Иммунологические маркеры в диагностике сердечно-сосудистых заболеваний: перспективы и прогнозы

Ведение. В повседневной клинической практике спортивной медицины, рекомендации по ведению доказательной базы скрининга сердечно-сосудистой патологии в условиях физического перенапряжения ограничены. Длительные физические нагрузки могут вызвать изменения в структуре и функции сердечной мышцы. С физиологической точки зрения, эти функциональные изменения являются нормальной адаптационной реакцией, но они также могут повысить риск возникновения серьезных неблагоприятных кардиоваскулярных событий, таких как внезапная остановка сердца (ВОС) и внезапная сердечная смерть (ВСС). В связи с чем возникает важность поиска и разработок «новых методов», в том числе лабораторных, которые могут улучшить диагностическую оценку повреждения миокарда на ранних этапах её формирования и внедрение их в стандартные протоколы. Американская ассоциация сердца (AHA) и Европейское общество кардиологов предоставила ужасающую картину статистики ВСС и ВОС среди спортсменов, где в среднем за год происходит 29 случаев смерти, что эквивалентно 2,4 случаев ежемесячно. В декабре 2021 года и январе 2022 года произошли 90 смертельных случаев в каждом месяце, что эквивалентно 3800% [1-3]. Следует отметить, что быстрое и правильное диагностирование патологического «ремоделирования» сердца атлета затруднено из-за ряда причин: во-первых, некоторые клинические проявления в 80% случаев могут протекать бессимптомно [4-5], во-вторых, схожая симптоматика с другой нозологией [6]. Случаи ВСС и ВОС среди спортсменов получили широкое освещение. Американская ассоциация сердца (AHA), Европейское общество кардиологов, в том числе и Министерство здравоохранения и социального развития РФ (приказ Минздравсоцразвития РФ №613н от 2010 г.) разработали рекомендации по медицинскому обследованию спортсменов и лиц, занимающихся физической активностью. В них подчеркивается необходимость проведения стандартных медицинских исследований у спортсменов, включая анамнез, физический осмотр и ЭКГ в 12 отведениях и важность получения всесторонней информации о состоянии здоровья атлета [7-8]. Применение такого рода тестов с максимальной физической нагрузкой рекомендуется только для лиц с высоким или очень высоким риском, и в этих рекомендациях не упоминается использование лабораторных биомаркеров. Исследование сывороточного содержания аутоантител к саркомерам кардиомиоцитов, таким как альфа актин, бета миозин и тропонин I, является потенциально информативным методом для ранней диагностики формирующихся нарушений в сердце (Рябкина В.А. 2019) Данный метод может предоставить дополнительную информацию для оценки состояния кардиомиоцитов, особенно при высоких физических нагрузках Предшествующие экспериментальные исследования (Лёвочкина Э.Д., Беляев Н.Г. 2022), направленные на изучение экспресии ауто-антител к тропонину I, альфа-актину 1 и тяжелой цепи бета-миозина 7В, позволили установить связь между иммунной системой и патофизиологическими процессами, происходящими в кардиомиоцитах как при адаптации к различным физическим нагрузкам, так и при ее срыве, ведущем к необратимым изменениям в 197<HIPHKU IР:<:? :IР?EV BXGV ]. миокарде. Эти эксперименты указывают на потенциально высокую информативность определения ауто-антител к белкам кардиомиоцитов в организме спортсменов для оценки адаптивных процессов миокарда и ее функционального состояния на разных стадиях спортивной деятельности [9-11].

Материалы и методы. В соответствии с поставленными исследовательскими задачами было проведено обследование 35 юношей, которые проявляют различные уровни общей физической активности. В контрольной группе участвовало 20 практически «здоровых» лиц мужского пола от 18 до 25 лет с обычным уровнем физической активности, средний возраст которых составил 21.5 года (±1,2). В экспериментальной группе было 15 спортсменов-баскетболистов в возрасте 18-22 лет, средний возраст которых составил 20.0 года (±1,2), которые являются членами сборной Северо-Кавказского федерального университета и имеют опыт тренировок не менее 8 лет. От всех исследуемых были получены их добровольные, информированные согласия на участие в исследовании, в полном соответствии с принципами Хельсинкской декларации Всемирной медицинской Human Subjects, 2013), а также на обработку их персональных данных. Данная работа прошла экспертизу и была одобрена этическим комитетом Северо-Кавказского федерального университета г. Ставрополь (протокол № 123 от 28.06.2023г). В рамках исследования анализировались параметры антропометрии и физиологии, включая рост, вес, жизненную емкость легких. Все участники проходили электрокардиографию по 12-канальным параметрам с использованием прибора АТЕС МЕДИКА Easy ECG (ECM, Россия). Лабораторные показатели крови: 1. Уровень активности АЛТ, АСТ и концентрации КФК в сыворотке крови исследовали анализаторе Mindray CL-2000i (MedRaySys, КНР) 2. Критерии ЛДГ определяли на анализаторе OLYMPUS DxI800 (MEDCART,США) 4. Показатель миоглобина определяли серологическим методом реакции обратной пассивной гемагглютинации (РОПГА) с использованием диагностических систем (Россия). 4. Количественный ауто-иммунный скрининг иммуноглобулинов к тропонину I (cTnI), к альфа-актину 1 (ACTC1) и к тяжелой цепи бета-миозина 7В (MYH7В) – фотометре hermo Scientific Multiskan FC (Thermo Fisher Scientific, Финляндия) с использованием реактивов Cloud CloneCorp (Китай).

