Несмотря на достижения доказательной медицины и внедрение в клиническую практику препаратов с доказанной эффективностью, смертность от хронической сердечной недостаточности (ХСН) остается чрезвычайно высокой, а разработка рациональной стратегии превенции и терапии ХСН — одной из актуальных нерешенных задач здравоохранения ХХI века [1—5]. Сложность разработки рациональной терапевтической стратегии заключается в гетерогенности синдрома ХСН [7–12]. ХСН развивается и прогрессирует в ответ на компенсаторно возникающие порочные круги биоэнергетической недостаточности, гемодинамической (диастолической и систолической) недостаточности и нарушений нейрогормональной и эндотелиальной активности, формирования синдрома системного воспалительного ответа [7, 11—14]. Мультифакторный механизм развития и прогрессирования ХСН включает десенситизацию адренергических рецепторов (АР) к сигналу [15—19], дисрегуляцию и дезадаптацию системы энергетического обеспечения с развитием и прогрессированием биоэнергетической недостаточности [18, 20, 21], нарушения в исполнительном аппарате кардиомиоцита [22], дисрегуляцию системы сопряжения возбуждение—сокращение [23], изменение цитоскелетных белков, приводящих к дискоординации и снижению систолической и диастолической функции миокарда, развитию дисфункции эндотелия и синдрома системно-воспалительного ответа [11, 24—29]. Процесс ремоделирования, инициированный как адаптационная реакция в ответ на ряд стимулов, таких как стресс, гипертензия, ишемическое поражение, клапанная недостаточность, гипертрофия сердца, развивается путем расширения кардиомиоцитов, связанного с образованием новых саркомеров и индукции групп генов (фетальных генов), составляющих короткодействующий механизм уменьшения стресса миокардиальной стенки и улучшения функции сердца (рис. 1).

Парадигма заключается в том, что усиление метаболического ремоделирования является триггерным механизмом и лежит в основе структурного и функционального ремоделирования мышцы сердца [18, 33, 34], нарушении взаимосвязи между снижением метаболического и сократительного резервов миокарда [3, 33]. Ремоделирование митохондрий — основного источника свободных радикалов в клетке [35, 36] — тесно сопряжено с развитием и прогрессированием оксидативного стресса [23, 32] и активацией сигналов гиперобразования провоспалительных цитокинов [12—14], нарушениями в системе эндотелия [28], структуре ядра, матриксе металлопротеиназ и экспрессии коллагена [3]. В аспекте данных патофизиологических механизмов особое значение приобретает активация эндогенных сигнальных внутриклеточных путей, которые обращают гипертрофию миокарда под воздействием экзогенных факторов, и фармакологическая коррекция которых может образовать совершенно новый пул терапевтических средств для лечения сердечно-сосудистых заболеваний [28, 30, 37—39].

Клеточные и субклеточные процессы, лежащие в основе снижения сократительной способности миоцитов и гипертрофии сердца, ремоделирования миокарда, контролируются взаимосвязанной системой сопряженных сигналпередающих модулей и путей. В передачу сигнала вовлекаются различные белки, образующие своеобразную молекулярную машину, которая, с одной стороны, чувствует внешний сигнал, а с другой — обладает ферментативной или иной активностью, модулируемой этим сигналом (рис. 2).

При адаптационной гипертрофии стрессор связывается с фактором роста, вызывает его фосфорилирование и по сигнальному пути передает сигнал на мишень — фосфоинозитол-1,4,5-трифосфат — активатор (Акт-β) протеинкина В, и затем через активацию мишени рапамицина млекопитающих стимулирует биогенез рибосом и запускает белок-трансляционную машину. С другой стороны, этот же активатор фосфорилирует и ингибирует киназу гликогенсинтазы 3β (Гкс-3β), что ведет к ингибированию компонентов белок-трансляционной машины и ряда транскрипционных факторов, запускающих программу гипертрофии и экспрессии генов. Равновесие между этими двумя путями поддерживает развитие физиологической (адаптационной) гипертрофии [42—44]. Срыв адаптации и развитие патологической гипертрофии индуцируется нейрогормональным медиатором и биохимически-механическими стрессорными факторами, активацией Акт-зависимых каскадов, с вовлечением рецепторного комплекса, сопряженного с G-белковой системой Gq/G11, и вторичной активацией Акт- и нейрогормональным медиатором [35, 45]. Связывание лигандов с рецептором G-белок-сопряженной системы ведет к активации фосфатидилинозитолкиназы (ФИЗК), фосфорилированию фосфатидилинозитолбифосфата и активации ФИЗК. ФИЗК затем фосфорилирует Акт, что инициирует остающиеся в цитозоле сигнальные пути: фосфолирование eNOS (эндотелиальной синтазы NO) с последующим высвобождением NO. NO стимулирует продукцию цГМФ с участием гуанилатциклазы (ГЦ), активацию протеинкиназы G (ПКG) и открытие митохондриальных K⁺-ATP-каналов [6].

