Журнал «Медицина неотложных состояний» Том 16, №8, 2020
Вернуться к номеру
Сучасний погляд на патофізіологічні аспекти розвитку хронічної серцевої недостатності на тлі ішемічної хвороби серця
Авторы: Годлевська О.М., Більченко О.В., Самбург Я.Ю.
Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна
Рубрики: Медицина неотложных состояний
Разделы: Справочник специалиста
Версия для печати
У керівництві Європейського товариства кардіологів із серцевої недостатності 2016 року було введено термін «серцева недостатність із проміжною фракцією викиду» для позначення пацієнтів із серцевою недостатністю і незначно зниженою фракцією викиду 40–49 %. На сьогодні встановлено, що близько 20 % пацієнтів із серцевою недостатністю потрапляють у цю категорію. Доведено, що ішемічна хвороба серця є одним із провідних чинників формування та прогресування діастолічних порушень лівого шлуночка. Більше ніж у 90 % пацієнтів з ішемічною хворобою серця різною мірою виявляється діастолічна дисфункція, в основі якої можуть лежати порушення активної релаксації та фібротичні процеси в міокарді, які виникають унаслідок прогресуючого атеросклеротичного кардіосклерозу або перенесеного гострого інфаркту міокарда. У зв’язку з чим актуальним є аналіз останніх даних про механізми формування міокардіального фіброзу ішемічного генезу та його роль в патогенезі серцевої недостатності. Було доведено, що хронічне гіпоксично-ішемічне ушкодження міокарда супроводжується некрозом кардіоміоцитів, на місці яких розвивається репаративний фіброз, при цьому колагенові волокна, що з’явилися, заповнюють місце кардіоміоцитів. У прикордонній зоні між рубцем, який сформовано за рахунок репаративного фіброзу, і зоною гібернованого міокарда, меншою мірою в інтактному міокарді, розвивається реактивний фіброз (периваскулярний та інтерстиціальний). Його утворення побічно обумовлене перевантаженням тиском й перерозтяганням волокон кардіоміоцитів. Міофібробласти експресують скорочувальні білки, подібні актину гладких м’язів, що забезпечують механічний натяг у ремодельованому матриксі, тим самим зменшуючи зону рубця. У будь-якому випадку розвиток фіброзу в позаклітинному матриксі є невід’ємною частиною ремоделювання міокарда й вимагає продовження досліджень, спрямованих на розв’язання проблеми участі всіх механізмів у патогенезі хронічної серцевої недостатності на тлі ішемічної хвороби серця залежно від її типів.
В руководстве Европейского общества кардиологов по сердечной недостаточности 2016 года был введен термин «сердечная недостаточность с промежуточной фракцией выброса» для обозначения пациентов с сердечной недостаточностью и незначительно сниженной фракцией выброса 40–49 %. Сегодня установлено, что около 20 % пациентов с сердечной недостаточностью попадают в эту категорию. Доказано, что ишемическая болезнь сердца является одним из ведущих факторов формирования и прогрессирования диастолического нарушения левого желудочка. Более чем у 90 % пациентов с ишемической болезнью сердца разной степени проявляется диастолическая дисфункция, в основе которой могут лежать нарушения активной релаксации и фибротические процессы в миокарде, которые возникают вследствие прогрессирующего атеросклеротического кардиосклероза или перенесенного острого инфаркта миокарда. В связи с этим актуальным является анализ последних данных о механизмах формирования миокардиального фиброза ишемического генеза и его роли в патогенезе сердечной недостаточности. Было доказано, что хроническое гипоксически-ишемическое повреждение миокарда сопровождается некрозом кардиомиоцитов, на месте которых развивается репаративный фиброз, при этом появившиеся коллагеновые волокна заполняют место кардиомиоцитов. В пограничной зоне между рубцом, который сформирован за счет репаративного фиброза, и зоной гибернированного миокарда, в меньшей степени в интактном миокарде, развивается реактивный фиброз (периваскулярный и интерстициальный). Его образование косвенно обусловлено перегрузкой давлением и перерастяжением волокон кардиомиоцитов. Миофибробласты экспрессируют сократительные белки, подобные актину гладких мышц, обеспечивающих механическое натяжение в ремоделированном матриксе, тем самым уменьшая зону рубца. В любом случае развитие фиброза во внеклеточном матриксе является неотъемлемой частью ремоделирования миокарда и требует продолжения исследований, направленных на решение проблемы участия всех механизмов в патогенезе хронической сердечной недостаточности на фоне ишемической болезни сердца в зависимости от ее типа.
