Введение
Хроническая болезнь почек (ХБП) поражает от 8 до 14% мирового населения и представляет собой глобальную проблему общественного здравоохранения [1, 2]. Уровень смертности при данной патологии более чем в 2 раза превышает показатель в общей популяции, а около 50% смертей приходится на сердечно-сосудистые заболевания [3]. Примерно у 70—85% пациентов с ХБП III—V стадии встречается артериальная гипертензия (АГ), которая является универсальным фактором, способствующим как повышенному кардиоваскулярному риску, так и прогрессированию почечной недостаточности до терминальной стадии (ТПН), при которой требуется диализ или трансплантация почки [4]. Патогенез АГ при ТПН сложен и в настоящее время до конца не изучен. Задержка натрия и сопутствующая гипергидратация, обусловленные снижением количества функционирующих нефронов и стимуляцией ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), системное воспаление, повышенный синтез эндогенных вазоконстрикторов (эндотелина, ангиотензина II, активных форм кислорода), снижение биодоступности эндотелиальных релаксирующих факторов (оксида азота и простациклина), гиперсимпатикотония, а также повышенная кальцификация и жесткость сосудов вследствие нарушений фосфорно-кальциевого обмена являются основными причинами повышения уровня артериального давления (АД) у больных этой популяции [5].
Результаты все большего количества исследований указывают на важную роль кишечного дисбактериоза в развитии сердечно-сосудистых заболеваний у больных ХБП. В качестве одного из наиболее значимых модуляторов этой связи рассматриваются различные метаболиты кишечных бактерий [6]. Для этих больных характерна повышенная колонизация патобионтов, продуцирующих уремические токсины микробного происхождения (УТМП), с одновременным снижением численности семейств бактерий, синтезирующих короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) [7]. У лиц, получающих лечение программным гемодиализом, обнаружен особый состав кишечной микробиоты, который связан с максимально измененным профилем токсичных бактериальных метаболитов вследствие неспособности почек удалить избыток этих веществ из кровотока [8]. Продукты бактериальной ферментации ароматических аминокислот триметиламин-N-оксид (ТМАО), п-крезил сульфат (ПКС), индоксил сульфат (ИС) относятся к наиболее изученным в настоящее время УТМП [9]. Результаты многочисленных исследований показали, что накопление этих соединений значительно повышает сердечно-сосудистую заболеваемость и смертность при ХБП [10]. Это связано с их доказанной ролью в ремоделировании сердца и сосудов, патогенезе метаболического синдрома, атеросклероза, сердечной недостаточности и нарушений ритма сердца [11—13]. Значительно меньше известно о влиянии различных бактериальных метаболитов на характер течения АГ у больных на программном гемодиализе.
Цель исследования — изучить взаимосвязь уровней УТМП в сыворотке крови, а также содержания в фекалиях КЦЖК и показателей суточного профиля АД у больных на программном гемодиализе.
Материалы и методы
В кросс-секционное исследование включены 80 больных, находящихся на программном гемодиализе, с равным соотношением обоих полов в возрасте 18—80 лет, случайным образом отобранных из числа пациентов отделения гемодиализа Военно-медицинской академии. От всех участников получено информированное добровольное согласие. Проведение исследования одобрено локальным Этическим комитетом ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Минобороны России (протокол №262 от 26.04.2022).
Критерии невключения: острые инфекционные и воспалительные заболевания; онкологическая патология в стадии прогрессирования; гемодинамически значимые нарушения ритма и пороки клапанов сердца; энтеропатии (неспецифический язвенный колит, болезнь Крона, целиакия и др.); текущий прием антибактериальных препаратов, пребиотиков или пробиотиков.
Всем участникам проведено комплексное клинико-лабораторное обследование. Суточное мониторирование уровня АД (СМАД) выполняли с помощью прибора Кардиотехника 07-АД-3/12Р (ООО «Торговый дом «Инкарт», Россия) с интервалом измерения 20 мин в дневное и 30 мин в ночное время. Концентрации ТМАО, ПКС и ИС в сыворотке крови определяли по описанной ранее методике [14]. Общее содержание и спектр отдельных КЦЖК в образцах кала 30 больных, выделенных в подгруппу, исследованы методом газожидкостной хроматографии.
