VEGF и ИФР-связывающий белок-3 у пациентов с синдромом обструктивного апноэ сна. Эффект от CPAP-терапии

Введение

• Синдром обструктивного апноэ сна (СОАС) характеризуется повторяющимся прекращением потока воздуха во время сна из-за коллапса верхних дыхательных путей, приводящим к интермиттирующей гипоксии и фрагментации сна.
  • Распространённость СОАС в популяции составляет от 5% до 15% среди взрослых.
  • Клиника СОАС:
    • Громкий храп
    • Паузы в дыхании во время сна
    • Дневная сонливость
    • Когнитивные нарушения
  • Диагностический стандарт: ночная полисомнография
  • Лечение: применение непрерывного положительного давления в дыхательных путях (CPAP)
• Накоплено много данных о связи между СОАС и сердечно-сосудистыми заболеваниям (ССЗ).
  • Частота СОАС среди пациентов с ССЗ составляет от 30% до 50%.
  • Многие компоненты СОАС могут способствовать сосудистым нарушениям:
    • Гипоксия
    • Пробуждение из-за обструкции дыхательных путей
    • Фрагментация сна
    • Повторная симпатическая активация
    • Негативное внутригрудное давление
      • Всё это может индуцировать активацию нейрональный, гуморальный, метаболический и воспалительные реакции на стресс.
• Приверженность лечению CPAP снижает риск развития ССЗ среди пациентов с СОАС.
• Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) представляет собой цитокин, стимулирующий ангиогенез.
  • Его экспрессия регулируется гипоксия-индуцируемым фактором, который активируется в клетках при гипоксии.
  • Предыдущие исследования показывают роль VEGF в развитии и прогрессии ССЗ.
  • Экспрессия VEGF увеличивается как в эндотелиальных клетках дыхательных путей и бронхиальной гладкой мускулатуры после интермиттирующей гипоксии в течение 24 часов.
  • Повышенная экспрессия VEGF наблюдается в печени и лёгких мышей после 35 дней  интермиттирующей гипоксии.
  • Некоторые исследования демонстрируют повышение сывороточных уровней VEGF у пациентов с СОАС.
• Белок, связывающий инсулиноподобный фактор 3 (ИФРСБ-3) является наиболее распространённой формой ИФР в сыворотке крови.
  • Циркулирующие уровни ИФРСБ-3 сильно зависят от секреции гормона роста и могут отражать спонтанную секрецию гормона роста у здоровых людей.
  • Снижение сывороточного уровня ИФРСБ-3 ассоциировано с повышенным риском ССЗ, в том числе ИБС и смертности от ССЗ.
  • У детей с СОАС сывороточные уровни ИФРСБ-3 снижаются, что может приводить к задержке роста.
  • Однако связь концентрации этого белка с СОАС в пожилом возрасте не доказана.

Цель исследования

• Измерение сывороточных уровней VEGF и ИФРСБ-3 у пациентов с СОАС и сравнение этих показателей с данными контрольной группы;
• изучение связи между антропометрическими показателями и параметрами сна;
• изучение эффект CPAP-терапии на уровни этих белков.

Материалы и методы

Пациенты и контрольная группа

• Общее число включённых пациентов 163 (141 мужчина и 22 женщины) с симптомами нарушения дыхания во время сна.
• Протокол исследования одобрен институциональным комитетом по этике и все участники подписали информированное согласие.
• Критерии исключения:
  • курение,
  • информация о наличии ССЗ,
  • дислипидемия,
  • сахарный диабет,
  • аллергия,
  • лёгочные и гематологические заболевания,
  • онкологические заболевания,
  • недавние травмы и хирургические вмешательства,
  • инфекционные заболевания,
  • применение системных лекарственных средств (например, гиполипидемические и антиагрегантные препараты).
• Во время исследования, дополнительными критериями исключения являлись:
  • Значительное изменение ИМТ (увеличение/снижение > 5% относительно начальных исследований),
  • выявленное хроническое заболевание,
  • начало применения системного лечения,
  • хирургическое вмешательство,
  • плохая приверженность к режиму лечения (<4 часов за ночь использование CPAP).

