Изменение уровня дифференцировочного фактора роста — GDF 15 у пациентов с синдромом апноэ сна на фоне aPAP-терапии: пилотное исследование

Синдром обструктивного апноэ сна (СОАС) является одним из наиболее распространенных расстройств сна [1—6]. Интерес к проблеме нарушений дыхания во время сна обусловлен ее высокой распространенностью, тяжестью осложнений и угрожающими последствиями несвоевременного внимания к данной патологии [7—9]. В последние годы растет количество исследований, демонстрирующих связь нарушений сна и преждевременного и/или раннего патологического старения [10—13].

Нами ранее была выдвинута гипотеза об изменении сывороточного уровня молекулярно-клеточных маркеров старения у пациентов с СОАС, подтвержденная результатами последующих научных исследований. Таким образом, доказана возможность оказания влияния на клеточные механизмы старения в условиях интенсификации окислительных процессов путем устранения патологических триггеров СОАС в виде ночной интермиттирующей гипоксии и фрагментации сна. Выявлено, что восстановление структуры сна и кислородного градиента в крови у пациентов с СОАС позволяет увеличить длину теломерных повторов, укорочение которых было статистически значимым в сравнении со здоровыми лицами [14—16].

Необходимость мультидисциплинарного подхода к профилактике раннего старения при СОАС потребовала продолжения исследований, направленных на поиск новых молекулярно-клеточных маркеров преждевременного старения. Так, нами описаны известные с 1999 г. белки дифференцировочного фактора роста 11 и 15 (GDF 11 и GDF 15 соответственно), относящиеся к суперсемейству трансформирующего фактора роста β (TGF-β) [17]. По данным ряда исследователей, GDF 15 увеличивается с возрастом и с ним связаны различные дегенеративные процессы в органах и системах живого организма, что послужило причиной называть его также белком «старости». При этом стремительное увеличение его концентрации в крови может прогнозировать высокую вероятность летального исхода [18—21].

Цель исследования — сравнительная оценка уровня GDF 15 на фоне 6-месячного курса респираторной поддержки в режиме автоматического создания положительного давления в дыхательных путях (automatic Positive Airway Pressure — aPAP-терапия) у пациентов с СОАС.

Исследование проведено на базе Сомнологического центра, лаборатории сомнологии и нейрофизиологии, лаборатории физиологии и патологии эндокринной системы ФБГНУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека», Иркутск. В исследовании приняли участие 59 мужчин (средний возраст 51,9±2,4 года). Пациенты были разделены на 2 группы — основную (ОГ) и контрольную (КГ).

Критерии включения в ОГ: мужской пол, возраст 44—55 лет, индекс апноэ/гипопноэ (ИАГ) >15, но <25 респираторных соб/ч, среднее насыщение крови кислородом (SaO₂) <89%, но не ниже 80%, верифицированный диагноз СОАС, подписание добровольного информированного согласия.

Критерии включения в КГ: мужской пол, возраст 44—55 лет, отсутствие СОАС, подтвержденное полисомнографией (ПСГ), подписание добровольного информированного согласия.

Критерии невключения: тяжелая степень апноэ (ИАГ >25, среднее SaO₂ <80%), предшествующее лечение СОАС с помощью респираторной поддержки или хирургического вмешательства; ухудшение и обострение хронических заболеваний; сменная работа, отказ от участия в исследовании и подписания информированного согласия; отсутствие возможности использования постоянной aPAP-терапии в течение 6 мес.

ОГ1 (до лечения) составили 30 пациентов с верифицированным диагнозом СОАС средней степени тяжести. КГ составили 29 мужчин, сопоставимых по возрасту и массе тела, без объективно подтвержденного диагноза СОАС. Клиническая характеристика участников исследования представлена в табл. 1.

Таблица 1. Клиническая характеристика участников исследования

Примечание. p — уровень статистической значимости; * — различия статистически значимы при p<0,05; ИМТ — индекс массы тела; ЖКТ — желудочно-кишечный тракт.

Как следует из представленных данных, участники исследования были сопоставимы по возрасту и массе тела. Несмотря на отсутствие различий в окружности шеи, показатели окружности талии значимо выше у пациентов с СОАС. У 18 из 30 пациентов с СОАС отмечается артериальная гипертензия 1-й степени (см. табл. 1). Эти изменения характерны для метаболических нарушений в едином синдромокомплексе СОАС и соответствуют общей клинической картине СОАС средней степени тяжести.

