Autoantibodies to M2-cholinoreceptors as a potential development factor of arrhythmia in patients with paroxysmal atrial fibrillation

Full Text

ГБ - гипертоническая болезнь ИБС - ишемическая болезнь сердца М2-ХР - мускариновый М2-холинорецептор ФП - фибрилляция предсердий ЧПЭС - чреспищеводная электрическая стимуляция сердца ЭКГ - электрокардиограмма ЭРП - эффективный рефрактерный период ЭФИ - внутрисердечное электрофизиологическое исследование Ig - иммуноглобулин Фибрилляция предсердий (ФП) является наиболее распространенной формой нарушений сердечного ритма у взрослых и встречается более чем в 1% случаев в общей популяции [1]. Чаще всего развитие ФП осложняет различные заболевания сердечно-сосудистой системы, но в ряде случаев эта аритмия возникает у относительно молодых пациентов (моложе 60 лет) без признаков структурного поражения сердца и других патологических состояний, способствующих возникновению ФП, включая тиреотоксикоз, артериальную гипертензию, электролитный дисбаланс. Такая форма мерцательной аритмии обозначается как «идиопатическая» (в англоязычной литературе lone atrial fibrillation). Ранее считалось, что около 30% случаев ФП являются «идиопатическими» [2], однако в последние десятилетия получены данные, подтверждающие патогенетическую роль целого ряда новых факторов, значимых для возникновения ФП, таких как ожирение, метаболический синдром, синдром обструктивного апноэ-гипопноэ сна, кардиотоксическое действие ряда лекарственных препаратов, хронические обструктивные заболевания легких, в связи с чем частота случаев «идиопатической» ФП снизилась до 10% [3]. Имеются основания ожидать выявления новых причин, обусловливающих возникновение ФП. В настоящее время активно изучается возможная роль иммунопатологических процессов в возникновении и поддержании нарушений ритма сердца. Описаны как прямые (вследствие взаимодействия аутоантител с аутоантигенами), так и непрямые механизмы (например, повреждение кардиомиоцитов вследствие воспаления), посредством которых иммунопатологические процессы могут быть причиной возникновения нарушений ритма и проводимости сердца [4, 5]. В качестве «мишени» для действия аутоантител могут выступать белки, располагающиеся на поверхности плазматической мембраны различных клеток сердца. Мускариновые М2-холинорецепторы (М2-ХР), представленные на поверхности кардиомиоцитов рабочего миокарда и клеток проводящей системы сердца, являются трансмембранными белками, имеющими в своей структуре 3 внеклеточные петли, которые потенциально могут выступать в качестве антигенных детерминант для аутоантител [6, 7]. В клинических исследованиях показано, что антитела к М2-ХР встречаются в 23% случаев у пациентов с постоянной формой идиопатической ФП, в то время как у здоровых людей только в 8% случаев [8]. У пациентов с дилатационной кардиомиопатией ФП встречалась чаще среди тех, в сыворотке которых определялись антитела к М2-ХР, чем у пациентов без этих антител. Причем, по данным многофакторного анализа, наличие антител к М2-ХР являлось независимым фактором риска развития ФП у этих больных. У пациентов с болезнью Грейвса и ФП антитела к М2-ХР встречались в 88% случаев, в то время как у пациентов с таким же диагнозом, но с синусовым ритмом - только в 19%. Таким образом, предполагается, что аутоиммунные механизмы, обусловленные взаимодействием аутоантител с М2-ХР, могут играть значимую роль в возникновении и поддержании ФП [4]. Целью нашего исследования стало определение аутоантител к М2-ХР у больных пароксизмальной формой идиопатической ФП и у больных ФП и гипертонической болезнью (ГБ), а также оценка возможной зависимости клинического течения ФП и показателей клинико-инструментального обследования указанных категорий больных от показателей антител к М2-ХР. Материалы и методы В исследование включали больных моложе 66 лет, страдающих пароксизмальной формой ФП, идиопатической и в сочетании с ГБ. Все больные подписали информированное согласие на участие в исследовании. Прием антиаритмических лекарственных препаратов прекращали не менее чем за 5 периодов полувыведения до проведения предварительного обследования. Принимая