Матриксные металлопротеиназы и особенности апоптоза при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца у детей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Матриксные металлопротеиназы и особенности апоптоза при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца у детей

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В структуре заболеваемости и смертности детей сердечно-сосудистые заболевания по-прежнему занимают лидирующие позиции (Басаргина Е.Н., 2003; Терещенко С.Н., 2004; Школьникова М.А., 2008). Несмотря на достижения в диагностике и лечении заболеваний сердца, хроническая сердечная недостаточность у детей встречается часто и, следовательно, поиск новых маркеров прогнозирования ее течения и эффективных средств терапии остается актуальным.

В последние десятилетия прошлого столетия получила определенное развитие так называемая, нейрогормональная концепция возникновения хронической сердечной недостаточности. Однако, несмотря на теоретическую привлекательность, значимость нейрогормональной гиперактивации в развитии хронической сердечной недостаточности оказалась переоцененной (Мареев В.Ю., 2002; Березин А.Е., 2004; Скворцов А.А., 2006). Сегодня правильнее говорить не о чрезмерной активации отдельных нейрогормональных систем, даже таких мощных как ренин-ангиотензин-альдестероновой или симпатико-адреналовой, а о дисбалансе нейрогормональных факторов, вызывающих пролиферацию или апоптоз клеток и ремоделирование миокарда. В настоящее время стало очевидным, что в формировании хронической сердечной недостаточности немаловажную роль играют изменения структуры внеклеточного матрикса и гибель клеток путем апоптоза (Ярилин А.А., 1997; Москалева Е.Ю., 2006).

В последние годы установлены основные механизмы развития хронической сердечной недостаточности: регенеративно-пластические изменения кардиомиоцитов и последующая их гибель путем апоптоза, сопряженные с нарушениями структурно-функционального состояния внеклеточного матрикса и последующим формированием фиброза (Eltyeb A., 2007; Xiao J. 2009). Выявлена альтерация компонентов внеклеточного матрикса, которая осуществляется при дисбалансе активности матриксных металлопротеиназ (ММП) и их тканевых ингибиторов (ТИММП). Причем деструкция коллагеновой сети миокарда может быть вызвана факторами, индуцирующими или повышающими активность матриксных металлопротеиназ, либо снижающими фоновую активность их тканевых ингибиторов. Однако синергично-антагонистические отношения указанных ферментов и их ингибиторов в процессах повреждения внеклеточного матрикса (ВМ) кардиомиоцитов при хронической сердечной недостаточности по существу не исследовались. Остаются невыясненными вопросы регуляции активности матриксных металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов в процессах деградации коллагена и фиброзирования миокарда, сопровождающихся ремоделированием сердца и реконструкцией его камер.

Исследования молекулярных механизмов апоптоза при различных формах патологии сердца является одной из актуальных проблем медицинской науки. Длительное время считалось, что апоптоз не характерен для высокодифференцированных тканей. Однако в последние несколько лет установлен апоптоз кардиомиоцитов при остром и хроническом миокардите (Das A., 2005; Ricci С., 2005). Гибель клеток путем апоптоза происходит также при гипоксии на фоне уменьшения кровоснабжения органа (Симоненко В.Б., 2000; Niessner A., 2009). Вместе с тем недостаточно изучены особенности индукции и течения апоптоза при различных формах патологии сердца. Существуют противоречивые данные о значимости изменений комплекса Fas-рецептор-Fas-лиганд (Fas-R-Fas-L) при индукции апоптоза по мембранному пути у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями (Аббасова С.Г., 1999; Швел И.А. 2009; Li Y., 2004; Stamatis A., 2007). В полной мере не исследованы процессы высвобождения митохондриальных апоптических факторов, одним из которых является цитохром-С (Vempati U.D. 2007). Важным является выяснение степени асимметрии внешнего и внутреннего слоев плазматической мембраны по составу их фосфолипидов, в частности, связи фосфатидилсерина с аннексином-V. Особый интерес представляет анализ процессов регуляции апоптоза и изменений внеклеточного матрикса, механизмов взаимосвязи программированной клеточной гибели и состояния кардиомиоцитов, а также их влияние на выраженность процессов фиброзирования миокарда.

Для определения связи между изменениями активности матриксных металлопротеиназ и динамикой ряда параметров апоптоза кардиомиоцитов на фоне комплексной терапии хронической сердечной недостаточности представляется необходимой также оценка значимости изменений геометрии сердца и его функционального состояния, особенно при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца у детей. Все вышеизложенное определило цель настоящей работы.

Цель работы: установить закономерности изменений сывороточных матриксных металлопротеиназ и факторов апоптоза при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца у детей для оптимизации диагностики и лечения.

Задачи исследования:

1. определить динамику содержания матриксных металлопротеиназ и их тканевого ингибитора в сыворотке крови при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца у детей.

2. установить изменения факторов апоптоза в крови на разных стадиях формировании сердечной недостаточности у детей.

3. определить изменения продукции оксида азота и активности супероксиддисмутазы при различной тяжести недостаточности кровообращения у детей с кардиомиопатиями и врожденными пороками сердца.

4. выявить особенности изменений содержания матриксных металлопротеиназ и маркеров активности апоптоза фоне комплексной терапии хронической сердечной недостаточности при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца у детей.

Научная новизна: впервые установлены закономерности изменений продукции матриксных металлопротеиназ, индукторов апоптоза и их регуляторов при хронической сердечной недостаточности у детей с различными формами кардиомиопатий и врожденных пороков сердца. Показано, что длительное функционирование апоптоза при патологии сердца у детей дополнительно подтверждает динамический характер процесса клеточного умирания и свидетельствует о том, что терапевтические мероприятия, проводимые даже недели спустя от начала ишемического повреждения, могут защищать поврежденный миокард.

