Введение

Написать данную статью нас побудил первый в отечественной литературе обзор, выполненный академиком РАН О.М. Драпкиной и соавт. «Билирубин и сердечно-сосудистый риск» (2021), позволивший по-новому оценить роль билирубина в развитии патологии сердечно-сосудистой системы [1]. Мы решили дополнить представленную информацию некоторыми сведениями о метаболических заболеваниях — ожирении, сахарном диабете (СД) 2-го типа, метаболическом синдроме — как важных факторах риска развития атеросклеротических сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), а также новыми данными литературы за 2014—2023 гг. В число цитированных источников вошло несколько более ранних публикаций с важными результатами исследований билирубина.

Цель исследования — на основе анализа новых данных литературы об антиоксидантных, метаболических, иммуносупрессивных и эндокринных функциях билирубина определить перспективные направления их применения в профилактике, диагностике и лечении метаболических и атеросклеротических ССЗ.

Материал и методы

Поиск русскоязычных и англоязычных источников литературы проведен в базах данных PubMed, Medscape, Cochrane Library, научной электронной библиотеки eLibrary. Глубина поиска статей 2014—2023 гг. В анализ включено 60 публикаций, соответствующих требованиям отбора.

Результаты

Впервые K. Bernhard и соавт. (1954), обнаружив, что небольшие добавки билирубина способны ингибировать in vitro окисление эмульсий линолевой кислоты, высказали предположение об антиоксидантных свойствах билирубина и всех его форм — свободного и связанного, эфиров и фотоизомеров билирубина [2].

После выявления сродства между одной из форм гемоксигеназы 1-го типа (ГО-1) и белком теплового шока HSP32 билирубин стали рассматривать как компонент клеточной защиты от стресса. На окислительные стимулы клетка отвечает многократным повышением активности гемоксигеназы. А система билирубин—гемоксигеназа является одним из важнейших компонентов антиоксидантной системы наряду с супероксиддисмутазой (СОД), глутатионпероксидазой, каталазой, водорастворимыми и жирорастворимыми витаминами. Билирубин способен не только предупреждать накопление продуктов перекисного окисления липидов, но и защищать белки плазмы от окисления, а также предотвращать снижение содержания восстановленного глутатиона и падение активности АТФ, СОД и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, тем самым защищая клеточные мембраны эритроцитов, кардимиоцитов, гепатоцитов.

Билирубин оказывает ингибирующее влияние на развитие окислительного стресса при атеросклеротических заболеваниях сердца [1—5], каротидных и феморальных артерий [6], ишемическом инсульте [7], сосудистых осложнениях СД [8, 9], ожирении [10], терминальной почечной недостаточности [11] и многих других заболеваниях [12]. Установлена роль билирубина в развитии и предотвращении старения и возрастзависимых заболеваний [13].

Билирубин оказывает мощное иммуносупрессивное и противовоспалительное действие: высокая активность ГО-1 обеспечивает более быстрое разрешение воспаления и, наоборот, воспалительные реакции усиливаются при ее недостаточной функции. Билирубин ингибирует окисление холестерина, хемотаксическую активность моноцитов, адгезию лейкоцитов к сосудистой стенке и оказывает подавляющее воздействие на эффекты провоспалительных цитокинов при атеросклерозе. Тяжесть коронарного атеросклероза у людей объясняют влиянием низкого уровня билирубина на системное сосудистое воспаление [14]. Низкий уровень билирубина может свидетельствовать о снижении активности ГО-1 или о высоком окислительном стрессе у пациентов, приводящем к потреблению природных антиоксидантов, включая билирубин. Следовательно, существует вероятность того, что более низкие уровни билирубина, возможно, не являются причинным фактором развития перечисленных выше заболеваний, но могут указывать на повышенный риск их развития [15]. Физиологические дозы билирубина вызывают периферическую толерантность CD4+ CD25+ регуляторных T-клеток у реципиентов аллотрансплантатов островков поджелудочной железы [16]. Реципиенты с высоким предоперационным уровнем билирубина при патологии печени с показаниями к трансплантации имеют более благоприятное течение постоперационного периода, чем пациенты с низким его содержанием [17]. Изучается возможность повышения уровня билирубина при трансплантации почек [18].

