Статья журнала

DOI: 10.47026/2413-4864-2024-3-34-48
Полный текст статьи

УДК: 616.12-008.46
ББК: 54.151

Свеклина Т.С., Шустов С.Б., Козлов В.А., Колюбаева С.Н., Кучмин А.Н., Кочергина Н.А., Октысюк П.Д., Коняев В.В.

Протеомные различия у больных сахарным диабетом 2-го типа и хронической сердечной недостаточностью с сохраненной и сниженной фракцией выброса

Ключевые слова: хроническая сердечная недостаточность, фракция выброса, сахарный диабет 2-го типа, протеом, белки, экзосомы, масс-спектрометрия

Поиск белковых маркеров хронической сердечной недостаточности в сочетании с сахарным диабетом 2-го типа является актуальной задачей.

Цель исследования: определение фенотипа больных с хронической сердечной недостаточностью с сохраненной или низкой фракцией выброса, в том числе отягощенной сахарным диабетом 2-го типа, на основе изучения белкового профиля крови с помощью электрофореза в полиакриламидном геле, денситометрии и масс-спектрометрической идентификации белков.

Материал и методы. У 48 пациентов (69,1±3,1 года) с хронической сердечной недостаточностью с сохраненной или низкой фракцией выброса с или без сахарного диабета 2-го типа и здоровых добровольцев исследовали протеом различными методами (выделение экзосом методом ультрацентрифугирования с последующим анализом протеома экзосом сывороток; анализ триптических низкомолекулярных фрагментов цельных сывороток пациентов методом полуколичественной МАЛДИ масс-спектрометрии в присутствии изотопно-меченного стандарта; электрофоретическое разделение компонентов сыворотки в полиакриламидном геле с последующей денситометрией; анализ сыворотки методами ВЭЖХ-МС/МС) с целью определения специфических белков, ответственных за развитие хронической сердечной недостаточности у больных сахарным диабетом 2-го типа.

Результаты исследования. Наше исследование выявило наличие белков воспаления (фибриноген бета, гаптоглобин, серотрансферрин) и печеночной ткани (альфа-1-антитрипсин, апоВ) у исследуемых групп, часть из которых была снижена по сравнению с контрольной группой (апоВ, фибриноген бета, серотрансферрин, альфа-1-антитрипсин) на фоне проводимой стандартной терапии. ВЭЖХ-МС/МС с применением timsTOF Pro продемонстрировала более перспективные результаты. Различия между группами сравнения, полученные с помощью «gel-based» подхода (гель-электрофорез в полиакриламидном геле с дальнейшей денситометрией), были показаны для ряда других белков (сравнительно с «gel-free» подходом, подразумевающим только ВЭЖХ-МС/МС, без использования разделения в геле), что также может объясняться ограничением каждого из методов: данные подходы к исследованию протеома являются скорее взаимодополняющими, чем взаимозаменяемыми.

Выводы. Существуют вариации циркулирующих белков у пациентов с сердечной недостаточностью, связанные с различиями патофизиологии хронической сердечной недостаточности, которые не полностью фиксируются действующей классификацией, основанной на определении фракции выброса. Высокопроизводительные протеомные методы анализа позволяют более точно определить критерии фенотипов хронической сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса и, соответственно, механизмы формирования патогенетических путей возникновения данного состояния.