Выявлено, что у детей с хронической сердечной недостаточностью типовой реакцией является усиление митохондриального пути развития апоптоза, связанного с высвобождением цитохрома-С и образованием апоптосом, инициирующих каспазный путь, а также активация Fas-зависимого мембранного пути апоптоза, сопровождающегося изменениями фосфолипидного состава плазматической мембраны и увеличением содержания аннексина, который является маркёром апоптоза у таких больных. Выявлены различия сывороточных уровней матриксных металлопротеиназ в зависимости от стадии недостаточности кровообращения и нозологических форм изучаемых заболеваний сердца

Впервые установлены тесные взаимосвязи между эхокардиографическими показателями сердца, сывороточным содержанием матриксных металлопротеиназ и тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ-1 и индукцией процессов апоптоза, а также их регуляторами у детей с недостаточностью кровообращения.

Впервые у детей при дилатационной, гипертрофической, рестриктивной кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца установлены разнонаправленные изменения соотношений концентраций матриксных металлопротеиназ и тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ-1, что указывает на вариации ремоделирования миокарда при различных заболеваниях сердца.

У детей с кардиомиопатиями и врожденными пороками сердца установлены однонаправленные изменения сигнальных молекул апоптоза независимо от нозологических форм, наибольшая активность которых выявлена у больных с выраженными проявлениями недостаточности кровообращения при дилатационной и рестриктивной кардиомиопатиях, а также у пациентов c аномальным отхождением левой коронарной артерии от легочной артерии.

Впервые установлено, что доказательством участия апоптоза в гибели кардиомиоцитов при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца у детей является протективное действие фармакологических вмешательств, направленных на его селективное торможение.

Впервые в детской кардиологии в клинических условиях доказана эффективность влияния комплексной терапии на стабилизацию матриксных металлопритеиназ, маркеров и регуляторов апоптоза, что обусловлено способностью препаратов уменьшать степень гипоксического повреждения кардиомиоцитов, регулировать метаболизм миокарда, подавлять программированную гибель клеток и развитие избыточного фиброза.

Практическая значимость работы

Изменения морфометрических и функциональных параметров сердца у детей с кардиомиопатиями и врожденными пороками сердца, сопровождающиеся изменением концентраций матриксных металлопротеиназ / тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ-1 в сыворотке крови, усилением клеточной гибели и нарушением баланса в системе их регуляторов, позволяют считать ММП-1, ММП-2, ММП-9, ТИММП-1, показатели апоптоза, а также уровни оксида азота и супероксиддисмутазы значимыми маркерами повреждения миокарда у детей при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца.

Значимые изменения соотношений концентраций матриксных металлопротеиназ / тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ-1 при гипертрофической кардиомиопатии и разных стадиях недостаточности кровообращения при дилатационной и рестриктивной кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца свидетельствуют о выраженной деструкции коллагена, развитии фиброза миокарда с нарушением его функций. Смещение баланса в сторону блокады матриксной металлопротеиназ-1 у детей с гипертрофической кардиомиопатией, врожденными пороками сердца и дилатационной кардиомиопатией при недостаточности кровообращения IIБ - III стадиях свидетельствует о потере контроля над избыточным образованием фиброза во внеклеточном матриксе.

Повышение содержания матриксных металлопротеиназ и отсутствие адекватного контроля тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ-1 приводят к деградации коллагена, ремоделированию сердца, что характерно для больных с дилатационной кардиомиопатией при недостаточности кровообращения I-IIA стадий, рестриктивной кардиомиопатией и аномальным отхождением левой коронарной артерии от легочной артерии.

Сохраняющаяся высокая концентрация ММП-2 и ММП-9 в сыворотке крови больных с дилатационной и рестриктивной кардиомиопатией на разных стадиях недостаточности кровообращения свидетельствует о перманентности деструктивных процессов во внеклеточном матриксе и является предиктором неблагоприятного прогностического исхода заболевания

Применение ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента и Я-адреноблокаторов у детей с хронической сердечной недостаточностью оказывает кардиопротективное действие на миокард, предотвращает ремоделирование сердца, способствует повышению эффективности комплексной терапии и ускоряет обратную динамику систолической и диастолической дисфункции миокарда.

Определение концентрации изучаемых протеаз и сигнальных молекул апоптоза в сыворотке крови детей с кардиомиопатиями и врожденными пороками сердца являются объективными критериями оценки тяжести нарушения кровообращения, что позволяет рекомендовать анализ содержания этих биохимических агентов для оценки эффективности и безопасности лечения ХСН у детей.

Внедрение результатов работы в практику.

Критерии анализа ремоделирования сердца при кардиомиопатиях и ВПС, а также способы их коррекции и методы оценки эффективности проводимой комплексной терапии у детей внедрены в кардиологическом отделении и консультативно-диагностическом центре НЦЗД РАМН.

Материалы диссертации по диагностике и лечению кардиомиопатий и врожденных пороков сердца включены в учебный курс повышения квалификации стажеров, клинических ординаторов и аспирантов в НЦЗД РАМН.

Установленные методы оптимизации комплексной терапии и способы оценки эффективности лечения детей с кардиомиопатиями и врожденными пороками сердца целесообразно использовать в диагностических центрах и стационарах, специализированных кардиологических отделениях, а также в других лечебных учреждениях, занимающихся диагностикой, лечением и профилактикой сердечно-сосудистых заболеваний у детей и подростков.

Апробация диссертации. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на: XI конгрессе педиатров России «Актуальные проблемы педиатрии» (Москва, 2007); XII конгрессе педиатров России «Актуальные проблемы педиатрии» (Москва, 2008); VIX Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов (Москва, 2008); XVI Съезде педиатров России (Москва, 2009); IV Европейском конгрессе педиатров (Europaediatrics, Moscow, 2009).

Структура диссертации. Работа изложена на _____ машинописных листах. Диссертация стоит из введения, обзора литературы, описания объема и методов исследований, четырех глав собственных исследований, обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего ______ отечественных ______ зарубежных источников. Работа иллюстрирована ______ таблицами и ______ рисунками.

ОБЪЕМ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа выполнена в кардиологическом отделении (зав. - д.м.н., проф. Е.Н. Басаргина) и лаборатории клинической биохимии (зав. - д.м.н., проф. М.И. Баканов) НИИ педиатрии НЦЗД РАМН (директор - академик РАМН, профессор А.А. Баранов).

