Общая концепция пациентоориентированного подхода к применению лекарственных средств с цитопротекторной активностью у пациентов с ишемической болезнью сердца

Актуальность

Кардиоцитопротекторам традиционно отводится второстепенная роль в лечении пациентов с ишемической болезнью сердца [1][2]. В последних клинических рекомендациях Европейского и Всероссийского обществ кардиологов по лечению пациентов с хронической ишемической болезнью сердца (ИБС) триметазидин относится ко IIa классу рекомендаций, т. е. имеющиеся данные свидетельствуют преимущественно о пользе и эффективности лечебного воздействия [2]. Препараты «философского», «непонятного», «неоднозначного» типа действия за рубежом применяются исключительно редко (менее, чем у 1% больных), поскольку в крупномасштабных исследованиях они не показали своего влияния на прогноз больных. В нашей стране и в других странах постсоветского пространства, напротив, данная группа лекарственных средств не оставляет равнодушными ни пациентов, ни врачей, поскольку в реальной клинической практике нередко показывают свою эффективность и безопасность [3-5]. С нашей точки зрения, отсутствие популяционного эффекта у кардиоцитопротекторов объясняется необходимостью пациентоориентированного подхода к применению данной группы лекарственных средств, с учётом особенностей исходного соматического состояния пациента [6-9].

Экс-президент Европейского общества кардиологов Роберто Феррари предложил «бриллиантовый подход» к выбору лекарственных препаратов при лечении пациентов со стабильной стенокардией напряжения [10]. Смысл бриллиантового подхода заключается в необходимости учёта целого ряда индивидуальных особенностей пациента при выборе лекарственных препаратов: характер основного и сопутствующих заболеваний, наиболее вероятный механизм развития коронарной недостаточности и другие факторы, что может иметь для конкретного пациента гораздо большее значение, нежели класс рекомендаций и уровень доказательства действия лекарства [10].

Известные факторы персонализации фармакотерапии, по сути, отражают состояние адаптационных механизмов пациентов, и потому в основу индивидуализации лечения, прежде всего, следует положить изучение функциональной системы адаптации [11].

Важную роль в изучении процессов адаптации сыграли научные исследования, выполненные Меерсоном Ф.З., Архипенко Ю.В., Белкиной Л.М., Голубевой Л.Ю., Капелько В.И., Ларионовым Н.П., Малышевым В.В., Малышевым  И.Ю., Манухиной Е.Б., Марковской Г.И., Новиковой Н.А., Павловой В.И., Пшенниковой М.Г., Радзиевским С.А., Рожицкой И.И., Салтыковой В.А., Явич М.П., Малой Л.Т., Крыжановской И.И., Никоновым В.В., Фролькисом В.В., Коркушко О.В., Маликовым Н.В., Паниным Л.Е., Кокун О.М., Радченко О.М., Гаркави Л.Х., Квакиной Е.Б., Уколовой М.А., Виноградовым В.В., Фурдуй Ф.И., Хайдарлиу С.Х., Swynghedauw В. и др. [11-27].

Система адаптации — это функциональная система, обеспечивающая приспособление организма к изменениям внешней и внутренней среды.

Систему адаптации можно представить в виде многоуровневой системы регуляции физиологических и метаболических функций в организме (см. рис. 1) [20].

В сохранении единства организма и его гомеостаза определяющую роль играет нервная (центральная, вегетативная) и эндокринная системы. Вегетативной нервной системе, в первую очередь её симпатической части, отводится роль главного фактора в срочной мобилизации защитных сил организма для восстановления нарушенного равновесия [17].

Значение эндокринной системы и гормональных влияний заключается в формировании приспособительных реакций в ответ на различные изменения внутренней среды. При этом гормональные влияния обеспечивают долгосрочные реакции и рассчитаны на длительное время. Второй иерархический уровень системы адаптации представлен блоком морфофункциональных и гомеостатических систем (рис. 1). Примером морфофункциональных систем являются сердечно-сосудистая, дыхательная, пищеварительная, мочевыделительная, иммунная системы и некоторые другие. Гомеостатические системы поддерживают постоянство внутренней среды, определённых жизненно важных её параметров, таких как рН, температура, давление, концентрация солей, энергетический потенциал и многие другие.