In the guidelines of the European Society of Cardiology for heart failure in 2016, the term “heart failure with mid-range ejection fraction” was introduced to refer to the patients with heart failure and a slightly reduced ejection fraction of 40– 49 %. Today, it was found that about 20 % of people with heart failure fall into this category. It is proved that ischemic heart disease is one of the leading factors for the formation and progression of diastolic disorders of the left ventricle. More than 90 % of patients with ischemic heart disease have varying degrees of diastolic dysfunction, which may be based on disorders of active relaxation and fibrotic processes in the myocardium, which occur due to progressive atherosclerotic cardiosclerosis or acute myocardial infarction. In this regard, it is important to analyze recent data on the mechanisms involved in the formation of myocardial fibrosis of ischemic origin and its role in the pathogenesis of heart failure. It has been proved that chronic hypoxic ischemic myocardial damage is accompanied by necrosis of cardiomyocytes, in the place of which reparative fibrosis develops, and the collagen fibers that appeared fill the place of cardiomyocytes. Reactive fibrosis (perivascular and interstitial) develops in the border zone between the scar, which is formed due to reparative fibrosis, and the zone of hibernating myocardium, to a lesser extent in the intact myocardium. Its formation is indirectly caused by the pressure overload and overstretching of cardiomyocyte fibers. Myofibroblasts express contractile proteins, similar to smooth muscle actin that provide mechanical tension in the remodeled matrix, thereby reducing the scar area. In any case, the development of fibrosis in the extracellular matrix is an integral part of myocardial remodeling and requires continuing researches aimed at addressing the problem of participation of all mechanisms in the pathogenesis of chronic heart failure on the background of ischemic heart disease depending on its types.
серцева недостатність із проміжною фракцією викиду; ішемічна хвороба серця; фіброз; діастолічна дисфункція; огляд
сердечная недостаточность с промежуточной фракцией выброса; ишемическая болезнь сердца; фиброз; диастолическая дисфункция; обзор
heart failure with mid-range ejection fraction; ischemic heart disease; fibrosis; diastolic dysfunction; review
- Komajda M., Lam C.S. Heart failure with preserved ejection fraction: a clinical dilemma. Eur. Heart J. 2014. 35. 1022-1032.
- Paulus W.J., Tschöpe C. A novel paradigm for heart failure with preserved ejection fraction: comorbidities drive myocardial dysfunction and remodeling through coronary microvascular endothelial inflammation. J. Am. Coll. Cardiol. 2013. 62. 263-271.
- Vedin O., Lam C.S., Koh A.S. et al. Significance of ischemic heart disease in patients with heart failure and preserved, midrange, and reduced ejection fraction: a nationwide cohort study. Circ. Heart Fail. 2017. 10. e003875.
- Chioncel O., Lainscak M., Seferovic P.M. et al. Epidemiology and one-year outcomes in patients with chronic heart failure and preserved, mid-range and reduced ejection fraction: an analysis of the ESC Heart Failure Long-Term Registry. Eur. J. Heart Fail. 2017. 19. 1574-1585.
- Rickenbacher P., Kaufmann B.A., Maeder M.T. et al.; TIME-CHF Investigators. Heart failure with mid-range ejection fraction: a distinct clinical entity? Insights from the Trial of Intensified versus standard Medical therapy in Elderly patients with Congestive Heart Failure (TIME-CHF). Eur. J. Heart Fail. 2017. 19. 1586-1596.
- Lund L.H., Mancini D. Heart failure in women. Med. Clin. North Am. 2004. 88. 1321-1345.
- Lam C.S., Solomon S.D. The middle child in heart failure: heart failure with mid-range ejection fraction (40–50 %). Eur. J. Heart Fail. 2014. 16. 1049-1055.
- Badar A.A., Perez-Moreno A.C., Hawkins N.M., Jhund P.S., Brunton A.P. Clinical characteristics and outcomes of patients with coronary artery disease and angina: analysis of the irbesartan in patients with heart failure and preserved systolic function trial. Circ. Heart Fail. 2015. 8. 717-724.
- Coles A.H., Fisher K., Darling C., Yarzebski J., McManus D.D. Long-term survival for patients with acute decompensated heart failure according to ejection fraction findings. Am. J. Cardiol. 2014. 114. 862-868.
- Solomon S.D., Anavekar N., Skali H., McMurray J.J., Swedberg K. Candesartan in Heart Failure Reduction in Mortality (CHARM) Investigators. Influence of ejection fraction on cardiovascular outcomes in a broad spectrum of heart failure patients. Circulation. 2005. 112. 3738-3744.