Литература

  1. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом / И.И. Дедов, М.В. Шестакова, А.Ю. Майоров и др. // Сахарный диабет. 2023. Т. 26, № 2S. С. 1–157. DOI: 14341/DM13042.
  2. Клинико-генетические детерминанты генов ФНО-ос, ИЛ-1/3 и ИЛ-1Ра в инициации и развитии хронической сердечной недостаточности у больных ишемической болезнью сердца / А.Т. Тепляков, С.Н. Шилов, Е.Н. Березикова и др. // Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2009. Т. 24, № 1. С. 40–48.
  3. Нарыжный С.Н., Легина О.К. Гаптоглобин как биомаркер // Биомедицинская химия. 2021. Т. 2, № 67. С. 105–118. DOI: 10.18097/PBMC20216702105.
  4. Сердечная недостаточность: хроническая (ХСН) и острая декомпенсированная (ОДСН). Диагностика, профилактика и лечение / В.Ю. Мареев, И.В. Фомин, Ф.Т. Агеев и др. // Кардиология. 2018. Т. 58, № 6S. С. 8–158. DOI: 18087/cardio.2475.
  5. Хроническая сердечная недостаточность. Клинические рекомендации 2020 / С.Н. Терещенко, А.С. Галявич, Т.М. Ускач и др. // Российский кардиологический журнал. 2020. Т. 25, № 11. С. 4083. DOI: 10.15829/1560-4071-2020-4083.
  6. Эндотелиальная микрососудистая дисфункция и ее взаимосвязь с уровнем гаптоглобина у пациентов с различными фенотипами хронической сердечной недостаточности / В.И. Подзолков, Н.А. Драгомирецкая, Ю.Г. Беляев и др. // Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2021. Т.17, № 5. С. 674–682.
  7. Andrzejczyk K., Abou Kamar S., van Ommen A.M. et al. Identifying plasma proteomic signatures from health to heart failure, across the ejection fraction spectrum. Sci Rep, 2024, vol.14(1), p.  DOI: 10.1038/s41598-024-65667-0.
  8. Baggerman G., Vierstraete E., De Loof A. et al. Gel-based versus gel-free proteomics: a review. Comb Chem High Throughput Screen, 2005, vol. 8(8), pp. 669–677. DOI: 10.2174/138620705774962490.
  9. Blighe K., Rana S., Lewis M. EnhancedVolcano: publication-ready volcano plots with enhanced colouring and labeling. R package version, 2024, 1.22.0. Available at: https://github.com/kevinblighe/EnhancedVolcano.
  10. Bolstad B.M., Irizarry R.A., Astrand M.A. et al. A comparison of normalization methods for high density oligonucleotide array data based on variance and bias. Bioinformatics, 2003, vol. 19, pp. 185–193.
  11. Carithers L.J., Ardlie K., Barcus M. et al. A Novel Approach to High-Quality Postmortem Tissue Procurement: The GTEx Project. Biopreserv Biobank, 2015, vol. 13(5), pp. 311–319. DOI: 10.1089/bio.2015.0032.
  12. Chen H., Boutros P.C. VennDiagram: a package for the generation of highly-customizable Venn and Euler diagrams in R. BMC Bioinformatics, 2011, vol. 12(35). DOI: 10.1186/1471-2105-12-35.
  13. Engström G., Hedblad B., Tydén P. et al. Inflammation-sensitive plasma proteins are associated with increased incidence of heart failure: a population-based cohort study. Atherosclerosis, 2009, vol. 202(2), pp. 617–22. DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2008.05.038.
  14. Ference B.A., Kastelein JJ.P., Catapano A.L. Lipids and lipoproteins in 2020. JAMA, 2020, vol. 324(6), pp. 595–596.
  15. Fernandes D.C., Araujo TL.S., Laurindo F.R. et al. Endocrine function and metabolic interaction. In: Lilly LS, ed. Pathophysiology of Heart Disease. 6th Baltimore, MD: Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins, 2011, pp. 85–92.
  16. González A., Ravassa S., Beaumont J. et al. New targets to treat the structural remodeling of the myocardium. J Am Coll Cardiol., 2011, vol. 58(18), pp. 1833–1843. DOI: 10.1016/j.jacc.2011.06.058.
  17. Haas B., Serchi T., Wagner D.R. et al. Proteomic analysis of plasma samples from patients with acute myocardial infarction identifies haptoglobin as a potential prognostic biomarker. Journal of Proteomics, 2011, vol. 75(1), pp. 229–36. DOI:10.1016/j.jprot.2011.06.028.
  18. Hastie T., Tibshirani R., Narasimhan B. et al. Impute: Imputation for microarray data. Available at: https://www.bioconductor.org/packages/release/bioc/manuals/impute/man/impute.pdf.
  19. Kim Y.I., Cho J.Y. Gel-based proteomics in disease research: Is it still valuable? Biochim Biophys Acta Proteins Proteom, 2019, vol. 1867(1), pp. 9–16. DOI: 10.1016/j.bbapap.2018.08.001.
  20. Lee J., Park J., Lim M. et al. Quantile normalization approach for liquid chromatography-mass spectrometry-based metabolomic data from healthy human volunteers. Analytical Sciences, 2012, vol.28(8), pp. 801–805.
  21. Lotvall J., Hill A.F., Hochberg F. et al. Minimal experimental requirements for definition of extracellular vesicles and their functions: a position statement from the International Society for Extracellular Vesicles. J Extracell Vesicles, 2014, vol. 3, 26913. DOI: 10.3402/jev.v3.26913.
  22. Lu D.Y., Lin C.P., Wu C.H. et al. Plasma haptoglobin level can augment NT-proBNP to predict poor outcome in patients with severe acute decompensated heart failure. J Investig Med, 2019, vol. 67(1), pp. 20–27. DOI: 10.1136/jim-2018-000710.
  23. Mamontova T., Afonin A.M., Ihling Ch. et al. Profiling of seed proteome in pea (Pisum sativum L.) lines characterized with high and low responsivity to combined inoculation with nodule bacteria and arbuscular mycorrhizal fungi. Molecules, 2019, vol. 24(8), 1603.
  24. Meier F., Brunner A.D., Koch S. et al. Online Parallel Accumulation-Serial Fragmentation (PASEF) with a Novel Trapped Ion Mobility Mass Spectrometer. Mol Cell Proteomics, 2018, vol. 17(12), p. 2534–2545. DOI: 10.1074/mcp.TIR118.000900.
  25. Moreira-Costa L., Barros A.S., Lourenço A.P. et al. Exosome-Derived Mediators as Potential Biomarkers for Cardiovascular Diseases: A Network Approach. Proteomes, 2021, vol. 9(1), p. 8. DOI: 10.3390/proteomes9010008.
  26. Paulus W.J., Tschöpe C. A novel paradigm for heart failure with preserved ejection fraction: comorbidities drive myocardial dysfunction and remodeling through coronary microvascular endothelial inflammation. J Am Coll Cardiol., 2013, vol. 62(4), pp. 263– DOI: 10.1016/j.jacc.2013.02.092.
  27. Rappsilber J., Mann M., Ishihama Y. Protocol for micro-purification, enrichment, pre-fractionation and storage of peptides for proteomics using StageTips. Nature Protocols, 2007, vol. 2(8), pp. 1896–1906.
  28. Ritchie M.E., Phipson B., Wu D. et al. limma powers differential expression analyses for RNA-sequencing and microarray studies. Nucleic Acids Research, 2015, vol. 43(7), e47.
  29. Rohart F., Gautier B., Singh A. et al. MixOmics: An R package for ‘omics feature selection and multiple data integration. PLoS Computational Biology, 2017, vol. 13(11), e1005752.
  30. Schäfer R. Ultraflextreme: redefining MALDI-TOF-TOF-mass spectrometry performance. LC GC Eur. (Suppl. S), 2009, pp. 26–27.
  31. Schwinger R.H.G. Pathophysiology of heart failure. Cardiovasc Diagn Ther, 2021, vol. 11(1), pp. 263–276. DOI: 10.21037/cdt-20-302.
  32. Sebastião M.J., Almeida H.V., Serra M. et al. Unveiling Human Proteome Signatures of Heart Failure with Preserved Ejection Fraction. Biomedicines, 2022, vol. 10(11), 2943. DOI: 10.3390/biomedicines10112943.
  33. Shapiro M.D., Fazio S. Apolipoprotein B-containing lipoproteins and atherosclerotic cardiovascular disease. F1000Res, 2017, vol. 6, p. 134.
  34. Troyanskaya O., Cantor M., Sherlock G. et al. Missing value estimation methods for DNA microarrays. Bioinformatics, 2001, vol. 17, pp. 520–525.
  35. Wickham H. Ggplot2: elegant graphics for data analysis. Springer-Verlag, 2016.
  36. Xue R., Tan W., Wu Y. et al. Role of Exosomal miRNAs in Heart Failure. Front Cardiovasc Med, 2020, vol. 7, 592412. DOI: 10.3389/fcvm.2020.592412.