Статистическая обработка данных проведена с использованием программы SPSS Statistics 26. Непрерывные переменные с нормальным распределением представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения; при распределении, отличном от нормального, — в виде медианы (межквартильного диапазона). Категориальные признаки представлены как абсолютное количество и часть от общего числа (%). Факторы, потенциально связанные с параметрами СМАД, определяли по данным коэффициента корреляции Пирсона. Далее представляющие интерес переменные включены в модель многомерной линейной регрессии. Показатели, распределение которых отличалось от нормального и при этом не имело ни одного нулевого значения, перед проведением анализа логарифмически преобразованы. Значения p<0,05 считали статистически значимыми во всех тестах.
Результаты
Основные клинико-демографические характеристики участников исследования опубликованы ранее, и они не касались связи уровня УТМП и КЦЖК с параметрами суточного профиля АД [14, 15]. Вкратце, возраст участников исследования составил 62,5 (51,3—69,8) года, индекс массы тела (ИМТ) — 27,5±5,7 кг/м2, 30 (37,5%) пациентов болели сахарным диабетом, 13 (16,3%) — курили. Обследованные больные получали программный гемодиализ в течение 52 (21,5—120) мес, при этом коэффициент очищения по мочевине (Kt/V) у них составил 1,46 (1,39—1,57). Основные лабораторные показатели: альбумин 37,1±3,9 г/л, C-реактивный белок (СРБ) 6,9 (2,7—13,8) мг/л, гемоглобин 113,4±15,6 г/л, мочевая кислота 414,2±94,4 мкмоль/л, натрий (Na+) 138,5±3,3 ммоль/л, бикарбонат (HCO3–) 23,6±3,1 ммоль/л. С целью коррекции уровня АД 60 (75%) больных принимали ингибиторы РААС, 37(46,3%) — блокаторы Ca++ каналов, 33 (41,3%) — бета-блокаторы, 26 (32,5%) — моксонидин.
Оценка показателей метаболической активности кишечной микробиоты показала у лиц с ТПН повышение в сыворотке крови уровня ТМАО до 5223,3 (3389,3—9445,7) нг/мл, ПКС до 33,6 (19,1—50,6) нг/мл, ИС до 2,1 (1,4—3,0) мкмоль/л. Общее содержание в фекалиях КЦЖК (AC2—C6), напротив, было существенно снижено — до 3,2±1,3 мг/г, включая абсолютные уровни уксусной (AC2) — 1,9±0,8 мг/г, пропионовой (AC3) — 0,5±0,4 мг/г и масляной (AC4) кислоты — 0,28 (0,14—0,52) мг/г, а также суммарную концентрацию изокислот (AизоCn) — 0,31 (0,14—0,45) мг/г.
При анализе результатов СМАД установлено, что пациенты характеризовались стойким повышением уровня систолического (САД) и диастолического (ДАД) АД в течение суток. Среднее суточное значение пульсового АД (СПАД) у них также было повышено (табл. 1).
Таблица 1. Показатели суточного мониторирования уровня артериального давления у больных на программном гемодиализе
| Показатель | Пороговое значение | Пациенты с ТПН (n=80) |
| Дневное время | ||
| Среднее систолическое АД, мм рт.ст. | <135 | 147,6±14,9 |
| Среднее диастолическое АД, мм рт.ст. | <85 | 85,3±10,1 |
| Индекс времени САД, % | <15 | 73,5 (46,3—91,6) |
| Индекс времени ДАД, % | <15 | 45,5 (10,8—68) |
| Вариабельность САД, мм рт.ст. | <15 | 13 (10—16) |
| Вариабельность ДАД, мм рт.ст. | <14 | 10 (8—12) |
| Ночное время | ||
| Среднее САД, мм рт.ст. | <120 | 130,7±19,4 |
| Среднее ДАД, мм рт.ст. | <70 | 74,4±13,1 |
| Индекс времени САД, % | <15 | 77 (30,5—100) |
| Индекс времени ДАД, % | <15 | 28,5 (0—82,8) |
| Вариабельность САД, мм рт.ст. | <15 | 11 (8—15) |
| Вариабельность ДАД, мм рт.ст. | <12 | 8 (6—11) |
| Среднее пульсовое АД, мм рт.ст. | <46 | 57 (49,5—62,5) |
| Степень ночного снижения САД, мм рт.ст. | 10—20 | 12 (6—17) |
| Степень ночного снижения ДАД, мм рт.ст. | 10—20 | 15,5 (7,3—21,8) |
| Утренний подъем АД, мм рт.ст. | <37 | 29,5±14,6 |
Примечание. АД — артериальное давление; САД — систолическое артериальное давление; ДАД — диастолическое артериальное давление.
