Гликоксидирование, артериальная биомеханика и повреждение органов-мишеней (GlycOxiTOD)

ВВЕДЕНИЕ

Атеросклеротическая сердечно-сосудистая болезнь (АСЗС) представляет собой одну из ведущих причин заболеваемости и смертности населения. Артериальная гипертензия (АГТ) наряду с другими факторами сердечно-сосудистого риска (ССР) предрасполагает к нарушениям структуры и функции крупных и мелких артерий, приводящим к преждевременному старению сосудов и завершающимся развитием поражений органов-мишеней (ТОД), что рецидивирует. явный, но недостаточно диагностируемый предшественник АССЗ. Однако не у всех пациентов развивается ТОД, и при этом они не развиваются в один и тот же период времени и с одинаковой интенсивностью. Кроме того, пациенты, у которых первоначально наблюдается сердечно-сосудистый риск от низкого до умеренного, уже считаются имеющими сердечно-сосудистый синдром от умеренного до высокого при наличии TOD, с более строгими терапевтическими целями [1,2].

Сосудистая биомеханика в первую очередь фокусируется на изучении механических свойств и поведения артерий. Неблагоприятная артериальная биомеханика связана с развитием и прогрессированием атеросклероза и атеросклероза. Эти процессы представляют собой континуум повреждения сосудов, опосредованный накоплением окисленных липопротеинов в субэндотелиальном пространстве, активацией и усилением воспалительных путей, а также развитием артериального фиброза и кальцификации. В основе этих явлений лежит возникновение эндотелиальной дисфункции, характеризующейся повышенной проницаемостью и потерей фильтрующей способности сосудистого эндотелия для проникновения вредных молекул в артериальную стенку [3,4].

Окислительный стресс, определяемый как дисбаланс между продукцией реактивных форм и антиоксидантными системами в пользу первых, играет решающую роль в развитии эндотелиальной дисфункции, отложении окисленных липопротеинов и провоспалительном взаимодействии между ними и мононуклеарно-фагоцитарной системой. Накопление активных форм кислорода (АФК) и других индуцирует явления перекисного и гликооксидирования липидов, кульминацией которых является образование конечных продуктов липоксидации и гликирования (АЛЭ и КПГ соответственно). ALE и AGE могут связываться с белками, вызывая функциональные и структурные аномалии, а также влиять на клеточную передачу сигналов, активируя, среди прочего, пути смерти [5,6].

Неблагоприятный окислительно-восстановительный статус и уровень гликирования связаны со старением, дегенеративными заболеваниями и накоплением сосудистых повреждений в определенных субпопуляциях, особенно у пациентов с сахарным диабетом (СД). Однако мало что известно о влиянии гликирования и гликооксидации антиоксидантной системы на биомеханику артерий и развитие поражения органов-мишеней у практически здоровых пациентов с умеренным и высоким ССР. Мы стремимся изучить конкретную взаимосвязь между артериальными биомеханическими нарушениями и ТОД с уровнем гликирования сыворотки, статусом гликооксидации и функционально-структурным балансом некоторых элементов антиоксидантной системы, уделяя особое внимание каталазе, супероксиддисмутазе и глутатионпероксидазе [4,7,8].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проектирование и настройка проекта

Это обсервационный, амбиспективный и многоцентровый проект, поддерживаемый отделением гипертонии и сердечно-сосудистого риска отделения внутренней медицины университетской больницы Сантьяго-де-Компостела. Пациентами-кандидатами будут лица, принадлежащие к Организационной структуре интегрированного управления (EOXI) Сантьяго-де-Компостела и Барбанса, которые обращаются за консультацией по вопросам диагностики сердечно-сосудистого риска, ведения и последующего наблюдения [9].

Участники. Критерии включения и исключения

Из общего числа проконсультированных пациентов будут предварительно выбраны только лица старше 18 лет с профилем сердечно-сосудистого риска сердечно-сосудистых заболеваний от умеренного до высокого на основании эталонных показателей. Критерии исключения будут включать наличие СД в соответствии с текущими клиническими рекомендациями, привычку к курению (определяемую как текущее потребление и в течение 6 месяцев до набора), рискованное употребление алкоголя (определяемое как потребление, превышающее 10 г и 20 г в день для женщин и мужчин). , соответственно) и установленное сердечно-сосудистое заболевание [10-14].

