Введение

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) сегодня занимают лидирующие позиции по смертности взрослого населения как в мире, так и на территории Российской Федерации [1]. Ключевой целью национального проекта «Здравоохранение» является увеличение продолжительности жизни населения страны. В рамках инициативы «Борьба с сердечно-сосудистыми заболеваниями» предусматривается разработка индивидуализированной оценки кардиоваскулярного риска (КВР), поскольку в ряде клинических ситуаций традиционные факторы риска не в полной мере позволяют оценить прогноз сердечно-сосудистой патологии (ССП). К таким нозологиям относятся некоторые аутоиммунные заболевания [2], в числе которых язвенный колит (ЯК) [3, 4].

Заболеваемость и распространенность воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК) в мире продолжает увеличиваться [5]. В 2017 г. зарегистрировано 6,8 млн случаев ВЗК в мире, при этом стандартизированный по возрасту уровень смертности снизился с 0,61 на 100 тыс. населения в 1990 г. до 0,51 на 100 тыс. населения в 2017 г. [6]. Эффективная стратегия терапии пациентов с ЯК [7] привела к существенному патоморфозу заболевания: увеличению продолжительности жизни больных [8] и формированию нового типа коморбидности у пациентов с ЯК с возрастанием доли больных с ССЗ [9]. В крупном систематическом обзоре [10] с включением более 2 млн пациентов с ВЗК продемонстрировано, что они подвержены более высокому риску развития неблагоприятных сердечно-сосудистых событий.

Изменения микробного пейзажа кишечника привлекает все больше внимания с позиций одного из потенциально модифицируемых дополнительных факторов КВР. Исследования демонстрируют роль проатерогенных метаболитов микробиоты в развитии ССЗ [11, 12]. Экспертами обсуждается теория атеросклеротического микробиома, которая отражает связь развития атеросклероза с питанием и особенностями микрофлоры кишечника. В исследованиях показано, что изменения в соотношении Firmicutes и Bacteroidetes и нарушение баланса микробных метаболитов, таких как короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), триметиламин N-оксид (ТМАО), имеют связь с патогенезом ССЗ [13, 14]. В клинических рекомендациях Российского кардиологического общества 2024 г. «Артериальная гипертензия у взрослых» [15] рубрика «Предрасполагающие факторы» дополнена эффектами нарушения кишечной микробиоты, повышенной чувствительности к натрию, описанием нарушения синтеза КЦЖК; участием в иммунном воспалении; связью артериальной гипертензии (АГ) с воспалением и активацией иммунных клеток. Среди механизмов, принимающих участие в увеличении риска ССЗ при ВЗК, также рассматривается повреждение межклеточных контактов и увеличение проницаемости кишечного барьера. Это приводит к увеличению абсорбции эндотоксинов, в первую очередь липополисахаридов бактериальных клеток, которые попадают в системный кровоток и потенцируют атерогенез [16].

Цель исследования — оценить диагностическую информативность показателей, характеризующих метаболизм микробиоты кишечника и кишечную проницаемость у больных ЯК в отношении риска развития АГ.

Материал и методы

Исследование проведено на базе БУЗ Омской области «Областная клиническая больница» и АМЦ ФГБОУ ВО «ОмГМУ» Минздрава России; одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «ОмГМУ» Минздрава России (протокол заседания № 97 от 12.10.2017). В исследование включены 80 пациентов с ЯК, которые наблюдались в указанных медицинских организациях в 2020—2023 гг. Диагноз ЯК устанавливали на основании клинических данных, результатов лабораторного, инструментального и гистологического исследований; ведение и лечение больных осуществлялось согласно клиническим рекомендациям [17]. Диагнозы АГ и стабильной ишемической болезни сердца (ИБС) установлены на основании клинических рекомендаций Российского кардиологического общества «Артериальная гипертензия у взрослых» (2020) [18] и «Стабильная ишемическая болезнь сердца» (2020) [19].

Критерии включения пациентов с ЯК в исследование: наличие установленного диагноза ЯК, возраст от 18 лет, подписанное информированное добровольное согласие.

Критерии исключения: отказ/отсутствие возможности дать информированное добровольное согласие, участие в клиническом исследовании незарегистрированных лекарственных препаратов, возраст моложе 18 лет, сахарный диабет 1-го типа, беременность, колэктомия, дивертикулярная болезнь толстой кишки, онкологические заболевания, инфекционный колит.

Участники исследования обследованы по единому протоколу: опрос, объективное обследование, изучение и заполнение медицинской документации. Среди 80 пациентов с ЯК у 17 (21,25%) (группа 1) выявлена АГ, при этом у 4 из них диагностирована ИБС. Группу 2 составили пациенты с ЯК без АГ и ИБС (n=63).