Для проверки гипотезы о том, что повышенный уровень УТМП связан с нарушением суточного профиля АД, сначала проведен корреляционный анализ. Уровень ТМАО (log-ТМАО) в сыворотке крови положительно коррелировал с уровнем САД в дневное время (срДАДдень) (r=0,487; p<0,001), в ночное время (срСАДночь) (r=0,350; p=0,001) и log-СПАД (r=0,492; p<0,001). В то же время статистически значимых взаимосвязей log-ПКС и log-ИС с измененными параметрами СМАД не было. Наличие независимой ассоциации между изученными факторами проверено с помощью многомерной линейной регрессии. Проведенный таким образом анализ показал, что log-ТМАО, наряду с концентрацией натрия в крови и СРБ, являлись независимыми предикторами повышения СПАД (табл. 2). Аналогичная взаимосвязь log-ТМАО с уровнем срСАДдень (β=0,136; p=0,241) и срСАДночь (β=0,220; p=0,052) после учета всех зависимых факторов не установлена.
Таблица 2. Факторы, ассоциированные с суточным значением пульсового артериального давления, у больных на программном гемодиализе
| Предиктор | Корреляция Пирсона | Множественная линейная регрессия | ||
| r | p | β | p | |
| log-возраст | 0,273 | 0,014 | –0,013 | 0,886 |
| log-ИМТ | 0,382 | <0,001 | 0,093 | 0,299 |
| log-длительность ЗПТ | 0,334 | 0,002 | 0,043 | 0,655 |
| Альбумин | –0,288 | 0,01 | –0,099 | 0,245 |
| Мочевая кислота | 0,363 | 0,001 | 0,137 | 0,125 |
| log-СРБ | 0,555 | <0,001 | 0,225 | 0,030 |
| Натрий | 0,537 | <0,001 | 0,265 | 0,006 |
| cHCO3 | –0,444 | <0,001 | –0,164 | 0,070 |
| log-ТМАО | 0,492 | <0,001 | 0,196 | 0,035 |
Примечание. ИМТ — индекс массы тела; ЗПТ — заместительная почечная терапия; СРБ — C-реактивный белок; ТМАО — триметиламин-N-оксид.
В выборке из 30 больных с ТПН изучены ассоциации между уровнем КЦЖК и параметрами СМАД. Установлена статистически значимая обратная связь уровня срСАДдень с log-AизоCn (r=–0,491; p=0,006) и AC2—C6 (r=–0,46; p=0,01). В свою очередь уровень срСАДночь коррелировал только с содержанием AC2—C6 (r= –0,374; p=0,042), а log-СПАД с log-AC4 (r= –0,397; p=0,03), log-АизоCn (r=–0,429; p=0,018) и содержанием AC2—C6 (r=–0,448; p=0,013). Между тем в моделях многомерной регрессии обнаруженные корреляции теряли статистическую значимость после корректировки других факторов, ассоциированных с нарушением суточного профиля АД.
Обсуждение
Настоящее исследование входит в серию работ, посвященных изучению особенностей кишечного дисбактериоза, а также оценке роли метаболитов кишечных бактерий в развитии различных сердечно-сосудистых осложнений у больных ТПН.