Сопряженные с G-белок-рецепторным комплексом системы (эндотелин-1, α-адренергические агонисты и тирозинкиназа) активируются путем стимуляции инсулин- и фибробластзависимыми факторами роста (IGF и FGF соответственно), фосфолипазы С с образованием диацилглицерола и последующей активацией протеинкиназы и фосфоинозитолтрифосфата. Интересно отметить, что непосредственно с G-белок-сопряженной рецепторной системой, аденозиннезависимой, особенно при патологических состояниях, может взаимодействовать инозин (связывается с А₃-аденозиновым рецептором [45], A2a [39, 47]). В печени инозин активирует синтез гликогена и повышает уровень высвобождения глюкозы при ишемии в результате стимулирования А₃-аденозинового рецептора, как Са²⁺-зависимым путем, так и независимым от процессов Са²⁺-гомеостаза через цАМФ [48]. Более того, сигнальные пути, активируемые инозином, могут влиять на аденозиновую сигнальную систему. Большие дозы инозина купируют ишемическое/гипоксическое повреждение в различных тканях [49], регулируют естественный рост аксонов различных типов нейронов при поражениях мозговой ткани [50]. Распад инозина с образованием мочевины может усиливать работу собственной системы антиоксидантной защиты и играть роль ловушки свободных радикалов и пероксинитрита [31, 45]. На основании имеющихся данных высказано предположение о регуляторной роли сигнальной системы, активируемой инозином, в функции сосудов [34, 48, 51]. Инозин устраняет дисфункцию эндотелия, и величина фармакологического эффекта сравнима с действием доноров NO [34, 52—54], антагонистами эндотелиновых рецепторов и ингибиторами поли-(АДФ-рибозы)-полимеразы 1 (ПАРП-1 — ядерный НАД-зависимый фермент, катализирующий поражение ДНК цепей и активацию образования активных форм кислорода, напрямую связанный с регуляцией гибели клеток, NMDA-индуцированной экзоцитотоксичности, кислородно-глюкозной депривации и развитием дефицита цинка [21, 34, 40, 53]. Рассматривается участие инозина в механизме нейтрофил-эндотелиального взаимодействия в качестве одного из ключевых звеньев прогрессирования реперфузионных повреждений [21, 52].

Компартментализация сигнальных путей частично осуществляется путем образования сигналосом — мультимолекулярных белковых комплексов, состоящих из уникальных комбинаций компонентов сигнальных путей, которые являются мишенями и в клетке локализованы в ассоциации с белками-адапторами [6, 54]. Колокализация компонентов сигнального пути осуществляет эффективную трансмиссию сигнала, избегая при этом перекрестных помех при взаимодействии (наслоении) с другими путями (см. рис. 2). Гипертрофия миокарда и ХСН могут усиливаться при неблагоприятном фенотипическом ремоделировании сигналосом сердца [28], приводящем к изменениям физиологических свойств кардиомиоцитов.

