и уточнение диагностических возможностей старых по-прежнему остаются одними из приоритетных научно-исследовательских направлений [1]. К числу современных ключевых биомаркеров ССЗ, используемых в рутинной клинической практике, относятся кардиоспецифические изоформы тропонинов и натрийуретические пептиды (НУП). Впервые о НУП и их свойствах стало известно в 1981г благодаря работам de Bold AJ, et al. Обнаруженный ими в миокарде предсердий пептид обладал эндокринными свойствами — натрийуретическим действием на мочевыделительную систему, в результате чего ему было дано название предсердный НУП (ПНУП) или НУП типа А. Еще одно историческое название данного пептида — аурикулин (auricula — ушко), было присвоено ввиду того, что данный пептид был найден в ушке предсердия. Данные исследования положили начало пристальному изучению гормональной роли сердца. Впоследствии в 1989г в кардиомиоцитах желудочков был обнаружен мозговой НУП (МНУП) или НУП типа В. Свое название он получил из-за того, что по структуре соответствовал пептиду, обнаруженному ранее в мозге свиньи. И, наконец, третий НУП типа С был идентифицирован в 1991г также в экстрактах головного мозга свиньи [2]. Благодаря молекулярно-генетическим исследованиям стало понятно, что НУП представляют собой семейство генетически различных, но структурно родственных пептидов. Они имеют сходную структурную конформацию, характеризующуюся пептидным кольцом с цистеиновым мостиком, который хорошо сохраняется на протяжении всей эволюции, являясь частью цепи, связывающейся с рецептором НУП, расположенным клетках органов-мишеней. ПНУП и МНУП преимущественно экспрессируются и секретируются кардиомиоцитами (преимущественно предсердий), в связи с чем представляют интерес в качестве биомаркеров у пациентов с ССЗ. В то же время НУП типа С в основном производится в центральной нервной системе, эндотелии, костной ткани и репродуктивной системе, и его ценность для специалистов, занимающихся проблемами диагностики и лечения ССЗ, пока не установлена [2][3]. По современным представлениям НУП обладают гормональными/эндокринными (вазодилатация, натрийурез, супрессия альдостерона и эндотелина) и аутокринными/паракринными (антигипертрофические, антифиброзные и проангиогенные) эффектами [3].

НУП синтезируются как пре-прогормоны на рибосомах эндоплазматического ретикулума после чего они претерпевают ряд посттрансляционных изменений и превращаются в зрелые пептидные молекулы (гормоны). Основные клинически значимые особенности НУП представлены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики различных НУП

Сокращения: МНУП — мозговой натрийуретический пептид, ПНУП — предсердный натрийуретический пептид, NТ-проМНУП — N-терминальный про-мозговой натрийуретический пептид.

Первичным стимулом для высвобождения ПНУП из кардиомиоцитов является растяжение стенки предсердий [4]. Его уровень в плазме здоровых людей составляет приблизительно 20 пг/мл, а у пациентов с сердечной недостаточностью (СН) в 10-100 раз выше [5][6]. Период полувыведения очень короткий и составляет примерно 2 мин, а клиренс ПНУП в основном происходит в легких, печени и почках, при этом коэффициенты экстракции составляют 24%, 30% и 35%, соответственно [7][8].

МНУП, в отличие от ПНУП, в минимальном количестве хранится в гранулах секреторных кардиомиоцитов желудочков и секретируется сразу большими порциями после стимуляции. Его уровень в плазме у здоровых людей составляет примерно 3,5 пг/мл и может повышаться более чем в 100 раз у пациентов с СН [8, 9]. МНУП имеет предшественник — пептид про-МНУП, который расщепляется на активный МНУП и неактивный N-терминальный про-мозговой натрийуретический пептид (NТ-проМНУП). Период полувыведения МНУП составляет примерно 20 мин, а NТ-проМНУП приблизительно 120 мин, что повышает его диагностическую ценность [2]. Клиренс МНУП зависит преимущественно от нейтральной эндопептидазы, а клиренс NТ-проМНУП — от прямой почечной фильтрации [3, 5].

Показано, что у пациентов с СН уровень МНУП коррелирует со степенью тяжести СН [2][3][9]. Использование НУП для подтверждения диагноза СН, определения прогноза или степени тяжести заболевания регламентируется действующими международными рекомендациями [8][9].