Статистический анализ. Для анализа полученных данных использовали методы вариационной статистики с применением статистических программных пакетов «Statistics for Windows» версии 6.0 и «Biostat» версии 4.03. Для определения статистической значимости различий между группами применяли t-критерий Стьюдента.

Результаты исследований. Предварительный медицинский осмотр позволил исключить участие лиц, страдающих соматическими расстройствами, хроническими и инфекционными заболеваниями. В годичный период тренировок и соревнований у спортсменов не было жалоб, связанных с сердечно-сосудистыми проблемами, ярких проявлений хронического физического перенапряжения.

Во время исследования, при сравнении антропометрических и физиометрических данных (рис. 1) у лиц с разным уровнем общей физической активности, установлено, что экспериментальная группа спортсменов имеет значительное достоверное преимущество (p<0,1) по сравнению с контрольной группой.

Рис. 1. Сравнительная характеристика физиометрических и антропометрических данных юношей с различным уровнем двигательно… — см. PDF статьи.

Лабораторный анализ маркеров повреждения миокарда был проведен в соревновательный цикл в условиях максимальной нагрузки на организм атлета. В ходе лабораторного исследования у спортсменов в период максимальной физической и психо-эмоциональной нагрузки уровни биохимических маркеров включая АЛТ, АСТ, КФК-МВ, КФК-общий, тропонин I, ЛДГ и миоглобин оставались в пределах клинических референсных норм.

Таблица 1. Сравнительный анализ показателей крови юношей с различным уровнем суммарной двигательной активности Определяе… — см. PDF статьи.

Статистическая значимость различий была оценена при помощи t-критерия Стьюдента и p-значения (р˂0,05).

Из представленных данных (таб. 1) можно сделать следующие заключения: 1. Среднее значение АЛТ в группе спортсменов значительно ниже, чем в контрольной группе на 5,88 Ед/л (на 122,5%), а значения АСТ выше на 1,85 Ед/л (на 12,2%) (р<0,001); 2. Уровень активности КФК общей в группе спортсменов выше, чем контрольной группе (p<0,01) на 12,27 Ед/л (на 20,0%); КФК-МВ на 0,61 нг/мл (на 55,5%); ЛДГ – на 7,8 Ед/Л (на 6,91%). Однако, научные данные указывают на то, что скорость элиминации ферментов (АСТ, КФК, КФК-МВ, ЛДГ) в кровеносное русло является интегральным результатом оставленного эффекта повышенной мышечной работы в том числе миокарда, а не патологическим ее состоянием [12]. 3. Уровень миоглобина в I-группе на 11 нг/мл (42,30%) выше, а тропонин I в обоих группах <0,20 нг/л (р<0,001). Миоглобин является белком, который обычно присутствует в мышцах, его увеличение может указывать на более высокую активность мышц у спортсменов, что связано с тренировками и физической активностью [13]. В целом, исследования последних лет указывают на взаимосвязь увеличения миоглобина с на более высокой активностью мышцы у спортсменов и отсутствием признаков повреждения сердечной мышцы [14].

При параллельном иммунологическом исследовании в период интенсивного стрессового воздействия на ССС в условиях физических перегрузок складывается интересная картина, где обнаружено стойкое экспрессия иммуноглобулинов к тропонину I, альфа-актину 1 и тяжелой цепи бета-миозина 7В в сыворотке крови. Уровень ауто-Ат в соревновательный период в I-группе спортсменов имели отличия по сравнению с контрольной группой, где значения выше; антитела к альфа актину на 0,87 нг/мл (на 34,3%), к тяжелой цепи 7 бетта миозина на 1,35 нг/мл (на 93,1%) и кардио тропонину I на 0,28 нг/ мл (на 82,35%) (p<0,01).

Рисунок 2. Динамика аутоиммунных антител спортсменов в разные периоды тренировочного годичного периода — см. PDF статьи.

