Антивозрастной белок klotho. Ассоциации с показателями паттерна сна при синдроме обструктивного апноэ (пилотное исследование)

Синдром обструктивного апноэ сна (СОАС) — это распространенное многофакторное и гетерогенное заболевание, которое характеризуется повторяющимися эпизодами частичного или полного коллапса верхних дыхательных путей во время сна [1—5], а также изменением общей архитектуры и паттерна сна, что проявляется в редукции 3-й стадии медленноволнового (3NREM) и таких формах нарушений сна как быстрого (REM) сна.

Исследования последних лет достаточно убедительно доказывают роль СОАС в преждевременном и ускоренном старении [6—9]. Раннее истощение стволовых клеток, ускоренное укорочение теломер и последующие эпигенетические изменения вследствие хронической интермиттирующей гипоксии и фрагментации сна характеризуют процесс преждевременного старения на молекулярном уровне. Нами ранее была проведена оценка длины нуклеотидных последовательностей теломер у пациентов с СОАС и доказана возможность их удлинения при устранении патофизиологических триггеров [10, 11]. Клеточный же уровень процесса старения рассматривается на примере трансформирующих белков роста GDF 15 (белки старения) и сиртуинов. Нарушение функции этих белков повышает риск заболеваний, связанных со старением [12, 13]. Проведенные исследования белка GDF 15 при таких формах нарушений сна, как СОАС показали значительное снижение их содержания в крови [14].

Недавние исследования доказали новый механизм действия белков, которые тесно связаны со старением и возрастными заболеваниями [15]. Интересна история открытия гена этого белка: в 1997 г. японскими исследователями под руководством профессора M. Kuro-o [16] при исследовании трансгенных мышей, экспрессирующих натрий-протонный обменник, был случайно задет локус соседнего гена, и эти мыши затем продемонстрировали феномен раннего старения и преждевременной смерти [16].

Этот ген был идентифицирован и назван в честь одной из сестер-мойр греческой мифологии — Клото, которая «прядет нить жизни» [17]. Последующие многочисленные экспериментальные исследования доказали факт участия белка klotho в подавлении процессов старения [18]. В эксперименте было показано, что мыши с системным нокаутом по klotho обладают фенотипом ускоренного старения в виде когнитивной дисфункции и саркопении [19]. Российскими учеными показана ассоциация белка klotho с кардиометаболическими факторами риска [20], доказано его ренопротективное свойство при болезни почек [21], выявлена его роль в процессах нейрогенеза при различных нейродегенеративных заболеваниях [22].

Зарубежными учеными в эксперименте было выявлено преждевременное старение гиппокампа у klotho-дефицитных мышей [23], в то время как мыши с повышенной экспрессией гена klotho в организме демонстрируют лучшее выполнение тестов на пространственную память и способность к обучению, независимо от возраста [24]. Есть исследования, которые доказывают супрессорную роль белка klotho в опухолевом процессе [25]. Таким образом, несомненна протективная роль этого биомаркера в профилактике преждевременного старения.

В продолжение гипотезы о том, что СОАС усугубляет процессы старения, нами было проведено исследование.

Цель исследования — проведение оценки содержания антивозрастного белка klotho у пациентов с СОАС и определение его взаимосвязи с количественными показателями сна.

В исследовании приняли участие 29 мужчин с диагнозом «СОАС средней степени тяжести», установленным в Иркутском сомнологическом центре ФБГНУ НЦ ПЗСРЧ, медиана (Me) возраста 45 [38,5; 53] лет.

Критерии включения: мужской пол, возраст 45—55 лет, индекс апноэ/гипопноэ — ИАГ (15≥ИАГ<30), ср. сатурация (SaO₂)≤90%, установленный при многоканальном инструментальном исследовании сна — полисомнографии (ПСГ), длительность клинических проявлений не менее 3 лет.

Критерии невключения: предшествующее лечение СОАС с помощью неинвазивной вентиляции или хирургического вмешательства; ухудшение и обострение хронических заболеваний; сменная работа, отказ от участия в исследовании и в подписании информированного согласия.

Основную группу (ОГ) составили 29 мужчин с диагнозом СОАС, с индексом массы тела (ИМТ) 31,2 [29,8; 34,1] кг/м². Контрольную группу (КГ) составили 20 добровольцев без клинических проявлений СОАС, сопоставимые по возрасту (Me 43,8 [36; 58] года), с ИМТ 28,3 [26,2; 31,3] кг/м². Женщины не были включены в исследование, так как существует вероятность влияния гормонального фона женщин на экспрессию генов klotho.

Исследование качественных и количественных характеристик сна было проведено с помощью ПСГ в Иркутском сомнологическом центре ФБГНУ НЦ ПЗСРЧ в обеих группах. ПСГ проводилось с использованием системы Нейрон-Спектр-СМ/ПСГ (Иваново, Россия) по стандартной методике [26]. Для определения белка klotho была использована сыворотка крови. Забор крови осуществлялся в утренние часы после пробуждения в процедурном кабинете Иркутского сомнологического центра. Был использован метод иммуноферментного анализа на аппарате Chem Well (США) и коммерческий набор SEH757Hu («Cloud-Clone Corp.», США).

Этическое одобрение. Все участники подписали информированное добровольное согласие на участие в исследовании. Протокол исследования был утвержден Комитетом по биомедицинской этике при ФГБНУ НЦ ПЗСРЧ (20.09.2019, протокол №5). В работе с пациентами соблюдались этические принципы Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (World Medical Association Declaration of Helsinki, 2013).