Специальные исследования проводились в отделениях ультразвуковой диагностики (зав.-д.м.н., проф. И.В. Дворяковский), функциональной диагностики (зав.-д.м.н., проф. О.Ф. Лукина), рентгеновском отделении (зав. - к.м.н. Е.Н. Цыгина), отделении компьютерной томографии (зав.-д.м.н. Е.И.Зеликович) и патологоанатомической лаборатории (зав.-д.м.н., проф. А. Г.Талалаев) НИИ педиатрии НЦЗД РАМН.

В кардиологическом отделении был обследован 191 ребенок в возрасте от 2 мес. до 16 лет, из них 171 больной с кардиомиопатиями и врожденными пороками сердца. При этом с дилатационной кардиомиопатией (ДКМП) было 68 больных, с гипертрофической кардиомиопатией (ГКМП) - 36, с рестриктивной кардиомиопатий (РКМП) - 14 и с врожденными пороками сердца (ВПС) - 53. Референтную группу составили 20 условно здоровых детей.

Диагностика указанных форм патологии сердца осуществлялась на основании данных анамнеза, клинического осмотра и инструментальных исследований: электрокардиографии (ЭКГ), суточного мониторирования ЭКГ (СМ ЭКГ), эхокардиографии (ЭхоКГ) с допплерографией, рентгеновского и томографического исследования органов грудной клетки.

Регистрацию ЭКГ проводили в 12 общепринятых отведениях на электрокардиографах «Мингофон-7» и «Megacart» фирмы «Simens». Холтеровское мониторирование ЭКГ осуществляли с помощью систем «Medilog Optima F4» фирмы «Oxford» и «МТ-200» фирмы «Schiller».

ЭхоКГ-исследование проводили с использованием ультразвуковой диагностической системы «Seqvonia 512» (Acuson). Кроме одномерного и двухмерного сканирования выполняли импульсную допплер-ЭхоКГ для определения наличия и степени выраженности митральной и трикуспидальной регургитации, легочной гипертензии и диастолической функции миокарда левого желудочка. При оценке эхокардиографических данных сердца детей определяли фактические показатели и по уравнениям линейной регрессии представляли их в процентах от должных величин (Иванов А.П., 1988).

Определение содержания матриксных металлопротеиназ: ММП-1, ММП-2, ММП-9 и их тканевого ингибитора - ТИММП-1, а также маркеров апоптоза: sFas-R, sFas-L, цитохрома С, аннексина-V и Cu/Zn супероксиддисмутазы (СОД) использовали метод количественного твердофазного иммунноферментного анализа (ИФА). Принцип метода ИФА основан на количественном определении исследуемого биологического агента в сыворотке крови человека с помощью его послойного связывания со специфичными антителами.

Определение концентрации оксида азота (NO) в сыворотке крови проводили колориметрическим методом. Принцип метода основан на ферментном превращении нитрата в нитрит с участием фермента нитрат-редуктазы и колориметрическом измерении концентрации нитрита по азо-красителю, образующемуся в реакции Грисса (Реутов В.П.,1998).

Всем больным с кардиомиопатиями и врожденными пороками сердца проводили симптоматическое лечение, направленное на уменьшение выраженности симптомов недостаточности кровообращения, и включало ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (ИАПФ), мочегонные препараты, сердечные гликозиды и у ряда больных Я-адреноблокаторы. Назначение больным ИАПФ было обусловлено наличием признаков сердечной недостаточности. При этом предварительно проводили пробу, которая заключалась в назначении капотена в дозе 0,2-0,4 мг/кг/сутки, под контролем числа сердечных сокращений (ЧСС) и артериального давления (АД), определяемых каждые 30 минут в течение 4-х часов. Результат считался положительным, если у ребенка не появлялось жалоб, а величина АД не снижалась более чем на 10% по сравнению с исходным уровнем. В последующем первоначальную дозу препарата увеличивали до 0,8-1 мг/кг/сутки в зависимости от динамики клинических показателей.

Оптимальной дозой ингибиторов АПФ, применяемых в педиатрической практике, считается то количество препарата, при применении которого снижается конечный систолический объем (КСО), конечный диастолический объем (КДО) и давление в левом желудочке; повышается сердечный выброс и поддерживается рабочее системное давление без проявлений брадикардии (Атрощенко И.Е., 2001; Gregory B., 2006). Больным с ДКМП лечение Я-адреноблокаторами было начато на фоне предшествующего длительного приема ИАПФ, дигоксина и диуретиков при стабильном клиническом состоянии.

Статистическую обработку всех полученных данных выполняли с использованием пакета программы «Statistica 6.0». Оценка распределения параметров в выборках проводилась с помощью построения гистограмм и графиков. Рассчитывали среднюю величину (M), ошибку средней (m); данные в тексте и таблицах представляли в виде M±m. Для сравнения средних величин использовали ANOVA и считали различия статистически значимыми при р<0,05. Корреляционный анализ в зависимости от распределения проводился по методам Пирсона и Спирмана.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Использование высокотехнологичных методов диагностики и анализ полученных данных позволили изменить первоначальный диагноз у 24% наблюдавшихся нами больных. В большинстве случаев точная диагностика формы патологии сердца и существенное изменение тактики лечения больного сопровождались нормализацией биохимических параметров и улучшением состояния пациентов, прогноз которых по направляющим документам был фатальным.

Дилатационная кардиомиопатия диагностировалась при наличии клинических признаков левожелудочковой или тотальной сердечной недостаточности, кардиомегалии, обусловленной преимущественно увеличением желудочков (больше левого) при невыраженной гипертрофии миокарда и значительном снижении систолической функции левого желудочка, сопровождавшейся атриовентрикулярной регургитацией.

В данную группу было включено 68 больных в возрасте от 2 месяцев до 16 лет. С учетом стадии недостаточности кровообращения больные были распределены на 2 группы. В группу НК I -IIA стадией вошли 36 детей с дебютом заболевания до 2-х лет и 12 детей пациентов с дебютом старше 2-х лет. Вторую группу составили 6 больных с дебютом до 2-х лет и 14 детей с дебютом старше 2-х лет с НК IIБ-III стадией.

