Взаимосвязь микробной эндотоксинемии и функционального статуса стационарных пациентов, страдающих хронической сердечной недостаточностью в стадии декомпенсации

1Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

2Международный аналитический центр, Москва

3Городская больница Святого Великомученика Георгия, Санкт-Петербург

 

Резюме. Известно, что липополисахарид граммотрицательных бактерий ассоциирован с более тяжелым течением и ухудшением прогноза больных, страдающих хронической сердечной недостаточностью. Однако его происхождение и связь с тяжестью состояния пациентов остаются неясными. Рассматривается взаимосвязь микробной эндотоксинемии с параметрами функционального статуса пациентов, страдающих хронической сердечной недостаточностью в стадии декомпенсации. Установлено, что у 90% пациентов суммарный уровень эндотоксина в крови находится в пределах нормальных значений и составляет 0,27±0,026 нмоль/мл. Основными источниками эндотоксинемии являются Prevotella spp., Kingella spp., Helicobacter pylori. В крови больных определяются также компоненты эндотоксина Fusobacterium spp./Haemophilus spp., Campylobacter mucosalis, Alcaligenes spp., Acinetobacter spp., Flavobacterium spp. Выявлены достоверные корреляционные связи средней силы между численностью в тощей кишке пациентов Prevotella spp., Kingella spp., степенью эндотоксинемии и показателями функционального статуса: количеством баллов по шкале оценки клинического состояния и дистанцией пробы с 6-минутной ходьбой. Определено умеренное повышение аспартатаминотрансферазы, которое положительно коррелирует с уровнем микробных маркеров в крови больных. Для более точного понимания роли эндотоксина в развитии хронической сердечной недостаточности необходимо дальнейшее накопление фактов. Использование методов родоспецифической индикации, возможно, поможет объяснить разнообразие биологических эффектов эндотоксина.

Ключевые слова: липополисахарид граммотрицательных бактерий, эндотоксин, хроническая сердечная недостаточность, масс-спектрометрия микробных маркеров, кишечная флора, Prevotella spp., Kingella spp., Helicobacter pylori.

 

 

 

Введение. Имеются данные о прямой зависимо- сти между уровнем эндотоксина и тяжестью хрони- ческой сердечной недостаточности (ХСН) [3, 16]. В исследованиях И.А. Аниховской и др. [1], N. Ebner et al. [15] было показано значение кишечного эндоток- сина как предиктора смерти у пациентов, страдающих ХСН. Нарушения микроциркуляции и венозный застой в кишечнике, характерные для клинически выражен- ной ХСН, описаны в качестве факторов, приводящих к эндотоксинемии и прогрессированию хрониче- ского системного воспаления (СВ). Однако работы, касающиеся изучения проблемы патогенетической взаимосвязи микробной эндотоксинемии и ХСН, не- многочисленны и противоречивы.

Выявлена взаимосвязь количества эндотоксина в крови и условно-патогенной флоры в кишечнике с выраженностью СВ и тяжестью состояния больных. Кишечное происхождение эндотоксина при ХСН подтверждено многими работами [3, 4, 6]. Описано повышение проницаемости кишечного барьера, кор- релирующее с давлением в правом предсердии [17] и выраженностью застойных явлений, которые могут усугубляться NO-опосредованным релаксирующим действием эндотоксина на гладкомышечные клетки брыжеечных лимфатических сосудов [7].

В то же время интерпретация и анализ имеющихся фактов по этой проблеме не могут быть однозначными в виду отсутствия общепринятого значения «нормы» для эндотоксина, а также единых методических подходов к его определению в крови как здоровых, так и больных людей разного пола и возраста. В большинстве посвященных изучению роли кишечного дисбиоза и эндотоксинемии в развитии ХСН исследований для определения уровня эндотоксина использовалась ЛАЛ-проба, основанная на коагуляции белков лизата амебоцитов мечехвоста в присутствии липополисахарида. Влиять на результаты реакции, вызывая похожий эффект или препятствуя ему, способен целый ряд биологических субстанций. Среди них факторы системы гемостаза, о нарушениях кото- рых при ХСН хорошо известно. Кроме того, структура и активность липополисахарида разных бактерий может отличаться, что не учитывается в ЛАЛ-пробе [12].