Амбулаторное мониторирование уровня АД считается «золотым стандартом» диагностики АГ у пациентов, находящихся на программном гемодиализе. По сравнению с перидиализным, уровень междиализного АД позволяет точнее прогнозировать риск смертности от всех причин и сердечно-сосудистых заболеваний [16]. Динамика уровня АД у обследованных авторами настоящей работы больных соответствовала стабильной систоло-диастолической АГ в течение суток. Показатели СПАД также были значительно повышены. Полученные данные в целом можно считать репрезентативными для общей популяции больных на программном гемодиализе, так как схожие результаты продемонстрированы во многих зарубежных и отечественных исследованиях [17—19]. При однофакторном анализе измененные параметры СМАД не коррелировали ни со статусом курения, ни с наличием сопутствующего сахарного диабета, ни с приемом какого-либо из антигипертензивных средств. После корректировки с использованием многофакторной модели обнаружено, что только уровни ТМАО, натрия и СРБ независимо связаны с показателями СПАД. Недавние экспериментальные работы на животных и когортные клинические исследования также показали положительную дозозависимую связь концентрации ТМАО в сыворотке крови с уровнем АД [20]. При этом следует отметить, что повышенный уровень пульсового давления может быть более важным фактором, определяющим будущие исходы, чем конкретные предельные уровни АД у пациентов, находящихся на программном гемодиализе [17, 21]. В совокупности полученные результаты подтверждают широко распространенную в последнее время гипотезу о том, что на поздних стадиях ХБП нетрадиционные факторы риска, включая анемию, воспаление, недостаточное питание, гипергидратацию, нарушения минерального обмена и накопление уремических токсинов, являются основными детерминантами повышенной сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности [5].
Учитывая поперечный (кросс-секционный) характер исследования, авторы не могут констатировать наличие причинно-следственной взаимосвязи ТМАО и СПАД. Между тем, говоря о потенциальных механизмах этой ассоциации, следует отметить, что УТМП могут способствовать развитию АГ путем активации системных воспалительных реакций, внутрипочечной РААС, стимуляции симпатической нервной системы и усиления тубулоинтерстициального фиброза [22, 23]. В сосудистой сети ТМАО, ПКС и ИС вызывают окислительный стресс и эндотелиальную дисфункцию, а также оказывают проатерогенное, протромботическое и провоспалительное действие. Эти патологические изменения приводят к артериальной ригидности, кальцификации артерий, повышению сосудистого сопротивления, АГ и другим сердечно-сосудистым осложнениям [6, 24]. По данным M. Ufnal и соавт., ТМАО может потенцировать гипертензивный эффект ангиотензина-2 [25]. Недавнее исследование V. Brunt и соавт. показало, что пищевая добавка с TMAO увеличивала у мышей скорость пульсовой волны (показатель сосудистой жесткости), сопровождаясь при этом повышением уровня САД на 10 мм рт.ст. [26]. В иследовании T. Huć и соавт. внутривенное введение индола и его метаболита ИС крысам линии Wistar приводило к дозозависимому повышению уровня АД. В то же время внутримозговая инфузия индола, напротив, снижала уровень АД, а введение ИС в мозг не оказывало никакого влияния на уровень АД. Что еще более интересно, гемодинамические эффекты индола и ИС подавлены предварительным лечением блокаторами серотониновых рецепторов ондансетроном и пизотифеном, но не блокатором допаминовых рецепторов флупентиксолом. В заключение авторы пришли к выводу, что индол и ИС могут влиять на уровень АД посредством периферических и центральных серотонинергических механизмов [27]. Таким образом, УТМП, вероятно, вовлечены в патогенез АГ как прямыми путями, так и за счет потенцирования других механизмов, способствующих повышению уровня АД.
Показано, что КЦЖК, включая ацетат, пропионат и бутират, являются основными продуктами бактериальной ферментации неперевариваемых пищевых волокон в кишечнике. Они играют важную роль в поддержании гомеостаза кишечника, включая контроль баланса между пролиферацией и апоптозом эпителиальных клеток, индукцию секреции эндогенных антимикробных пептидов и дифференцировки регуляторных T-клеток, модуляцию продукции цитокинов и поддержание барьерной функции кишечника [24]. Уменьшение содержания КЦЖК у больных ХБП преимущественно связано со снижением численности продуцирующих их бактерий (Lactobacillaceae, Prevotellaceae, Roseburia spp., Faecalibacterium prausnitzii и др.), а также с ограниченным потреблением продуктов, содержащих резистентный крахмал [7]. Исходя из этого, немаловажные доказательства причинной роли метаболитов кишечных бактерий в генезе АГ получены в исследованиях по оценке эффективности мероприятий, направленных на коррекцию кишечного дисбактериоза, таких как диета с высоким содержанием клетчатки, пробиотики, антибиотики и трансплантация фекальной микробиоты [6, 20].