В специализированных высокодифференцированных клетках организма совершаются различные виды физиологической работы. В этом смысле клетка — это тоже морфофункциональная система [20].

Третий блок системы адаптации — метаболический (см. рис. 1). В результате множества преобразований и регуляторных влияний на клетку, внутри неё происходит изменение метаболизма с целью наиболее экономного извлечения энергии в сложившейся ситуации. Энергетическое обеспечение адаптационных реакций — это очень сложный биохимический процесс, характеризующийся определённой фазовостью: на первом этапе развития адаптационных изменений энергетический потенциал биосистемы восстанавливается за счёт свободной энергии углеводов, на конечном этапе — за счёт свободной энергии жиров. Между этими двумя состояниями существует фазовый переход, в процессе которого энергетический обмен биосистемы окончательно переключается с «углеводного» типа на «жировой» [20].

Внутриклеточными регуляторами энергетического гомеостаза являются фосфатный потенциал, степень восстановленности пиридиновых нуклеотидов, соотношение циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) и циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ) и др. Циклические нуклеотиды, как известно, являются вторичными мессенджерами и опосредуют гормональные влияния на клетку [25].

Гормональная регуляция энергетического обмена подробно представлена в монографии Панина Л.Е. [20], гормональная регуляция адаптационных реакций — в монографии Виноградова В.В. [12].

В зависимости от фаз общего адаптационного синдрома, который реализуется в процессе прогрессирования заболевания, изменяется энергетический обмен в клетках. Хазанов В.А. предложил, независимо от специфики патологии, выделять фазные состояния системы энергопродукции, соответствующие фазам тревоги, резистентности и истощения общего адаптационного синдрома [28], этой позиции придерживаются и другие авторы [29]. Резервы к энергетической адаптации строго индивидуальны, что объясняет разную приверженность к препаратам, влияющим на энергетический обмен, и обосновывает необходимость разработки пациентоориентиированного подхода к использованию препаратов с цитопротекторной активностью, чему и посвящено настоящее исследование.

Цель исследования

Целью настоящего исследования явилась разработка общей концепции пациентоориентированного подхода к применению лекарственных средств с цитопротекторной активностью у пациентов с ишемической болезнью сердца.

Материалы и методы исследования

Для достижения цели нами были обследованы 60 пациентов с ИБС: стабильной стенокардией напряжения I-III ФК, которые находились на лечении в отделении кардиологии №1 Белгородской областной клинической больнице Святителя Иоасафа. Пациенты были комплексно обследованы согласно стандарта с применением общеклинических методов верификации диагноза — ЭКГ, эходопплеркардиография, коронароангиография, липидный профиль, общий анализ крови, коагулограмма, почечный, печёночный комплекс и др. Кроме того, проводили оценку психологического профиля личности методом анкетирования по показателям личностной и ситуативной тревожности (Спилбергера Ч.Д., Ханина Ю.Л.); оценивали состояние гуморальных стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем путём исследования концентрации кортизола, инсулина, цАМФ и цГМФ в сыворотке крови; уровней эндотелиальной и индуцибельной синтаз окиси азота в лизате эритроцитов методом иммуноферментного анализа на аппарате BioRad с помощью наборов реактивов фирмы «Биохиммак». Оценивали метаболический профиль пациентов по концентрации АТФ и АДФ в сыворотке крови и эритроцитах, 2,3-ДФГ в эритроцитах спектрофотометрическими методами.

