Klotho protein and atherosclerotic cardiovascular diseases: prolonging the thread of life

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Измерение биологических маркёров произвело революцию в диагностике и контроле за эффективностью проводимого лечения пациентов кардиологического профиля. На сегодняшний день наиболее широко используемыми биомаркёрами являются натрийуретические пептиды и сердечные тропонины. Выявлено и множество других биомаркёров, но лишь немногие из них нашли применение в реальной клинической практике [1–4].

Представленный обзор посвящён белку Klotho и его роли при сердечно-сосудистых заболеваниях.

МЕТОДОЛОГИЯ ПОИСКА ИСТОЧНИКОВ

Анализ источников литературы выполняли в базах данных PubMed, РИНЦ, MEDLINE, Google Scholar, Science Direct. Рассматривали зарубежные и отечественные статьи. Поиск проводили соответственно следующим ключевым словам: белок Клото, биологические маркёры, сердечно-сосудистые заболевания, Klotho protein, biological markers, cardiovascular diseases.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БЕЛКА KLOTHO

В 1997 году сотрудниками лаборатории молекулярной генетики Национального института неврологии (Кодаира, Япония) был идентифицирован ген, замедляющий процессы старения. Его назвали Клото (греч. Κλωθώ — «прядущая»; лат. Clotho; англ. Klotho) в честь богини древнегреческой мифологии, прядущей нить жизни и являющейся олицетворением неуклонного, спокойного течения судьбы. Для мышей с инсерционной мутацией в области промотора гена Klotho были характерны процессы преждевременного старения [5, 6]. H. Masuda и соавт. [7] обнаружили, что гиперэкспрессия гена Klotho у грызунов замедляла процессы старения и увеличивала продолжительность жизни на 20–30% по сравнению с мышами дикого типа (wild-type mice, WT).

Известны три семейства Klotho: α-Klotho, β-Klotho и γ-Klotho; наиболее изученным являются α-Klotho. Белок Klotho состоит из большого внеклеточного домена и короткого С-концевого внутриклеточного участка. Внеклеточный домен в свою очередь состоит из двух повторяющихся последовательностей, называемых KL1 и KL2; α-Klotho, β-Klotho содержат домены KL1 и KL2; γ-Klotho — только домен KL1 [8].

Y. Matsumura и соавт. [9] показали, что ген Klotho у человека расположен на хромосоме 13q12 и состоит из 5 экзонов. Белок Klotho в основном экспрессируется в дистальных извитых канальцах почек и сосудисто-эпителиальном сплетении желудочков головного мозга. В более низких концентрациях ген Klotho обнаружен также в других органах и тканях, в частности в сердце.

В ходе альтернативного сплайсинга рибонуклеиновой кислоты (РНК) формируются два транскрипта, которые впоследствии кодируют мембранную и секретируемую формы белка Klotho. Было доказано, что экспрессия секретируемого белка Klotho превалирует над трансмембранной формой во всех исследуемых органах и тканях [6, 10]. Мембранная форма белка Klotho состоит из трёх доменов: внеклеточного, внутриклеточного и трансмембранного. Под влиянием ADAM-протеаз (a disintegrin and metalloproteinase, дизинтегрин и металлопротеиназа) 10 и 17 внеклеточный домен отделяется и поступает во внеклеточное пространство. Это растворимая форма белка Klotho (soluble, s-Klotho). Растворимая и секретируемая формы обнаружены в крови, моче, спинномозговой жидкости, где они функционируют в роли эндокринного фактора и оказывают влияние на различные клетки [6, 11].

Трансмембранная изоформа белка Klotho является ко-рецептором гормона костного происхождения — FGF23 (fibroblast growth factor 23 — член семейства факторов роста фибробластов, которые участвуют в метаболизме и регуляции фосфатов и витамина D) [12].

M. Van Husen и соавт. [13] показали, что из-за глюкозидазной активности циркулирующий белок Klotho модифицирует углеводный компонент катионных каналов TRPV5/TRPV6 (transient receptor potential vanilloid channels, ваниллоидные каналы переменного рецепторного потенциала), что приводит к их накоплению на плазматической мембране эпителиоцитов. FGF23 оказывает влияние на дистальные канальцы нефрона, где на базолатеральной мембране эпителиоцитов экспрессируются его канонический рецептор FGFR1c и корецептор Klotho.

Согласно данным O. Andrukhova с соавт. [14], взаимо действие FGF23 с рецепторным комплексом приводит к запуску внутриклеточного сигнального каскада с участием пути ERK1/2, SGK1, WNK4 и увеличению количества TRPV5 на апикальной мембране.

Y. Yamazaki с соавт. [15], L. Pedersen с соавт. [16] установили обратную корреляцию сывороточных уровней белка Klotho с возрастом. Концентрация белка Klotho в крови у здоровых добровольцев колебалась от 239 до 1266 пг/мл. Выявлена статистически значимая отрицательная связь данного белка с возрастом и уровнем креатинина. При сравнении концентрации белка Klotho у взрослых и детей обнаружено, что она значительно выше у детей [16].

РОЛЬ БЕЛКА KLOTHO В ОКИСЛИТЕЛЬНОМ СТРЕССЕ И КЛЕТОЧНОМ АПОПТОЗЕ

Окислительный стресс лежит в основе многих патологических состояний, при которых клеточная антиоксидантная защита работает неэффективно [17].