Клиническая симптоматика ДКМП была обусловлена тяжестью нарушений кровообращения и проявлялась бледностью, цианозом, одышкой, расширением границ сердца, глухостью тонов сердца. Утяжеление декомпенсации сердца сопровождалось увеличением печени и периферическими отеками. При прогрессирующем или непрерывно рецидивирующем течении процесса отмечалось нарастание отеков нижних конечностей, появлялся асцит.

При ЭхоКГ у больных с ДКМП было установлено резкое расширение полостей сердца, особенно левого желудочка в систолу, что указывает на значимое нарушение сократительной способности миокарда, которое сопровождалось характерным изменением диастолической функции, что отражалось в значительном удлинением времени изоволюмического расслабления левого желудочка (Tivr), которое составило в среднем 0,046±0,002 секунд у больных с НК I-IIA стадией и 0,041±0,002 секунд у больных с НК IIБ-III стадией. У всех обследованных больных была выявлена значительная митральная и трикуспидальная регургитация крови. Вероятно, у данной категории больных регургитация является следствием расширения камер сердца и умеренного фиброзирования сердечных клапанов. Отмечалось также увеличение полости левого предсердия и правого желудочка, особенно выраженное у больных с НК IIБ-III стадией, что указывало на наличие застоя в малом круге кровообращения

Выявленные нарушения морфометрических и функциональных параметров сердца у пациентов с ДКМП ассоциировались со значительными изменениями сывороточной концентрации ММП и их тканевого ингибитора (табл.1). У больных с НК I-НК IIА стадией обращает внимание значимое повышение содержания ММП-1, как основного фермента, осуществляющего денатурацию коллагенов ВМ. Ее концентрация в крови у этих больных была в 4 раза выше, чем в референтной группе. Изменения содержания ТИММП-1 у этих пациентов характеризовались обратными, относительно концентраций ММР-1, изменением и направлением, что было значимо ниже референтных значений. Было выявлено также существенное повышение уровней ММП-2 и ММП-9 по сравнению с данными референтной группы (табл.1).

Таблица 1 Изменения концентраций матриксных металлопротеиназ и их тканевого ингибитора в сыворотке крови у детей с кардиомиопатиями

Примечание: здесь и в других таблицах звездочками обозначены: *- значимость различий показателей у больных по сравнению с контролем (р<0,05), ** -значимость различий показателей между группами.

При этом у больных с НК I-IIА стадией выявлены умеренные положительные корреляции содержания ММП-1 с КДР и КСР левого желудочка (r=0,44; р<0,01 и r=0,45; р<0,01 соответственно). Аналогичные связи были установлены также между уровнем ММП-2 и КСР (r=0,39; р<0,01). Эти данные указывают на то, что повышение уровня ММП способствует разрушению коллагеновой сети ВМ и расширению левого желудочка.

Обнаружены также умеренные отрицательные корреляции между концентрациями ММП-1 и ММП-2 с ФВ (r= - 0,40; р<0,01 и r = - 0,39; р<0,001 соответственно), что свидетельствует о роли этих ферментов в нарушении сократительной способности миокарда на начальных стадиях НК у детей с ДКМП. Установленные изменения позволяют полагать, что увеличение активности ММП на фоне снижения концентраций тканевого ингибитора-1 у больных с НК I-IIA стадией при ДКМП играет значительную роль в нарушении изомерного состава внеклеточного матрикса. Поскольку ММП-1 имеет большее сродство к коллагену I типа, повышение уровня этого фермента способствует расщеплению коллагена именно этого типа. При этом происходит альтерация соотношения коллагенов в сторону увеличения содержания коллагена III типа, обладающего высокой эластичностью что вероятно, способствует повышению растяжимости миокарда, дилатации левого желудочка и тем самым нарушению его систолической функции.

Концентрации изученных матриксных металлопротеиназ и их тканевого ингибитора-1 в сыворотке крови больных детей с ДКМП изменялись по мере нарастания НК. В отличие от НК I-II А стадией, у детей с НК IIБ-III стадией при ДКМП, отмечено уменьшение содержания ММП-1 ниже референтных значений, которое сопровождалось гиперпродукцией ТИММП-1. У этих пациентов содержание ММП-2 и ММП-9 оставалось на высоких уровнях.

У пациентов с НК IIБ-III стадией при ДКМП были обнаружены также значимые корреляции между показателями содержания ММП-2 и величинами систолического и диастолического размеров левого желудочка (r=0,43; р<0,01 и r=0,51; р<0,05 соответственно) и ММП-9 с увеличением размера левого предсердия (r=0,48; р<0,001). Установлена умеренная отрицательная связь уровней ММП-2 с величинами ФВ (r=-0,41; р<0,01). Удлинение времени изоволюмического расслабления миокарда (Tivr), свидетельствующее о диастолической дисфункции сердца, положительно коррелировало с увеличением содержания ТИММП-1 (r =0,49; р<0,001).

Установленные изменения концентраций ММП-1 и ТИММП-1 позволяют полагать, что при разной выраженности недостаточности кровообращения нарушение равновесия в системе ММП имеет характерные особенности. Так, снижение уровня ММП-1 у больных с НК IIБ -III стадией приводит к ослаблению коллагенолитических процессов и уменьшению деградации коллагена I типа во ВМ. Высокие концентрации ТИММП-1, путем индукции фибробластов могут усиливать синтез коллагена и других белковых компонентов ВМ, что является одной из причин развития фиброза, способствующего повышению упругости миокарда. А увеличение жесткости миокарда является одной из причин удлинения фазы изоволюмического расслабления левого желудочка, что еще более усугубляет его диастолическую дисфункцию у больных с НК IIБ- III стадией при ДКМП.

Значительное повышение концентрации ММП-2 и ММП-9 у больных с НК IIБ - III стадией указывает на возможность последующего усиления распада компонентов ВМ, что может способствовать дилатации желудочков и предсердий, а также углублению систолической и диастолической дисфункции. Учитывая, что ММП-2 и ММП-9 разрушают не только желатины, а также дистрофин, коллагены I и III типов ВМ и тяжелые цепи Я-миозина можно полагать, что деградация белков внеклеточного матрикса и разрушение кардиомиоцитов у больных с НК IIБ - III стадией приобретает перманентный характер и может быть одной из основных причин прогрессирования НК.