Средний возраст всех пациентов, включенных в исследование, составил 40,7 года (SD=12,43), из них 45 женщин, средний возраст которых 39,3 года (SD=12,53), и 35 мужчин, средний возраст которых 42,4 года (SD=12,25). Распределение пациентов двух групп в зависимости от характеристик основного заболевания представлено в табл. 1.

Таблица 1. Распределение пациентов с язвенным колитом в зависимости от характеристик основного заболевания

Оценка показателей методом иммуноферментного анализа включало исследование TMAO в крови, в кале — зонулина. Сотрудники лаборатории, проводившие анализ, не были информированы о диагнозе больных и деталях клинической картины. Исследование выполнено в ЦНИЛ ФГБОУ ВО «ОмГМУ» Минздрава России в соответствии с рекомендациями производителя, результат зарегистрирован на планшетном фотометре iMark («Bio-Rad Laboratories, Inc.», США). При взятии образцов биоматериала руководствовались актуальными требованиями, предъявляемыми к обеспечению преаналитического этапа лабораторных исследований (ГОСТ Р 53079.4-2008 «Технологии лабораторные клинические. Обеспечение качества клинических лабораторных исследований. Часть 4. Правила ведения преаналитического этапа»). Использована тест-система ELISA Kit for Trimetlylamine oxide («Cloud-Clone Corporation», КНР) для определения ТМАО. Для определения зонулина образцы стула собраны у пациентов в одноразовые стерильные контейнеры и хранились при температуре –70°C до момента исследования. Пробоподготовку образцов кала из собранной коллекции для исследования выполняли с помощью системы Stool preparation system SAS («Immundiagnostik AG», Германия). Для исследования использована тест-система IDK Zonulin ELISA («Immundiagnostik AG», Германия).

Содержание КЦЖК в кале определяли методом газожидкостной хроматографии (согласно медицинской технологии «Способ определения короткоцепочечных жирных кислот в различных биологических субстратах методом газожидкостной хроматографии», регистрационное удостоверение №ФС-2006/030-у от 17.03.2006 Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития Российской Федерации). Определялись абсолютная концентрация КЦЖК C2, C3, C4, суммарное содержание C2+C3+C4+C5+C6+ изоC4+изоC5+изоC6, относительное содержание C2—C4 в общем пуле кислот с длиной цепи до 6 атомов углерода и индекс анаэробности.

Статистический анализ проведен с помощью программы Statistica 10.01.1011, для описания количественных признаков с альтернативным распределением рассчитывались медиана (Me), верхний и нижний квартили (P₂₅, P₇₅). Для сравнения двух несвязанных групп по количественному признаку рассчитывался критерий Манна—Уитни. Для выявления потенциально диагностически важных факторов использовали байесовский (вероятностный) подход, с помощью которого можно проанализировать медицинские данные с точки зрения их диагностической ценности, математически определяя условную вероятность симптома (признака) при данном заболевании. Для каждого признака установлен шанс его обнаружения в группе с изучаемым состоянием (если шанс конкретного признака имеет значение больше единицы, то он встречается чаще, чем в 50% случаев). Для количественных признаков при необходимости разделения применяли тест медианы. Наиболее важную информацию при вычислениях по формуле Байеса несет отношение правдоподобия L (D1; S). Эта величина характеризует выраженность, специфичность (иными словами, информативность) признака при заболевании, а в представленном исследовании — при коморбидном сочетании.

Результаты

Выявлены статистически значимые различия в группах по возрасту: медиана возраста в группе коморбидных пациентов составила 49 (P₂₅=45; P₇₅=60) лет, в группе пациентов с ЯК без АГ и ИБС — 35 (P₂₅=31; P₇₅=44) лет (p для критерия Манна—Уитни = 0,000). У 3 мужчин и 1 женщины диагностировано сочетание ИБС и АГ, ЯК с тотальным поражением толстой кишки, медиана продолжительности ЯК у них составила 5,5 (P₂₅=3; P₇₅=7,5) года, медиана возраста — 59 (P₂₅=58; P₇₅=65,5) лет, медиана индекса массы тела (ИМТ) — 32,1 (P₂₅=29,7; P₇₅=37,1) кг/м². Два пациента с ЯК и ИБС/АГ получают терапию ингибиторами ФНО-α, поскольку имеют хроническое непрерывное течение ЯК.

Медиана ИМТ у пациентов с ЯК без ССП составила 23,2 (P₂₅=20,4; P₇₅=27,15) кг/м², в то время как у пациентов с ЯК с АГ/ИБС медиана ИМТ равна 28,4 (P₂₅=27,0; P₇₅=31,8) кг/м², что соответствует критерию избыточной по классификации (p<0,001 для критерия Манна—Уитни).