После пробуждения в утренние часы была взята кровь из локтевой вены для определения содержания GDF 15. В сыворотке крови GDF 15 определялся методом количественного сэндвич-ферментного иммуноанализа (ИФА) с помощью специального набора SEC113 RA («Cloud-Clone Corp.») на аппарате Chem Well (США) в лаборатории физиологии и патологии эндокринной системы. Антитело, специфичное для GDF 15, было предварительно нанесено на микропланшет. Присутствующие белки связываются иммобилизованными антителами. Диапазон обнаружения составляет 7,8—500 пг/мл.

ПСГ проводилась с использованием стационарной системы GRASS-TELEFACTOR Twin PSG («Comet») с усилителем As 40 с интегрированным модулем сна SPM-1 (США) и амбулаторной системы Нейрон-Спектр-СМ/ПСГ (Иваново, Россия) по стандартным методикам. ПСГ включала регистрацию электроэнцефалографии (C4, C3, O1, O2), движений глазных яблок (электроокулография правого и левого глаз — ROC, LOC), электромиограммы; электрокардиограммы; воздушного потока через нос и рот с помощью термистора; грудного и брюшного респираторного усилия; храпа; определение SaO₂ путем наложения дигитального датчика и положения тела во время сна. Степень СОАС классифицировалась как средняя при ИАГ от 15,1 до 30 соб/ч [22].

aPAP-терапия осуществлялась с помощью автоматических приборов для респираторной поддержки Prizma 20 («Löwenstein Medical», Германия).

Через 6 мес aPAP-терапии с высоким комплаенсом (не менее 85%) этим же пациентам, которые составили после лечения ОГ2, была проведена повторная ПСГ и оценено содержание GDF 15. На рис. 1 представлен дизайн исследования.

Рис. 1. Дизайн исследования.

Протокол исследования утвержден Комитетом по биомедицинской этике ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» (20.09.19, протокол №5). В работе с пациентами соблюдались этические принципы Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (World Medical Association Declaration of Helsinki; последний пересмотр Форталеза, Бразилия, октябрь 2013 г.). Добровольное информированное согласие было подписано всеми участниками исследования.

Статистический анализ данных. Полученные данные обрабатывались в программе Statistica 10 («Stat-SoftInc», США). Данные представлены в виде среднего (M) и стандартного отклонения (SD), медианы (Me) и 25-го; 75-го квартилей (Q₁; Q₃). Межгрупповые сравнения выполнялись с помощью T-критерия Стьюдента и U-теста Манна—Уитни. Качественные данные сравнивались с помощью критерия χ² и указывались в абсолютных значениях и процентных долях. Для сравнения показателей в связанных группах до и после лечения использовался ω-критерий Вилкоксона для связанных выборок. Все различия считались статистически значимыми при p<0,05.

Одним из объективных показателей эффективности aPAP-терапии, как известно, являются нормализация структуры сна и устранение ночной интермиттирующей гипоксии. Шестимесячный курс aPAP-терапии с высокой степенью комплаентности позволил значимо улучшить структуру сна и паттерн дыхания: увеличилась представленность фазы медленного сна 3 (NREM 3) с 79,2±15,6 до 102,6±21,6 мин и фазы быстрого сна — сна с быстрыми движениями глаз (REM) с 56,9±13,6 до 115,6±26,8 мин. Данные структуры сна пациентов ОГ1 с СОАС в сравнении с данными после 6 мес курса aPAP-терапии — ОГ2 и КГ представлены на рис. 2.

Рис. 2. Структура сна по данным ПСГ.

Отличия между группами ОГ1 и ОГ2 и между КГ статистически значимы, p1 и p2 <0,05 (p1 — достоверность между ОГ1 и КГ, p2 — между ОГ1 и ОГ2, p3 — между ОГ2 и КГ).

Показатели ИАГ, SaO₂ и сывороточное содержание белка GDF 15 во всех 3 группах представлены в табл. 2. Устранены эпизоды апноэ — ИАГ уменьшился и увеличились средние значения SaO₂. При этом выявлено статистически значимое превышение GDF 15 в ОГ1 и ОГ2 в сравнении с КГ. Несмотря на отсутствие статистической значимости, выявлено изменение уровня GDF 15 в виде уменьшения его концентрации после 6-месячного курса aPAP-терапии.

Таблица 2. Показатели ПСГ и GDF 15 в исследуемых группах

Примечание. P_U 1—3 — Манна—Уитни (между ОГ1 и КГ); P_U 2—3 — Манна—Уитни (между ОГ2 и КГ); Pω 1—2 — по Вилкоксону (для связанных выборок ОГ1 и ОГ2).