Таким образом, коллагенолитические процессы и сопровождающее их фиброзирование под воздействием ММП и ТИММП-1 во ВМ у детей с ДКМП продолжается при всех стадиях НК. Однако у пациентов с НК IIА-III стадией распад коллагена сочетается с еще большей активацией процессов фиброзирования во ВМ, обусловленной повышением уровня ТИММП-1. Следует отметить, что в ответ на снижение сократительной способности сердца, формируется гипертрофия миокарда ЛЖ. Однако, степень гипертрофии у больных с НК I-II А стадией при ДКМП неадекватна степени дилатации левого желудочка. Неспособность миокарда развивать адекватную гипертрофию как основной механизм долговременной компенсации систолической дисфункции, обусловливает стойкое и прогрессирующее снижение сократительной способности и расширение левого желудочка. При этом нарушается эффективность компенсаторного механизма Франка-Старлинга. Развивающийся в результате гемодинамической нагрузки реактивной фиброз в конечных стадиях НК приводит к дезадаптивному ремоделированию сердца в виде дилатации камер и неблагоприятному исходу заболевания у таких детей.

Гипертрофическая кардиомиопатия у обследованных детей характеризовалась скудностью или отсутствием жалоб. Больные с различными формами ГКМП были распределены на 2 группы. В первую группу вошли 20 детей с обструктивной формой ГКМП, во вторую 16 больных с необструктивной формой. Отличительным признаком ГКМП у детей явилось раннее развитие ЭКГ и ЭхоКГ изменений, до появления жалоб. При этом у больных с ГКМП выявлялись: увеличение толшины миокарда межжелудочковой перегородки и задней стенки левого желудочка; уменьшение параметров левого желудочка (КДР, КСР, КДО и КСО) и снижение УО сердца. Показатели, характеризующие систолическую функцию (ФВ) миокарда были увеличены. Наиболее выраженные изменения параметров и функции сердца отмечены у детей с обструктивной формой ГКМП. При этом было обнаружено существенное замедление скорости трасмитрального кровотока во время раннего диастолического наполнения левого желудочка (V₁), при значительном повышении скорости трансмитрального кровотока в систолу предсердий (V₂); нарушение соотношения скоростей и значимое удлинение времени изоволюмического расслабления (T_ивр) левого желудочка у больных с обструктивной формой заболевания (табл.2).

Таблица 2 Средние величины Эхо-КГ показателей диастолической функции миокарда левого желудочка у детей с гипертрофической кардиомиопатией

У всех больных с ГКМП были выявлены изменения содержания ММП и ТИММП-1 в сыворотке крови, выраженность которых зависела от клинической формы заболевания. У пациентов с обструктивной и необструктивной формами ГКМП направленность изменений ММП и ТИММП-1 была одинаковой: снижение уровня ММП-1 сопровождалось повышением концентраций ТИММП-1 у тех же больных. У всех больных с ГКМП уровень ММП-2 и ММП-9 в сыворотке крови был значительно повышен по сравнению с референтной группой. Особенно высокие концентрации ферментов регистрировались у больных с обструктивной формой. Выявленные у этих больных корреляции между концентрациями ММП и их тканевого ингибитора-1 и величинами показателей эхокардиографического состояния сердца указывают на участие этих ферментов в процессах миокардиальной дисфункции. Корреляционный анализ выявил связь толщины стенок (Тмжп и Тзслж) с концентрацией изучаемых ММП: отрицательную - между Тмжп и ММП-1 (r=-0,77; р<0,001) и положительную- между ТИММП-1 (r=0,39; р<0,01); Тзслж и ММП-2 (r=0,34; р<0,01). Выявленные корреляции позволяют полагать, что утолщение миокарда обусловлено как гипертрофией кардиомиоцитов, так и следующим за деструкцией коллагена фиброзом внеклеточного матрикса. В различных участках миокарда левого желудочка эти изменения - фиброз и гипертрофия, - неоднородны. Возможно, утолщение межжелудочковой перегородки связано с фиброзными изменениями, что подтверждает наличие обнаруженных нами корреляций.

У этих больных была выявлена обратная связь между параметрами ФВ и сывороточным уровнем ММП-1 (r=-0,48; р<0,01). Уменьшение амплитуды скоростей раннего наполнения левого желудочка (V₁), свидетельствующее о диастолической дисфункции, коррелировало с увеличением уровня ТИММП-1 (r = 0,67; р<0,01) и снижением концентраций ММП-1(r = 0,69; р<0,01).

Таким образом, повышение содержания ТИММП-1 на фоне снижения концентраций ММП-1 может приводить к снижению утилизации коллагена. Кроме того высокие концентрации ТИММП-1 могут усиливать синтез коллагена и других белковых компонентов ВМ путем индукции фибробластов, что является одной из причин развития фиброза, способствующего повышению упругости миокарда у обследованных нами больных с обструктивной формой ГКМП. При этом нарушается баланс его типов, что способствует накоплению коллагена I типа. Обладая высокой жесткостью, коллаген I типа обусловливает повышение упругости миокарда и нарушения его расслабления, что является основной причиной развития диастолической дисфункции миокарда, которая выражается в снижении скорости трансмитрального кровотока во время раннего наполнения ЛЖ. Вместе с тем, повышение упругости миокарда является причиной импульсивного сокращения ЛЖ во время систолы и ведет к повышению ФВ. Однако повышение сократимости сердечной мышцы у пациентов с ГКМП указывает на гипердинамический характер его сокращения в условиях сниженной постнагрузки вследствие уменьшения ударного объема сердца и развития фиброза. Кроме того, аккумуляция других белковых компонентов ВМ - фибронектина, эластина, во внеклеточном пространстве миокарда способствует утолщению стенок левого желудочка, тем самым уменьшая размеры полости ЛЖ, что имеет клиническое значение при ГКМП.

У обследованных нами детей гипертрофия миокарда сопровождалось различными нарушениями ритма и проводимости сердца, которые могут ассоциироваться с внезапной смертью больных (Леонтева И.В. 2000).

Таким образом, нарушение баланса системы ММП в миокарде детей с ГКМП является причиной патологического ремоделирования сердца, диастолической дисфункции ЛЖ, нарушений ритма и проводимости сердца.