Показано [18–20], что белок Klotho участвует в регуляции окислительного стресса, воспаления и фиброза путём ингибирования инсулина/инсулиноподобного фактора роста-1 (insulin-like growth factor 1, IGF-1) и трансформации фактора роста-бета 1 (трансформирующий фактор роста бета 1, transforming growth factor beta 1, TGF-β1).

Возникновение гипертрофии и ремоделирования сердца при дефиците белка Klotho связано с окислительным стрессом. Это обусловлено активацией сигнальных путей p38 и ERK1/2, а также гиперэкспрессией каналов TRPC6 в сердце [21].

Транскрипционные факторы FoxO семейства Fox (fork head box) подавляются посредством фосфорилирования сигнальным путём фосфатидилинозитол-3-киназы (phosphatidylinositol-3-kinase, PI3K)/протеинкиназы B альфа (RAC-alpha serine/threonine-protein kinase, protein kinase B alpha, AKT). Эти факторы контролируют гены, участвующие в дифференцировке, росте и выживании клеток, метаболизме глюкозы, липидов и детоксикации активных форм кислорода (АФК) [22]. Подавление сигнального пути инсулина/IGF-1/PI3K (фосфоинозитид-3-киназа, phosphoinositide-3-kinase) приводит к активации FoxOs и усиленной экспрессии супероксиддисмутазы марганца, супероксидного нейтрализатора. Следовательно, ингибирование сигналов инсулина/IGF-1/PI3K белком Klotho способствует устойчивости к окислительному стрессу [22].

W. Cui с соавт. [23] показали, что белок Klotho увеличивает жизнеспособность эндотелиальных клеток пуповинной вены человека в условиях окислительного стресса, обусловленного перекисью водорода (H₂O₂), способствует росту в них активности антиоксидантных энзимов и инактивации реактивных кислородных радикалов. Выявлено также, что белок Klotho уменьшает скорость апоптоза в клетках эндотелия, что впоследствии приводит к росту секреции оксида азота (NO) и улучшению сосудорасширяющей и антитромботической функций эндотелия. Антиоксидантная протекция происходит за счёт повышения активности сигнального пути PI3K/AKT под влиянием белка Klotho и роста секреции транскрипционного фактора Nrf2 — ключевого регулятора систем клеточной защиты, запускающего в условиях окислительного стресса экспрессию генов, кодирующих белки антиоксидантной защиты.

Y. Yao и соавт. [24] продемонстрировали, что предварительная инкубация с рекомбинантным белком Klotho (Re-KL) повышала жизнеспособность эндотелиальных клеток пуповинной вены человека, подвергшихся влиянию окисленных липопротеинов низкой плотности (oxidized low density lipoprotein, Ox-LDL) и оксидативному стрессу. Под влиянием белка Klotho увеличивались активность цитоплазматической Cu/Zn-зависимой супероксиддисмутазы, экспрессия PI3K, AKT, эндотелиальной NO-синтазы и образование NO. Установлено также, что уменьшались содержание малонового диальдегида, продукция АФК, экспрессия индуцибельной синтазы оксида азота (индуцируемая NO-синтаза), активность Gp91(phox) (гемсвязывающая субъединица никотинамидадениндинуклеотидфосфата оксидазы), НАДФH-оксидазы и лектин-подобных рецепторов Ox-LDL.

T. Takenaka с соавт. [25] отметили у мышей с сахарным диабетом после ежедневного введения Re-KL уменьшение артериального давления (АД), альбуминурии и экскреции 8-эпи-простагландина F2α (8-iso-Prostaglandin F2α). Наблюдалось также снижение уровня факторов, индуцируемых гипоксией (фосфорилированного AKT и фосфорилированного mTOR), уменьшение почечной экспрессии TGF-β, фактора некроза опухоли (tumor necrosis factor, TNF) и фибронектина.

S.W. Lim с соавт. [26] проанализировали у мышей особенности окислительного стресса, вызванного такролимусом — иммуносупрессивным препаратом, относящимся к группе природных макролидов. Продемонстрировано улучшение структурно-функционального состояния почек после введения белка Klotho. Кроме того, отмечено уменьшение митохондриальной продукции АФК и митохондриальной дисфункции, вызванной такролимусом. Показано, что белок Klotho отрицательно регулировал путь PI3K/AKT и впоследствии усиливал FoxO-опосредованную экспрессию супероксиддисмутазы марганца. Введение белка Klotho привело к уменьшению окислительного стресса у мышей.

Согласно данным M. Yamamoto и соавт. [27], антиоксидантное действие белка Klotho отмечено в модели клеток HeLa, обработанных паракватом — сильным гербицидом неспецифического действия. Отмечено уменьшение апоптоза и окисления липидов в живых клетках после их инкубации растворимым Re-KL. Кроме того, наблюдалось снижение уровня-8-гидрокси-2’-дезоксигуанозина — биологического маркёра окислительного повреждения в моче долгоживущих Klotho-сверхэкспрессирующих трансгенных мышей.

Показано, что экспрессия Klotho снижается в условиях длительного стресса [28, 29]. M. Mitobe с соавт. [29] выявили супрессию гена Klotho при изучении клеток собирательных трубочек мозгового вещества почки, подвергшихся окислительному стрессу (окисление было вызвано воздействием H₂O₂). Вставка гена Klotho в эти клетки при вела к значительному снижению H₂O₂-индуцированного апоптоза.