во внимание кумуляцию амиодарона в жировой ткани и длительное сохранение его антиаритмической активности, дополнительным критерием невключения был систематический пероральный прием амиодарона, продолжающийся на момент скрининга, либо прекращенный позже чем за 1,5 мес перед включением в исследование. В качестве критериев невключения приняты состояния, которые являются факторами, дополнительно способствующими возникновению ФП [ишемическая болезнь сердца (ИБС), пороки сердца, первичные заболевания миокарда и другая структурная патология сердца, сердечная недостаточность, гипо- и гипертиреоз, сахарный диабет, обструктивные заболевания легких, гипокалиемия] или состояния реактивности иммунной системы (аутоиммунные заболевания, активный онкологический процесс, острые инфекционные заболевания, хронические воспалительные заболевания в стадии обострения, беременность и др.). Проводилось анкетирование пациентов с оценкой клинических проявлений ФП, давности заболевания, продолжительности приступов, сведений о купирующей и предупреждающей эффективности антиаритмических препаратов, факторах, провоцирующих пароксизмы, наличие или отсутствие связи возникновения ФП с какими-либо острыми или хроническими инфекционными заболеваниями. Всем включенным в исследование больным проводился комплекс лабораторных и инструментальных методов исследования, включавший общеклинические анализы крови и мочи, биохимический анализ крови, регистрацию электрокардиограммы (ЭКГ), эхокардиографию, суточное мониторирование ЭКГ по Холтеру с оценкой показателей вариабельности ритма сердца, пробу с дозированной физической нагрузкой (тредмил-тест либо стресс-эхокардиографическое исследование). У всех пациентов, включенных в исследование, проводилась оценка электрофизиологических параметров сердца, которые определялись по результатам чреспищеводной электрической стимуляции сердца (ЧПЭС) либо внутрисердечного электрофизиологического исследования (ЭФИ). В качестве критериев исключения приняты признаки активного инфекционно-воспалительного процесса, гипер- и гипотиреоз, диагностированные нарушения углеводного обмена, повышение уровня креатинина, активности аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы в биохимическом анализе крови, некорригируемая гипокалиемия, признаки структурного заболевания сердца по данным эхокардиографического исследования и положительный результат пробы с дозированной физической нагрузкой. При отсутствии критериев исключения проводился анализ крови для определения аутоантител к М2-ХР. На основании данных анализа литературы и математического прогнозирования в качестве антигенных детерминант для выявления аутоантител выбраны следующие пептидные фрагменты внеклеточных петель молекулы М2-ХР: • М1 - аминокислотная последовательность YTVIGYWPLGVVCDL (83-98) 1-й внеклеточной петли; • M2 - аминокислотная последовательность VRTVEDGECYIQFFSNAAVTFGTAI (168-192) 2-й внеклеточной петли; • M3 - аминокислотная последовательность NTFCАPCIPNTV (410-421) 3-й внеклеточной петли; • M4 - короткая аминокислотная последовательность VEDGECYIQFFS (171-182) 2-й внеклеточной петли; • M1+M4 - синтетическая химерная молекула, образованная аминокислотной последовательностью 1-й внеклеточной петли, связанной с короткой аминокислотной последовательностью 2-й внеклеточной петли посредством дисульфидной связи YTVIGYWPLGVVCDL + VEDGECYIQFFS (83-98 + 171-182) [9]. Полипептиды получены в лаборатории синтеза пептидов Института экспериментальной кардиологии ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России. Линейные полипептиды получали с использованием твердофазного Fmoc-метода. Полипептиды синтезированы в ручном варианте по стандартным протоколам твердофазного синтеза и после необходимых постсинтетических процедур очищены до чистоты не менее 95% с использованием обращенно-фазовой высокоэффективной хроматографии. Определение аутоантител проводили унифицированным непрямым иммуноферментным анализом. Синтезированные на первом этапе пептидные последовательности, моделирующие внеклеточную часть М2-ХР, сорбированы на твердую фазу - полистироловый планшет для иммуноферментного