Одним из интересных направлений современных исследований является изучение уровня кардиомаркеров в других биологических жидкостях и прежде всего в моче и ротовой жидкости [1]. В этом отношении изучение НУП в ротовой жидкости может представлять определенный интерес для неинвазивной диагностики СН. Показано, что средний уровень МНУП в ротовой жидкости пациентов с СН достоверно выше, чем у здоровых пациентов. Определение МНУП в слюне может быть полезным методом для диагностики и последующего наблюдения за пациентами с СН, особенно в условиях неотложной помощи [10].

Некоторые факторы, влияющие на уровень НУП

В крупном многонациональном исследовании Breathing Not Properly было показано, что на уровень НУП значимое влияние могут оказывать гендерные и возрастные факторы [11]. Кроме биологических факторов на него оказывают влияние и сопутствующие заболевания, такие как ожирение, ишемическая болезнь сердца (ИБС), острый коронарный синдром, фибрилляция предсердий (ФП), почечная недостаточность, физические нагрузки, кардиотоксические эффекты при лечении онкологических заболеваний, прием сакубитрила/валсартана, а также ложноположительные факторы интерференции. Причем некоторые состояния могут как повышать, так или наоборот снижать концентрацию НУП, что может привести к гипер- или гиподиагностике СН. Ниже мы последовательно рассмотрим их влияние на уровень НУП, а также обсудим основные механизмы, лежащие в основе его повышения.

Показано, что индекс массы тела (ИМТ) влияет на выбор пороговых значений в диагностике острой СН. Так, Daniels L, et al. обнаружили, что при наличии ожирения для постановки диагноза СН желательно снизить референтные значения НУП, а при худощавом телосложении, напротив, повысить. В этом исследовании прослеживалась взаимосвязь НУП с ИМТ. Так, средние уровни МНУП у худых пациентов, пациентов с избыточной массой тела и пациентов с тяжелым ожирением, страдающих острой СН, составили 643, 462 и 247 пг/мл, соответственно. А у пациентов без СН аналогичного телосложения средние значения были 52, 35 и 25 пг/мл, соответственно. В целом, для сохранения чувствительности МНУП у пациентов с тяжелым ожирением следует использовать более низкое референсное значение (?54 пг/мл), а для худых пациентов более высокое (?170 пг/мл), что повышает специфичность в отношении диагностики СН [12]. McCord J, et al., изучая влияние ИМТ на уровни НУП, подтвердили существование зависимости уровня МНУП от веса пациента. Вместе с тем, при коррекции данных по полу, возрасту, тяжести СН и поражения почек, учет ИМТ не привносил дополнительной диагностической ценности [13].

В ряде исследований сообщается о том, что концентрации НУП в сыворотке крови у женщин значительно выше, чем у мужчин, однако конкретные механизмы, лежащие в основе данных особенностей, пока неизвестны [14-17]. У женщин на уровень НУП могут оказывать влияние менструальный статус, статус менопаузы или использование гормональной терапии [18][19]. Наиболее вероятными причинами гендерных различий уровней НУП считаются эффекты половых гормонов. Сообщалось, что эстрогены оказывают стимулирующее влияние на образование НУП, а андрогены, напротив, ингибируют его [14][17][20].

В крупном исследовании Lam C, et al., включившем 4056 пациентов, сывороточная концентрация NТ-проМНУП у мужчин была достоверно ниже, чем у женщин в аналогичных возрастных группах независимо от статуса менопаузы и использования гормональной терапии. Кроме этого, у женщин, получавших гормональные контрацептивы, NТпроМНУП оказался выше, чем у женщин, не принимавших их [16]. Вместе с тем, женщины, принимающие гормональные контрацептивы, имели самые низкие уровни свободного тестостерона и самые высокие концентрации глобулина, связывающего половые стероиды. И у мужчин, и у женщин увеличение NТ-проМНУП было связано с уменьшением свободного тестостерона и увеличением концентрации глобулина, связывающего половые стероиды. Эти данные согласуются с гипотезой о том, что андрогены подавляют NТ-проМНУП и предполагают, что различия в свободном тестостероне могут в значительной степени объяснить половые и гормональные различия в уровнях циркулирующих НУП [14]. Иными словами, между уровнями НУП и глобулина, связывающего половые стероиды, наблюдается прямая связь, а между уровнями НУП и тестостероном обратная связь.