Заслуживают внимания данные исследования H.J. Oh c соавт. [30], которые наблюдали больных с терминальной стадией хронической болезни почек (ХБП). Авторы провели одноцентровое перекрёстное исследование 78 пациентов, получающих перитонеальный диализ. Определяли концентрации белка Klotho, высокочувствительного С-реактивного белка, IL-6 и 8-изопростана в сыворотке крови. Пациенты были разделены на группы по средней концентрации белка Klotho. У пациентов с концентрацией белка Klotho более 329,6 пг/мл концентрации 8-изопростана и IL-6 были значительно выше, чем у пациентов с концентрацией белка Klotho <329,6 пг/мл. При корреляционном анализе log 8-изопростана (γ=–0,310; p=0,006) и log IL-6 (γ=–0,343; p=0,002) обратно коррелировали с log Klotho. После поправки на возраст, пол, среднее АД, log интактного паратиреоидного гормона и log IL-6, log 8-изопростана были независимо связаны с log Klotho (β=–0,158; p=0,040). Значимой связи между концентрациями белка Klotho и IL-6 в скорректированной модели не наблюдалось. Таким образом, исследование [30] продемонстрировало, что дефицит белка Klotho связан с усиленным окислительным стрессом и воспалением при данной патологии.

ЭНДОТЕЛИОПРОТЕКТОРНОЕ ДЕЙСТВИЕ БЕЛКА KLOTHO

T. Kusaba с соавт. [31] и R.D. Semba с соавт. [32] выявили, что белок α-Klotho улучшает эндотелий-зависимую вазодилатацию, регенерацию эндотелия и снижает апоптоз. Данный белок также способствует целостности эндотелия и уменьшает проницаемость сосудов посредством связывания с Ca²⁺-каналами TRPC1 и VEGFR-2.

Согласно данным M. Kokkinaki с соавт. [33], белок α-Klotho подавляет фосфорилирование рецептора VEGF и нивелирует его эндоцитоз. Для эндотелия грызунов с нокаутом белка Klotho характерна высокая проницаемость, обусловленная ускоренным апоптозом, сниженной выработкой кадгеринов и усиленной активностью Ca²⁺-зависимого кальпаина/каспазы-3.

Растворимый белок α-Klotho подавляет стимуляцию NF-κB и уменьшает экспрессию стимулированных TNF-α молекул адгезии в эндотелии [32, 33].

Согласно данным Y. Zhao с соавт. [34], транскрипция белка α-Klotho при воспалении подавляется цитокином IL-1β при параллельном уменьшении активности сигнального пути ERK1/2.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ К СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ, СВЯЗАННАЯ С ПОЛИМОРФИЗМОМ БЕЛКА KLOTHO

Как известно, сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) обусловлены генетической предрасположенностью [35]. D.E. Arking и соавт. [36] обнаружили связь между аллелем KL3VS гена Klotho и ишемической болезнью сердца (ИБС). V. Majumdar и соавт. [37] продемонстрировали ассоциацию KL3VS с инфарктом головного мозга.

Описаны и другие типы полиморфизма гена Klotho, связанные с разными отклонениями от физиологической нормы. R. Oguro с соавт. [38] выявили сильную связь однонуклеотидного полиморфизма rs650439 со средней толщиной комплекса интима-медиа (ТКИМ) сонных артерий (СА) и атеросклерозом СА у пациентов с артериальной гипертензий.

Согласно данным A. Imamura с соавт. [39], полиморфизм G395A в промоторном участке гена Klotho у людей, возможно, является генетическим фактором риска развития ИБС.

Однонуклеотидный полиморфизм G395A связан с гиперкальциемией, гипофосфатемией, фосфатурией и низкой минеральной плотностью костной ткани [40, 41].

Полиморфизм C1818T в четвёртом экзоне Klotho связан с более высоким уровнем АД, чем вариант C1818C. По всей видимости, это обусловлено влиянием C1818T на образование NO, уменьшение концентрации которого выявлено у людей старше 40 лет, носителей данного полиморфизма [42, 43].

E.J. Rhee с соавт. [44] выявили более высокое среднее систолическое АД у носителей G395A и более высокую концентрацию глюкозы в плазме крови у носителей аллеля C1818T.

Заслуживает внимания исследование E.A. Elghoroury с соавт. [45] по изучению ассоциаций между полиморфизмом G395A и сердечно-сосудистыми осложнениями. В группу исследования вошли пациенты детского возраста с ХБП. Обнаружена более высокая частота аллеля A G395A у пациентов с ХБП и гипертрофией левого желудочка (ЛЖ).

Целью многоцентрового проспективного обсервационного исследования J.M. Valdivielso с соавт. [46] с участием 1439 пациентов с ХБП явилось определение ассоциаций 11 однонуклеотидных полиморфизмов гена Klotho и прогрессирования атеросклероза при ХБП. Ультразвуковое исследование СА и бедренных артерий выполняли исходно и через 24 мес. Двумерный анализ показал, что ни один из исследуемых полиморфизмов не был связан с распространённостью атероматозных бляшек, но 3 из них (rs495392, rs562020 и rs567170) продемонстрировали ассоциацию с прогрессированием атероматоза. Многофакторный анализ выявил, что только rs495392 имел значимую связь с прогрессированием атеросклероза.

Таким образом, представленные данные показали важность полиморфизмов гена Klotho в возникновении атеросклероза, ИБС и гипертрофии ЛЖ.

РОЛЬ БЕЛКА KLOTHO ПРИ АТЕРОСКЛЕРОЗЕ И СВЯЗАННЫХ С НИМ ЗАБОЛЕВАНИЯХ

В настоящее время продолжаются работы, посвящённые расшифровке молекулярных аспектов патогенеза ССЗ. Изучение белка Klotho в этом смысле представляет огромный интерес.