Сведения об авторах

Свеклина Татьяна Сергеевна
кандидат медицинских наук, доцент кафедры пропедевтики внутренних болезней, Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, Россия, Санкт-Петербург (Sveklinats@mail.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9546-7049)
Шустов Сергей Борисович
доктор медицинских наук, профессор 1-й кафедры терапии (усовершенствования врачей), Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, Россия, Санкт-Петербург (sbs5555@mail.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9075-8274)
Козлов Вадим Авенирович
доктор биологических наук, кандидат медицинских наук, профессор кафедры медицинской биологии с курсом микробиологии и вирусологии, Чувашский государственный университет; ведущий научный сотрудник, Институт усовершенствования врачей, Россия, Чебоксары (pooh12@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7488-1240)
Колюбаева Светлана Николаевна
доктор биологических наук, старший научный сотрудник отдела медико-биологических исследований Научно-исследовательского центра, Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, Россия, Санкт-Петербург (ksnwma@mail.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2441-9394)
Кучмин Алексей Николаевич
доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой пропедевтики внутренних болезней, Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, Россия, Санкт-Петербург (kuchmin.63@mail.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2888-9625)
Кочергина Наталья Андреевна
специалист, Центр коллективного пользования оборудованием «Хромас», Россия, Санкт-Петербург (st089566@student.spbu.ru; ORCID: https://orcid.org/0009-0005-5919-8570)
Октысюк Полина Дмитриевна
ординатор 1-го года обучения кафедры пропедевтики внутренних болезней, Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, Россия, Санкт-Петербург (polinaok99@gmail.com; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1956-2110)
Коняев Владислав Вячеславович
ординатор 1-го года обучения кафедры пропедевтики внутренних болезней, Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, Россия, Санкт-Петербург (konyaevvladislav@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8347-2286)

Ссылка на статью

Свеклина Т.С., Шустов С.Б., Козлов В.А., Колюбаева С.Н., Кучмин А.Н., Кочергина Н.А., Октысюк П.Д., Коняев В.В. Протеомные различия у больных сахарным диабетом 2-го типа и хронической сердечной недостаточностью с сохраненной и сниженной фракцией выброса [Электронный ресурс] // Acta medica Eurasica. – 2024. – №3. – С. 34-48. – URL: https://acta-medica-eurasica.ru/single/2024/3/5/. DOI: 10.47026/2413-4864-2024-3-34-48.

Меню

Номера журнала

Архив за 2024 год
Архив за 2023 год
Архив за 2022 год
Архив за 2021 год
Архив за 2020 год
Архив за 2019 год
Архив за 2018 год
Архив за 2017 год
Архив за 2016 год
Архив за 2015 год