НУП при острых и хронических формах ИБС

Ишемия миокарда приводит к развитию систолической и диастолической дисфункции левого желудочка (ЛЖ), что приводит к повышению уровня НУП в крови. Кроме того, при гибели клеток сердечной мышцы НУП также будет высвобождаться в кровоток. Таким образом, следует ожидать, что чем больше степень ишемии, тем больше будет повышение уровня НУП. Логично ожидать, что НУП окажется ценным прогностическим биомаркером как в краткосрочной, так и долгосрочной перспективе у пациентов с острым коронарным синдромом.

У пациентов с инфарктом миокарда с подъемом сегмента ST (ИМпST), которые при поступлении имеют уровни МНУП в сыворотке крови >80 пг/мл, отмечается увеличение 30-дневной смертности в 7,2 раза [21]. В исследованиях ASSENT-2 и ASSENTPLUS сообщалось, что уровень NТ-проМНУП при поступлении был независимым маркером однолетней смертности у пациентов с ИМпST, получавших тромболитическую терапию [22]. То же самое отмечено и у пациентов с ИМпST, которым было выполнено первичное чрескожное коронарное вмешательство [23][24][25]. У пациентов с инфарктом миокарда без подъема сегмента ST уровень НУП также имеет высокую прогностическую ценность в плане прогнозирования госпитальной и шестимесячной смертности [26][27][28].

При хронической ИБС даже развитие незначительной ишемии миокарда приводило к повышению НУП в сыворотке крови, при этом по прогностической ценности NТ-проМНУП превосходил МНУП в предсказании риска развития неблагоприятных событий [29].

НУП и ФП

Хорошо известно, что ФП может вызывать одышку в отсутствии СН, а также приводить к повышению НУП в сыворотке крови. В исследование PRIDE (ProBNP Investigation of Dyspnea in the Emergency Department) было включено 599 пациентов, обратившихся в отделение неотложной помощи с жалобами на одышку. Для подтверждения/исключения диагноза ФП всем пациентам выполняли электрокардиографию и определяли уровень NТ-проМНУП. У 13% пациентов на момент обращения была выявлена ФП, при этом у них средний уровень NТ-проМНУП оказался значительно выше, чем у пациентов без ФП (2934 пг/мл vs 294 пг/мл, р<0,0001). У пациентов без острой СН, но имеющих ФП, средний уровень NТпроМНУП был значительно выше, чем у пациентов, не страдающих ФП (932 vs 121 пг/мл, р=0,02) [30].

У пациентов ФП рекомендуется использовать более высокие пороговые уровни МНУП и NТпроМНУП для диагностики СН. Исследование BACH (Biomarkers in ACute Heart Failure), включавшее 1445 пациентов с острой одышкой, показало, что диагностическая значимость определения МНУП и NТ-проМНУП при острой СН снижалась при наличии ФП [31]. Пороговое значение МНУП, равное 100 пг/мл, имело специфичность 40% и 79% для диагностики острой СН, соответственно, у пациентов с ФП и без нее. У пациентов с ФП пороговый уровень 200 пг/мл приводил к заметному улучшению специфичности диагностики СН по сравнению с обычным пороговым уровнем 100 пг/мл с небольшой потерей чувствительности [31].

Между уровнем НУП и ФП отмечена и обратная связь, а именно — более высокие концентрации НУП являются фактором риска развития ФП [32]. Возможно, это происходит за счет уменьшения эффективного рефрактерного периода в кардиомиоцитах предсердий [33].

Возникновение ФП в раннем послеоперационном периоде является плохим прогностическим фактором. По данным метаанализа, включившего 5 исследований, уровень НУП может предсказывать риск развития послеоперационной ФП [32, 33].

НУП и почечная недостаточность

НУП являются низкомолекулярными пептидами, т.к. имеют небольшую молекулярную массу, т.е. могут проходить через гломерулярный фильтр
в мочу и гематосаливарный барьер в ротовую жидкость [1][10]. Ng L, et al. обнаружили, что у пациентов с систолической дисфункцией ЛЖ уровни NТпроМНУП в моче выше, чем в контрольной группе [34]. Нарушение гломерулярной фильтрации, характерное для хронической почечной недостаточности (ХПН), сопровождается ростом сывороточного уровня НУП. Вместе с тем, Franz M, et al. в своем исследовании обнаружили, что у пациентов с нарушением почечной функции экскреция НУП повышается. Прогрессирование почечной недостаточности приводит к значительному увеличению циркулирующих в крови НУП [35].