Среди исследуемых параметров наиболее информативным признаком является повышение содержания проатерогенного ТМАО в сыворотке крови у коморбидных пациентов, отношение правдоподобия L (D1; S) составило 2,46. При этом медиана уровня ТМАО равна 1473,40 мкмоль/л (P₂₅=1272,18; P₇₅=1674,62), в то время как у больных ЯК без АГ и ИБС медиана составила 785,02 мкмоль/л (P₂₅=456,65; P₇₅=909,86), различие статистически значимо (p=0,010).

Вторым по специфичности и информативности признаком стало повышение содержания зонулина в кале, отношение правдоподобия L (D1; S) составило 1,93. Рассчитана медиана содержания зонулина в кале у коморбидных пациентов Me=318,42 нг/мл (P₂₅=237,5; P₇₅=313,5), что выше (p=0,039), чем у пациентов без АГ и ИБС: Me=164,22 нг/мл (P₂₅=62,0; P₇₅=188,6).

Результаты оценки КЦЖК в кале среди больных ЯК в сочетании с АГ и ИБС приведены в табл. 2.

Таблица 2. Оценка абсолютного содержания короткоцепочечных жирных кислот в кале у пациентов с язвенным колитом в сочетании с артериальной гипертензией и ишемической болезнью сердца

У больных ЯК в сочетании с АГ и ИБС выявлено снижение абсолютного содержания в кале уксусной, пропионовой и масляной кислот, абсолютного суммарного содержания жирных кислот с разветвленной цепью по сравнению с референсными значениями.

Проведено сравнение содержания КЦЖК у пациентов групп 1 и 2: у коморбидных больных определено статистически значимое снижение относительного содержания уксусной кислоты (ацетат, С2) и изменение анаэробного индекса. Так, содержание С2 в кале пациентов с ЯК без АГ/ССЗ составило 0,667 ед. (нормальное значение: 0,634±0,022 ед.), в то время как у коморбидных пациентов содержание С2 в кале снижено и составило 0,595 ед. (p=0,042 для критерия Манна—Уитни). Выявлено смещение анаэробного индекса в сравниваемых группах к более отрицательным значениям: у коморбидных пациентов значение анаэробного индекса составило –0,774 ед., а у пациентов с ЯК без ССЗ/АГ оно составило –0,535 ед.

Обсуждение

Использование современных диагностических методов и хорошо зарекомендовавших подходов, применяемых для анализа полученных данных, открыло перспективы в области изучения структуры микробиоценозов и продуктов их жизнедеятельности при многих заболеваниях, включая ЯК. В представленном исследовании у пациентов с сочетанием ЯК с АГ и ИБС определена диагностическая информативность показателей метаболизма микробиоты кишечника и кишечной проницаемости при использовании байесовских статистических методов; снижение абсолютного содержания КЦЖК в кале; повышение экспрессии ТМАО — проатерогенного метаболита микробиоты кишечника; изменение кишечной проницаемости в виде повышения содержания зонулина; снижение относительного содержания уксусной кислоты и изменение анаэробного индекса.

Вклад микробиоты в синтез проатерогенных веществ заключается в способности некоторых микроорганизмов кишечной микрофлоры к превращению лецитина, L-карнитина и холина, содержащихся в продуктах животного происхождения, в триметиламин, который, в свою очередь, в печени под действием флавинсодержащей монооксигеназы 3 трансформируется в ТМАО [20]. Роль ТМАО в развитии атеросклероза заключается в его способности к ингибированию обратного транспорта холестерина, регуляции экспрессии генов эндотелиальных и иммунных клеток, стимуляции образования пенистых клеток из макрофагов, повышению адгезии тромбоцитов [21]. К микроорганизмам, достоверно повышающим уровень ТМАО, относят тип Firmicutes, а именно роды Clostridium, Enterococcus, Streptococcus [22]. Исследования показали, что уровни TMAO в плазме крови связаны с риском развития ССЗ [23, 24]. Опубликованное в 2021 г. исследование W.H.W. Tang и соавт. рассматривает возможность использования ТМАО как маркера риска коронарного атеросклероза независимо от традиционных факторов риска [23]. В представленной работе выявлено повышенное в 2 раза содержание ТМАО в крови у коморбидных пациентов по сравнению с пациентами с ЯК без АГ и ИБС, с помощью байесовского подхода продемонстрирована его диагностическая информативность.