Рестриктивная кардиомиопатия была диагностирована в соответствии клинической картиной болезнью по следующим критериям: 1) наличию признаков бивентрикулярной сердечной недостаточности; 2) нормальной по величине полости ЛЖ и близкой к норме его систолической функции при значительно нарушенной функции расслабления; 3) значительно увеличенным размером предсердий; 4) отсутствию выраженной гипертрофии миокарда; 5) отсутствию заболеваний перикарда, эндокарда или клапанов сердца.

В данную группу было включено 14 больных в возрасте от 9 месяцев до 16,3 лет (в среднем 9,8±1,64 лет), с первичной миокардиальной РКМП и различными стадиями НК. Из них мальчиков было 8, девочек -6.

Основные клинические проявления РКМП были обусловлены синдромом рестрикции, характеризующимся венозным застоем крови на путях притока к левому и правому желудочкам. Больные предъявляли жалобы на выраженную одышку и слабость при физической нагрузке, связанные с усугублением нарушения диастолического наполнения желудочков. Малосимптомное течение в начале заболевания приводило к тому, что диагностика его была возможна при явных признаках декомпенсации и выраженных изменениях в миокарде.

Таблица 3 Основные эхокардиографические параметры у детей с рестриктивной кардиомиопатией (в процентах от должных величин)

Изменения клинических и инструментальных параметров сердца при РКМП ассоциировались с нарушением равновесия между ММП и ТИММП-1. Анализ сывороточных концентраций ММП при РКМП выявил их повышение на фоне снижение ТИММП-1 у всех больных независимо от стадии НК. Однако малочисленность группы больных с РКМП не позволила распределить их по стадиям НК. Особенности гемодинамики обусловили своеобразие изменений ММП и ТИММП-1 при этой патологии. Так, у пациентов с РКМП повышение ММП-1 было обнаружено у всех больных независимо от стадии НК, однако оно было менее выражено, чем у пациентов с ДКМП и составило 4.78±0.31 нг/мл, что в 2 раза ниже, чем у пациентов с ДКМП при НКI-IIA стадией и в 2,8 раза выше чем у больных при НКIIБ-III стадией.

При этом была установлена ассоциация между тяжестью клинических проявлений и снижением содержания ТИММП-1 у всех наблюдавшихся больных. По-видимому, снижение активности ТИММП-1 имеет в этих условиях компенсаторное значение и препятствует еще большему нарушению наполнения желудочков за счет уменьшения развития фиброза во ВМ сердца.

Отмечено также существенное повышение уровней ММП-2 и ММП-9 (в 2,3 и в 2,1 раза соответственно) у больных по сравнению с их значениями у детей референтной группы, что составило 536.6±24.8 нг/мл и 822.84±19.46 нг/мл соответственно. При этом были установлены умеренные положительные связи уровней ММП-2 с величинами диаметров правого предсердия и правого желудочка, а также степенью легочной гипертензией (r=0,51, р<0,001; r= 0,43, р<0,001; r= 0,55, р<0,001 соответственно). При этом положительная корреляция между содержанием ММП-9 и увеличением размера левого предсердия (r= 0,64; р<0,001) и повышением соотношения скоростей раннего и позднего наполнения ЛЖ (r=0,36; p<0,01) характеризует участие этих ферментов в дилатации предсердий и правого желудочка, а также в формировании диастолической дисфункции миокарда ЛЖ у больных с РКМП. В связи с этим можно полагать, что дефект диастолы при РКМП у детей приводит к развитию диастолической сердечной недостаточности, которая характеризуется нарушением растяжимости желудочков и систолической недостаточностью предсердий.

Таким образом, изменения баланса ММП и ТИММП-1 в структуре ВМ указывают на ключевую роль этих ферментов в ремоделировании сердца. При повышении концентраций желатиназ ММП-2 и ММП-9 структура ВМ нарушается, что приводит к развитию фиброза (Martos R. et al. 2007).

Любые изменения соотношений ММП и ТИММП-1 способствуют нарушению устойчивого баланса между синтезом и распадом коллагена, что является началом фиброзирования миокарда. Поэтому установленные нами нарушения соотношений ММП и ТИММП-1 в крови больных детей являются характерной особенностью кардиомиопатий независимо от их нозологических форм и путей формирования сердечной недостаточности, так как фиброз миокарда является причиной диастолической дисфункций и декомпенсации сердечной деятельности.

Кроме того было установлено, что удлинение фазы изоволюмического расслабления ЛЖ у больных с ДКМП (V₁ и V₂ не изменены - псевдонормальный тип нарушения диастолической функции сердца), уменьшение амплитуды скоростей раннего наполнения левого желудочка (V₁) при ГКМП (контрактильный тип нарушения диастолической функции сердца) и уменьшение амплитуды скоростей позднего наполнения левого желудочка (V₂) при РКМП (рестриктивный тип нарушения диастолической функции сердца) свидетельствуют о наличии диастолической дисфункции сердца при всех формах кардиомиопатий у детей, связанных с развитием фиброза сердца.

Врожденные пороки сердца были диагностированы у 53 больных, мальчиков было 29, девочек - 24. Критериями включения в данную группу являлись наличие ВПС, сопровождающегося дилатацией полостей сердца и снижением систолической функции ЛЖ. Клинические проявления ВПС в первые месяцы жизни проявились затруднениями при кормлении, отсутствием прибавки массы тела, беспокойством, бледностью, одышкой и кашлем. При осмотре на фоне тяжелого общего состояния отмечались бледность кожных покровов, периферический цианоз, особенно выраженный на нижних конечностях, одышка с втяжением уступчивых мест грудной клетки.

У детей с ВПС недостаточность кровообращения может развиваться как следствие перегрузки объемом (ДМЖП, ДМПП, ОАП, недостаточность аортального клапана) так и давлением (стеноз аорты, коарктация аорты). Кроме того она может быть связана с ишемией миокарда: в детской популяции с выявлением аномального отхождения левой коронарной артерии от легочной артерии (АОЛКАЛА).