Показано, что пороговое значение МНУП для диагностики СН может изменятся, если скорость клубочковой фильтрации (СКФ) составляет <60 мл/ мин/1,73 м². Уровень МНУП у пациентов с СКФ <60 мл/мин/1,73 м²был в 2-4 раза выше, чем у пациентов с СКФ ?60 мл/мин/1,73 м²[36][37]. Эти данные согласуются с результатами многонационального исследования Breathing Not Properly с участием 1586 пациентов, у которых была острая одышка и СКФ <60 мл/мин/1,73 м². Оказалось, что оптимальные пороговые значения для МНУП варьировали от 70,7 до 225,0 пг/мл для СКФ ?90 и <30 мл/мин/1,73 м², соответственно [38]. Таким образом, уровень НУП значительно повышается при снижении СКФ, что оказывает существенное влияние на диагностическую ценность при СН. Вероятно, что у пациентов, страдающих одновременно СН и ХПН, следует использовать более высокие референсные значения, по сравнению с пациентами без ХПН. Наиболее вероятный механизм, ответственный за рост сывороточных уровней НУП при ХПН — нарушение элиминации НУП из организма с мочой.

НУП и физические нагрузки

Длительные и тяжелые физические нагрузки могут неблагоприятным образом сказываться на состоянии кардиомиоцитов, о чем свидетельствует значимое повышение таких кардиомаркеров, как сердечный белок, связывающий жирные кислоты, копептин, тропонин I или Т, НУП, и ряда других [39][40][41][42]. Scharhag J, et al. обнаружили повышение NТ-проМНУП выше референтного интервала у 81 из 105 спортсменов после продолжительных нагрузок на выносливость (марафонского бега, бега на 100 км и марафона на горных велосипедах). Степень увеличения NТ-проМНУП зависела от длительности и тяжести физических нагрузок. Наибольшее увеличение уровня NТ-проМНУП отмечалось у бегунов, пробежавших 100 км (среднее значение — 200 нг/л; 25/75 перцентиль 115/770 нг/л). NТ-проМНУП не был связан с увеличением уровня тропонинов, вызванных физической нагрузкой, но положительно коррелировал со временем физической нагрузки [39]. Учитывая, что после марафонского бега нормализация NТ-проМНУП происходит в течение 72 часов, предполагается, что в основе этого лежит преходящее нарушение метаболизма кардиомиоцитов [40]. При нарушении метаболизма в свою очередь происходит закисление внутриклеточной среды, что способствует запуску апоптотических путей, повреждению клеточных мембран и росту мембранной проницаемости, благодаря чему кардиомаркеры могут выходить во внеклеточную среду.

В качестве еще одного гипотетического механизма можно отметить образование и высвобождение мембранных везикул, в составе которых из кардиомиоцита могут выходить и цитоплазматические белки кардиомиоцитов. Подобный механизм впервые описал Schwartz P, проводя эксперименты на изолированных культивируемых кардиомиоцитах in vitro [43].

Лекарственные препараты, влияющие на уровень НУП

Повреждение миокарда кардиотоксическими пре — паратами, в частности химиотерапевтическими средствами, использующимися в лечении онкологических заболеваний, сопровождается повышением НУП в сыворотке крови. Концентрация НУП тесно коррелирует с фракцией выброса ЛЖ и глобальной продольной деформацией ЛЖ после проведенной химиотерапии [44].

Одним из факторов, способствующих изменению концентрации какого-либо кардиомаркера в крови, являются его метаболические особенности, в частности период полужизни, определяемый его деградацией и элиминацией из кровотока. Элиминация многих кардиомаркеров, в т.ч. НУП, осуществляется посредством фильтрации крови в почках. Деградация молекул белковой природы, коими являются кардиомаркеры, опосредована действием ферментов внутри и вне клетки. К настоящему моменту времени известно, что НУП, циркулирующие в крови, расщепляются ферментом неприлизином, относящимся к классу цинк-зависимых металлопротеаз.
Когда неприлизин блокируется, то молекулы МНУП не расщепляются, дольше циркулируют в крови (аккумулируются) и их концентрация повышается [45][46]. Сакубитрил в комплексе с антагонистом ангиотензиновых рецепторов валсартаном ингибирует неприлизин, за счет чего повышает концентрацию МНУП в крови. Помимо диагностической ценности это несёт и лечебный эффект, поскольку НУП оказывают благотворное влияние на миокард пациентов с СН [45]. Вместе с тем, фермент неприлизин не расщепляет NТ-проМНУП, поэтому ингибирование неприлизина сакубитрилом/валсартаном никак не отражается на концентрации NТ-проМНУП. Поэтому у пациентов, принимающих сакубтрил/валсартан, для диагностических целей рекомендуется определять именно NТ-проМНУП [45][46].