Для определения индивидуальной реактивности митохондрий пациентов под действием препаратов метаболического ряда в пробах in vitro проводили анализ 60 образцов крови обследованных нами больных с ИБС по разработанной и запатентованной нами методике [30], общая схема которой заключается в следующем:

1. лейкоциты крови отбирали в асептических условиях, смешивали с питательной средой RPMI-1640 с глутамином (НПП «ПанЭко», Россия), помещали в лунки для исследования под микроскопом;
2. в лунки помещали различные лекарственные препараты в терапевтических концентрациях — триметазидин, мельдоний, цитофлавин, оставляя контрольные лунки без добавления лекарств;
3. пробы инкубировали в течение 3-х часов в СО₂ инкубаторе с 5%-ым содержанием СО₂ при температуре 37°С;
4. препараты окрашивали флуоресцентным красителем пиреном в темноте в течение 30 минут, который при длине волны 460 нм позволяет оценить структурно-функциональное состояние мембран энергетической системы клетки;
5. результаты оценивали при помощи конфокального лазерного сканирующего микроскопа Nikon Eclipse Ti (Япония). Сканирование осуществляли при длине волны 460 нм. Для визуализации изображения использовали специализированную программу Nikon С1. Анализировали 3000 клеток.

Полученные данные предварительно были разделены на количественные, порядковые и качественные показатели. В дальнейшем, в зависимости от вида показателей применялись следующие статистические методы, принимая во внимание статистическую значимость их результатов. Результаты считали статистически значимыми при р<0,05.

Количественные показатели оценивались на предмет соответствия нормальному распределению с помощью теста Колмогорова-Смирнова. Для показателей, имеющих распределение близкое к нормальному, в дальнейшем осуществляли расчёт среднего арифметического значения, стандартного (среднеквадратического) отклонения и ошибки среднего, как отношения стандартного отклонения к квадратному корню из количества анализируемых значений. Эти результаты по тексту представляются в форме «среднее ± ошибка среднего».

Для количественных показателей, имеющих распределение отличное от нормального, а также для порядковых показателей рассчитывали среднее значение, медиану, 25 и 75% квартили. Эти результаты по тексту представляются в форме «среднее / медиана (25% квартиль; 75% квартиль)».

Различие между двумя группами независимых наблюдений по количественному показателю, имеющему распределение близкое к нормальному, оценивали по t-критерию Стьюдента.

Характер взаимосвязей между факторами оценивали методом регрессионного анализа и трёхмерного плоттинга.

При проведении расчётов использовали программы Microsoft Excel 2016 и SPSS for Windows 11.0 [31][32].

Результаты и их обсуждение

Обнаружили два варианта реагирования митохондрий лейкоцитов пациентов с ИБС на введение метаболических корректоров — в виде их активации либо угнетения. У одного и того же пациента наблюдалась различная реакция митохондрий на введение разных лекарственных препаратов метаболического ряда.

Проводили сравнительный анализ между группами пациентов, у которых введение метаболического корректора вызывало активацию или угнетение функциональной активности митохондрий. Критерием разделения больных на группы явился показатель прироста флюоресценции митохондрий после введения препаратов (краситель — пирен): для триметазидина (табл. 1 и 2), мельдония (табл. 3 и 4) и цитофлавина (табл. 5 и 6). При значении показателя прироста флюоресценции митохондрий после введения препарата >0 делали вывод об активации митохондрий, а при значении прироста флюоресценции <0 делали вывод об угнетении митохондрий под влиянием лекарственного препарата. Получили следующие результаты:

Обнаружили следующие условия активации митохондрий под влиянием триметазидина: нормальная функция печени и почек, средний уровень калия в крови, нормальный вольтаж на ЭКГ, низкие значения соотношений кортизол/инсулин и цАМФ/цГМФ в сыворотке крови, высокий уровень эндотелиальной синтазы окиси азота в лизате эритроцитов, исходно низкая активность митохондрий, наличие признаков гипоэргоза при достаточном количестве энергетических субстратов (АДФ), небольшая степень тканевой гипоксии по значению 2,3ДФГ эритроцитов в исходном статусе. Введение триметазидина влечёт за собой угнетение митохондрий при условии: нарушения функции печени и почек, тенденции к повышению уровня калия в крови, наличия признаков миокардиодистрофии на ЭКГ, высоких показателей соотношений кортизол/инсулин и цАМФ/цГМФ в сыворотке крови, низкого уровня эндотелиальной синтазы окиси азота в лизате эритроцитов, исходно высокой активности митохондрий с отсутствием признаков гипоэргоза и выраженной тканевой гипоксии по значению 2,3ДФГ эритроцитов в исходном статусе.