Оценка артериальных биомеханических маркеров и TOD

Мы проведем двустороннее ультразвуковое исследование общей сонной артерии (ОСА), внутренней сонной артерии (ВСА) и дистальных артерий нижних конечностей с использованием устройства Mindray Z60 (Mindray®, Гуандун, Китай) с высокочастотным датчиком. Будут извлечены следующие измерения и расчеты:

1. В режиме движения (М-режим) одновременно измеряют радиус артерии, артериальное давление и общую толщину стенки для расчета параметров растяжимости и напряжения в среднем сегменте ОСА [15,16].
2. В двумерном режиме (В-режим) автоматизированное измерение толщины интимы-медиа (ТИМ) в дистальной области ОСА, а также обнаружение и характеристика холестериновых бляшек[17].
3. В режиме спектральной допплерографии выполнено морфологическое описание объемно-временной функции (потока) через показатели скорости потока и показателей сосудистого сопротивления в среднем сегменте ОСА и ВСА [18].
4. В В-режиме с модулем эластографии прямая оценка степени локальной жесткости в среднем сегменте ОСА [19].
5. В режиме спектральной допплерографии с синхронизацией ЭКГ оценивалась скорость каротидно-бедренной пульсовой волны (c-f PWV) [20].
6. В режиме спектральной допплерографии проводится оценка лодыжечно-плечевого индекса (ЛПИ) [21].

Мы также оценим начальное повреждение микроциркуляторного русла сетчатки с помощью ретинографии с устройством Topcon TRC-NW6S (Electronics®, Токио, Япония).

Оценка маркеров окислительного стресса и структуры активности антиоксидантной системы

Для оценки окислительно-восстановительного статуса уровни окисления липидов (перекисное окисление липидов) и белков в плазме и моче будут определяться путем количественного определения веществ, реагирующих на тиобарбитуровую кислоту (TBARS) и восстановленных тиолов, соответственно, в соответствии с указанными протоколами [22,23]. Оба метода позволяют проводить количественную оценку спектрофотометрическими методами. Анализы будут проводиться с использованием анализатора Asys UVM-340 (Biochrom®, Кембридж, Великобритания). Ферментативная функция глутатионпероксидазы, каталазы и супероксиддисмутазы будет измеряться как ферментативная активность с помощью анализатора Asys UVM-340 (Biochrom®, Кембридж, Великобритания) в соответствии с указанными протоколами [24,25]. Структурные особенности антиоксидантных ферментов на основе закономерностей гликирования и гликооксидации будут оцениваться с помощью протеомики, включая SDS-PAGE, хроматографию и масс-спектрометрию [26-28].

Определение статуса гликирования и гликооксидации

Процент гликозилированного гемоглобина будет оцениваться с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с анализатором Hemoglobin next (А. Menarini Diagnostics®, Флоренция, Италия). Уровни фруктозамина будут определяться ферментативным методом диазим-гликированных белков сыворотки (Diazyme, Кент, Великобритания) на анализаторе Advia 2400 (Siemens Healthcare Diagnostics Inc.®, Тэрритаун, США). Процент гликированного альбумина будет оцениваться по уровням фруктозамина и альбумина [29,30]. Эту лабораторную оценку будет проводить лабораторный отдел Центральной больницы.

Общие уровни гликооксидации будут количественно определены путем определения конечных продуктов гликирования (AGE) в коже с помощью AGE Reader (DiagnOptics BV®, Гронинген, Нидерланды). КПГ в основном представляют собой гликированные аддукты, связанные с белками, которые возникают в ходе процессов гликооксидации. AGE Reader был разработан для неинвазивной оценки автофлуоресценции кожи (SAF) с использованием флуоресцентных свойств различных AGE [31].

Результаты сердечно-сосудистого риска

Мы измерим количество необходимых для лечения (NNT) консультаций и время обследования для выявления нарушений биомеханики артерий и повреждения органов-мишеней (TOD) и, таким образом, определим повышенный CVR, требующий интенсификации терапии. Также будут оцениваться сердечно-сосудистые и цереброваскулярные события, госпитализация, консультации, смерть и инвалидность [32].

Этические соображения и надлежащая клиническая практика

Это исследование будет проводиться в соответствии с этическими принципами Хельсинкской декларации и стандартами передовой практики исследований Службы здравоохранения Галисии (Испания) (SERGAS). Письменное информированное согласие будет получено от всех пациентов, согласившихся участвовать. Протоколы были одобрены Комитетом по этике исследований Сантьяго-Луго (коды 2021/401 и 2023/302).