Статистический анализ. Полученные данные обрабатывались в программе STATISTICA 10 (Stat-SoftInc, USA). Данные представлены в виде Me, верхнего и нижнего квартилей (Q1; Q3). Все различия считались статистически значимыми при p<0,05 (U-критерий Манна—Уитни). Для проведения корреляционного анализа использовался метод ранговой корреляции Спирмена. Причем r=0 — отсутствие связи, 0<r<0,3 — слабая, 0,3≤r<0,7 — средняя и 0,7≤r<1 — сильная линейная связь.

Данные ПСГ и уровень белка klotho представлены в табл. 1.

Таблица 1. Показатели ПСГ мониторинга и уровня белка klotho у обследуемых лиц

Примечание. 1—2 NREM — 1—2-я стадия медленноволнового сна; 3 NREM— 3-я стадия медленноволнового сна, REM — «быстрый» сон; ИАГ — индекс апноэ/гипопноэ; ИД — индекс десатураций, РЭА — реакции электроэнцефалографических активаций; p<0,05 между двумя основными группами (критерий Манна—Уитни).

Выявленные изменения в паттерне сна: статистически достоверное уменьшение представленности 3 NREM, REM, а также увеличение времени поверхностного сна (1-й и 2-й стадий, 1—2 NREM) у пациентов с СОАС с высокими значениями показателей ИАГ, индекса десатураций (ИД) и реакций электроэнцефалографических активаций (РЭА) в сравнении с показателями КГ.

Результаты проведенного корреляционного анализа белка klotho с показателями паттерна сна представлены в табл. 2.

Таблица 2. Показатели корреляционного анализа

Примечание. r — коэффициент корреляции Спирмена; * — уровень статистической значимости p<0,05.

Проведенный корреляционный анализ демонстрирует положительную линейную связь белка klotho с такими показателями сна, как 3 NREM, REM, а с такими показателями степени тяжести СОАС, как ИАГ, ИД, определяется отрицательная взаимосвязь.

Результаты нашего исследования подтверждают гипотезу об ускоренном молекулярно-клеточном старении у мужчин с СОАС. Но и сама система гомеостаза сна претерпевает изменения, связанные в первую очередь с такими основными триггерами, как интермиттирующая гипоксия и фрагментация сна при СОАС. Факт снижения уровня белка klotho при СОАС и его взаимосвязь с уровнем теломер были описаны P. Tempaku и соавт. [27] в 2021 г. В другом исследовании было показано, что сон >7,5 ч снижает уровень антивозрастного белка klotho в сыворотке крови, что повышает риск развития раннего старения [28]. Однако исследований, связанных с ассоциациями белка klotho как со структурными компонентами сна, так и с основными патофизиологическими проявлениями СОАС, в литературе не встречается. Поэтому проведенное нами исследование позволяет определить с высокой степенью достоверности взаимосвязь антивозрастного маркера с показателями ПСГ.

Проведенные нами ранее исследования таких биомаркеров старения, как теломеры и GDF 15, в когорте пациентов с СОАС также продемонстрировали изменения их содержания в крови. Однако оценка взаимосвязи, направленности и силы связи этих биомаркеров с показателями тяжести СОАС не показала статистическую достоверность. В настоящем исследовании мы дополнительно проанализировали взаимосвязь белка klotho с некоторыми структурными компонентами паттерна сна и дыхания, а также с уровнем ночной гипоксии, оцениваемым ИД.

В литературе хорошо известно о значительной распространенности СОАС у пожилых людей. Однако, согласно нашей гипотезе, СОАС не только представляет собой возрастное заболевание, но также ускоряет и усиливает механизмы старения. Высокая положительная взаимосвязь с такими показателями качества сна, как NREM и REM, а также выявленная отрицательная взаимосвязь с ИАГ и ИД доказывают тот факт, что пациенты, страдающие СОАС с выраженной фрагментацией сна, с высоким уровнем интермиттирующей гипоксии подвержены большему риску ускоренного и раннего старения еще и в связи с уменьшением содержания этого антивозрастного белка.

Существуют исследования белка klotho и его корреляции с гипоксическими состояниями. Так, при описании молекулярного механизма тканевой гипоксии при фиброзе почки авторы заключили, что дефицит белка klotho является одним из основных факторов декомпенсации [29].

В опубликованном в 2023 г. заключении рабочей группы European Renal Association показано участие klotho в регуляции метаболизма витамина D и фосфатов и предполагается возможность использования белка klotho в качестве потенциальной терапевтической мишени в антивозрастной стратегии [30].

Следует отметить тот факт, что в нашем исследовании не затронута гендерная составляющая и в исследовании участвовали только лица мужского пола. Мы считаем, что особенности гормонального фона женщин этой возрастной категории могут влиять на экспрессию генов белка klotho, что подтверждается данными Y. Zhang и соавт. [31]. Ими было высказано предположение о существовании различных механизмов, лежащих в основе действия этого белка, у лиц разных полов, что требует дальнейшего изучения.

Полученные нами результаты доказывают факт снижения уровня антивозрастного белка klotho у пациентов мужского пола с СОАС, что является провоцирующим фактором ускоренного и преждевременного старения.

Выявленная положительная корреляционная связь белка klotho с показателями паттерна сна, а также его отрицательная взаимосвязь с основными триггерными механизмами в виде интермиттирующей гипоксии и фрагментации сна демонстрируют влияние СОАС на процессы раннего и ускоренного клеточного старения.

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

This study was conducted at the Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems as part of a research project using equipment from the Center for the Development of Progressive Personalized Health Technologies of the Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems, Irkutsk.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.