Как показано в табл. 4, у больных с ВПС были выявлены изменения в продукции ММП и их тканевого ингибитора в зависимости от вида порока и стадии недостаточности кровообращения. Клинические проявления АОЛКАЛА появлялись у детей первых месяцев жизни. На момент поступления клиническая картина складывалась из признаков левожелудочковой НК, сочетавшихся с инфарктоподобными изменениями в миокарде и с недостаточностью митрального клапана, вследствие инфаркта папиллярных мышц и нарушения работы связочного аппарата МК. При аускультации у всех пациентов выявлялся систолический шум митральной регургитации.

Таблица 4 Изменения содержания матриксных металлопротеиназ и их тканевого ингибитора-1 в сыворотке крови у детей при врожденных пороках сердца

При анализе изменения концентрации ММП у больных с АОЛКАЛА было выявлено более выраженное повышение уровня всех изучаемых ММП и снижение ТИММП-1 ингибитора в сыворотке крови по сравнению с референтными значениями. При этом концентрация ММП-1 составила 11.74 ±1,17 нг/мл, что было в 4,5 раза выше, чем в контроле. Отмечено также существенное повышение уровня ММП-2 и ММП-9 (в 2,3 и в 2,1 раза соответственно) у больных по сравнению с их значениями у детей референтной группы, что составило 651,23±38,52 нг/мл и 952.43±41,07 нг/мл соответственно. При этом особенно высоким было содержание ММП-9, что может быть связано с тропностью этого фермента к сосудам коронарной артерии. Увеличение концентрации ММП сопровождалось значительным снижением содержания их тканевого ингибитора, концентрация которого составила 136,79±14,34 нг/мл, что значимо ниже референтных значений.

Нарушения равновесия между ММП и ТИММП-1 у больных с АОЛКАЛА ассоциировались с выраженной дилатацией ЛЖ и нарушениями функций сердца. При этом были выявлены умеренные корреляции между уровнями ММП-1 и величинами КДР, КСО и КДО левого желудочка (r=0,33; р<0,01, r= 0,52, р<0,01; r=0,47, р<0,01 соответственно), а также отрицательная связь с ФВ (r= - 0,57 р<0,01;). Установлены положительные корреляции уровней ММП-2 с КДР и с КСР (r=0,47, р<0,01; r= 0,57, р<0,01 соответственно). Выявлены также корреляции между содержанием ММП-9 и размерами левого желудочка КСР и КСО (r=0,71, р<0,001; r=0,74, р<0,001 соответственно) и отрицательная связь с ФВ (r=-0,54, р<0,01). Эти данные свидетельствуют о роли ММП в процессах повреждения миокарда и нарушении его функций у таких больных.

При проведении индивидуального анализа нами были выявлены очень высокие концентрации ММП-9 (1094,31нг/мл и 1214,68 нг/мл) у двух умерших больных с АОЛКАЛА по сравнению с выжившими пациентами этой группы что, может быть связано с участием данного фермента в нарушении структуры коронарных сосоудов. У детей после хирургической коррекции анамолии на фоне терапии, направленной на коррекцию НК, отмечалось улучшение общего состояния и морфометрических и функциональных параметров сердца.

При исследовании ММП у больных с ВПС с перегрузкой объемом или давлением, в различных стадиях НК были обнаружены однонаправленные изменения изучаемых параметров во всех стадиях ее развития. У всех пациентов этой группы выявлено значимое снижение содержания ММП-1. Его наименьшая концентрация у больных с НКIIБ -III стадией была в 2 раза ниже, чем в референтной группе и составила 1,21±0,13 нг/мл. Изменения содержания ТИММП-1 у этих пациентов характеризовались обратным, относительно концентраций ММР-1, направлением и составили 337,92±22,45 нг/мл при НКI- IIА стадии и 391,02±26,59 нг/мл при НКIIБ-III стадии, что было значимо выше референтных значений.

У всех пациентов с перегрузкой объемом или давлением, выявлено значительное повышение уровня ММП-2 по сравнению с данными референтной группы, что составило 541.66±29.71 нг/мл при НК I-IIА стадией и 638.66±26.87 нг/мл при НК IIБ-III стадией. Обращает на себя внимание тенденция к снижению концентрации ММП-9 в отличие от предыдущих групп больных с кардиомиопатиями. Её концентрации были равны 336.43±21.63 нг/мл при НКI IIА стадии и 368.31±24.28 нг/мл при НК IIБ-III стадии, которые сушественно не отличались от таковых в референтной группе.

У больных с ВПС, с перегрузкой объемом или давлением при НКI-IIА стадии были выявлены отрицательные корреляции между содержанием ММП-1 и величинами КДР и КСР левого желудочка, (r=-0,47; р<0,01, и r=-0,51; р<0,01 соответственно). Положительные связи были установлены между уровнями ММП-2 и КСР (r=0,48; р<0,01), а также ММП-2 и ФВ (r=- 0,51; р<0,001). Отмечалась также негативная зависимость между ТИММП-1 и ФВ (r=- 0,38; р<0,001).

У пациентов с ВПС с перегрузкой объемом или давлением при НК IIБ - III стадии были отмечены более выраженные изменения содержания изучаемых ферментов. У этих больных выявлены отрицательные корреляции содержания ММП-1 с систолическими, с диастолическими размерами левого желудочка, Тмжп (r=-0,39; р<0,01, r=-0,47; р<0,05 и r=-0,52; р<0,05 соответственно) и ТИММП-1 с ФВ (r =-0,36; р<0,001), а также ММП-2 с ФВ (r =-0,61; р<0,001). Была установлена также положительная корреляция между уровнями ТИММП-1 и Тмжп (r=0,41; р<0,05) Удлинение времени изоволюмического расслабления миокарда Tivr, положительно коррелировало с увеличением содержания ТИММП-1 (r =0,49; р<0,01).

Эти изменения свидетельствуют, что повышение активности ММП-2 у больных ВПС с перегрузкой объемом или давлением играют значимую роль в деструкции ВМ, что усугубляет процессы дилатации камер сердца. При этом увеличение жесткости миокарда, с одной стороны является причиной диастолической дисфункции, а с другой, необходимо для сохранения целостности стенок левого желудочка. Такому варианту изменений способствует также уменьшение концентраций ММП-1 и ММП-9, которое указывает на ослабление коллагенолитических процессов во ВМ (Spinale F. G. 2007).