- Gottdiener J.S., McClelland R.L., Marshall R., Shemanski L., Furberg C.D. Outcome of congestive heart failure in elderly persons: influence of left ventricular systolic function. The Cardiovascular Health Study. Ann. Intern. Med. 2002. 137. 631-639.
- Lee D.S., Gona P., Vasan R.S., Larson M.G., Benjamin E.J. Relation of disease pathogenesis and risk factors to heart failure with preserved or reduced ejection fraction: insights from the framingham heart study of the national heart, lung, and blood institute. Circulation. 2009. 119. 3070-3077.
- Badar A.A., Perez-Moreno A.C., Hawkins N.M. et al. Clinical characteristics and outcomes of patients with angina and heart failure in the CHARM (Candesartan in Heart Failure Assessment of Reduction in Mortality and Morbidity) Programme. Eur. J. Heart Fail. 2015. 17. 196-204.
- Rusinaru D., Houpe D., Szymanski C. et al. Coronary artery disease and 10-year outcome after hospital for admission with heart failure preserved and with reduced ejection fraction. Eur. J. Heart Fail. 2014. 16. 967-976.
- Janicki J.S, Brower G.L. The role of myocardial fibrillar collagen in ventricular remodeling and function. J. Card. Fail. 2002. 8(6). S319-25.
- Iwanaga Y., Aoyama T., Kihara Y. et al. Excessive activation of matrix metalloproteinases coincides with left ventricular remodeling during transition from hypertrophy to heart failure in hypertensive rats. J. Am. Coll. Cardiol. 2002. 39(8). 1384-91.
- Weber K.T. Cardiac interstitium in health and disease: the fibrillar collagen network. J. Am. Coll. Cardiol. 1989. 13(7). 1637-52.
- Jugdutt B.I. Ventricular remodeling after infarction and the extracellular collagen matrix: when enough is enough. Circulation. 2003. 108(11). 1395-403.
- Eghbali M., Blumenfeld O.O., Seifter S. et al. Localization of types I, III and collagen IV mRNAs in rat heart cells by in situ hybridization. J. Mol. Cell. Cardiol. 1989. 21(1). 103-13.
- Brown R.D., Ambler S.K., Mitchell M.D., Long C.S. The cardiac fibroblast: therapeutic target in myocardial remodeling and failure. Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2005. 45. 657-87.
- Brower G.L., Gardner J.D., Forman M.F. et al. The relationship between myocardial extracellular matrix remodeling and ventricular function. Eur. J. Cardiothorac Surg. 2006. 30(4). 604-10.
- Anversa P., Olivetti G., Capasso J.M. Cellular basis of ventricular remodeling after myocardial infarction. Am. J. Cardiol. 1991. 68(14). 7D-16D.
- Tomasek J.J., Gabbiani G., Hinz B. et al. Myofibroblasts and mechano-regulation of connective tissue remodelling. Nat. Rev. Mol. Cell biol. 2002. 3(5). 349-63.
- Hinz B. The myofibroblast: paradigm for a mechanically active cell. J. Biomech. 2010. 43(1). 146-55.
- Dobaczewski M., Gonzalez-Quesada C., Frangogiannis N.G. The extracellular matrix as a modulator of the inflammatory and reparative response following myocardial infarction. J. Mol. Cell Cardiol. 2010. 48 (3). 504-11.
- Carracedo S., Lu N., Popova S.N. et al. The fibroblast integrin alpha11beta1 is induced in a mechanosensitive manner involving activin A and regulates myofibroblast differentiation. J. Biol. Chem. 2010. 285(14). 10434-45.
- Herum K.M., Lunde I.G., Skrbic B. et al. Syndecan-4 signaling via NFAT regulates extracellular matrix production and cardiac myofibroblast differentiation in response to mechanical stress. J. Mol. Cell Cardiol. 2013. 54. 73-81.
- Wang J., Zohar R., McCulloch C.A. Multiple roles of alpha-smooth muscle actin in mechanotransduction. Exp. Cell Res. 2006. 312 (3). 205-14.
- Adiarto S., Heiden S., Vignon-Zellweger N. et al. ET-1 from endothelial cells is required for complete angiotensin II-induced cardiac fibrosis and hypertrophy. Life Sci. 2012. 91(13–14). 651-657.
- Zeisberg E.M., Tarnavski O., Zeisberg М. et al. Endothelial-to-mesenchymal transition contributes to cardiac fibrosis. Nat. Med. 2007. 13(8). 952-61.
- Leask A. Potential therapeutic targets for cardiac fibrosis: TGFbeta, angiotensin, endothelin, CCN2, and PDGF, partners in fibroblast activation. Circ. Res. 2010. 106(11). 1675-80.