Исследование белка Klotho в аспекте ССЗ проведено R.D. Semba с соавт. [32]. Анализ включал сердечно-сосудистые факторы риска: возраст, пол, общий холестерин, холестерин липопротеинов высокой плотности, систолическое АД и сахарный диабет. Авторы сделали вывод, что риск ССЗ у взрослых с более высокими концентра циями белка Klotho в крови был ниже.

N. Keles с соавт. [47] оценивали резерв коронарного кровотока (РКК) и концентрацию белка Klotho в сыворотке крови здоровых добровольцев. Были сформированы две группы в соответствии со средним значением уровня изучаемого белка: с высокой и с низкой концентрацией белка Klotho. Анализ скоростей коронарного кровотока проводили методом трансторакальной доплерэхокардио графии. Получены следующие результаты: РКК был значительно выше в группе с высокой концентрацией белка Klotho, чем в группе с низкой (p=0,001). Авторы сделали выводы, что концентрации белка Klotho в сыворотке крови коррелируют с РКК у здоровых людей и низкий уровень сывороточного белка Klotho может идентифицировать лиц с нарушением РКК.

J.K. Kresovich с соавт. [48] определили уровень белка Klotho у 10 069 человек в возрасте 40–79 лет. В последующем этих людей наблюдали в течение 58 мес. За это время зарегистрировано 616 случаев смерти. Авторы обнаружили, что низкая концентрация белка Klotho в сыворотке крови (<666 пг/мл) была связана с более высоким риском смерти (31%) по сравнению с концентрацией белка >985 пг/мл (отношение рисков (ОР) — 1,31, 95% доверительный интервал (ДИ): 1,0–1,71, p=0,05). Ассоциации были постоянными для сердечно-сосудистой смертности или смертности от онкологической патологии.

E. Martin-Nunez с соавт. [49] изучали экспрессию белка Klotho в стенке сосудов и его концентрацию в сыворотке крови у пациентов с клиническими проявлениями атеросклероза. Образцы сосудов были взяты у 27 пациентов с атеросклеротическим заболеванием в ходе проведения плановой операции на сосудах и от 11 добровольцев без атеросклероза (группа контроля). По сравнению с контрольной группой сывороточные концентрации и сосудистая экспрессия белка Klotho были ниже у пациентов с атеросклеротическим поражением сосудов. Выявлена статистически значимая обратная корреляция между концентрацией воспалительных маркёров (TNF-α, IL-6, IL-10) и белка Klotho. Таким образом, данная работа демонстрирует связь воспаления и белка Klotho при атеросклерозе. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, вызывает ли воспалительное состояние дефицит белка Klotho или, наоборот, уменьшение концентрации данного белка может быть причиной воспалительных реакций. Необходимо также изучить потенциальную клиническую значимость этой связи.

Работа N. Keles с соавт. [50] посвящена исследованию ассоциаций концентрации белка Klotho в крови с ранними маркёрами атеросклероза, такими как ТКИМ СА, поток-опосредованная дилатация (flow mediated dilatation, FMD) плечевой артерии и толщина эпикардиального жира (ЭКЖ). В исследовании приняли участие 50 здоровых добровольцев (21 мужчина, 29 женщин, средний возраст составил 32 года) без известных факторов риска ССЗ. Исследуемая популяция была разделена на две группы (по n=25 в каждой) в соответствии со средней концентрацией белка Klotho в сыворотке крови, которая составила 459,4 пг/мл: 1-я группа — с более высокой концентрацией белка Klotho (613,6 пг/мл; диапазоны — 501,2–772,6 пг/мл) и 2-я группа — с более низкой (338,7 пг/мл; диапазоны — 278,8–430,3 пг/мл). 2-я группа показала более низкие значения FMD (p=0,012) и большие значения ЭКЖ (p=0,01) и ТКИМ (p <0,001) по сравнению с 1-й группой. Таким образом, низкая сывороточная концентрация белка Klotho была связана с увеличением ЭКЖ и ТКИМ, а также снижением FMD в исследуемой популяции. Авторы сделали вывод, что более низкая концентрация белка Klotho в сыворотке крови является предиктором атеросклероза.

T. Kazemi Fard с соавт. [51] обследовали 79 пациентов с атеросклерозом и 78 здоровых людей из группы контроля. Обнаружено значительное снижение уровней экспрессии генов Klotho в клетках периферической крови (p <0,01) у больных атеросклерозом по сравнению с контрольной группой. Выявлена также положительная корреляция между экспрессией гена Klotho в клетках периферической крови и сывороточными концентрациями данного белка у пациентов с атеросклерозом (p <0,01). AUC ROC (площадь под кривой ошибок, area under curve) для экспрессии генов и концентрации Klotho в сыворотке крови у пациентов составляла 0,701 и 0,737 соответственно. Авторы пришли к выводу, что белок Klotho у пациентов с атеросклерозом способен стать новым биологическим маркёром для диагностики атеросклероза и контроля его прогрессирования.

G. Corsetti с соавт. [52] оценивали экспрессию белка Klotho в миокарде и его связь с распространённостью ССЗ. Исследованы образцы биопсии правого предсердия 30 больных с высоким и низким риском развития атеросклеротических ССЗ. Обнаружено, что белок Klotho, FGF21 и FGF23 экспрессируются в кардиомиоцитах, при этом лица с более высоким сердечно-сосудистым риском имели сниженную экспрессию сердечного Klotho и повышенную экспрессию FGF23.