В начале XXI века билирубин признан метаболическим гормоном, обладающим эндокринными свойствами и взаимосвязанным воздействием на различные клеточные сигнальные пути [19]. Предложено считать, что повышенный уровень билирубина может защищать здоровых людей от развития СД 2-го типа, а низкий — является потенциальным фактором риска его развития [20], предиктором сердечно-сосудистой и общей смерти у больных СД [21] и метаболического синдрома у здоровых некурящих мужчин среднего возраста [22]. Влияя на уровни липидов, адипокинов, билирубин повышает чувствительность тканей к инсулину и уменьшает инсулинорезистентность. Это доказано в эксперименте на мышах с ожирением, получавших билирубин (20 мкмоль на 1 кг массы тела) внутрибрюшинно 2 раза в день в течение 14 дней, что привело к снижению массы печени и жира, уровней общего холестерина, инсулина, лептина и повышению уровня адипонектина. Снижалась экспрессия гена SREBP-1, критичного для синтеза жирных кислот, и восстанавливалась экспрессия в печени рецептора инсулина, агониста пролифератора пероксисом (PPARγ), который, стимулируя сжигание жира, снижает ожирение и уровень глюкозы в крови [23]. Предшественник билирубина биливердин обладает сходными активирующими свойствами с известными лигандами активации транскрипции PPARα: WY 14,643 и фенофибратом [24]. Z. Kipp и соавт. (2023) показали, что у людей с ожирением уровни билирубина в крови ниже, а уробилина — выше, чем у худощавых людей, так как уровень фермента уридин-фосфат-глюкуронозилтрансферазы (UGT1A1), выводящий билирубин из крови, увеличивается в печени при ожирении. При этом уровни билирубина отрицательно, а уробилина положительно коррелируют с индексом массы тела (ИМТ) и ожирением [25]. Активное изучение влияния ожирения на прогноз у определенных групп населения дало противоречивые результаты. Появились сообщения о «парадоксальном» ожирении, которое связано с уменьшением риска развития болезни и смертельных исходов среди больных ишемической болезнью сердца (ИБС), и чем дольше длится период «здорового» ожирения, тем ниже риск последующего развития и тяжесть сердечно-сосудистых и метаболических осложнений. Более того, выявлен рост количества осложнений ИБС у больных, которые достигали снижения ИМТ [26, 27].

Риск смерти от всех причин на 24%, риск сердечно-сосудистой смерти на 27% и риск развития сердечно-сосудистого события на 19% у больных с избыточной массой тела был статистически значимо ниже (p<0,05), чем у пациентов с нормальной массой тела. У пациентов с недостаточной массой тела риск также был значительно выше — на 78, 130 и 88% соответственно, чем у пациентов с нормальной массой тела (p<0,05). При многофакторном анализе у пациентов с ИБС и ожирением и пациентов с ИБС и нормальной массой тела выявлен равный уровень риска развития неблагоприятных исходов [28].

Известно, что повышают уровень билирубина прием ретровирусных препаратов, голодание (после 48-часового голодания он может повыситься в 2 раза), а снижают — прием некоторых антибиотиков, витамина C, теофиллина, барбитуратов, кортикостероидов, употребление алкогольных напитков или крепкого кофе. Существенно снижает уровень билирубина как активное, так и пассивное курение, независимо от пола [29]. При анемии негемолитического характера концентрация билирубина в крови снижается из-за малого содержания эритроцитов и, соответственно, уменьшения их разрушения. Повышение уровня билирубина крови на 0,1 мг/дл у американских мужчин в общей популяции ассоциировалось с уменьшением относительного риска развития заболевания периферических артерий (ПА) на 6% с поправками на возраст, пол, этническую принадлежность, курение, наличие диабета, гипертензии, гиперхолестеринемии, хронической болезни почек, С-реактивного белка и гомоцистеина [30].

Пациенты с кардиальной патологией с более высоким уровнем билирубина в крови, даже в пределах референсных значений (0,1—1,0 мг/дл), имели меньшую вероятность заболевания периферических артерий. Логистический регрессионный анализ показал, что по сравнению с самым низким терцилем билирубина (0,1—0,4 мг/дл) самый высокий терциль (0,7—2,7 мг/дл) был статистически значимо отрицательно связан с развитием заболеваний ПА после поправки на основные факторы риска атеросклероза [31].