анализа. Аутоантитела после взаимодействия с антигеном на твердой фазе определяются с помощью моноклональных антител к иммуноглобулинам (Ig) класса IgG и IgM человека, ковалентно меченных ферментом - пероксидазой из хрена. Ферментативная активность, определяемая в колориметрической реакции пероксидазы с хромогеном, прямо пропорциональна концентрации определяемых антител. Уровень аутоантител рассчитывали как отношение оптической плотности А450 иммуноферментной реакции исследуемого образца к оптической плотности стандарта. Диагностически значимым принят уровень аутоантител более либо равный 1,0 [7]. Статистический анализ данных выполняли при помощи программ Microsoft Excel 2007 и Statsoft STATISTICA v.7.1. Количественные переменные оценивали на нормальность распределения критерием Колмогорова-Смирнова. Для оценки значимости различий между величинами с нормальным распределением использовали критерий Стьюдента, а для оценки различий между величинами с ненормальным распределением и порядковых значений - U-критерий Манна-Уитни. Для качественных показателей применены метод χ2 либо (если в одной из групп сравнения количество было равно 0) точный тест Фишера. Различия считали статистически достоверными при значениях p<0,05. Результаты Клиническая характеристика больных. В исследование вошли 100 больных идиопатической пароксизмальной формой ФП и 84 больных пароксизмальной ФП в сочетании с ГБ. Пациенты с идиопатической ФП были моложе, имели меньший индекс массы тела. Эти больные чаще отмечали связь возникновения аритмии с перенесенным инфекционным заболеванием. Несмотря на то, что длительность анамнеза заболевания и частота рецидивирования ФП в сравниваемых группах достоверно не различались, больные ГБ характеризовались более длительными пароксизмами ФП, для купирования которых чаще требовалось использование антиаритмических препаратов или электрической кардиоверсии. Клиническая характеристика больных представлена в табл. 1. Данные инструментальных исследований. При анализе электрокардиографических показателей (длительность Р волны, интервалов PQ и QRS) и результатов суточного мониторирования ЭКГ по Холтеру (регистрация клинически значимых нарушений ритма сердца) существенных различий между группами не выявлено. При проведении эхокардиографического исследования у больных ГБ выявлялись большие значения размера левого предсердия, существенно чаще отмечалась диастолическая дисфункция миокарда левого желудочка (табл. 2). По результатам ЧПЭС и ЭФИ у больных идиопатической ФП отмечалась меньшая продолжительность эффективного рефрактерного периода (ЭРП) миокарда правого предсердия, а также более выраженная дисперсия (разница в величинах) ЭРП правого и левого предсердий. Достоверных различий между группами в показателях, характеризующих функциональное состояние синусового узла (время восстановления функции) и атриовентрикулярного узла (ЭРП АВ-узла) не отмечено. Не выявлено и различий в параметрах, характеризующих проведение электрических импульсов по предсердиям (см. табл. 2). Важно подчеркнуть, что при выполнении чреспищеводной стимуляции сердца или ЭФИ среди пациентов с идиопатической ФП значительно чаще индуцировались не диагностированные ранее суправентрикулярные реципрокные тахикардии, являющиеся одним из потенциальных пусковых факторов ФП. Частота индукции устойчивых и неустойчивых пароксизмов ФП в ответ на стимуляцию предсердий в обеих группах не различалась (см. табл. 2). Определение аутоантител к М2-ХР. Аутоантитела к различным аминокислотным последовательностям М2-ХР обнаружены у 45% больных идиопатической ФП и у 35% больных ФП в сочетании с ГБ (табл. 3). У пациентов с идиопатической ФП существенно чаще обнаруживалось значимое повышение IgG к М2-ХР по сравнению с группой больных ФП в сочетании с ГБ (32% против 20%; p<0,05). При этом чаще обнаруживались IgG к аминокислотным последовательностям М1 (44% против 28%; p<0,05), М2 (44% против 32%; p<0,05) и М1 + М4 (35% против 23%; p<0,05). По частоте выявления повышения уровня IgM к совокупности антигенных детерминант М2-ХР достоверных различий между сравниваемыми группами не отмечено. Однако при определении