Единичные исследования свидетельствуют о воз- можности сравнения уровней эндотоксина, опреде- ленных разными методами. Так, J.P. Barros et al. [14] установили корреляцию показателей, полученных с помощью ЛАЛ-пробы и высокоэффективной жид- костной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием в условиях экспериментальной эн- дотоксинемии и при развитии сепсиса у пациентов.

 

 

 

 

Авторы делают допущение о содержании в структуре эндотоксина всех граммотрицательных микроорга- низмов 3-гидрокси-миристиновой кислоты.

Цель исследования. Определить генез и степень выраженности эндотоксинемии, установить ее вза- имосвязь с параметрами функционального статуса пациентов, страдающих хронической сердечной не- достаточностью в стадии декомпенсации (ХСНД).

Материал и методы. Обследовано 20 стацио- нарных пациентов, страдающих ХСНД ишемического генеза. Критерием включения явилось наличие у на- блюдаемых объективных признаков задержки жидко- сти. В исследование не включались пациенты старше 75 лет, больные сахарным диабетом, острыми заболе- ваниями и обострением хронической внекардиальной патологии, злокачественными новообразованиями, тяжелой почечной и печеночной недостаточностью, острым коронарным синдромом и нарушением мозго- вого кровообращения в последние 6 месяцев. Пациен- там в первые 3 дня от момента поступления в стацио- нар проводилось полное клинико-инструментальное и лабораторное обследование. Функциональный класс (ФК) ХСН определялся с учетом данных, полученных при использовании шкалы оценки клинического со- стояния больного (ШОКС), а также пробы с 6-минут- ной ходьбой (ПШХ). Всем пациентам назначалась стандартная терапия ХСН согласно рекомендациям профессионального сообщества [8].

Количество граммотрицательных бактерий в при- стеночном слое тонкой кишки рассчитывали по уров- ню специфических жирных кислот в крови, используя масс-спектрометрию микробных маркеров (МСММ) [9]. На основании содержания гидроксикислот в крови вычисляли количество эндотоксина бактерий каждого рода, затем суммировали и получали значение цир- кулирующего в крови эндотоксина [11]. Результаты представляли в виде среднего значения (М) ± стан- дартная ошибка (s).

Полученные данные обработаны с помощью про-

граммы Microsoft Office Excel, Statistica for Windows

7.0. Взаимосвязи между параметрами определяли при помощи корреляционного анализа по величине коэффициента корреляции (r). Значения считали до- стоверными при уровне значимости р<0,05.

Результаты и их обсуждение. Средний возраст обследуемых составил 61±1,7 год. Среди пациентов преобладали мужчины с тяжелой ХСН. Более чем в половине случаев декомпенсация ХСН наступила на фоне плохо контролируемой тахисистолической фор- мы фибрилляции предсердий (ФП). У всех пациентов отмечалось снижение фракции выброса (ФВ) левого желудочка (ЛЖ), высокое давление в легочной арте- рии, признаки дезадаптивного ремоделирования ЛЖ, причем у 85% больных наблюдалась эксцентрическая гипертрофия ЛЖ. Суммарный уровень эндотоксина в крови превысил нормативные показатели (норма до 0,5 нмоль/мл) лишь у 2 пациентов с максимальным значением 0,56 нмоль/мл (табл. 1).

В крови пациентов определялись родоспецифиче- ские гидроксикислоты – компоненты эндотоксина ус- ловно-патогенных микроорганизмов. Так микробные маркеры (ММ) Fusobacterium spp./Haemophilus spp. идентифицировались у 30% пациентов, Acinetobacter spp. и Flavobacterium spp. – у 10%. У 90% пациентов обнаруживались ММ Kingella spp., при этом в 70% слу- чаев их уровень превышал норму. Маркер Helicobacter pylori выявлялся у 95% пациентов, при этом лишь в 5% случаев отмечалось превышение его нормы. ММ Prevotella spp. фиксировались у всех пациентов, стра- дающих ХСНД, при этом их уровень ни в одном случае не превышал нормативный. Также уровень нормы не был превышен ни у одного пациента по маркерам Alcaligenes spp., Campylobacter mucosalis, притом что они определялись у 15 и 30% пациентов соответствен- но. В исследуемых образцах крови ММ Porphyromonas spp., Pseudomonas aeruginosa, Stenotrophomonas maltophilia и Enterobacteriaceae spp. обнаружено не было (табл. 2).