В традиционной терапии большинство используемых лекарственных средств для лечения заболеваний сердца — агонистов или антагонистов — направлено на регуляцию одной молекулы или рецептора [40]. Так, дофамин, добутамин, эпинефрин, фенилэпинефрин или нонэпинефрин активируют АР, тогда как атенолол, эсмолол, пропранолол, блокируют β-АР. Множество антиаритмических препаратов являются блокаторами ионных каналов (диспиридамол, лидокаин, прокаинамид и верапамил). Дигоксин, старейший терапевтический агент, по распространенной, хотя и не доказанной на практике гипотезе, ингибирует Na⁺, K⁺-АТФазу [22, 55—57]; ингибиторы фосфодиэстеразы милринон и амринон действуют на внутриклеточные рецепторы, а фосфодиэстеразы V [57] левосимендан и пимомендан — на чувствительность миофибрилл миокарда к Са²⁺ (рис. 3).

Показанное в исследовании ALLHAT и V-HeFT улучшение симптомов ХСН под воздействием карведилола (блокатора β- и α₁-АР) относительно метопролола (блокатора только β₁-АР), по-видимому, связано не с различиями в степени блокирования АР, а, скорее, с отмечаемой у карведилола антиаритмической, противоокислительной активностью и антиапоптотическими свойствами, и как следствие снижения последствий действия активных форм кислорода [63]. С другой стороны, если стимулирование β₁-АР вызывает рост кардиомиоцитов, то β₂-АР может защищать от апоптоза, стимулированного при активации β₁-АР. Развитие ХСН сопровождается снижением уровня β₁-АР при неизменном уровне β₂-АР и десенситизацией β-АР, приводящей к увеличению активности G-рецептор-сопряженной киназы, Up-регуляцией Gαi и down-регуляцией Gα_s-белковых систем, что сопряжено со снижением аденилатциклазной активности V и VI типов. Клинически оправданным с этих позиций включения собственных внутренних путей кондиционирования представляется применение сочетанной терапии блокаторов β₁-АР и агонистов β₂-АР или включение в терапию ингибиторов повышенной активности G-рецептор-сопряженной киназы [19, 64]. К тому же следует учитывать, что при ХСН нарушается внутриклеточная компартментализация цАМФ, что вторично изменяет сигнальные механизмы, стимулируемые β₁-АР и β₂-АР и цАМФ-зависимые сигнальные механизмы, что усугубляется при выраженной ХСН потерей Т-тубул [65].

Ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента, блокаторы ангиотензиновых рецепторов I и их комбинации при кратковременном применении уменьшают размер инфаркта миокарда, однако при длительном применении включаемые ими сигнальные пути пересекаются с сигналами брадикинового и циклооксигеназного модуля в механизме пре- и посткондиционирования, и благоприятный эффект этих лекарственных средств нивелируется угнетением активации собственных защитных систем кардиомиоцита [40]. Применение статинов и включаемые ими пути кардиопротекции наслаиваются на протеинкиназа-G- и цГМФ-зависимые механизмы пре- и посткондиционирования, что также может приводить к подавлению (устранению) защитных механизмов [40, 63]. Нестероидные противовоспалительные средства, а именно аспирин, но не ибупрофен, блокирует опиоидзависимые защитные пути и подавляет отсроченные кардиозащитные механизмы [63]. Следует отметить, что адаптационные механизмы митохондрий к патологической и физиологической гипертрофии миокарда в ответ на повышение нагрузки существенно различаются [58], а скорость апоптоза линейно зависит от степени гипертрофии, а не от функции левого желудочка [35]. Идеальной была бы стимуляция сократительной активности, не приводящая к активации апоптоза и патологической гипертрофии сердца.

Защитное действие кардиопротекторов на кардиомиоциты, описываемое как явление пре- и посткондиционирования, предположительно, обусловлено рецептор-сопряженными сигнальными механизмами включения или отключения различных сигнальных механизмов, в том числе и запускаемых Са²⁺ [65], средствами, воздействующими на АР [29,63], НАД [44, 66—68], сердечными гликозидами (СГ) [56, 57, 59, 69], аденозином [70] и/или инозином [48, 53, 71], брадикинином, опиоидами [72] и другими средствами [35, 40]. На клеточном уровне эндогенными факторами, запускающими сигнальные механизмы кардиопротекции, купирования прогрессирования ХСН и гипертрофии миокарда, являются сопряженные сигнальные пути СГ (эндогенных кардиостероидов), НАД и инозина.