Обнаружили следующие условия активации митохондрий под действием мельдония: наличие прогрессирующей хронической сердечной недостаточности, нормальная функция печени и почек, нормальный вольтаж на ЭКГ (отсутствие миокардиодистрофии), небольшая степень стеноза коронарных артерий, низкие значения соотношений кортизол/инсулин и цАМФ/цГМФ в сыворотке крови, высокий уровень эндотелиальной синтазы окиси азота в лизате эритроцитов, исходно низкая активность митохондрий, наличие признаков гипоэргоза при достаточном количестве энергетических субстратов (АДФ), небольшая степень тканевой гипоксии по значению 2,3ДФГ эритроцитов в исходном статусе. Мельдоний способен угнетать митохондрии в тестах in vitro при наличии следующих условий: начальные стадии ХСН, тенденция к нарушению функции печени и почек, тенденция к развитию миокардиодистрофии по данным ЭКГ, существенная степень стеноза коронарных артерий, признаки миокардиодистрофии на ЭКГ, высокие показатели соотношений кортизол/инсулин и цАМФ/цГМФ в сыворотке крови, низкий уровень эндотелиальной синтазы окиси азота в лизате эритроцитов, исходно высокая активность митохондрий с отсутствием признаков гипоэргоза и выраженная тканевая гипоксия по значению 2,3ДФГ эритроцитов в исходном статусе.

Условиями активации митохондрий под влиянием цитофлавина в тестах in vitro явились: нормальный вольтаж на ЭКГ, низкие значения соотношений кортизол/инсулин и цАМФ/цГМФ в сыворотке крови, высокий уровень эндотелиальной синтазы окиси азота в лизате эритроцитов, исходно низкая активность митохондрий, наличие признаков гипоэргоза при достаточном количестве энергетических субстратов (АДФ) и небольшая степень тканевой гипоксии по значению 2,3ДФГ эритроцитов в исходном статусе. Условиями угнетения митохондрий под влиянием цитофлавина явились: признаки миокардиодистрофии по данным ЭКГ, высокие показатели соотношений кортизол/инсулин и цАМФ/цГМФ в сыворотке крови, низкий уровень эндотелиальной синтазы окиси азота в лизате эритроцитов, исходно высокая активность митохондрий с отсутствием признаков гипоэргоза и выраженная тканевая гипоксия по значению 2,3ДФГ эритроцитов в исходном статусе.

Полученные нами результаты свидетельствуют о наличии некой общности в характере реагирования митохондрий на введение метаболических корректоров in vitro в зависимости от ряда параметров исходного состояния пациентов. Последнее послужило основой разработки общей концепции пациентоориентированного подхода к применению лекарственных средств с цитопротекторной активностью у пациентов с ИБС. Данная концепция базируется на понятиях функционирования системы адаптации и общего адаптационного синдрома, подробно описанных во вступлении к данной статье.

В нашей работе были изучены различные звенья многоуровневой системы адаптации и обнаружен нелинейный волнообразный характер их взаимосвязей. Так, показатель напряжённости центральной нервной системы — личностная тревожность — взаимосвязан с показателями эндокринной регуляции — кортизол/инсулин сыворотки крови и активности митохондрий — величина флюоресценции (окраска пиреном) (рис. 2).

Соотношение внутриклеточных мессенджеров цАМФ/цГМФ имеет достоверную взаимосвязь с показателями поражения органов-мишеней у пациентов с ИБС (см. рис. 5).

Высокая степень стеноза правой межжелудочковой коронарной артерии (которая, по нашим данным раньше всего и чаще всего поражается у пациентов со стабильной стенокардией напряжения) ассоциируется с высокими значениями соотношения цАМФ/цГМФ сыворотки крови и с высоким уровнем атерогенных липопротеидов очень низкой плотности. И, напротив, низкие значения цАМФ/цГМФ и ЛПОНП ассоциируются с отсутствием стеноза ПМЖА.