Основными источниками эндотоксинемии в ис-

 

 

 

Таблица 1

Исходные показатели обследованных пациентов

 

Показатель Значение Показатель Значение
Возраст, лет 61±1,7 ШОКС, баллов 9,85±2,3
Мужчин/женщин 17/3 ПШХ, м 282±125
ИМТ, кг/м2 28±1,2 Синусовый ритм / ФП, % 40 / 60
Эндотоксин, нмоль/мл 0,27±0,026 ФВ ЛЖ (Simpson), % 31,9±2,3
II ФК, % 5 СДЛА, мм рт. ст. 58±12
III ФК, % 50 Концентрическое ремоделирование ЛЖ, % 5
IV ФК, % 45 Концентрическая гипертрофия ЛЖ, % 10
ХСН IIa стадии, % 5 Эксцентрическая гипертрофия ЛЖ, % 85
ХСН IIб стадии, % 80 АСТ, Ед/л 69,4±157
ХСН III стадии, % 15 АЛТ, Ед/л 39,7±54

Примечание: ИМТ – индекс массы тела, СДЛА – среднее давление в легочной артерии; АСТ – аспартатаминотрансфераза, АЛТ – аланинаминотрансфераза.

 

 

 

 

следуемой выборке явились Prevotella spp., Kingella spp., Helicobacter pylori (рис. 1).

Похожие данные получили И.А. Аниховская с соавт. [1], которые в качестве источника эндотоксинемии у больных после инфаркта миокарда отмечали вери- фицированные серологически Bacteroides fragilis, Klebsiella, Pseudomonas aeruginosa, Proteus, E. Coli. Данные классических бактериологических методов также свидетельствуют об увеличении в кале и био- птатах толстой кишки при ХСН граммотрицательных микроорганизмов: энтеробактерий (E. сloacae), клеб- сиелл (К. pneumoniae, K. оxytoca), эшерихий (E. coli (lac+/hem–), E. coli (lac–/hem–), E. coli(lac–/hem+)), Citrobacter freundii, Proteus vulgaris, Pseudomonas spp., Campylobacter, Shigella, Salmonella, Yersinia enterocolitica [3, 6, 17].

Различия в микроэкологии, выявленные, с од-

ной стороны, при изучении кала и биоптатов кишки классическими бактериологическими и молекуляр- но-генетическими методами, с другой стороны, при серологическом и масс-спектрометрическом иссле- довании крови, отражают, на наш взгляд, лишь разные методологические подходы к ее оценке, что диктует необходимость накопления масс-спектрометрических данных. Тенденция к активации пула граммотрица- тельных микробов в кишечнике у больных ХСН про- слеживается во всех работах.

Для оценки линейной связи численности основных граммотрицательных бактерий и уровня эндотоксина с клиническими показателями пациентов проведен многофакторный корреляционный анализ. Выявлены достоверные связи средней силы между численно- стью Prevotella spp., Kingella spp., уровнем эндотокси- на и показателями функционального статуса: ШОКС и дистанцией ПШХ (табл. 3).

Установлена прямая корреляционная связь между уровнем эндотоксина и оценкой по ШОКС (r=0,52; p<0,05) и обратная – между уровнем эндотоксина и дистанцией ПШХ (r= –0,47; p<0,05), рисунок 2.

Несмотря на отсутствие в анамнезе обследуемых пациентов заболеваний печени, у 40% из них на фоне декомпенсации ХСН имело место умеренное повы- шение АСТ (см. табл. 1), которое коррелировало с уровнем ММ (см. табл. 3).