Дигиталисозависимый сигнальный механизм — независимый сигнальный путь кардио- и нейропротекции, не связанный с триггерными механизмами активации G-белковой рецепторной системы (см. рис. 2), ведущий к запуску деремоделирования митохондрий и купирующий гиперпродукцию активных форм кислорода [36, 60, 71].

Триггерной мишенью данного механизма передачи сигнала, индуцируемого СГ, может быть взаимодействие дигиталиса с Na⁺, K⁺-АТФазой с последующей активацией Src-киназ и образованием «бинарных» рецепторов, которые фосфорилируют и объединяют другие белки в сигнальные модули для передачи сигнала на внутриклеточные структуры [69, 73]. СГ-медиируемый сигнал с сигналосомы детектируется митогенактивируемой киназой ERK ¹/₂ c последующей ее активацией (фосфорилированием) (см. рис. 3). Показано, что введение оуабаина в концентрациях, не влияющих на активность Na⁺, K⁺-АТФазы, потенцировало активацию ERK ¹/₂ в ответ на введение агониста мускариновых рецепторов, а введение одного только оуабаина оказывало значительно меньшее влияние на фосфорилирование ERK ¹/₂ (возможно, аналогичный механизм функционирует с киназами Raf и МЕК [35, 71, 73]).

Связывание СГ с Na⁺, К+-АТФазой может быть триггером и других сигнальных механизмов, связанных с фосфорилированием тирозина и активацией Src в функциональном сигнальном комплексе, возрастанием цитозольного Са²⁺ и регуляции генов [71, 73] и, вероятно, сопряжено с развитием «острого» положительного инотропного ответа на введение СГ, имеющего мало общего с обычной гипотезой ингибирования Na⁺, К+-АТФазы, и предполагает существование совершенно иного, альтернативного, механизма действия СГ через прямое взаимодействие с саркоплазматическим ретикулумом.

Ангиотензин II в течение короткого времени непосредственно стимулирует активность, кинетические свойства Na⁺, K⁺-АТФазы и изменяет ее взаимодействие с другими белками в проксимальных канальцах почек, однако вопрос о том, каким образом ангиотензин II изменяет чувствительность Na⁺, K⁺-АТФазы к СГ, остается открытым [56, 62] и имеет большое значение для объяснения механизмов сочетанного применения СГ и ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента при ХСН. Кроме того, установлено, что оуабаин регулирует промоторы Hsp70, ведет к уменьшению синтеза белков теплового шока и образованию LMP, что в свою очередь запускает мультикомпонентный механизм антиапоптоза клеток и является важным звеном в разработке рационального использования химиотерапевтических средств [68]. Дигиталис и оуабаин в концентрации 100 нм и ниже являются причиной <25% ингибирования насосной функции и функции пролиферации [55], активации Src-киназы и стимуляции взаимодействия Src и Na⁺, K⁺-АТФазы с рецептором эпидермального фактора роста (РЭФР ), преходящей активации и последующей деактивации внеклеточных сигналрегулирующих киназ 1 и 2 (ERK¹/₂); увеличивают экспрессию p21Cip1 и уменьшают экспрессию p53; активируют c-Jun NH₂-концевую киназу, но не p38-киназу [55]. Таким образом, открываются совершенно новые механизмы действия малых доз СГ и сигнальных путей в ответ на стрессорное воздействие, а также регуляцию сигнальных механизмов с рецепторов на клеточных мембранах. Есть все основания полагать, что СГ и НАД непосредственно вовлечены в запуск транскрипционных программ выживания клеток и передачу сигнала и формирование клеточного ответа на стрессорное воздействие.