Сбор данных

• Учитывалась информация об:
  • анамнезе,
  • использовании лекарственных средств на момент исследования,
  • курении,
  • употреблении алкоголя.
• Всем участникам проводилось измерение антропометрических параметров:
  • рост и вес измерялись в сантиметрах и килограммах,
  • ИМТ рассчитывался по стандартной формуле,
  • окружность шеи, талии и тазобедренной область были измерены при помощи стандартных протоколов.
• В рамках рутинного клинического обследования для исключения заболеваний лёгких, сердечно-сосудистой системы были проведены:
  • ФВД,
  • рентгенография грудной клетки,
  • анализ газового состава артериальной крови,
  • измерение артериального давления,
  • ЭКГ в 12 отведениях,
  •  полисомнография.
    • Все субъекты находились в клинике Alice ® 4, Philips Respironics, Murrysville, PA, USA с 22:00 по 6:00 часов.
    • Проводились:
      • электроэнцефалограмма,
      • электроокулограмма,
      • ЭМГ,
      • ЭКГ совместно с пульсовой оксиметрией и воздушным потоком,
      • индуктивная плетизмография (определение движения грудной клетки и передней стенки брюшной полости).
    • Гипопноэ, апноэ и записи электроэнцефалограммы оценивались визуально.
    • Записи апноэ, гипопноэ и электроэнцефалограммы визуально оценены и вручную описаны с помощью стандартных критериев.
    • Апноэ определено как полное прекращение потока воздуха в течение ≥ 10 секунд.
    • Гипопноэ определено как сокращение на 50% потока воздуха ≥ 10 секунд, сопровождаемое десатурацией ≥4% или возбуждением, записанным при помощи электроэнцефалограммы.
    • Создан индекс Апноэ-гипопноэ (ИАГ), который рассчитывался как число апноэ и гипопноэ в час во время сна.
    • Индекс десатурации кислорода (ИДК) определялся при десатурации оксигемоглобина не менее 3% в час в течение полисомнографии
    • СОАС классифицирована как мягкая (ИАГ: 5-15 в час), умеренная (ИАГ: 15-30 в час) и тяжёлая (ИАГ: >30 в час).
    • Пациенты с центральным апноэ были исключены
    • Пациенты с СОАС, которые приняли терапию CPAP, прошли второе исследование сна для титрования CPAP.
    • Оптимальное давление CPAP определено как значение давления, при которых отсутствовали нарушения дыхания во время сна, пробуждения и эпизоды десатурации.

Проводимые мероприятия

• Всем пациентам, получающим терапию CPAP, было назначено повторное обследование через 1, 3 и 6 месяцев.
• Через 6 месяцев обновлялась информация об:
  • анамнез настоящего заболевания,
  • ИМТ,
• Приверженность к терапии определяли по отношению количеству часов, записанных в устройстве, к ночам в период с начала терапии.
  • По приверженности к терапии пациенты были классифицированы:
    • Хорошая комплаентность (использование аппарата ≥4 часов за ночь)
    • Плохая комплаентность (использование аппарата ˂4 часов за ночь)
      • Участники с плохой комплаентностью были исключены из исследования

Биохимические параметры

• Исходно, образцы крови брались утром натощак (после 12 часов голодания), после завершения полисомнографии.
  • Кровь брали из локтевой вены, центрифугировали в течении 10 минут со скоростью 3000 в минуту.
    • Затем супернатант хранили при температуре -80°C до проведения анализа.
  • Концентрации VEGF и ИФРСБ-3 в плазме измеряли с помощью ELISA.
• Через 6 месяцев, у пациентов, включенных в исследование, повторно забиралась кровь на анализ.

Статистический анализ

• Анализ проводился при помощи версии 17.0 IBM Статистического пакета для социальных наук (SPSS). Непрерывные переменные были проверены на распределение с помощью теста Колмогорова-Смирнова.
• Значения выражались как среднее ± стандартное отклонение или медиана для переменных с или без нормального распределения соответственно.
• Корреляция проанализирована при помощи коэффициента корреляции Пирсона.
  • Сравнения между средствами были изучены с помощью t-теста Стьюдента. Влияние лечения на параметры участников исследования изучали парными критериями Стьюдента.
  • Значимость двустороннего распределения определялась при p < 0.05.