Исследования на животных продемонстрировали прямую корреляцию между содержанием КЦЖК в кале и уровнем АГ [20]. Предложены механизмы регуляции уровня АД КЦЖК, включая специфические рецепторы (Gpr41/43, GPR109, GPCR 51E2), противовоспалительные эффекты, стимуляцию нейроэндокринной системы, ингибирование гистондеацетилазы, регуляцию метаболизма и целостность эпителия кишечника [23, 28].
Данные о роли КЦЖК в регуляции уровня АД у людей скудны и противоречивы. Как более высокое, так и более низкое содержание КЦЖК в кале связано с повышенным уровнем АД [28]. Возможно, более высокая доступность КЦЖК в кишечнике вызывает активацию механизмов всасывания, что может привести к их относительно более низким концентрациям в кале и более высокому содержанию в плазме крови [29]. Считается, что КЦЖК обладают сосудорасширяющими свойствами и, следовательно, должны снижать уровень АД. Однако исследование J. Pluznick и соавт. продемонстрировало, что пропионат может усиливать высвобождение ренина и повышать уровень АД [30]. В работе C. Hsu и соавт. у лиц с ХБП I—IV стадии и аномальным профилем СМАД отмечались более высокие концентрации пропионата и бутирата в плазме крови [31]. Повышение концентрации пропионата в сыворотке крови обнаружено и при других заболеваниях, связанных с плохим контролем уровня АД, таких как сахарный диабет и ожирение, что противоречит современным представлениям. В то же время в исследовании P. Lu и соавт. показано, что высокий уровень ацетата плазмы крови играл важную роль в профилактике АГ у детей с ХБП [32]. Инфузия ацетата в слепую кишку у крыс в течение 2 нед может предотвратить развитие АГ на модели обструктивного апноэ во сне [33]. Кроме того, сообщалось, что ацетат, ранее широко используемый в качестве основного компонента диализата, приводил к АГ у пациентов, находящихся на гемодиализе, и его применение прекращено из соображений безопасности [34]. Результаты настоящего исследования не смогли подтвердить наличие независимой ассоциации пониженного уровня КЦЖК с измененными параметрами СМАД, что может быть связано с небольшим объемом выборки пациентов. Кроме того, авторы не оценивали индивидуальное потребление поваренной соли и объем внеклеточной жидкости. Вместе с тем полученные данные представляют дополнительные доказательства важной роли УТМП и КЦЖК в развитии АГ у лиц на программном гемодиализе.
Заключение
В последние годы становится все более очевидным, что метаболиты кишечных бактерий играют важную роль в патогенезе сердечно-сосудистых осложнений, связанных с хронической болезнью почек. Ожидается, что дальнейшие исследования в более крупных популяциях с долгосрочным наблюдением подтвердят их причинно-следственную взаимосвязь, а также определят ее точные молекулярные механизмы. Тем не менее уже сейчас манипуляции с кишечной микробиотой представляются многообещающей терапевтической стратегией контроля уровня артериального давления у больных на программном гемодиализе.
Вклад авторов: концепция и дизайн исследования — Пятченков М.О.; сбор и обработка материала — Пятченков М.О., Щербаков Е.В.; лабораторные исследования — Бунтовская А.С.; статистический анализ данных — Щербаков Е.В.; написание текста — Пятченков М.О.; научное редактирование — Захаров М.В.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Authors contribution: study design and concept — Pyatchenkov M.O.; data collection and processing — Pyatchenkov M.O., Shcherbakov E.V.; laboratory tests — Buntovskaia A.S.; statistical analysis — Shcherbakov E.V.; text writing — Pyatchenkov M.O.; scientific editing — Zakharov M.V.