Наши результаты, касающиеся изучения свя- зи тяжести ХСН со степенью эндотоксинемии, в большинстве своем согласуются с данными других авторов. Так, Е.Н. Егорова с соавт. [7] выявили пря- мые корреляционные связи уровня эндотоксина, определенного хромогенной LAL-пробой, и маркеров СВ со стадией ХСН. При этом уровень эндотоксина, как и в нашем случае, не выходил за пределы рефе- рентных значений. Похожие факты были получены Г.П. Арутюновым и др. [3], установившими повы-

Рис. 1. Вклад граммотрицательных бактерий пристеночного слоя тощей кишки в суммарное количество циркулирующего в крови эндотоксина

Таблица 2

Бактерии продуцирующие эндотоксин

 

Микроорганизм Маркер, кислота Норма М±s* Доля лиц, %
Alcaligenes spp. 2-гидрокси-тетра-декановая 48 1,12±2,8 15
Kingella spp. косвенно по 7-тетрадеценовой 10 19±24 90
Prevotella spp. 3-гидрокси-пальмитиновая 38 23±5,7 100
Fusobacterium/Haemophilus spp. 3-гидрокси-миристиновая 0 0,72±1,4 30
Moraxella / Acinetobacter spp. 3-гидрокси-лауриновая 0 1,13±3,6 10
Helicobacter pylori 3-гидрокси-стеариновая 14 11,2±9,7 95
Flavobacterium spp. 2-гидрокси-изо-пентадекановая, гидрокси-изо-гептадекановая 0 0,13±0,4 10
Campylobacter mucosalis косвенно по изо-гептадеценовой 99 1,1±2,6 30

Примечание: * – расчетная величина микроорганизма в пристеночном слое тощей кишки, количество клеток 105/грамм ки- шечного содержимого.

 

 

 

 

 

Взаимосвязь численности основных граммотрицательных бактерий и уровня эндотоксина с клиническими показателями пациентов

Таблица 3

 

 

Показатель ПШХ р ШОКС р АСТ р
Prevotella spp. r= –0,49 р<0,05 r=0,47 р<0,05 r=0,4 р>0,05
Helicobacter pylori r= –0,29 р>0,05 r=0,39 р>0,05 r=0,5 р<0,05
Kingella spp. r= –0,49 р<0,05 r=0,51 р<0,05 r=0,87 р<0,001
Эндотоксин r= –0,47 р<0,05 r=0,52 р<0,05 r=0,5 р<0,05

 

 

 

шение эндотоксина у пациентов с более тяжелыми симптомами ХСН по сравнению с пациентами I–II ФК. Пациенты в исследовании Г.П. Арутюнова с III– IV ФК были сопоставимы с наблюдаемыми нами по возрасту, полу, ФК, ФВ ЛЖ, СДЛА, о большей тяже- сти их клинического состояния свидетельствовала худшая оценка по ШОКС (15,7±0,5 балла), меньшая дистанция ПШХ (85,5±4,03 м). При этом абсолютные величины эндотоксина даже у этих терминальных больных оставались на верхней границе нормы. В приведенных работах Е.Н. Егоровой и Г.П. Ару- тюнова пациенты не были разделены по признаку наличия задержки жидкости. Ранее J. Niebauer et al. [16] установили двукратное повышение уровня эндотоксина у пациентов с выраженными явлениями застоя по сравнению со стабильными пациентами, которое после проведения курса диуретической те- рапии практически полностью нивелировалось. Е.Н. Егорова и др. [6] считают, что уровень эндотоксина, равный 0,51 EU/ml у больных ХСН в 90% случаев свидетельствует о застойных явлениях в большом круге кровообращения. Эта точка зрения, основан- ная на обследовании достаточно большой выборки пациентов, имеет право на существование. Однако не менее убедительными выглядят данные И.А. Аниховской и др. [2], которые считают нормальным для практически здоровых ровесников – пациентов опытных групп вышецитированных исследований уровень эндотоксина, равный 0,94 EU/ml, связывая его повышение с процессами естественного старе- ния. В работах К.И. Теблоева и др. [1, 13] уровень

эндотоксина в группе относительно здоровых людей в возрасте 64±6,9 лет составил 0,70±0,03 EU/ml, а у пациентов при инфаркте миокарда он возрастал до 2,16±0,18 EU/ml, при этом содержание эндотоксина в крови женщин было выше, чем у мужчин. Смертность больных после острого инфаркта миокарда была ассоциирована с более высоким уровнем антител к антигенам молекулы липополисахарида [1].