Наличие диагональной складки на мочке уха (earlobe crease, ELC), по данным работы [53], говорит о высоком риске развития атеросклероза. В исследовании [54] J. Wang с соавт. выполнили коронароангиографию 135 пациентам в возрасте 40–68 лет. Всем пациентам также определяли концентрации белка Klotho в сыворотке крови. Согласно наличию или отсутствию ИБС и ELC пациентов разделили на три группы: группа ИБС и ELC (группа ELC, n=45); группа ИБС без ELC (группа без ELC, n=45). В третьей, контрольной, группе (n=45) у пациентов не было ни ИБС, ни ELC. Концентрация белка Klotho в группе ELC оказалась значительно ниже (365,6±38,1 пг/мл), чем в группе без ELC — 568,8±44,9 пг/мл (p <0,001). Концентрация белка Klotho в контрольной группе была выше, чем в группе без ELC (593,3±45,3 против 568,8±44,9 пг/мл соответственно, p=0,702), но разница не была статистически значимой. Множественный логистический регрессионный анализ показал, что концентрация белка Klotho является параметром, связанным с ELC.

E. Martin-Nunez с соавт. [55] в перекрёстном одноцентровом исследовании случай–контроль, включавшем 76 пациентов с ССЗ, провели анализ ассоциации уровней маркёров воспаления с экспрессией гена Klotho и его концентрациями в крови при атеросклеротическом поражении сосудов. Контрольная группа состояла из 16 посмертных (трупных) доноров органов (без ССЗ). Фрагменты артерий и образцы крови получены во время плановой операции и при извлечении органов. Измеряли сывороточные концентрации белка Klotho, TNF-α и IL-10, а также уровни экспрессии генов Klotho, TNF, IL-10 и NFKB1, DNMT1 (DNA methyltransferase) и DNMT3A в клетках периферической крови. В этих же клетках определяли процент метилирования промотора Klotho. У пациентов с ССЗ выявлены более высокие значения провоспалительных маркёров в крови по сравнению с контрольной группой. В клетках периферической крови у пациентов с ССЗ также выявлены более низкие уровни экспрессии гена Klotho (разница 56,4%, p <0,001), более высокие уровни экспрессии генов DNMT1 и DNMT3A (p <0,0001 для обоих) и более высокий статус метилирования в промоторной области Klotho (34,1±4,1% против 14,6±3,4%, p <0,01).

W. Liu с соавт. [56] изучили влияние Re-KL на накопление липидов в пенистых клетках. Клетки THP-1 (человеческая моноцитарная клеточная линия) подвергали воздействию форболмиристата ацетата, используемого в качестве стимуляторов Т-клеток для активации, пролиферации и производства цитокинов. Далее подвергали воздействию ox-LDL в дозе 80 мг/мл для того, чтобы вызвать образование пенистых клеток. Предварительная обработка пенистых клеток Re-KL снижала уровень общего холестерина, усиливала экспрессию АТФ-связывающего кассетного транспортера G1 и подавляла экспрессию ацетил-коэнзим A ацетилтрансферазы, скавенджер-рецепторов типа 1 (SR-A1) и В (CD36). Кроме того, экспрессия белков, связанных с сигнальным путем Wnt, в пенистых клетках значимо уменьшалась под действием Re-KL.

X. Sun и соавт. [57] выявили обратную причинно-следственную связь концентраций циркулирующего белка α-Klotho и ИБС (отношение шансов (OШ) — 0,97; 95% ДИ: 0,94–1,0; p=0,044). Исследователи также обнаружили значимую отрицательную связь концентраций циркулирующего белка α-Klotho с фибрилляцией предсердий (ОШ=0,96; 95% ДИ: 0,93–0,99; p=0,005).

Согласно данным J.F. Navarro-Gonzalez с соавт. [58], более низкий уровень экспрессии матричной РНК Klotho наблюдался у больных с ИБС по сравнению с лицами без ИБС (р=0,01). Кроме того, исследователи обнаружили, что более высокая экспрессия гена Klotho была независимо связана с более низким риском ИБС.

K. Goçer с соавт. [59] исследовали сывороточные концентрации FGF23, Klotho, фетуина-A, остеопротегерина (osteoprotegerin, OPG), остеопонтина и HsCRP у 52 пациентов с ИБС. Контрольную группу составили 30 пациентов с ангиографически нормальными коронарными артериями. Концентрации сывороточных маркеров FGF23 (p=0,033), белка Klotho (p <0,001), фетуина-A (p=0,005) и OPG (p=0,001) были значительно ниже у пациентов с ИБС, чем в контрольной группе. Белок Klotho (p=0,025; ОШ=0,542; 95% ДИ: 0,317–0,926) оказался независимым предиктором наличия ИБС. Концентрация белка Klotho в сыворотке крови 91,48 пмоль/л предсказывает наличие ИБС с чувствительностью 60% и специфичностью 96,55% (p <0,001; AUC ROC=0,864; 95% ДИ: 0,768–0,931).

B.A. Bergmark с соавт. [60] в ходе обследования пациентов со стабильной ИБС с фракцией выброса ЛЖ >40% обнаружили, что низкая концентрация белка α-Klotho связана с повышенной летальностью при ССЗ и с частотой госпитализаций по поводу декомпенсации хронической сердечной недостаточности. Комбинация низкой концентрации данного белка и высокой — FGF23 увеличивала риск смертей или госпитализации у данной категории больных.