Однако неизвестно, к развитию физиологической или патологической гипертрофии ведет сигнальная ось ФИЗК-Aкт, индуцируемая СГ, и какие факторы регулируют переключение этого процесса с адаптационного на маладаптационный [44]. В качестве рабочей гипотезы предложено рассмотреть улучшение качества передачи сигнала под влиянием СГ при перегрузке давлением и пересмотреть полученные клинические эффекты СГ с точки зрения сигналосомы [35, 40, 71]. К сожалению, очень мало исследований выполнено на биоптатах или аутопсийном материале больных ХСН, чтобы сравнить сигнальные механизмы, установленные на моделях заболеваний у животных, с сигнальным профилем у человека. При тяжелой недостаточности сердца у человека до и после постановки устройства для механической поддержки левого желудочка (left ventricular assist device) снижается уровень внеклеточных сигналрегулирующих киназ, уменьшаются размеры кардиомиоцитов и несколько снижается уровень маркера ХСН кальцийневрина [65]. Однако в целом профиль сдвигов в сигнальных механизмах при сердечной недостаточности у человека остается предметом исследований, как и разработка целенаправленной терапии восстановления гомеостаза функционирования сигнальных путей и кардиомиоцита в целом [71].

Оказалось, что введение дигоксина, оуабаина блокирует фосфорилирование (активацию) АМР-активируемой киназы, чувствительной к уровню энергии, редокс-потенциала и соотношения АТФ/АМФ [60, 74]. Активация Na⁺, K⁺-АТФазы при стимулировании мускариновой холинергической системы ведет к достаточному повышению гидролиза АТФ для повышения соотношения АМФ/АТФ — Na⁺, K⁺-АТФаза функционирует в качестве сигнальной платформы в ответ на АМР-активируемой киназы медиируемый сигнал от снижения уровня АТФ и редокс-потенциала [30, 75]. В связи с этим большое значение имеет перекрывание, синергизм в действии двух сигнальных путей, индуцируемых СГ [60] и сигнальной молекулой НАД [50, 62, 67, 76]. Ишемически/реперфузионные, гипоксические состояния и развитие оксидативного стресса сопряжены со снижением редокс-потенциала НАД/НАДН [30, 50, 62, 75, 76] и повышением активности НАД-зависимых ферментов, в частности ПАРП1, и/или снижением активности путей, связанных с растворенным НАД, что в свою очередь приводит к истощению внутриклеточного пула НАД [50, 62, 66, 77, 78]. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что введение экзогенного НАД в адекватных дозах восстанавливает пул эндогенного НАД, редокс-потенциала НАД/НАДН [79, 80] и блокирует сигнал гипертрофического ответа путем шунтирования прогипертрофического Aкт1-сигнального механизма и поддержания активности антигипертрофического АМР-активируемой киназы сигнального пути [43]. Введение НАД восстанавливает клеточное содержание НАД и блокирует агонистмедиируемую гипертрофию сердца (рис. 4).