План работ и ход проекта

На первом этапе мы планируем включить пациентов, соответствующих критериям и давших согласие на участие. Клинико-антропометрическая оценка, артериальная биомеханика, выявление ТОД и забор проб будут проводиться в одном медицинском акте. Маркеры биомеханического, окислительного стресса, гликирования и гликооксидации будут количественно определены как у пациентов с биомеханическими нарушениями, так и без них, а также у пациентов с артериальным ТОД. Целью этого этапа является оценка различий между группами пациентов на основе биомеханических параметров и артериального ТОД. В подгруппе пациентов также будут оцениваться различия в структурно-функциональной структуре антиоксидантных ферментов по уровням гликирования и гликооксидации, а также их связь с артериальными биомеханическими нарушениями и ТОД. Этот этап будет включать извлечение, сбор, обработку и анализ предварительных данных, а также достижение первоначальных результатов проекта.

На втором этапе,

1. Пациенты без биомеханических нарушений или TOD будут проходить 5-летнее наблюдение с ежегодной и окончательной оценкой биомеханических нарушений, TOD и сердечно-сосудистых исходов. Целью этого этапа является оценка различий предыдущих маркеров между группами пациентов на основе биомеханических параметров и артериального ТОД. В подгруппе пациентов будут также оценены различия в структурно-функциональном отношении антиоксидантных ферментов по уровням гликирования и гликооксидации и их связь с артериальными биомеханическими нарушениями и ТОД. Этот этап будет включать извлечение, сбор, обработку и анализ предварительных данных, а также получение окончательных результатов проекта.
2. Пациенты с биомеханическими нарушениями и/или ТОД будут проходить 5-летнее наблюдение с ежегодной и окончательной оценкой прогрессирования ТОД и сердечно-сосудистых исходов. Целью этого этапа является оценка различий в предыдущих маркерах между группами пациентов на основе артериального TOD и сердечно-сосудистых исходов. В подгруппе пациентов будут оценены различия в структурно-функциональной структуре антиоксидантных ферментов по уровням гликирования и гликооксидации, а также их связь с ТОД и сердечно-сосудистыми исходами. Этот этап будет включать извлечение, сбор, обработку и анализ предварительных данных, а также получение окончательных результатов проекта.

Математический анализ и моделирование

Будет использован пакет статистического программного обеспечения SPSS 22.0 (SPSS Inc.®, Чикаго, Иллинойс, EE.UU). Будет использован описательный статистический подход, включая оценку нормальности количественных переменных. Одномерная статистика будет использоваться для сравнения групп с помощью конкретных тестов в зависимости от типа переменной. Если будут получены соответствующие результаты, будут проведены исследования линейной корреляции. После одномерного анализа будут построены многомерные модели, как поясняющие связь предикторов с исходами, так и прогнозирующие риск биомеханических нарушений, TOD и сердечно-сосудистых результатов. Для оценки факторов, которые могут повлиять на биомеханические параметры, TOD и сердечно-сосудистые результаты с течением времени, будут применяться специальные математические процедуры, связанные с подходом к моделированию суставов и анализом временных рядов. Расчеты размера выборки будут основаны на конкретных статистических тестах в соответствии с типом и распределением переменной, всегда с учетом умеренного размера эффекта, 95% доверительного интервала (95% ДИ) и мощности не менее 80% [33-35].