J.P. Xu c соавт. [61] провели статистический анализ медицинских данных 8615 взрослых людей. Авторы выявили, что самая низкая концентрация белка α-Klotho в значительной степени связана с хронической сердечной недостаточностью и инфарктом миокарда.

S. Koga с соавт. [62] исследовали взаимосвязь между s-Klotho и кальцификацией коронарных артерий у 75 пациентов со стабильной ИБС. Всем участникам исследования определяли кальциевый индекс (CalcIndex). Пациенты были разделены на две группы в зависимости от медианного значения белка Klotho в сыворотке крови: низкое (n=37, ≤460 пг/мл) и высокое (n=38, >460 пг/мл). CalcIndex был значительно ниже у пациентов второй группы по сравнению с первой. Концентрации белка Klotho в сыворотке крови отрицательно коррелировали с CalcIndex. Проведённый анализ также показал, что высокая концентрация белка Klotho была связана с низким CalcIndex независимо от классических сердечно-сосудистых факторов риска и маркёров минерального обмена.

Целью исследования E. Abdallah с соавт. [63], включающего 88 пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности, которые получали регулярный гемодиализ, явилась оценка взаимосвязи между s-Klotho, ТКИМ СА и дисфункцией ЛЖ у этих пациентов. Измеряли сывороточные концентрации кальция, фосфора, паратиреоидного гормона, s-Klotho и FGF23. Проведены также эхокардиография и измерение ТКИМ. Исследуемые пациенты были разделены согласно концентрации s-Klotho на 2 группы: с низкой (группа I) и высокой (группа II) концентрацией. Средние показатели s-Klotho было значительно ниже у пациентов, находящихся на гемодиализе, по сравнению с лицами контрольной группы (p=0,001). Кроме того, среднее значение FGF23 было значительно выше у пациентов, находящихся на гемодиализе, по сравнению с лицами контрольной группы (p=0,001). Средние значения паратиреоидного гормона, FGF23 и фосфора были значительно выше в группе I по сравнению с группой II, тогда как среднее значение сывороточного кальция было значительно ниже в группе I по сравнению с группой II. Средние значения ТКИМ, массы миокарда ЛЖ, индекса массы миокарда ЛЖ и фракции выброса ЛЖ были высокими в группе I по сравнению с группой II. Пациенты с низкими концентрациями s-Klotho имели значительно бόльшую частоту ИБС. Проведён также анализ связи s-Klotho с различными маркёрами ССЗ. Изучаемый белок продемонстрировал статистически значимую связь с ТКИМ, фракцией выброса ЛЖ и ИБС, но не с массой миокарда ЛЖ и индексом массы миокарда ЛЖ.

Э.В. Кесплери и соавт. [64] сравнивали концентрации белка Klotho у больных с инфарктом миокарда на фоне хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) и только с ХОБЛ, учитывая особенности её проявлений. 144 больных распределили на три группы: «ИМ + ХОБЛ» — пациенты с инфарктом миокарда на фоне ХОБЛ (n=60 пациентов), «ХОБЛ» — пациенты с ХОБЛ (n=54) и «ЗД» — соматически здоровые лица (n=30) — согласно классификации GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease). Обнаружена значительно более низкая концентрация белка Klotho у лиц группы «ИМ + ХОБЛ» по сравнению с «ХОБЛ» и «ЗД». У больных с выраженными симптомами как в группе «ХОБЛ», так и в группе «ИМ + ХОБЛ» концентрация белка Klotho была значимо меньше, чем у исследуемых с невыраженными симптомами. У больных группы «ИМ + ХОБЛ» с невыраженными и выраженными симптомами концентрация белка Klotho была значительно меньше, чем у соответствующих больных в группе «ХОБЛ». Самая низкая концентрация белка Klotho обнаружена в группах «ИМ + ХОБЛ» и «ХОБЛ» у больных с выраженными симптомами и частыми обострениями ХОБЛ. Показано, что в группах «ИМ + ХОБЛ» и «ХОБЛ» концентрация белка Klotho имеет обратные взаимосвязи как с выраженностью симптомов, так и с количеством обострений ХОБЛ. Сила взаимосвязей была наиболее выраженной между концентрацией белка Klotho и параметрами, характеризующими выраженность симптомов ХОБЛ.

C.H. Orces [65] изучал взаимосвязь между концентрацией s-Klotho в сыворотке крови и кальцинозом брюшной аорты у 1042 пациентов в возрасте 60–79 лет (средняя концентрация s-Klotho — порядка 796 пг/мл). В целом распространённость кальциноза брюшной аорты составила 39,2%, при этом тяжёлая его форма отмечена у 15,6% пациентов. Участники исследования с концентрацией s-Klotho ≤700 пг/мл в два раза чаще (ОШ — 2,21; 95% ДИ: 1,15–4,26) имели тяжёлый кальциноз брюшной аорты, чем участники с концентрацией s-Klotho ≥906 пг/мл.

Восстановление кровотока в ишемизированном сердце вызывает ишемически-реперфузионное (И/Р) повреждение, которое проявляется метаболическими и морфологическими нарушениями. Ишемия/реперфузия усиливает генерацию митохондриальных источников АФК, оксидативный стресс и гибель сердечных клеток. Оксидативный стресс приводит к нарушению функции эндотелия. По всей вероятности, антиоксидантные и эндотелий-защитные эффекты белка α-Klotho играют очень важную роль в его противоишемическом действии. Таким образом, высока вероятность того, что системная терапия белком Klotho поможет достичь благоприятных клинических эффектов [66].