Результаты

• Общее число участников, включённых в исследование – 96
  • Мужчины – 87
  • Женщины – 9
• Схема процедуры представлена в схеме №1
• После PSG участники разделены на 2 группы:
  • Пациенты с СОАС (ИАГ >15 в час), включающая 65 пациентов (60 мужчин и 5 женщин)
  • Контрольная группа (ИАГ <5 в час), включающая 31 пациента (27 мужчин и 4 женщин).
    • Эти 2 группы не различались по показателям возраста и ИМТ.
• Как и ожидалось, у пациентов с СОАС значения ИАГ и ИДК оказались значительно выше, а средняя сатурация оксигемоглобина (средняя SpO2) и минимальная сатурация оксигемоглобина (минимальная SpO2) – ниже во время сна, относительно контрольной группы.
  • Антропометрические параметры и характеристики сна и контрольной группы представлена в таблице №1
• На исходном уровне, сывороточный уровень VEGF был значительно выше у пациентов с СОАС относительно контрольной группы (398,4 ± 229 vs. 229,9 ± 149,8 пг/мл, соответственно p < 0.001), в то время как уровень ИФРСБ-3 был ниже (1,41 ± 0.56 vs. 1.61 ± 0.38 пг/мл, соответственно, p = 0.039).
  • Также, обе группы имели схожие показатели полного анализа крови.
• У пациентов с СОАС, сывороточная концентрация VEGF положительно коррелирует со значениями ИАГ (r=0.336, p=0.001) и ИДК (r=0.282, p=0.007),
  • Одновременно, корреляции с средним и минимальным SpO2 не наблюдалось
  • Не наблюдалось корреляции между ИФРСБ-3 и параметрами сна.
  • Корреляция между VEGF и ИАГ показана в таблице №2
• После 6 месяцев CPAP-терапии, уровень VEGF снизился (p<0.001), а уровень ИФРСБ-3 повысился (p<0.001) (таблица 3а и 3б).