Между показателями эндокринной регуляции функций, степенью тканевой гипоксии и активностью митохондрий существуют достоверные нелинейные взаимосвязи, что показано на рис. 6.

Если аппроксимировать известную схему Селье Г., изображённую на рис. 8, то получится волнистая линия (обозначенная пунктиром), характерная для описания взаимосвязей между различными звеньями функциональной системы адаптации, обнаруженная в нашем исследовании (см. рис. 2-7).

Описанные механизмы регуляции энергетического обмена можно схематично изобразить на фоне классической схемы общего адаптационного синдрома Селье Г., обозначив изученные нами параметры стресс-системы (рис. 9).

В нашем исследовании показано, что метаболические корректоры активируют митохондрии при условии сбалансированного состояния стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем с повышением активности последних на уровне гуморальной регуляции и внутриклеточных мессенджеров (в виде низкого соотношения кортизол/инсулин и цАМФ/цГМФ в сыворотке крови), высоком уровне эндотелиальной синтазы окиси азота (признаке высокой напряженности стресс-лимитирующей системы окиси азота), низкой активности митохондрий, наличии признаков гипоэргоза при достаточном количестве энергетических субстратов (АДФ) и небольшой степени тканевой гипоксии (невысоком значении 2,3ДФГ эритроцитов) в исходном статусе. Препараты метаболического ряда угнетают митохондрии при условии повышения активности стресс-реализующих систем при уменьшении активности стресс-лимитирующих на уровне гуморальной регуляции и внутриклеточных мессенджеров (в виде высокого соотношения кортизол/ инсулин и цАМФ/цГМФ в сыворотке крови), низком уровне эндотелиальной синтазы окиси азота (признаке истощения мощности стресс-лимитирующей системы окиси азота), исходно высокой активности митохондрий при отсутствии признаков гипоэргоза с истощением запасов энергетических субстратов (АДФ) и выраженной тканевой гипоксии (высоком значении 2,3ДФГ эритроцитов) в исходном статусе. Другими словами, метаболические корректоры активируют митохондрии в случае их назначения в фазу резистентности общего адаптационного синдрома и угнетают — при их назначении в фазу истощения.

Наши результаты соответствуют положениям энергетической фармакологии Хазанова В.А. [28], который считает возможным эффект прекондиционирования под действием лекарственных средств только при условии наличия адаптационных резервов пациентов и на более обширной доказательной базе подтверждают выдвинутое нами ранее предположение о возможности реализации метаболических эффектов препаратов, коррегирующих обмен веществ, только при условии сохранения резервов к адаптации [34].

Совершенно очевидно, что «переключатели» энергетического обмена с жирового типа на углеводный (триметазидин, мельдоний) целесообразно назначать только в «углеводные» фазы активации и резистентности общего адаптационного синдрома, в этом случае они проявляют адаптагенный эффект, который применительно к ишемии миокарда трактуется как эффект прекондиционирования [35-37]. Но в тоже время парциальные ингибиторы окисления жирных кислот (p-FOX inhibitors) нельзя назначать в фазу липидного обмена, т. к. они приведут к истощению энергетических ресурсов клетки, к деадаптации. Активатор аэробного гликолиза цитофлавин способен активировать митохондрии на начальных этапах развития заболевания, в фазу активации общего адаптационного синдрома, при наличии высоких резервов к адаптации.

Периодический характер взаимосвязей внутри функциональной системы адаптации свидетельствует о смене фаз общего адаптационного синдрома, растянутой во времени. Другие исследователи также наблюдали фазность развития заболевания [13][20][25], приводя доказательства того, что в процессе прогрессирования сердечно-сосудистых заболеваний реализуется общий адаптационный синдром соответственно фазам тревоги, резистентности и истощения, которые имеет смысл определять в клинической практике для оценки лечебных мероприятий [18][19][27]. Применительно к нашему исследованию можно сказать, что назначать метаболические корректоры можно только временно, курсово, но не постоянно, т. к. «попадание» метаболического корректора в противопоказанную фазу общего адаптационного синдрома влечёт за собой разрушительные последствия для клетки и вместо ожидаемого цитопротекторного эффекта возможно формирование цитотоксического действия.