A. Olejnik и соавт. [67] провели исследование, посвящённое изучению роли белка Klotho в сердце, подвергшемся И/Р-повреждению. Использовали кардиомиоциты человека и сердца, подвергнутые воздействию ишемии/реперфузии. Измеряли гемодинамические параметры сердечной функции, маркёры И/Р-повреждения, экспрессию генов и белков Klotho. Кардиомиоциты человека также инкубировали в присутствии Re-KL и измеряли жизнеспособность клеток. Выявлена более высокая экспрессия гена Klotho и синтез белка в кардиомиоцитах, подвергшихся И/Р-повреждению. Показана также компенсаторная продукция и высвобождение белка Klotho из сердечной ткани во время ишемии/реперфузии. Обработка кардиомиоцитов, подвергнутых И/Р-повреждению белком Klotho, приводила к повышению жизнеспособности и метаболической активности клеток.

Позже этими же авторами проведено исследование влияния белка Klotho на окислительный/нитрозативный стресс и метаболическую функцию кардиомиоцитов, подвергшихся И/Р-повреждению. Кардиомиоциты человека подверглись химическому И/Р-повреждению in vitro (с цианистым натрием и 2-дезоксиглюкозой) в присутствии или в отсутствие Re-KL. Введение белка Klotho привело к уменьшению повреждения, снижению уровня NOX2 и NOX4, уменьшению образования АФК, активных форм азота и H₂O₂, снижению экспрессии индуцируемой NOS и ограничению продукции нитратов/нитритов в клетках при ишемии/реперфузии [68].

В экспериментальном исследовании J. Myung с соавт. [69] продемонстрировано, что введение Re-KL ингибировало экспрессию провоспалительных цитокинов в периинфарктных областях и значительно ослабляло апоптоз и продукцию внутриклеточных АФК при И/Р-повреждении миокарда. Белок Klotho значительно снижал уровень циркулирующего HMGB1 в крови через 4 ч после ишемии миокарда. Re-KL регулировал уровни белков, связанных с воспалением.

Схематическое изображение возможных эффектов белка Klotho в сердце представлено на рисунке.

 

Рис. Сердечно-сосудистые аспекты белка Клото.

Fig. Cardiovascular aspects of the Klotho protein.

 

МОДУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ БЕЛКА КЛОТО — НОВЫЙ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ПОДХОД В ЛЕЧЕНИИ КАРДИОВАСКУЛЯРНОЙ ПАТОЛОГИИ

На сегодняшний день нет лекарственных препаратов, направленных на модуляцию активности белка Klotho. Однако имеются данные о том, что ряд известных препаратов увеличивают экспрессию данного белка или ограничивают уменьшение его синтеза при патологических процессах.

Цель исследования X. Qiu с соавт. [70] — изучение влияния астрагалозида-IV (astragaloside-IV, ASG-IV) на белок Klotho. ASG-IV, одно из основных соединений водного экстракта астрагала перепончатого, представляет собой тритерпеновый гликозид циклоартанового типа, который оказывает мощное протективное влияние на сердечно-сосудистую систему, лёгкие, почки и головной мозг. Крысам в течение 15 дней вводили изопротеренол в дозе 5 мг/кг, что привело к уменьшению частоты сердечных сокращений, экспрессии Klotho и управляемых циклическими нуклеотидами гиперполяризационно-активируемых каналов (hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels). HCN иногда обозначают как «каналы-водители ритма», поскольку они участвуют в генерации ритмической активности клетками сердца и головного мозга. Выявлено, что введение крысам ASG-IV в дозе 5 мг/кг в день увеличивало экспрессию белка α-Klotho, который в последующем увеличивал экспрессию HCN и If-каналов. При этом происходила нормализация частоты сердечных сокращений.

Согласно данным L. Cheng и соавт. [71], модулирующее влияние гипогликемических препаратов тиазолидиндионов (глитазоны) на экспрессию белка α-Klotho в гладкомышечных клетках сосудов, по всей вероятности, обусловлено тем, что они влияют на рецепторы, активируемые пролифератором пероксисом (PPARγ). Возможно, препараты данной группы препятствуют кальцификации вследствие увеличения концентраций белка α-Klotho.

H. Narumiya с соавт. [72] предположили, что в механизме капилляропротекторного действия гиполипидемических препаратов группы статинов (аторвастатин и питавастатин) белок α-Klotho играет очень важную роль, реализуя защитные свойства посредством снижения активации RhoA-пути (Ras homolog family member A, RhoA — малый гуанозинтрифосфат-связывающий белок RhoA). Авторы также продемонстрировали, что изучаемые лекарственные препараты дозозависимо увеличивают экспрессию матричной РНК α-Klotho посредством угнетения RhoA. Кроме того, выявлено, что белок Klotho оказывает влияние на обмен кальция и защищает сосуды от кальцификации.

Обращает на себя внимание работа O.M. Youssef и соавт. [73], посвящённая изучению экспрессии белка Klotho в мозжечке крыс с сахарным диабетом и нейропротекторного действия симвастатина. У исследуемых крыс выявлено снижение экспрессии белка Klotho и увеличение уровня каспазы-3. Симвастатин подавлял активность маркёров оксидативного стресса и уменьшал вызванные сахарным диабетом изменения мозжечка. Кроме того, данный препарат усиливал экспрессию белка Klotho и уменьшал экспрессию каспазы-3. Авторы сделали вывод, что симвастатин может улучшать вызванные сахарным диабетом изменения мозжечка за счёт минимизации окислительного стресса, усиления экспрессии белка Klotho и снижения апоптоза.