Неоднозначные данные по содержанию эндотокси- на у больных ХСН высоких ФК получены Л.Ф. Панченко и др. [10]. Авторы отмечают значительное повышение концентрации эндотоксина у больных с алкогольной кардиомиопатией (АКМП) в сравнении с пациентами, страдающими ХСН ишемического генеза при сопоста- вимых показателях их функционального статуса, а так- же систолической дисфункции и геометрии миокарда ЛЖ. Так, у больных АКМП с ХСН III и IV ФК уровень эндотоксина составил 5,74±1,7 и 10,5±4,2 EU/мл, а у пациентов с ишемической природой ХСН – 0,58±0,07 и 0,76±0,1 EU/мл соответственно (LAL-проба). Это связано с увеличением проницаемости слизистой кишечника для эндотоксина и нарушением функции печени на фоне злоупотребления алкоголем, что ил- люстрируется более высоким уровнем трансаминаз у пациентов с АКМП. Корреляция уровня АСТ сыворотки с уровнем гидроксикислот в крови исследуемых нами пациентов согласуется с этим фактом и может свиде- тельствовать о роли застойного повреждения печени при ХСНД. Приведенные значения демонстрируют прямую взаимосвязь ФК и уровня эндотоксина вне зависимости от этиологии ХСН.

Рис. 2. Взаимосвязь эндотоксинемии с оценкой по ШОКС и дистанцией ПШХ

Заключение. У больных ХСН в стадии декомпен- сации в 90% случаев уровень эндотоксина находится в пределах нормальных значений. Установлена вза- имосвязь уровня эндотоксина в крови и численности граммотрицательных микроорганизмов в тощей кишке с функциональным статусом пациентов при ХСН в стадии декомпенсации. Основными источниками эндотоксине- мии являются Prevotella spp., Kingella spp., Helicobacter pylori. Необходимо дальнейшее накопление фактов для более точного понимания роли эндотоксина при сердеч- ной недостаточности. Использование методов родоспе- цифической индикации, возможно, поможет объяснить разнообразие биологических эффектов эндотоксина.

Литература

  1. Аниховская,И.А. Роль эндотоксиновой агрессии в патогенезе острого инфаркта миокарда / И.А. Аниховская [и др.] // Физиология человека. –  – Т. 40, № 3. – С. 129–132.
  2. Аниховская,И.А. Кишечный эндотоксин и стресс в адаптации и старении / И. А. Аниховская, И.М. Салахов, М.Ю. Яковлев

// Вестн. РАЕН. – 2016. – № 1. – С. 19–24.

  1. Арутюнов,Г.П. Качественные и количественные показатели микрофлоры толстого кишечника при различных функцио- нальных классах хронической сердечной недостаточности

/ Г.П. Арутюнов [и др.] // Журн. серд. недостат. – 2005. – № 5. – С. 176–180.

  1. Власов, А.А. Динамика эндотоксинемии и микроэкологиче- ского статуса крыс на фоне применения рифаксимина в условиях экспериментальной сердечнойнедостаточности

/ А.А. Власов [и др.] // Мед. акад. журн. – 2017. – Т. 17, № 1. – С. 88–95.

  1. Пат.№ 2449289 Российская Федерация. Способ определения венозного застоя по большому кругу кровообращения у больных хронической сердечной недостаточностью / Е.Н. Егорова [и др.]; опубл. 04.2012, БИ № 12.
  2. Егорова, Е.Н. Роль эндотоксина и системного воспаления  в патогенезе хронической сердечной недостаточности / Е.Н. Егорова [и др.] // Росс. кардиол. журн. – 2012. – № 3.– С. 25–27.
  3. Кубышкина, Н.А. Эндотоксин-индуцированные изменения функциональнойактивности лимфатических сосудов / Н.А. Кубышкина, В.В. Гайворонская, В.Я. Апчел // Вестн. Росс. Воен.-мед. акад. –  – № 3 (47), С. 155–159.
  4. Мареев, В.Ю. Национальные рекомендации ОССН, РКО и РНМОТ по диагностике и лечению ХСН (четвертый пере- смотр)/ В.Ю. Мареев [и др.] // Журн. серд. недостат. –

– Т. 14, № 7. – С. 379–472.

  1. Осипов, Г.А. Опыт применения масс-спектрометрии микроб- ных маркеров в лабораторной диагностике / Г.А. Осипов, Н.Н. Зыбина, Г.Г. Родионов // Мед. алфавит. – 2013.–Т.1,

№ 3. – С. 64–67.