Причины ложноположительного повышения НУП

Ложноположительное повышение НУП может быть обусловлено появлением гетерофильных антител [47][48][49]. Механизм интерференции связан с влиянием гетерофильных антител на иммунологическую реакцию между диагностическим антителом, направленным против НУП, и искомым антигеном. Однако количество описанных в литературе случаев, сообщавших о ложноположительных результатах НУП, обусловленных гетерофильными антителами, значительно уступает числу описанных случаев по влиянию гетерофильных антител на сердечные тропонины. Solter P, et al. выявили влияние собачьих гетерофильных антител на иммуноферментный анализ при определении МНУП [47]. Collin-Chavagnac D, et al. описали клинический случай ложноположительного повышения НУП, обусловленного моноклональными антителами класса IgM у 75-летнего пациента, страдающего заболеванием группы парапротеинемических гемобластозов — макроглобулинемией Вальденстрема [48]. При этом заболевании отмечается опухолевая пролиферация В-лимфоцитов и гиперсекреция моноклональных IgM, которые вызывают интерференцию в иммунохимических лабораторных исследованиях. Еще одной причиной ложнопозитивного повышения НУП может быть ревматоидный фактор [49]. Дополнительными факторами, влияющими на результаты лабораторного определения НУП, могут быть нарушения преаналитического этапа, приводящие к гемолизу, липемии и сгусткам в сыворотке крови [1][50][51]. Подобные элементы неблагоприятным образом влияют на оптическую плотность анализируемого раствора, по которой впоследствии проводится расчет концентрации НУП.

Рассмотренные выше основные причины и механизмы повышения НУП представлены в таблице 2.

Таблица 2

Причины и механизмы повышения НУП

Причина повышения НУП	Влияние и механизм повышения НУП
Сердечная недостаточность	Растяжение миокарда предсердий и желудочков
Биологические факторы: — Пол — Возраст — ИМТ	Пациенты женского пола имеют более высокие уровни НУП, предположительно из-за стимулирующего эффекта женских половых гормонов и ингибирующего действия мужских половых гормонов на синтез НУП Возрастные пациенты имеют более высокие уровни НУП Пациенты худощавого телосложения (с более низким ИМТ) имеют более высокие уровни НУП
ИБС и ОКС	Повреждение кардиомиоцитов и выход белков, локализованных в цитозоле, в т.ч. НУП
ФП	Ишемия миокарда из-за нарушения равновесия между объемом доставки кислорода и объемом, необходимым для адекватного функционирования миокарда
Почечная недостаточность	Снижение СКФ приводит к снижению элиминации НУП с мочой и повышению НУП в сыворотке крови
Физические нагрузки	Повышение нагрузки на миокард, транзиторная ишемия, мембранные везикулы
Использование кардиотоксических (химиотерапевтических средств)	Повреждение кардиомиоцитов и выход цитоплазматических ферментов и белков, включая НУП
Применение сакубитрила/валсартана	Сакубитрил/валсартан ингибирует фермент неприлизин, что приводит к аккумуляции НУП
Ложноположительные причины повышения	— Гетерофильные антитела — Ревматоидный фактор — Нарушение преаналитического этапа (гемолиз, липемия, фибриновые сгустки в анализируемой пробе)

Сокращения: ИБС — ишемическая болезнь сердца, ИМТ — индекс массы тела, НУП — натрийуретические пептиды, ОКС — острый коронарный синдром, СКФ — скорость клубочковой фильтрации, ФП — фибрилляция предсердий.

Заключение

НУП являются ценными биомаркерами, широко используемыми в клинике для диагностики и прогноза течения ряда ССЗ. Повышение уровня НУП при СН происходит из-за растяжения стенки сердечной мышцы, что стимулирует секрецию НУП кардиомиоцитами. Помимо СН существует еще целый ряд причин повышения НУП, в основе которых может лежать множество других, не связанных с растяжением миокарда, механизмов. По некоторым данным, помимо сыворотки крови НУП присутствуют в ротовой жидкости и моче. Дальнейшее изучение и уточнение данных механизмов представляет как клинический, так и исследовательский интерес.

Отношения и деятельность: авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.