- Alvarez D., Briassouli P., Clancy R.M. et al. A novel role of endothelin-1 in linking Toll-like receptor 7-mediated inflammation to fibrosis in congenital heart block. J. Biol. Chem. 2011. 286(35). 30444-54.
- Shi-wen X., Kennedy L., Renzoni E.A. et al. Endothelin is a downstream mediator of profibrotic responses to transforming growth factor beta in human lung fibroblasts. Arthritis Rheum. 2007. 56(12). 4189-94.
- Tsutamoto T., Wada A., Maeda K. et al. Transcardiac extraction of circulating endothelin-1 across the failing heart. Am. J. Cardiol. 2000. 86(5). 524-528.
- Guarda E., Katwa L.C., Myers P.R., Tyagi S.C., Weber K.T. Effects of endothelins on collagen turnover in cardiac fibroblasts. Cardiovasc. Res. 1993. 27(12). 2130-2134.
- Kulasekaran P., Scavone C.A., Rogers D.S. et al. Endothelin-1 and transforming growth factor-beta1 independently induce fibroblast resistance to apoptosis via AKT activation. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2009. 41(4). 484-493.
- Mueller E.E., Momen A., Massé S. et al. Electrical remodelling precedes heart failure in an endothelin-1-induced model of cardiomyopathy. Cardiovasc. Res. 2011. 89(3). 623-33.
- Siwik D.A., Pagano P.J., Colucci W.S. Oxidative stress regulates collagen synthesis and matrix metalloproteinase activity in cardiac fibroblasts. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2001 Jan. 280(1). 53-60.
- Arakaki P.A., Marques M.R., Santos M.C. MMP-1 polymorphіsm and its relationship to pathological processes. J. Biosci. 2009. 34. 313-20.
- Sawicki G., Leon H., Sawicka J. et al. Degradation of myosin light chain in isolated rat hearts subjected to ischemia-reperfusion injury: a new intracellular target for matrix metalloproteinase-2. Circulation. 2005. 112(4). 544-52.
- Johnson J.L., George S.J., Newby A.C., Jackson C.L. Divergent effects of matrix metalloproteinases 3, 7, 9, 12 on and atherosclerotic plaque stability in mouse brachiocephalic arteries. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2005. 102(43). 15575-80.
- Siwik D.A., Chang D.L., Colucci W.S. Interleukin-1beta and tumor necrosis factor-alpha decrease collagen synthesis and increase matrix metalloproteinase activity in cardiac fibroblasts in vitro. Circ. Res. 2000. 86. 1259-1265.
- Amalinei C., Caruntu I.D., Giusça S.E., Balan R.A. Matrix metalloproteinases involvement in pathologic conditions. Rom. J. Morphol. Embryol. 2010. 51. 215-28.
- Morishita T., Uzui H., Mitsuke Y. et al. Association between matrix metalloproteinase-9 and worsening heart failure events in patients with chronic heart failure. ESC Heart Fail. 2017. 4(3). 321-330.
- Kai H., Ikeda H., Yasukawa H. et al. Peripheral blood levels of matrix metalloproteases-2 and -9 are elevated in patients with acute coronary syndromes. J. Am. Coll. Cardiol. 1998. 32(2). 368-372.
- Tayebjee M.H., Lip G.Y.H., Tan K.T. et al. Plasma matrix metalloproteinase-9, tissue inhibitor of metalloproteinase-2, and CD40 ligand levels in patients with stable coronary artery disease. Am. J. Cardiol. 2005. 96(3). 339-345.
- Аhmed S.H., Clark L.L., Pennington W.R. et al. Matrix metalloproteinases/tissue inhibitors of metalloproteinases: relationship between changes in proteolytic determinants of matrix composition and structural, functional, and clinical manifestations of hypertensive heart disease. Circulation. 2006. 113. 2089-2096.
- Kelly D., Cockerill G., Ng L.L. et al. Plasma matrix metalloproteinase-9 and left ventricular remodelling after acute myocardial infarction in man: a prospective cohort study. Eur. Heart J. 2007. 28. 711-718.
- Li Y.Y., Feldman A.M., Sun Y., McTiernan C.F. Differential expression of tissue inhibitors of metalloproteinases in the failing human heart. Circulation. 1998. 98. 1728-1734.
- Coker M.L., Jolly J.R., Joffs C. et al. Matrix metalloproteinase expression and activity in isolated myocytes after neurohormonal stimulation. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2001. 281. 543-551.
- Cheng T.H., Cheng P.Y., Shih N.L. et al. Involvement of reactive oxygen species in angiotensin II-induced endothelin-1 gene expression in rat cardiac fibroblasts. J. Am. Coll. Cardiol. 2003. 42(10). 1845-54.