  1. Панченко,Л.Ф. Содержание маркеров воспаления и цитоки- нов в крови больных алкогольной кардиомиопатией и ише- мической болезнью сердца на разных стадиях сердечной недостаточности / Л. Ф. Панченко [и др.] // Кардиология.

– 2015. – № 3. – С. 41–48.

  1. Платонова, А.Г. Хромато-масс-спектрометрическое иссле- дованиемикробных жирных кислот в биологических жидко- стях человека и их клиническая значимость / А.Г. Платонова [и др.] // Клин. лаб. диагн. –  – Т. 60, № 12. – С. 46–55.
  2. Русанова,Е.В. Роль эндотоксина в развитии гнойно-септи- ческих заболеваний и методы его выявления в крови / Е.В. Русанова, А.Г. Ниязматов, И.М. Протас // Альм. клин. мед.

– 2013. – № 29. – С. 70–73.

  1. Теблоев,К.И. Эндотоксинемия у больных острым неослож- ненным Q-инфарктом миокарда / Теблоев К. И. [и др.] // Мед. вестн. МВД. –  – Т. 75, № 2. – С. 37–41.
  2. Barros,P. Quantitative lipopolysaccharide analysis using HPLC/ MS/MS and its combination with the limulus amebocyte lysate assay / J.P. Barros [et al.] // J. Lipid. Res. – 2015. – Vol. 56, № 7. – Р. 1363–1369.
  3. Ebner, Lipopolysaccharide responsiveness is an independent predictor of death in patients with chronic heart failure / N. Ebner [et al.] // J. Mol. Cell. Cardiol. – 2015. – № 87. – Р. 48–53.
  4. Niebauer, Endotoxin and immune activation in chronic heart failure: a prospective cohort study / J. Niebauer [et al.] // Lancet. – 1999. – Vol. 353, № 9167. – Р. 1838–1842.
  5. Pasini, E. Pathogenic gut flora in patients with chronic heart failure/  Pasini [et al.] // JACC Heart Fail. – 2016. – Vol. 4,

№ 3. – Р. 220–227.

 

 

 

 

A.A. Vlasov, S.P. Salikovа, V.B. Grinevich, G.A. Osipov, O.V. Bystrova, V.P. Shalupkina, N.V. Golovkin

Relationship between microbial endotoxemia and functional status in hospitalized patients with acute decompensated heart failure

Abstract. Lipopolysaccharide of gram-negative bacteria associated with a more severe course and poor prognosis of patients with chronic heart failure. However, its origin and relation to the functional status of patients remains unclear. Goal. To determine the origin and the severity of endotoxemia, and to establish its correlation with parameters of functional status of patients with acute decompensated heart failure. Materials and methods. Examined 20 in-patients with acute decompensated heart failure with reduced ejection fraction of the left ventricle at the age of 61±1,7 years. With the help of the standard tests in the first 3 days of treatment was assessed the functional status of patients, level and origin of endotoxin was determined using the method of mass spectrometry microbial markers. Results. The total level of endotoxin in the blood were 0,27±0,026 nmol/ml, exceeding the reference values only 10% of patients. The main sources of endotoxemia in the study sample were Prevotella spp. Kingella spp. Helicobacter pylori. Also defined components of endotoxin Fusobacterium spp./Haemophilus spp., Campylobacter mucosalis, Alcaligenes spp., Acinetobacter spp. Flavo spp. The identified significant medium-strength connection between the number of Prevotella spp. Kingella spp. level of endotoxin and indicators of functional status: the number of points on the scale of assessment of clinical status and distance test six-minute walk. Revealed a moderate increase in aspartate aminotransferase, also correlated with the level of microbial markers. Conclusion. In patients with acute decompensated heart failure failure in 90% of cases the level of endotoxin is in the range of normal values, thus there is a relationship of the level of endotoxin in the blood and the number of gram-negative microorganisms in the jejunum intestine with functional status of patients. Further accumulation of facts for a more accurate understanding of the role of the er in heart failure. The use of methods modespecific display may help to explain the diversity of biological effects of endotoxin.

Key words: lipopolysaccharide gram-negative bacteria, endotoxin, acute decompensated heart failure, mass-spectrometry of microbial markers, gut microbiota, Prevotella spp., Kingella spp., Helicobacter pylori.

Комментировать