IgM к каждой детерминанте в отдельности установлено, что у больных идиопатической ФП чаще обнаруживали IgM к аминокислотной последовательности M3 (29% против 13%; p<0,01). Также следует отметить, что у пациентов с идиопатической ФП в четыре раза чаще отмечалось одновременное повышение IgM и IgG к М2-ХР по сравнению с больными ГБ (15% против 4%; p<0,05; см. табл. 3). При количественной оценке у больных идиопатической ФП отмечены более высокие значения IgG ко всем исследуемым антигенным детерминантам (статистически достоверные различия), при этом значения IgM к исследуемым антигенным детерминантам между группами сравнения не различались (табл. 4). Обсуждение Таким образом, аутоантитела к различным аминокислотным последовательностям М2-ХР обнаружены у 45% больных идиопатической ФП и у 35% больных ФП в сочетании с ГБ, в то время как у здоровых людей частота обнаружения этих аутоантител не превышает 10% [4]. Выявление аутоантител к М2-ХР может быть косвенным подтверждением участия аутоиммунных механизмов в возникновении ФП. В настоящее время механизм аутоиммунного ответа по-прежнему не изучен. В физиологических условиях собственные аутоантигены защищены от действия иммунной системы. Однако при патологических процессах, например при воспалительном, ишемическом или токсическом поражении, происходит нарушение целостности клеточной структуры тканей сердца, что приводит к срыву иммунологической аутотолерантности - собственные антигены становятся «доступными» для макрофагов и антигенпредставляющих клеток, которые запускают иммунный ответ [10]. Еще одним возможным механизмом образования аутоантител к М2-ХР является так называемая антигенная мимикрия. Структура белков некоторых микробов имеет сходства с белками кардиомиоцитов, и образующиеся в ходе инфекционного процесса антитела взаимодействуют как с микробными антигенами, так и с аутоантигенами [11]. Отсутствие ИБС и признаков структурного заболевания сердца у включенных в исследование больных, а также возникновение аритмии вскоре после перенесенного инфекционного заболевания у ряда больных идиопатической ФП в некоторой степени повышает вероятность того, что образование аутоантител к М2-ХР у них обусловлено антигенной мимикрией. Патогенетический механизм, посредством которого аутоантитела к М2-ХР способствуют развитию ФП, в настоящее время до конца не изучен. Аутоантитела являются частичными агонистами М2-ХР, и их взаимодействие с активным центром рецепторов приводит к активации последних [12]. Кроме того, аутоантитела к М2-ХР проявляют свойства аллостерических активаторов, поскольку их взаимодействие с регуляторными центрами М2-ХР повышает чувствительность рецепторов к ацетилхолину. В отличие от других агонистов активация М2-ХР вследствие взаимодействия с аутоантителами сохраняется в течение длительного времени и не сменяется быстро развивающейся десенситизацией и компенсаторным снижением числа этих рецепторов. Активация М2-ХР в свою очередь инактивирует фермент аденилатциклазу и включает каскад систем вторичной передачи сигнала с участием циклического гуанозинмонофосфата и оксида азота [13]. Следствиями сложных взаимодействий являются снижение силы кальциевого тока IСa,L и усиление ацетилхолин-чувствительного тока ионов калия IK, Ach. Данные изменения приводят к замедлению медленной спонтанной диастолической деполяризации в клетках синусового узла, укорочению длительности потенциала действия и уменьшению продолжительности рефрактерных периодов предсердного миокарда [14]. Замедление частоты генерации электрических импульсов основным водителем ритма (синусовым узлом) способствует повышению наджелудочковой эктопической активности, являющейся пусковым фактором ФП, а изменение электрофизиологических свойств миокарда предсердий в виде укорочения трансмембранного потенциала действия и уменьшения периода рефрактерности повышает его электрическую неоднородность и создает дополнительные условия для возникновения и поддержания ФП [15, 16]. Обращают на себя внимание различия в клинических проявлениях заболевания у включенных в исследование больных. При отсутствии различий в длительности анамнеза заболевания