Примечание: информация представлена в форме процентного соотношении средних значений (р<0,01). Во время соревновательного этапа наблюдались максимально пороговые значения (рис. 2), а именно: увеличение концентрации Anti-ACTC1 на 0,18 нг/мл (на 40,9%), Anti-MYH7B на 0,59 нг/ мл (на 18,0%) и Anti-cTnI на 0,43 нг/мл (на 18,4%) (p<0,01) по сравнению с подготовительным и переходным периодом годичного соревновательного цикла.

В анализе данных ЭКГ (р<0,05) для обследуемых групп существенных изменений не обнаружено. У баскетболистов отмечается синусовый ритм с брадикардией (ЧСС 55,5 ±12,3 уд/мин), электрическая ось сердца находится в вертикальном положении, что соответствует анатомическому положению сердца в грудной клетке из-за высокого роста и астенического телосложения [7,13]. Размер и морфология зубцов на электрокардиограмме не показывают значительных отклонений, однако, в 25% случаев среди спортсменов наблюдается косовосходящий подъем сегмента ST в отведениях V2-V3, что указывает на функциональную гипертрофию миокарда перегородочного отдела левого желудочка [15]. В остальном на ЭКГ не обнаружено диагностически значимых изменений. Следует отметить, что результаты ЭКГ оставались в пределах нормы для «спортивного сердца», что указывает на физиологические адаптации, характерные для высокофизической активности. Также отмечено электрокардиографические изменения, такие как нарушения процессов реполяризации сердца, изменения в проводимости желудочков, поднятие сегмента ST, укорочение интервала QT и отклонения интервала PQ. Несмотря на отсутствие клинических симптомов, изменений в лабораторных показателях и жалоб на усталость у игроков, отмечается высокое содержание ауто-антител [18]. Данные результаты могут указывать на наличие миокардиального стресса, микротравм и воспалительных процессов в кардиомиоцитах, что может привести к патологическому ремоделированию сердца и активации иммунной реакции организма.

В ходе исследования у двоих спортсменов (№ 1 и № 2) обнаружено многократное увеличение детекции аутоантител к кардиоспецифическим белкам в сыворотке крови, превышающее 5-7 раз средние значения в группе остальных участников команды. Уровень ауто-глобулинов в соревновательный период cTnI выше на 400%, к ACTC1 на 200% и к MYH7В на 157% (р<0,01). Повышенная экспрессия ауто-антител сопровождалась отклонениями на ЭКГ: укорочение интервала РQ на 20%, нарушение проводимости правого пучка Гиса, характеризующееся частичным нарушением сигналов, отмечается патологический подъем сегмента ST в зоне V2-V3 до 2 мм (норма 1 -1,5мм), зубец Р с увеличенной амплитудой, где длительность зубца больше 0,11 с. При этом обследуемые не выражают жалоб на общее физическое состояние и со стороны сердечно-сосудистой системы.

Однако, при данной картине лабораторные данные игроков № 1 и № 2 находятся в пределах нормы, не превышая среднестатистические числа экспериментальной группы (таб. 2).

Таблица 2. Сравнительный анализ показателей крови юношей с высоким содержанием кардиоспецифических ауто-антител в соревн… — см. PDF статьи.

Заключение. Исследование показало ограниченную эффективность лабораторных маркеров: АЛТ, АСТ, КФК, КФК-МВ, тропонин I, ЛДГ, в предсказании начальных стадий повреждения миокарда. Эти маркеры могут выявить наличие патологий в сердечно-сосудистой системе только на клинической стадии развития заболевания (стенокардия, гипертрофия миокарда, ИБС, ХСН и т.д.), когда клетки уже подвержены необратимым изменениями (некроз, аптоз, гипертрофия и т.д.) [16]. С другой стороны, биомаркеры cTnI, ACTC1 и MYH7B проявились как более надежные индикаторы при донозологической диагностике повреждения миокарда, обладая значительной диагностической полезностью. Следовательно, аутоантитела могут реагировать на ранние повреждения кардиомиоцитов из-за активации иммунной системы при стрессе на миокард, формируясь до проявления маркеров некроза.

Исходя из полученных данных можно предположить, что кардиоспецифические иммуноглобулины к белкам миокарда тропонина, актина и миозина являются высокоинформативным диагностическим методом для ранней диагностики функционально-структурных изменений сердца. Он, может быть, полезными в ситуациях, когда клиническая картина нетипична при отсутствии диагностических изменении на ЭКГ, что подтверждается научные исследование в этой области [17]. Для успешного внедрения их использования необходимы стандартизированные протоколы и дальнейшие исследования на больших группах пациентов.