Согласно данным E. Maquigussa с соавт. [74] и H.E. Yoon с соавт. [75], ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента и антагонисты рецепторов ангиотензина II усиливают экспрессию белка Klotho, вероятнее всего, за счёт уменьшения активности ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, которая подавляет выработку данного белка.

Наиболее известным индуктором экспрессии белка Klotho является витамин D. Многие благоприятные эффекты этого витамина, возможно, обусловлены экспрессией данного белка, который в свою очередь регулирует уровень витамина D и препятствует развитию его нежелательных эффектов [76].

Целью исследования S. Pavlov и соавт. [77] явилась оценка способности витамина D и модулятора эстрогеновых рецепторов тамоксифена влиять на синтез белка Klotho при моделировании гипоксии in vitro в клетках мозга и сердца у половозрелых белых нелинейных крыс. Гипоксию in vitro моделировали введением 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридина (МФТП, органическое соединение, является нейротоксином). Анализ данных показал, что 120-минутная инкубация кардиомиоцитов и нейроцитов с МФТР приводила к значительному дефициту белка Klotho. Это было обусловлено развитием окислительного стресса, а также гиперпродукцией провоспалительных цитокинов, таких как TNF и интерферон. Добавление витамина D в среду инкубации кардиомио цитов и нейроцитов приводило к увеличению содержания белка Klotho в среднем на 56%. Выявленные эффекты витамина D объясняются прямой стимуля цией экспрессии и синтеза белка Klotho и ограничением гиперпродукции FGF23. Введение модулятора эстрогеновых рецепторов тамоксифена в среду инкубации кардио- и нейроцитов не оказало влияния на концентрацию данного белка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Чрезвычайно важной является идентификация молекулярных аспектов патогенеза сердечно-сосудистой патологии. Определение особенностей взаимодействия белков в развитии патологических процессов предоставляет большие возможности как для более точного познания механизмов возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, так и для поиска способов и медикаментозных средств их лечения.

Во многих исследованиях продемонстрирована протективная роль белка Klotho при кардиоваскулярной патологии. Плейотропные свойства данного белка находят своё отражение в разнообразии и взаимодействии кар дио защитных механизмов. Регуляция концентрации белка Klotho в крови и его экспрессии в клетках сердца с помощью медикаментозных средств может иметь весомое значение для клеточного метаболизма и представлять собой многообещающую мишень для лечения патологии сердца и сосудов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ / ADDITIONAL INFORMATION

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов: А.М. Алиева — идея рукописи, поиск литературных источников, написание статьи, окончательное редактирование рукописи; Е.В. Резник — редактирование текста; Н.В. Теплова — кооперация авторского состава, редактирование текста; К.В. Воронкова, Э.А. Хачирова, Л.Р. Саракаева, И.А. Котикова — поиск литературных источников; Р.К. Валиев — научное консультирование; И.Г. Никитин — редактирование текста, утверждение окончательного варианта рукописи. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Author’s contribution: A.M. Alieva, conception, search for literary sources, text writing, and final editing of the manuscript; E.V. Reznik, text editing; N.V. Teplova, collaboration of authors and text editing; K.V. Voronkova, E.A. Khachirova, L.R. Sarakaeva, and I.A. Kotikova, search for literary sources; R.K. Valiev, scientific advice; I.G. Nikitin, text editing and approval of the final manuscript.

About the authors

Amina M. Alieva

Pirogov Russian National Research Medical University (Pirogov Medical University)

Author for correspondence.
Email: amisha_alieva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5416-8579
SPIN-code: 2749-6427

MD, Cand. Sci. (Med.), associate professor;

Russian Federation, Moscow

Elena V. Reznik

Pirogov Russian National Research Medical University (Pirogov Medical University)

Email: elenaresnik@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7479-418X
SPIN-code: 3494-9080

MD, Dr. Sci. (Med.), professor

Russian Federation, Moscow

Natalia V. Teplova

Pirogov Russian National Research Medical University (Pirogov Medical University)

Email: teplova.nv@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7181-4680
SPIN-code: 9056-1948

MD, Dr. Sci. (Med.), professor

Russian Federation, Moscow

Kira V. Voronkova

Pirogov Russian National Research Medical University (Pirogov Medical University)

Email: kiravoronkova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1111-6378
SPIN-code: 1636-7627

MD, Dr. Sci. (Med.), professor

Russian Federation, Moscow

Elvira Azretalievna Khachirova

Pirogov Russian National Research Medical University (Pirogov Medical University)

Email: elchik09@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2523-8907

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Leyla R. Sarakaeva

Almazov National Medical Research Center

Email: sarale723@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2752-861X

PhD student

Russian Federation, Saint Petersburg

Ramiz K. Valiev

The Loginov Moscow Clinical Scientific Center

Email: radiosurgery@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-1613-3716
SPIN-code: 2855-2867

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Irina A. Kotikova

Pirogov Russian National Research Medical University (Pirogov Medical University)

Email: kotikova.ia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5352-8499
SPIN-code: 1423-7300

student

Russian Federation, Moscow

Igor G. Nikitin

Pirogov Russian National Research Medical University (Pirogov Medical University)

Email: igor.nikitin.64@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1699-0881
SPIN-code: 3595-1990

MD, Dr. Sci. (Med.), professor

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files