Обсуждение

• Полученные результаты подтверждают повышенный риск ССЗ у пациентов с СОАС, что подтверждается значительным повышением уровня VEGF и снижением ИФРСБ-3, относительно контрольной группы.
• Через 6 месяцев CPAP-терапии происходило снижение уровня VEGF и повышение ИФРСБ-3.
• Эти результаты подтверждают выводы предыдущих публикаций, показывающих повышение сывороточного уровня VEGF у пациентов с СОАС.
  • В исследовании Ma и соавт., у пациентов с СОАС при тяжёлой гипоксии определялись значительно более высокие уровни VEGF относительно пациентов с СОАС при умеренной гипоксии и контрольной группы
  • Такие же результаты были получены и в других исследованиях.
  • У пациентов с СОАС наблюдается положительная корреляция между сывороточным уровнем VEGF и ИАГ и ИДК.
    • Ma и соавт., ранее показали положительную корреляцию между VEGF и ИАГ (r=0.34, p < 0,05).
      • В этом же исследовании, степень ночной десатурации также коррелирует с VEGF (r=0.67, p <0.01)
• Множество механизмов могут приводить к увеличению продукции VEGF при СОАС
  • Ночная гипоксия вероятно является самым важным из них.
  • Дополнительные факторы, которые могут приводить к повышенной экспрессии гена VEGF, являются свободные радикалы кислорода и эндотелиин.
    • Или же отсутствие ингибиторного эффекта индуцированного оксидом азота на экспрессию гена VEGF благодаря снижению продукции оксида азота у пациентов с СОАС.
• Teramoto c соавт., сообщали о значительном снижении сывороточного уровня VEGF у пациентов с СОАС после улучшения ночной гипоксии при помощи оксигенации.
• Хотя состояния, такие как онкологические, воспалительные заболевания, хирургические вмешательства и травмы могут увеличиваться уровень VEGF,
  • в данном исследовании обе группы пациентов не имели коморбидных заболеваний.
• Важно отметить, что 6 месяцев CPAP-терапии приводили к снижению VEGF, что показывает дополнительный положительный эффект CPAP терапии.
  • Lavie c соавт., обнаружили значительное снижение уровня VEGF после 1 года применения назальной CPAP-терапии у 10 пациентов с СОАС, соблюдающих регламент терапии
    • В тоже время у пациентов нарушающих правила терапии CPAP этого снижения не наблюдалось.
  • Авторы предположили, что снижение уровня VEGF может быть связано с уменьшением ночной гипоксии.
• С другой стороны, предыдущие исследования показали, что отказ от применения CPAP терапии на 1 неделю приводило к увеличению дневной экскреции с мочой норадреналина.
  • Это отражает повышение активности симпатической нервной системы, однако это не ассоциировано с увеличением циркулирующего уровня VEGF.
    • Тем не менее не ясно, достаточно ли перерыва в терапии на 1 неделю для повышения концентрации VEGF или же необходим более длительный период.
• Выявлено снижение уровня ИФРСБ-3 у пациентов с СОАС относительно контрольной группы.
  • Концентрация ИФРСБ-3 повышался после 6 месяцев терапии CPAP.
  • Эти результаты согласуются с данными Nieminen c соавт., которые сравнивали сывороточный уровень ИФРСБ-3 между 30 детей с СОАС, 40 детей с первичным храпом и контрольной группой, состоящей из 35 детей.
    • Уровень циркулирующего ИФРСБ-3 значительно ниже у детей с СОАС по сравнению с контрольной группой, но не отличался от группы с храпом.
    • В этом же исследовании уровень ИФРСБ-3 значительно вырос после аденотонзиллэктомии у 19 детей с СОАС.
  • В перекрёстном исследовании пожилого населения (средний возраст 77 лет), не было  показано значительной связи между СОАС и уровнем ИФРСБ-3.
    • Анализ чувствительности, после исключения пациентов с диабетом, показал СОАС средней тяжести обратно пропорционально связан с уровнем ИФРСБ-3 у женщин, но не у мужчин.
    • Авторы считают, что значительной связи между нарушения дыхания во время сна и ИФРСБ-3 у пожилых людей нет, в отличие от молодых.
• Сильными сторонами данного исследования являются:
  • однородность популяции пациентов,
  • отсутствие сопутствующих заболеваний,
  • исключения пациентов с низкой комплаентностью
• Потенциальные методологические ограничения:
  • Уровень VEGF измерялся в образцах сыворотки.
    • Это важно, т.к. уровень VEGF в сыворотке выше, чем в образцах плазмы из-за высвобождения VEGF из тромбоцитов и лейкоцитов при свёртывании крови.
  • Тем не менее, это ограничение применяется как для пациентов с СОАС, так и для контрольной группы, оно не могло повлиять на различия между этими двумя группами.
  • Кроме того, Gozal c соавт., отметили устойчивую связь между VEGF в сыворотке и концентрации в плазме у пациентов с СОАС
    • Это подтверждает, что образцы сыворотки могут быть использованы у пациентов при устранении нарушении дыхания во сне при условии, что нет заболеваний, влияющих на лейкоциты и тромбоциты у пациентов.

Сывороточный уровень VEGF повышен у пациентов с СОАС, в то время как уровень ИФРСБ-3 оказался ниже, чем в контрольной группе

• После 6 месяцев CPAP-терапии наблюдалось снижение первого и повышение второго.
• Эти результаты позволяют использовать уровень VEGF как маркёр гипоксии и активности заболевания у пациентов с СОАС.
• У данных пациентов увеличение уровня VEGF и снижение ИФРСБ-3 могут быть использованы как новые индексы, которые обозначают повышенный риск ССЗ.
• Также это исследование показывает высокую эффективность CPAP терапии у пациентов с СОАС, однако необходимы более длительные исследования с большим количеством участников.

Источник:

1. Archontogeorgis K, Nena E, Papanas N, et al. Serum Levels of Vascular Endothelial Growth Factor and Insulin-like Growth Factor Binding Protein-3 in Obstructive Sleep Apnea Patients: Effect of Continuous Positive Airway Pressure Treatment. The Open Cardiovascular Medicine Journal. 2015;9:133-138. doi:10.2174/1874192401509010133.