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Ван MC, Ллойд-Джонс DM. Оценка сердечно-сосудистого риска у пациентов с гипертонической болезнью. Am J Hypertens 2021; 34: 569-77. https://doi.org/10.1093/ajh/hpab021.
2. Пискорц Д. Повреждение органов, опосредованное гипертензией, и лечение гипертонии. Как оценить положительный эффект антигипертензивного лечения? Кардиоваск при высоком кровяном давлении Предыдущая 2020 г.; 27: 9-17. https://doi.org/10.1007/s40292-020-00361-6.
3. Саймон Б.Р., Кауфманн М.В., Макафи М.А., Болдуин А.Л. Конечно-элементные модели для механики артериальных стенок. J Biomech Eng 1993;115:489-96. https://doi.org/10.1115/1.2895529.
4. Гузик Т.Дж., Тоуз Р.М. Окислительный стресс, воспаление и сосудистое старение при гипертонии. Гипертония 2017;70:660-7. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.117.07802.
5. Вистоли Г., Де Маддис Д., Ципак А., Заркович Н., Карини М., Альдини Г. Конечные продукты гликооксидации и липоксидации (AGE и ALE): обзор механизмов их образования. Free Radic Res 2013;47 Приложение 1:3-27. https://doi.org/10.3109/10715762.2013.815348.
6. Джанацца Э., Бриоши М., Фернандес А.М., Банфи К. Липоксидирование при сердечно-сосудистых заболеваниях. Редокс Биол 2019;23:101119. https://doi.org/10.1016/j.redox.2019.101119.
7. Аль-Курайши Х.М., Сами О.М., Хусейн Н.Р., Аль-Гариб А.И. Метформин и/или вилдаглиптин смягчают окислительный стресс, вызванный сахарным диабетом II типа: интригующий эффект. J Adv Pharm Technol Res 2020;11:142-7. https://doi.org/10.4103/japtr.JAPTR_18_20.
8. Маттсон, член парламента. Роль продукта перекисного окисления липидов 4-гидроксиноненала при ожирении, метаболическом синдроме и связанных с ним сосудистых и нейродегенеративных заболеваниях. Опыт Геронтол 2009;44:625-33. https://doi.org/10.1016/j.exger.2009.07.003.
9. Больница Clínico Universitario de Santiago — Área Sanitaria de Santiago de Compostela y Barbanza (Hospitales, Centros de Salud, Casas del Mar y Consultorios) n.d. https://xxisantiago.sergas.es/Paxinas/web.aspx?tipo=paxtab&idLista=3&idContido=183&migtab=174%3B183&idioma=es (по состоянию на 12 марта 2024 г.).
10. Виссерен Ф.Л., Мах Ф., Смолдерс Ю.М., Карбалло Д., Коскинас К.К., Бек М. и др. Рекомендации ESC 2021 г. по профилактике сердечно-сосудистых заболеваний в клинической практике. Eur Heart J 2021;42:3227-337. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehab484.
11. Бриасулис А, Агарвал В, Мессерли Ф.Х. Употребление алкоголя и риск гипертонии у мужчин и женщин: систематический обзор и метаанализ. J Clin Hypertens (Гринвич) 2012;14:792-8. https://doi.org/10.1111/jch.12008.
12. Амос А., Гривз Л., Нихтер М., Блох М. Женщины и табак: призыв к включению гендерных вопросов в исследования, политику и практику борьбы против табака. Борьба против табака 2012;21:236-43. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2011-050280.
13. ЭльСайед Н.А., Алеппо Г., Арода В.Р., Баннуру Р.Р., Браун Ф.М., Брюммер Д. и др. 2. Классификация и диагностика сахарного диабета: стандарты медицинской помощи при сахарном диабете-2023. Уход за диабетом 2023;46:S19-40. https://doi.org/10.2337/dc23-S002.
14. Авторы/члены рабочей группы: МакДонах Т.А., Метра М., Адамо М., Гарднер Р.С., Баумбах А. и др. Рекомендации ESC по диагностике и лечению острой и хронической сердечной недостаточности 2021 г.: Разработаны Целевой группой по диагностике и лечению острой и хронической сердечной недостаточности Европейского общества кардиологов (ESC). При особом вкладе Ассоциации сердечной недостаточности (HFA) ESC. Eur J Heart Fail 2022; 24: 4-131. https://doi.org/10.1002/ejhf.2333.
15. Бозкурт Йылмаз Х.Э., Йылмаз М. Оценка растяжимости и эластичности сонных артерий у пациентов с астмой. Иран J Аллергия Астма Иммунол 2021; 20: 279-86. https://doi.org/10.18502/ijaai.v20i3.6329.
16. Кейн Дж.В., Штернхайм М.М. Физика. Реверте; 1989.
17. Молинари Ф., Цзэн Дж., Сури Дж.С. Современный обзор методов измерения толщины интимы-медиа (ИМТ) и сегментации стенок при ультразвуковом исследовании сонных артерий. Программы вычислительных методов Biomed 2010;100:201-21. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2010.04.007.