- Siwik D.A., Colucci W.S. Regulation of matrix metalloproteinases by cytokines and reactive oxygen/nitrogen species in the myocardium. Heart Fail. Rev. 2004. 9(1). 43-51.
- Ohtsu H., Frank G.D., Utsunomiya H., Eguchi S. Redox-dependent protein kinase regulation by angiotensin II: mechanistic insights and its pathophysiology. Antioxid. Redox Signal. 2005 Sep-Oct. 7 (9–10). 1315-26.
- Lijnen P., Papparella I., Petrov V., Semplicini A., Fagard R.J. Angiotensin II-stimulated collagen production in cardiac fibroblasts is mediated by reactive oxygen species. Hypertens. 2006. 24(4). 757-66.
- Segiet O.A., Piecuch A., Mielanczyk L. et al. Role of interleukins in heart failure with reduced ejection fraction. Anatol. J. Cardiol. 2019. 22(6). 287-299.
- Timonen P., Magga J., Risteli J. et al. Cytokines, interstitial collagen and ventricular remodelling in dilated cardiomyopathy. Int. J. Cardiol. 2008. 124(3). 293-300.
- Bujak M., Dobaczewski M., Chatila K. et al. Interleukin-1 receptor type I signaling critically regulates infarct healing and cardiac remodeling. Am. J. Pathol. 2008. 173(1). 57-67.
- Li J., Schwimmbeck P.L., Tschope C. et al. Collagen degradation in a murine myocarditis model: relevance of matrix metalloproteinase in association with inflammatory induction. Cardiovasc. Res. 2002. 56(2). 235-47.
- Kacimi R., Vessey D.A., Honbo N., Karliner J.S. Adult cardiac fibroblasts null for sphingosine kinase-1 exhibit growth dysregulation and an enhanced proinflammatory response. J. Mol. Cell Cardiol. 2007. 43(1). 85-91.
- Weber K.T., Sun Y., Bhattacharya S.K. et al. Myofibroblast-mediated mechanisms of pathological remodelling of the heart. Nat. Rev. Cardiol. 2012. 10. 15-26.
- Sadoshima J., Izumo S. Molecular characterization of angiotensin II-induced hypertrophy of cardiac myocytes and hyperplasia of cardiac fibroblasts. Critical role of the рецепторів AT1 subtype. Circ. Res. 1993. 73. 413-423.
- Ohkubo N., Matsubara H., Nozawa Y. et al. Angiotensin type 2 receptors are reexpressed by cardiac fibroblasts from failing myopathic hamster hearts and inhibit cell growth and fibrillar collagen metabolism. Circulation. 1997. 96. 3954-3962.
- Schieffer B., Wirger A., Meybrunn M. et al. Comparative effects of chronic angiotensin-converting enzyme inhibition and angiotensin II type 1 receptor blockade on cardiac remodeling after myocardial infarction in the rat. Circulation. 1994. 89. 2273-2282.
- Mann D.L. The role of emerging innate immunity in the heart and vascular system: for whom the cell tolls. Circ. Res. 2011. 108(9). 1133-45.
- Briet M., Schiffrin E.L. Vascular Actions of Aldosterone. J. Vasc. Res. 2013. 50. 89-99.
- Nair A., Deswal A. Aldosterone Receptor Blockade in Heart Failure with Preserved Ejection Fraction. Heart Fail Clin. 2018. 14. 525-35.
- Borlaug B.A., Paulus W.J. Heart failure with preserved ejection fraction: pathophysiology, diagnosis, and treatment. Eur. Heart J. 2011. 32. 670-679.
- Edelmann F., Tomaschitz A., Wachter R. et al. Serum aldosterone and its relationship to left ventricular structure and geometry in patients with preserved left ventricular ejection fraction. Eur. Heart J. 2012. 33. 203-212.
- Biernacka A., Dobaczewski M., Frangogiannis N.G. TGF-beta signaling in fibrosis. Growth Factors. 2011. 29. 196-202.
- Dobaczewski M., Chen W., Frangogiannis N.G. Transforming growth factor (TGF)-beta signaling in cardiac remodeling. J. Mol. Cell Cardiol. 2011. 51. 600-606.
- Leask A., Abraham DJ. TGF-beta signaling and the fibrotic response. FASEB J. 2004. 18. 816-827.
- Desmouliere A., Geinoz A., Gabbiani F., Gabbiani G. Transforming growth factor-beta 1 induces alpha-smooth muscle actin expression in granulation tissue myofibroblasts and in quiescent and growing cultured fibroblasts. J. Cell Biol. 1993. 122. 103-111.