и частоте рецидивирования ФП больные ГБ характеризовались более длительными и более устойчивыми пароксизмами ФП, для купирования которых чаще требовалось использование антиаритмических препаратов или электрической кардиоверсии. ГБ является заболеванием, приводящим к гипертрофии кардиомиоцитов, увеличению объема предсердий и образованию множественных интрамуральных очагов фиброза в миокарде предсердий. Неоднородность структуры миокарда предсердий создает множество зон, в которых может происходить циркуляция импульса по механизму reentry, что является дополнительным фактором, способствующим как возникновению ФП в ответ на пусковые механизмы, так и устойчивому самоподдержанию аритмии в измененном миокарде предсердий [17, 18]. В нашем исследовании у больных идиопатической ФП отмечались меньшие значения переднезаднего размера и объема левого предсердия по сравнению с больными ГБ. Инициирование и поддержание ФП у этих пациентов может быть обусловлено не столько структурными изменениями миокарда предсердий, сколько другими патогенетическими факторами [19]. При сравнении электрофизиологических параметров пациентов двух групп у больных идиопатической ФП отмечена достоверно меньшая длительность ЭРП правого предсердия и достоверно большая разница в длительности ЭРП, измеренных в правом и левом предсердии, по сравнению с больными ГБ. Более выраженные различия в длительности рефрактерных периодов разных отделов миокарда предсердий, характерные для больных идиопатической ФП, формируют одно из ключевых условий появления функциональных петель reentry, приводящих к возникновению ФП [20]. Результаты как экспериментальных, так и клинических исследований убедительно показали, что ФП, особенно длительно существующая, сама по себе приводит к обратимому изменению электрофизиологических параметров предсердного миокарда, способствующему рецидивированию и повышению устойчивости течения этой аритмии [21, 22]. Этот феномен получил название «электрическое ремоделирование», а ключевым его компонентом является неравномерное укорочение длительностей рефрактерных периодов в различных отделах миокарда предсердий. В дальнейшем у многих больных ФП развивается необратимое «структурное ремоделирование» - увеличение размеров левого предсердия с формированием множественных очагов фиброза [23, 24]. Заключение При отсутствии структурных изменений миокарда предсердий его электрическое ремоделирование может быть полностью обратимым состоянием. Результаты нашего исследования позволяют предполагать участие аутоантител к М2-ХР в развитии электрического ремоделирования предсердного миокарда у больных пароксизмальной ФП, что в наибольшей степени проявилось у больных с идиопатической ФП в виде укорочения ЭРП правого предсердия и дисперсии величин ЭРП правого и левого предсердия. Если это действительно так, то возможно и другое предположение. А именно есть основания полагать, что разработка новых методов лечения, основанных на предупреждении образования аутоантител к М2-ХР или нарушении связывания аутоантител с М2-ХР, может иметь перспективы клинического применения с целью предупреждения рецидивов ФП и замедления или даже блокирования процессов прогрессирования заболевания. Однако стоит заметить, что для более достоверного подтверждения этого предположения необходимо проведение дальнейших исследований по сравнению уровней антител к М2-ХР у пациентов с ФП и без нее. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

E S Mironova

National Medical Research Center of Cardiology

Email: katramon@gmail.com
Moscow, Russia

N A Mironova

National Medical Research Center of Cardiology

Moscow, Russia

T V Sharf

National Medical Research Center of Cardiology

Moscow, Russia

E E Efremov

National Medical Research Center of Cardiology

Moscow, Russia

A A Azmuko

National Medical Research Center of Cardiology

Moscow, Russia

A S Molokoedov

National Medical Research Center of Cardiology

Moscow, Russia

K A Zykov

National Medical Research Center of Cardiology

Moscow, Russia

S P Golitsyn

National Medical Research Center of Cardiology

Moscow, Russia

References

Supplementary files