Другим механизмом, вовлеченным в купирование патологической гипертрофии, является способность НАД снижать гиперобразование активных форм кислорода, что также может быть связано с активацией SIRT3 и нормализацией функционирования дыхательной цепи митохондрий, а также НАД-зависимой активности ксантиноксидазы [81, 87]. Было показано, что активация SIRT3 в присутствии НАД индуцирует повышение активности ферментативного звена собственной системы антиоксидантной защиты клетки, повышение активности MnСОД и каталазы путем повышения активности FOXO3a (Акт обладает репрессорной активностью на forkhead box O — класс транскрипционных факторов) [44, 87]. Повышение активности MnСОД и каталазы снижает уровень активных форм кислорода в клетке и митохондриях и таким образом блокирует Ras и Ras-медиируемый сигнал повышения активности Aкт, что может быть инициировано неадекватными дозами СГ [69—71]. Введение НАД может блокировать прогипертрофический сигнал Aкт, если дозы СГ оказываются высокими, путем включения двух сигнальных каскадных модулей: через стабилизацию активности мАМР-активируемой киназы пути и снижение уровня циркулирующих активных форм кислорода через SIRT3-зависимую активацию ферментативного звена системы антиоксидантной защиты. Предполагается, что введение НАД блокирует гипертрофический ответ миокарда, поддерживая баланс между этими двумя путями: прогипертрофическим Акт1-сигнальным механизмом, активируемым СГ и нейрогормональными факторами, и антигипертрофическим АМР-активируемым киназа-зависимым сигнальным путем, падение активности которого связано с нарушениями в системе энергетического обеспечения, прежде всего со снижением редокс-потенциала НАД/НАДН и уровня НАД, сдвигами в сторону преобладания скорости распада макроэргических фосфатов над их синтезом [64]. С другой стороны, существует и обратная регуляция: снижение уровня НАД, или редокс-потенциала, НАД/НАДН при гипертрофии кардиомиоцитов в результате снижения активности Nampt под воздействием патологического стимула включает активацию АМР-активируемой киназы-SIRT3-LKB1-Aкт-модуля и тем самым повышает активность системы антиоксидантной защиты, снижает уровень активных форм кислорода, купирует вторичное оксидативное поражение митохондрий и замедляет переход к патологической гипертрофии под воздействием СГ и средств, действующих на АР (см. рис. 4). При ишемически/реперфузионных поражениях миокарда после проведенной хирургической реваскуляризации сердца аденоцин, в отличие от стандартной терапии, повышает активность СОД, каталазы и глутатионпероксидазы плазмы, эритроцитов и тромбоцитов и снижает скорость продукции супероксидного аниона и перекиси водорода в тромбоцитах [11]. Аналогичное действие аденоцина показано и в кардиомиоцитах в эксперименте при тяжелой сердечной недостаточности, обусловленной токсикоаллергическим миокардитом 10-дневной продолжительности [26, 27]. Потенциальными источниками продукции супероксидного аниона в сосудах являются НАД(Ф)Н-зависимые оксидазы, ксатиноксидаза, липоксигеназа и NO-синтаза. Терапия аденоцином снижет активность НАДФН-оксидазы и тем самым уменьшает степень оксидативного стресса. Интересно отметить, что достигаемое под влиянием аденоцина ингибирование ПАРП-1 и купирование ишемически/репефузионных повреждений является, по-видимому, следствием синергизма в действии НАД и инозина (но не аденозина, оказывающего основное действие через рецепторы на поверхности клетки; инозин может оказывать прямой эффект на внутриклеточные сигнальные механизмы и гибель клеток [12, 21, 34, 52, 53]). Поскольку, согласно современным представлениям, гиперактивация ПАРП-1 и связанное с этим явлением истощение ядерного и цитозольного пула НАД, является ключевоым звеном в патогенезе ишемически-гипоксически-реперфузионного повреждения миокарда и мозга, то можно предположить высокую терапевтическую эффективность активации аденоцина при ишемических и нейродегенеративных заболеваниях мозга (см. рис. 4). Введение аденоцина практически полностью устраняет повышение активации ПАРП при хронической ишемии миокарда in situ [24, 26, 27]. Поскольку повышенная активация ПАРП является конечным звеном поражения тканей различной этиологии, в том числе системного воспаления, циркуляторного шока, ишемии, реперфузии, генетическое разрушение и ингибирование ПАРП-1-зависимых путей под воздействием аденоцина эффективно защищает миокард от поражения свободными радикалами, уменьшает региональное миокардиальное ишемически/реперфузионное поражение.

Аденоцин усиливает гомеостатическое действие одного СГ на состояние нейрогормональной активности (нормализует обратный захват норадреналина в синапсы), устраняет или купирует развитие биоэнергетической недостаточности кардиомиоцита, почек (НАД одновременно является коферментом не только ключевых дегидрогеназ цикла Кребса и гликолиза, но и кофактором НАД-зависимой 11β-гидроксистероидной дегидрогеназы (11β-HSD) [15] и, следовательно, аденоцин может быть показан при кадиоренальном синдроме. Другим не менее важным вопросом является влияние СГ и аденоцина в большей степени на эффекты альдостерона, прямые или косвенные (см. рис. 4). Оказалось, что концентрация альдостерона в миокарде примерно в 17 раз выше, чем в плазме. Увеличение содержания альдостерона в плазме изменяет геном желудочка, и существует корреляция между уровнем альдостерона в плазме и смертностью при ХСН [72]. Синтез альдостерона регулируется концентрацией НАД (редокс-потенциалом НАД/НАДН) через связывание кофермента с 11β-HSD: наличие НАД в каталитическом центре приводит к ингибированию, а отсутствие — к активации синтеза альдостерона [15, 33, 88, 89]. Получены данные о влиянии глюкокортикоидов и альдостерона на функцию сердца, в