И все-таки наибольший интерес исследователей с 90-х годов XX века привлекает обратная зависимость между низким уровнем билирубина и ИБС. Впервые в 1994 г. H. Schwertner и соавт. обнаружили, что снижение уровня общего билирубина на 50% у больных ИБС ассоциировано с увеличением вероятности более тяжелого течения заболевания на 47% [32]. L. Breimer и соавт. в 1995 г. описали зависимость между уровнями билирубина и риском развития ИБС у мужчин среднего возраста без ССЗ, имевших средний уровень билирубина 8,3 мкмоль/л. Наблюдение, длившееся в течение 11,5 года, показало развитие ИБС у 9,6% наблюдаемых лиц и наличие U-образной связи между уровнем билирубина крови и кардиоваскулярным риском. Низкий уровень билирубина крови ассоциировался с такими факторами риска развития ИБС, как гиподинамия, высокое содержание в крови холестерина липопротеинов низкой плотности (ХС ЛПНП); пациенты были старше по возрасту, характеризовались большим количеством выкуриваемых сигарет, сниженным социальным статусом, наличием в анамнезе СД [33].

В дальнейшем выявлено, что содержание билирубина в крови прямо пропорционально количеству холестерина липопротеинов высокой плотности (ХС ЛПВП) и обратно пропорционально уровню триглицеридов, ХС ЛПНП, глюкозы, уровню систолического давления, наличию ожирения.

Билирубин эффективно блокирует выработку клеточных активных форм кислорода (АКФ), индуцированных перекрестным связыванием молекулы адгезии клеток эндотелия сосудов 1-го типа (VCAM-1) или молекулы межклеточной адгезии 1-го типа (ICAM-1) [34].

ХС ЛПНП и продукты его перекисного окисления — АФК — являются ключевыми патогенетическими медиаторами всех этапов развития атеросклеротического процесса. Накопление АФК вызывает окислительный стресс, нарушение биодоступности оксида азота путем повышения его инактивации и/или снижения продукции и приводит к развитию эндотелиальной дисфункции (ЭД), которая является начальным этапом и играет решающую роль в развитии и прогрессировании атеросклероза и его сердечно-сосудистых осложнений. По мнению T. Maruhashi и соавт. (2019), механизм защитного действия билирубина на сердце и сосуды при атерогенезе обусловлен снижением уровня окислительного стресса за счет удаления билирубином АФК и уменьшением ЭД [35]. Y. Ikeda и соавт., изучая молекулярный механизм ангиогенного эффекта билирубина, в эксперименте на мышах вызывали хирургическим путем одностороннюю ишемию задней конечности. Разделив мышей на 2 группы, животным одной из них за 2 дня до операции вводили интраперитонеально билирубин, другой — плацебо. Отмечено ускорение восстановления кровотока, увеличение плотности капилляров и уровня фосфорилирования эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) и Akt в ишемизированных мышцах мышей, получавших билирубин. Авторы сделали заключение, что билирубин способствует ангиогенезу путем активации эндотелиальных клеток Akt-eNOS-зависимым образом [36]. У младенцев с гипербилирубинемией выявлено значительно более высокое содержание циркулирующих эндотелиальных клеток-предшественников (cEPCs) и установлено, что билирубин может стимулировать миграционную, пролиферирующую и ангиогенную активность cEPCs и усиливать их регенеративные свойства [37].

Синдром Жильбера (СЖ) — самая распространенная форма наследственного пигментного гепатоза, описанная A. Gilbert и P. Lereboullet в 1901 г. Заболевание передается по аутосомно-доминантному типу и обусловлено мутацией в промоторе гена UGT1А1. Фермент UGT1А1 принимает участие в трансформации ряда липофильных молекул в водорастворимую форму, пригодную для выведения из организма. Снижение активности фермента UGT1A1, являющегося ключевым во второй фазе биотрансформации липопротеинов, вызывает умеренное, но хроническое повышение неконъюгированного билирубина, уменьшение активации тромбоцитов и тромбообразования [38]. При СЖ неконъюгированный билирубин обусловливает дозозависимый выход ХС из макрофагов, а также оказывает влияние на снижение экспрессии трансмембранного холестеринового транспортера (ATP-bindingcassettetransporter A1), приводя к снижению концентраций циркулирующих липопротеинов [39].

В обзоре литературы «Синдром Жильбера как модель изучения эффектов билирубина», выполненном Е.В. Лошковой и соавт. (2022), приводится обширный список публикаций о влиянии умеренной гипербилирубинемии у больных СЖ на снижение частоты развития самых различных заболеваний и снижение почти вдвое общей смертности [40]. Сообщается, что полиморфизм гена UGT1A1 является фактором риска развития рака легких [41].