18. Андрику И., Циуфис С., Константинидис Д., Касиакогиас А., Димитриадис К., Леонцинис И. и др. Почечный резистивный индекс у больных гипертонической болезнью. Дж. Клин Гипертенс (Гринвич) 2018; 20: 1739-44. https://doi.org/10.1111/jch.13410.
19. Ультразвуковая эластография: обзор методов и клинического применения - PubMed n.d. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28435467/ (по состоянию на 12 марта 2024 г.).
20. Джи Х., Сюн Дж., Ю С., Чи С., Бай Б., Телевубай Дж. и др. Измерение скорости пульсовой волны от сонной до бедренной артерии (Cf-PWV) для оценки жесткости артерий. J Vis Exp 2018: 57083. https://doi.org/10.3791/57083.
21. Звакенберг С.Р., де Йонг П.А., Хендрикс Э.Дж., Вестеринк Дж., Спиринг В., де Борст Г.Дж. и др. Интимальная и медиальная кальцификация в связи с сердечно-сосудистыми факторами риска. PLoS One 2020;15:e0235228. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0235228.
22. Окава Х., Охиши Н., Яги К. Анализ перекисей липидов в тканях животных с помощью реакции тиобарбитуровой кислоты. Анальная Биохимия 1979;95:351-8. https://doi.org/10.1016/0003-2697(79)90738-3.
23. Эллман ГЛ. Сульфгидрильные группы тканей. Arch Biochem Biophys 1959;82:70-7. https://doi.org/10.1016/0003-9861(59)90090-6.
24. Эби Х. Каталаза in vitro. Methods Enzymol 1984;105:121-6. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(84)05016-3.
25. Флоэ Л., Гюнцлер В.А. Анализы глутатионпероксидазы. Methods Enzymol 1984;105:114-21. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(84)05015-1.
26. Квас М., Бухолк Б., Слюсарчик Дж. [Использование электрофореза в полиакриламидном геле (SDS_PAGE) для оценки структуры IgG - основного компонента человеческого внутривенного иммуноглобулина]. Мед Досв Микробиол 2000;52:301-9.
27. Чайла М.З., Виньегра М., Гальярдино Х.Дж., Мартинес А., Симесен де Бильке М.Г., Фрусти М. и др. Измерение гликированного гемоглобина: сравнение трех методов и высокоэффективной жидкостной хроматографии. J Diabetes Sci Technol 2022; 16: 724-31. https://doi.org/10.1177/1932296821997179.
28. ван Шайк Г., Пот С., Схоутен О., ден Хартог Дж., Акеройд М., ван дер Хувен Р. и др. Оценка влияния гликирования на активность липазы с использованием боронатной аффинной хроматографии и масс-спектрометрии. Пищевая химия 2023;421:136147. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.136147.
29. Хоэлзель В., Вейкамп С., Джеппссон Дж.О., Мидема К., Барр Дж.Р., Гудолл И. и др. Эталонная система IFCC для измерения гемоглобина A1c в крови человека и национальные схемы стандартизации в США, Японии и Швеции: исследование по сравнению методов. Клин Чем 2004;50:166-74. https://doi.org/10.1373/clinchem.2003.024802.
30. Ву ВК, Ма Ви, Вэй Дж.Н., Ю Т.Ю., Линь М.С., Ши С.Р. и др. Сывороточный гликированный альбумин для диагностики сахарного диабета. PLoS One 2016;11:e0146780. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146780.
31. Ацени ИМ, ван де Занде СК, Вестра Дж, Звервер Дж, Смит Эй Джей, Малдер DJ. The AGE Reader: неинвазивный метод оценки долгосрочного повреждения тканей. Методы 2022;203:533-41. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2021.02.016.
32. Вольф Г., Лин Ю., Акбулут С., Брокмейер М., Парко С., Хосс А. и др. Метаанализированные цифры, необходимые для лечения новых противодиабетических препаратов по поводу сердечно-сосудистых исходов. Евровидение сердечной недостаточности 2023;10:552-67. https://doi.org/10.1002/ehf2.14213.
33. Диас-Лузао С., Баррера-Лопес Л., Лопес-Родригес М., Касар С., Васкес-Агра Н., Пернас-Пардавила Х. и др. Продольная связь повреждения печени с биомаркерами воспаления у госпитализированных пациентов с COVID-19 с использованием подхода совместного моделирования. Научный представитель 2022; 12: 5547. https://doi.org/10.1038/s41598-022-09290-x.
34. Мэлоун Х.Э., Николл Х., Койн И. Основы оценки размера выборки. Медсестра Рес 2016;23:21-5. https://doi.org/10.7748/nr.23.5.21.s5.
35. Коэн Дж. Статистический анализ мощности в поведенческих науках. 2-е изд. Нью-Йорк: Рутледж; 1988. https://doi.org/10.4324/9780203771587.