Как представлено в табл. 2 и на рис.2, проведение ПСГ позволило объективно подтвердить фрагментацию сна, наличие эпизодов апноэ с последующей десатурацией и значимый эффект от 6-месячного курса aPAP-терапии в виде нормализации паттернов сна и дыхания.

Сравнительный анализ содержания GDF 15 в сыворотке крови пациентов исследуемых групп показал тенденцию к его снижению в ОГ2 по сравнению с ОГ1 (p=0,052) при сохраняющейся статистической значимости его содержания у этих же пациентов (ОГ2) в сравнении с КГ после курса терапии (p=0,048).

Известно, что ухудшение качества сна в виде его фрагментации, недостаточности медленноволнового сна и фазы быстрого сна, высокий ИАГ, интермиттирующая гипоксия с высоким уровнем десатурации являются факторами, ускоряющими процесс старения. Нами это было ранее показано, и полученные результаты не противоречат проведенным ранее исследованиям других авторов [23—26].

Однако в рамках продолжающихся исследований по поиску молекулярных биомаркеров преждевременного старения при нарушениях сна интерес к циркулирующим белкам семейства GDF 15 и его роли при СОАС является крайне актуальным. Его повышение при моделировании ишемии миокарда, а также при развитии сердечной недостаточности у пожилых больных позволяет оценивать его как прогностический биомаркер возрастной патологии при сердечно-сосудистых заболеваниях [27—29].

Известная российская научная школа в области геронтологии под руководством В.Х. Хавинсона и Б.И. Кузника продолжила исследование роли GDF 15 в формировании возрастной патологии, в частности при артериальной гипертензии в различных возрастных группах [30, 31]. Нами получены результаты, показывающие увеличение концентрации белка GDF 15 у пациентов с СОАС в сравнении с контролем. Однако наши результаты противоречат полученным данным K. Sari и соавт. [32]. Так, учеными не выявлена статистическая значимость изменений содержания этого белка у пациентов с СОАС в сравнении с контролем, хотя обнаружены корреляции с возрастом. Возможно, это связано с большим возрастным диапазоном участников исследования (от 20 до 63 лет) и включением в исследование лиц женского пола, а также включением пациентов с различной степенью тяжести СОАС. Мы же в своем исследовании постарались определить более однородную группу как в возрастном, так и в гендерном аспекте, так как особенности гормонального фона женщин могут оказать определенное влияние в пептидной регуляции синтеза дифференцировочных факторов роста.

Известно, что интермиттирующая ночная гипоксия и окислительный стресс могут играть роль в индукции образования активных радикалов кислорода, высвобождении воспалительных цитокинов и маркеров воспаления с последующей эндотелиальной дисфункцией у пациентов с СОАС [33, 34]. Общепризнано, что провоспалительные цитокины и окислительный стресс увеличивают секрецию GDF 15. Все предыдущие исследования доказывают его роль в качестве эндокринного регулятора старения. Полученные результаты не оказались достаточными для подтверждения гипотезы о том, что терапия СОАС приводит к значимому снижению концентрации GDF 15, однако обращает на себя внимание четкая тенденция к уменьшению содержания данного белка. Поэтому предпринятая попытка повлиять на процессы клеточного старения при СОАС путем устранения патологических триггеров общепризнанным и эффективным методом терапии СОАС является оправданной и обоснованной.

Лимитирующим фактором является срок терапии (6 мес) и число обследованных пациентов. Также спорным и требующим обсуждения является факт повышенного артериального давления (АД) у некоторых пациентов с СОАС, тем не менее это является одним из составных компонентов синдрома СОАС. Вполне возможно, что вклад наличия артериальной гипертензии является значимым в повышении значения GDF 15 . Однако тенденция к снижению концентрации белка GDF 15 у одних и тех же больных на фоне терапии вносит дискутабельность в обсуждение полученных результатов и необходимость оценки вклада показателя артериальной гипертензии с помощью многофакторного дискриминантного и регрессионного анализа, что требует дальнейших исследований.

Устранение гипоксии и улучшение структуры сна aPAP-терапией у пациентов с СОАС способствует снижению белка GDF 15, концентрация которого значимо увеличена у пациентов с СОАС.

Необходимость дальнейших исследований в этом направлении диктуется безусловной перспективностью продолжения поиска биомаркеров старения для прогноза и выбора методов своевременной коррекции и профилактики раннего и патологического старения с позиции сомнологии и молекулярной биогеронтологии.

Данная работа выполнена в рамках НИР ФГБНУ НЦ ПЗСРЧ с использованием оборудования ЦКП «Центр разработки прогрессивных персонализированных технологий здоровья» ФГБНУ НЦ ПЗСРЧ, г. Иркутск.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.