J. Liu и соавт. с помощью геномного анализа на основе флюоресцентной полимеразной цепной реакции у 138 здоровых добровольцев в возрасте от 18 до 65 лет (56 европеоидов, 37 китайцев, 37 филиппинцев и 8 японцев) исследовали распределение полиморфизма UGT1A1*28 в европеоидных (Caucasiens) и азиатских популяциях в США. Генотип UGT1A1(TA) был значительно более распространен у азиатов, чем у европеоидов (76 против 46%) [42].

В XXI веке интерес ученых к изучению влияния низкого уровня билирубина на ИБС значительно возрос. Стал широко обсуждаться вопрос о гендерных особенностях зависимости между концентрацией билирубина крови и ИБС. Показано сокращение на 40% распространенности ИБС у мужчин, но не у женщин, при уровне билирубина >8 мкмоль/л, независимо от других факторов риска, что может отражать не только более низкий уровень гемоглобина, но и влияние женских половых гормонов, так как эстрогены снижают уровень ХС ЛПНП и увеличивают содержание ХС ЛПВП [15].

У больных ИБС установлена связь низкого уровня билирубина с гипертрофией левого желудочка, систолической дисфункцией, приводящей к снижению сократимости, возникновению или утяжелению сердечной недостаточности и риску повторных госпитализаций [43, 44], показана ассоциация с тяжестью коронарного атеросклероза, уровнем кальцификации коронарных артерий [14], замедлением коронарного кровотока (coronaryslowflow) [45], нестабильностью атеросклеротической бляшки [46]. Уровень билирубина при поступлении больных инфарктом миокарда (ИМ) в стационар и подвергнутых чрескожному коронарному вмешательству (ЧКВ), может быть предиктором результативности ЧКВ [47—49].

Y. Yang и соавт. (2022) показали потенциальное прогностическое значение общего билирубина в долгосрочном прогнозе у пациентов с впервые возникшим ИМ без подъема сегмента ST (ИМбП ST). На группы разделены 327 пациентов в соответствии с терцилями уровня билирубина: первый терциль <10,23 мкмоль/л; второй — 10,23—14,30 мкмоль/л; третий — ≥14,30 мкмоль/л. За 30,33 мес наблюдения у 57 пациентов развились основные неблагоприятные сердечно-сосудистые и церебральные события (majoradversecardiac and cerebralevents — MACCEs): несмертельный ИМ, ишемический инсульт, реваскуляризация, вызванная ишемией, или сердечно-сосудистая смерть, а уровень билирубина независимо ассоциировался с повышенным риском их развития. MACCEs с корректированным отношением рисков (ОР) и 95% ДИ для третьего и второго терцилей по сравнению с первым терцилем билирубина составили 2,737 (1,161—6,450) и 3,272 (1,408—7,607) соответственно (в обоих случаях p<0,05). Исследователи предположили, что оценка уровня билирубина у пациента с впервые возникшим ИМбП ST может быть полезной для стратификации долгосрочного прогноза риска MACCEs [50].

D. Nilsen и соавт. (2023) проанализировали долгосрочный прогноз при физиологическом уровне билирубина в крови в пределах (5,1—17,1 мкмоль/л) и >17,1 мкмоль/л у пациентов в возрасте от 70 до 82 лет в течение 2 лет после перенесенного ИМ, разделив их на группы с низконормальным (5,1—10,9 мкмоль/л), средненормальным (11,0—14,3 мкмоль/л) и высоконормальным (14,4—17,1 мкмоль/л) уровнями билирубина. Дополнительная группа включала лиц с уровнем билирубина >17,1 мкмоль/л. Измерение уровня билирубина проведено через 2—8 нед после госпитализации по поводу ИМ. Первое крупное неблагоприятное клиническое событие — первичная конечная точка за время наблюдения — отмечено у 11,6% пациентов. При этом выявлена статистически значимая J-образная связь между уровнями билирубина и риском развития этих событий: средне-и высоконормальные уровни билирубина в пределах физиологического диапазона обладают защитным эффектом, тогда как низконормальные уровни и превышающие 17,1 мкмоль/л увеличивают риск развития нефатальных сердечно-сосудистых осложнений или смерти. Самый высокий риск отмечен у пожилых пациентов при уровне билирубина <9 мкмоль/л, а защитный эффект билирубина был самым сильным в диапазоне уровня 15—20 мкмоль/л [51]. В 2021—2023 гг. появились убедительные доказательства наличия ассоциации уровня циркулирующего билирубина с долгосрочным прогнозом у пациентов, перенесших ИМ, и общей популяционной и кардиоваскулярной смертностью [52, 53].