Основные выводы

Можно выдвинуть следующие основные положения общей концепции пациентоориентированного подхода к применению лекарственных средств с цитопротекторной активностью у пациентов с ИБС:

1. Препараты метаболического ряда у пациентов с ИБС могут оказывать двоякое действие: активировать либо угнетать митохондрии.
2. Индивидуальная реактивность организма пациента с ИБС на введение препарата метаболического ряда зависит от исходного состояния функциональной системы адаптации, которое можно определить по показателям активности стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем (соотношение кортизол/инсулин, цАМФ/цГМФ сыворотки крови, eNOS, iNOS лизата эритроцитов) и по степени сохранности структуры и функции эффекторных органов.
3. «Переключатели» энергетического обмена с жирового типа на углеводный (триметазидин, мельдоний) можно назначать только в «углеводные» фазы активации и резистентности, и нельзя — в «липидную» фазу истощения общего адаптационного синдрома.
4. Активатор аэробного гликолиза цитофлавин способен активировать митохондрии на начальных этапах развития заболевания, в фазу активации общего адаптационного синдрома, при наличии высоких резервов к адаптации.
5. Препараты, стимулирующие энергетический обмен в клетках, целесообразно назначать только при наличии исходного гипоэргоза и сниженной активности митохондрий, в противном случае метаболические корректоры могут переактивировать митохондрии и сместить равновесность функциональной системы адаптации в сторону перехода от достигнутой фазы резистентности в фазу истощения общего адаптационного синдрома, что клинически проявится побочными эффектами, ухудшением состояния и иными признаками цитотоксичности.
6. Лекарственные препараты метаболического ряда следует назначать только короткими курсами, их постоянный приём может способствовать переактивации митохондрий, попаданию в противопоказанную фазу общего адаптационного синдрома с соответствующими проявлениями цитотоксичности в виде истощения адаптационных резервов и стимуляции прогрессирования заболевания.

Заключение

Таким образом, нами разработана общая концепция пациентоориентированного подхода к применению лекарственных средств с цитопротекторной активностью у пациентов с ИБС, согласно которой метаболические корректоры следует назначать короткими курсами при условии сохранения индивидуальных резервов к энергетической адаптации у пациентов с исходным гипоэргозом митохондрий в фазу активации или резистентности общего адаптационного синдрома.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Участие авторов

Все авторы внесли существенный вклад в подготовку работы, прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией. Хохлов А.Л. — общая концепция и дизайн исследования, ответственность за целостность всех частей статьи, редактирование текста; Ромащенко О.В. — разработка дизайна исследования, набор материала, статистическая обработка данных, написание текста статьи; Румбешт В.В. — статистическая обработка материала, построение регрессионных моделей, рисунков трёхмерного плоттинга; Алфёров П.К., Грищенко Н.Д. — набор клинического материала, обследование пациентов; Горбач Т.В. — выполнение исследований крови методами иммуноферментного анализа и другими биохимическими методами; Кукес В.Г. — разработка общей идеи пациентоориентированного подхода к использованию лекарственных препаратов метаболического ряда.

Финансирование

Работа выполнялась без спонсорской поддержки.

ADDITIONAL INFORMATION

Conflict of interests

The authors declare no conflict of interest.

Authors’ participation

All authors made a significant contribution to the preparation of the work, read, and approved the final version of the article before publication. Khokhlov AL — general concept and design of the study, responsibility for the integrity of all parts of the article, text editing; Romashchenko OV — development of research design, collection of material, statistical data processing, writing the text of the article; Rumbesht VV — statistical processing of the material, construction of regression models, 3D plotting drawings; Alferov PK, Grishchenko ND — a set of clinical material, examination of patients; Gorbach TV — performing blood tests using enzyme immunoassay and other biochemical methods; Kukes VG — development of the general idea of a patient-oriented approach to the use of metabolic drugs.

Acknowledgments

The work was carried out without sponsorship.