Недавние исследования продемонстрировали, что КЦЖК оказывают существенное влияние на возникновение и течение ССЗ, в частности ИБС [25]. Количество вырабатываемых КЦЖК определяется количеством потребляемых пищевых волокон наряду с составом и количеством КЦЖК-продуцирующих микробов в микрофлоре кишечника. Изменение разнообразия, состава и количества кишечных бактерий влияет на синтез КЦЖК, следовательно, способствует появлению и дальнейшему прогрессированию ССЗ, связанных с системной воспалительной реакцией и эндотелиальной дисфункцией [26]. Показано, что КЦЖК играют роль в регулировании уровня артериального давления, обмене холестерина, глюкозы, а также в модуляции иммунной системы и воспаления через поддержание гомеостаза слизисто-эпителиального барьера кишечника [27]. В исследовании, проведенном на мышах, выявлено, что высокое потребление клетчатки (72,7%) в составе рациона модифицировало состав кишечной микробиоты и увеличило количество бактерий, продуцирующих ацетат [28]. Как клетчатка, так и ацетат, вводимые перорально, восстанавливали соотношение Firmicutes и Bacteroidetes. Диета с высоким содержанием пищевых волокон и добавки с ацетатом значимо снижали уровень систолического и диастолического давления и гипертрофию левого желудочка по сравнению с группой контроля, получающей питание с низким содержанием клетчатки (47,6%). Основными бактериями, производящими КЦЖК, являются виды Eubacterium, Roseburia, Faecalibacterium и Coprococcus [29]. Исследования указывают на изменения соотношения микробиоты, продуцирующей КЦЖК, у людей с атеросклерозом. Так, следует отметить уменьшение количества бутират-продуцирующей флоры, к которой относятся Roseburia intestinalis, Faecalibacterim prausnitzii, по сравнению со здоровыми людьми [30]. Следует отметить, что масляная кислота способна ингибировать 3-гидрокси-3-метилглутарилкоэнзим А-редуктазу, что ведет к предотвращению синтеза холестерина [31]. В ранее опубликованной работе мы установили дефицит КЦЖК в кале у пациентов с диагнозом ЯК, а также положительную корреляционную связь между суммарным содержанием КЦЖК и количеством употребляемых пищевых волокон [32]. В настоящем исследовании выявлено снижение абсолютного содержания уксусной, пропионовой и масляной кислот у коморбидных пациентов в сравнении с референсными значениями. Статистически значимые изменения выявлены в отношении снижения относительного содержания уксусной кислоты и анаэробного индекса у пациентов с сочетанием ЯК, АГ и ИБС. Необходимо учитывать, что уксусная кислота является продуктом ферментации большинства бактерий эндогенной микрофлоры кишечника и снижение ее количества может указывать на снижение метаболической активности аэробных бифидобактерий и лактобактерий, что отражается на смещении анаэробного индекса в сравниваемых группах в сторону отрицательных значений с активацией анаэробных популяций.

О повышении кишечной проницаемости при ССЗ неоднократно сообщалось в различных публикациях [33, 34]. По данным нашего исследования, отмечены статистически значимо более высокие показатели кишечной проницаемости у коморбидных пациентов в виде повышения содержания зонулина в кале, выявлена диагностическая информативность данного показателя.

Заключение

Язвенный колит является системным воспалительным заболеванием и связан с повышенным риском развития сердечно-сосудистой патологии. Несмотря на несомненные успехи, достигнутые в лечении и профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваемость ими и смертность от них по-прежнему сохраняют лидирующие позиции во многих странах мира, поэтому любые экспериментальные и клинические исследования, направленные как на изучение патогенеза и молекулярной основы кардиоваскулярной патологии, так и на разработку и создание новых подходов к терапии, актуальны и востребованы. В представленном исследовании продемонстрированы диагностическая информативность показателей метаболизма микробиоты кишечника и кишечной проницаемости у больных язвенным колитом с артериальной гипертензией, вклад короткоцепочечных жирных кислот, проатерогенного метаболита кишечной микрофлоры триметиламина N-оксида и повышения кишечной проницаемости в развитие кардиоваскулярной патологии у пациентов с язвенным колитом.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Ливзан М.А., Бикбавова Г.Р.

Сбор и обработка материала — Бикбавова Г.Р., Романюк А.Е., Машнин М.Ю.

Статистическая обработка —Турчанинов Д.В., Лисютенко Н.С.

Написание текста — Бикбавова Г.Р.

Редактирование — Ливзан М.А., Турчанинов Д.В.

Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №23-25-10035).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Authors contribution:

Study design and concept — Livzan M.A.,

Bikbavova G.R.

Data collection and processing — Bikbavova G.R., Romanyuk A.E., Mashnin M.Yu.

Statistical analysis — Turchaninov D.V.,

Lisyutenko N.S.

Text writing — Bikbavova G.R.

Editing — Livzan M.A., Turchaninov D.V.

Funding. The research was funded by the Russian Science Foundation (project No. 23-25-10035).