Учитывая исключительную глобальность и важность проблемы метаболических заболеваний и ССЗ [54, 55], недостаточную эффективность существующих стратегий профилактики и лечения, в эксперименте предпринимались попытки использовать экзогенные добавки билирубина и биливердина, которые могли бы всасываться в эпителиальных клетках кишечника и повышать концентрацию этих антиоксидантных соединений в крови [56]. В последние годы разрабатываются инновационные технологии, в том числе с использованием билирубина, направленные на достижение регресса и снижения риска развития осложнений метаболических заболеваний и ССЗ.

В 2016 г. корейские ученые создали билирубиновые наночастицы путем модификации билирубина с помощью полиэтиленгликоля (ПЭГ), обозначаемые как BRNPs, которые являются высокоэффективными поглотителями перекиси водорода, защищающими клетки от окислительного стресса, и оказывают мощное противовоспалительное действие. Лекарственные носители в виде наночастиц обладают многими преимуществами по сравнению с обычными лекарственными препаратами, характеризуясь повышенной эффективностью и стабильностью, увеличенным периодом полувыведения. На мышиной модели язвенного колита внутривенное введение BRNPs показало преимущественное накопление наночастиц в очагах воспаления и значительно замедлило прогрессирование острого воспаления в толстой кишке [57].

Теоретически доставка билирубина с помощью наноносителей может уменьшить метаболические нарушения у субъектов с гипобилирубинемией. Большую ценность для специалистов в области реконструктивной хирургии и пациентов в ближайшем будущем могут иметь результаты экспериментального исследования, показавшие, что BRNPs уменьшает зону инфаркта в модели ишемии/реперфузионного повреждения коронарных артерий у крыс [58]. В ноябре 2023 г. запланировано участие в первой фазе исследования безопасности BRNPs, спонсируемом южнокорейской компанией «Bilix», 40 здоровых австралийских добровольцев. Предполагается, что второй этап исследования может проложить путь к тестированию билирубина в качестве лечебного средства при болезни «трансплантат против хозяина» у реципиентов трансплантата органов, пациентов с рассеянным склерозом, инсультом, атопическим дерматитом, бронхиальной астмой [59]. Предприняты попытки применения BRNPs в качестве потенциальных средств лечения ССЗ, например предложено покрывать билирубином коронарные стенты и обрабатывать кровеносные сосуды во время операции шунтирования. Для создания новых лекарственных препаратов может оказаться полезной недавно обнаруженная способность билирубина выступать в качестве хромофора в лиганд-активируемых флюоресцентных белках, которая послужила основой для разработки современных тест-систем по определению типа и способности низкомолекулярных соединений к взаимодействию с белками [60].

Заключение

В настоящее время на основе полученных новых знаний о полезных физиологических функциях билирубина прогрессивно увеличивается количество исследований по применению этих знаний в клинической практике. Уровень билирубина крови предлагается учитывать при создании моделей прогнозирования риска развития СД, ожирения, метаболического синдрома, ишемической болезни сердца и их осложнений, включая крупные неблагоприятные сердечно-сосудистые события, а также при прогнозировании результатов оперативного лечения у больных с атеросклеротическими заболеваниями. На основе билирубина создаются препараты, рассматриваемые как потенциальные средства для улучшения результатов консервативного и хирургического лечения многих заболеваний, включая трансплантацию органов.

Участие авторов: разработка концепции и дизайна исследования — О.Е. Горбунова, Т.Н. Панова, А.А. Демидов, О.Н. Дьякова; сбор и обработка материала — О.Е. Горбунова, А.А. Воробьева, А.А. Скрицкая, Т.Н. Панова; статистический анализ данных — О.Е. Горбунова, Т.Н. Панова, О.Н. Дьякова; написание текста, его коррекция — О.Е. Горбунова, Т.Н. Панова, О.Н. Дьякова, А.А. Воробьева; редактирование, подготовка к публикации — О.Н. Дьякова, А.А. Демидов, А.А. Скрицкая, Т.Н. Панова.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.