На основании этих данных можно полагать, что при различных формах патологии миокарда изменения активности ММП и ТИММП-1 определяют типы ремоделирования сердца. Нами были разработаны следующие варианты ремоделирования сердца (рис.1).

Рис. 1. Варианты ремоделирования сердца

1. Повышение активности ММП на фоне снижения концентрации ТИММП-1 у больных с ДКМП при НК I-IIА стадией, РКМП и АОЛКАЛА способствует деградации коллагенов ВМ, что приводит к дилатации камер сердца и к эксцентрическому ремоделированию.

2. Повышение содержания ТИММП-1 на фоне снижения ММП-1 при гипертрофической кардиомиопатии приводит к гипертрофии стенок миокарда, уменьшению объёма левого желудочка и к концентрическому ремоделированию.

3. Повышение ТИММП-1 и ММП-2 на фоне снижения ММП-1 и МПП-9 при ВПС, сопровождающихся повышением объема крови или давления в полостях сердца, приводит к расширению и уплотнению камер сердца

Анализ изменений маркеров апоптоза показал, что при кардиомиопатиях и врожденных пороках сердца, их направленность была одинаковой. Однако у детей с НК IIБ-III стадией при ДКМП и АОЛКАЛА отмечена наибольшая выраженность процессов апоптоза.

У обследованных детей с ДКМП было отмечено усиление апоптической гибели кардиомиоцитов. При этом выраженность индукции процессов апоптоза у этих больных существенно зависела от стадии НК (табл.5). У больных с ДКМП при НК I-IIA стадии не отмечено значительных изменений содержания sFas-R и sFas-L, что указывает на отсутствие начальная стадия Fas-индуцированного пути апоптоза при НК I-IIA стадии у больных с ДКМП.

У больных ДКМП и НК IIБ-III стадии были выявлены высокие концентрации sFas-R и sFas-L в 1,2-2 раза превышавшие их уровни у детей референтной группы и увеличенные в 1,1-1,6 раза соответственно по сравнению с больными с НК I-IIА стадией. Увеличение концентрации sFas-R и sFas-L у детей с НК IIБ-III стадией характеризует индукцию Fas-зависимого пути апоптоза кардиомиоцитов только на последних стадиях развития НК.

Таблица 5 Изменения параметров апоптоза у детей с дилатационной кардиомиопатией

Анализ полученных данных выявил значимое повышение уровней цитохрома-С и аннексина-V в сыворотке крови у детей с ДКМП по мере нарастания НК. Повышение концентраций цитохрома-С у пациентов как с НК I-IIА стадией, так и с НК IIБ-III стадиями при ДКМП указывает на присутствие митохондриального звена апоптоза во всех стадиях НК.

При этом у больных с НК I-IIА стадией при ДКМП выявлены положительные корреляции между содержанием цитохрома С и величинами КДР и КСР левого желудочка(r=0,41; р<0,01, r=0,48; р<0,01 соответственно), а также отрицательная связь c ФВ (r=-0,38; р<0,01). У больных с НК IIБ-III стадией отмечена связь концентраций цитохрома-С с ФВ (r=- 0,42, р<0,05) и диастолическим объемом левого желудочка (r= -0,34, р<0,01). Увеличение содержания цитохрома-С характеризует степень гипоксического поражения миокарда у детей с ДКМП. При этом обнаруженная прямая корреляция между концентрациями sFas-L и размерами полостей левого желудочка (КСР: r=0,49, р<0,05 и КДР: r=0,41, р<0,05) у пациентов с НК IIБ-III стадией указывает на активацию процессов Fas-зависимого пути апоптоза в последних стадиях НК.

Эти данные свидетельствуют о непрерывном характере апоптоза у обследованных больных при всех стадиях недостаточности кровообращения при ДКМП.

У пациентов с гипертрофической кардиомиопатией были выявлены умеренно выраженные изменения концентраций sFas-L и его растворимого рецептора sFas-R (табл.6). Содержание sFas-L было умеренно повышено только у детей с обструктивной формой ГКМП.

Таблица 6 Изменения параметров апоптоза у детей с различными формами гипертрофической кардиомиопатии

Аналогические изменения были отмечены и в содержании цитохрома-С и аннексина-V, которые были значимо выше у больных с обструктивной формой ГКМП. Эти факты свидетельствуют, что у больных с ГКМП наиболее выражен митохондриальный путь индукции апоптоза. Причем корреляционный анализ не выявил наличия значимых связей маркеров апоптоза в крови с морфологическими показателями сердца при необструктивной форме ГКМП. Хотя наличие корреляций между концентрациями цитохрома С в крови и Тмжп у больных с обструктивной формой ГКМП свидетельствует об участии этого фермента в развитии гипоксических повреждений миокарда.

У детей с рестриктивной кардиомиопатией компоненты системы sFas-R/sFas-L существенно не отличались от контрольных значений (табл.7). Не исключено, что дефицит в проведении сигнала для индукции апоптоза по Fas-зависимому пути, связанный со снижением концентрации sFas-R/sFas-L у пациентов с РКМП, свидетельствует об устойчивости клеток миокарда к Fas-зависимой ПГК. Одной из причин толерантности миокарда к этому звену ПГК может быть активация антиапоптических белков семейства bcl.

Таблица 7 Изменения параметров апоптоза у детей с рестриктивной кардиомиопатией

У больных с РКМП обнаружено увеличение концентраций цитохрома-С (0,88±0,04 нг/мл) и аннексина-V (8,90±0,45 нг/мл), что значительно отличалось от контроля. Повышение сывороточных концентраций цитохрома-С и аннексина-V указывает на активацию митохондриального звена апоптоза у таких больных.

Выявленная положительная ассоциация между концентрацией цитохрома С в сыворотке крови и КСР и КДР свидетельствует об участие этого фермента в развитии гипоксических изменений миокарда. Наличие диастолической дисфункции (V1/V2), положительно коррелировало с повышением содержания цитохрома-С (r=0,57; р<0,05). Установлена прямая корреляция уровня цитохрома-С в сыворотке крови с давлением в легочной артерии (r=0,41, р<0,05).