Цитокиновый профиль сыворотки крови у собак с эндокардиозом митрального клапана
Статья опубликована в журнале "Ветеринария". Руденко А.А. Цитокиновый профиль сыворотки крови у собак с эндокардиозом митрального клапана // Ветеринария. – 2017. - №10.
УДК 619: 616.12
Цитокиновый профиль сыворотки крови у собак с эндокардиозом митрального клапана
Андрей Анатольевич Руденко, д.в.н., доцент, vetrudek@yandex.ru
Ветеринарный центр «В мире с животными» (г. Серпухов)
В сыворотке крови собак с эндокардиозом митрального клапана выявили более высокую по сравнению с клинически здоровыми животными концентрацию интерлейкина-1α, интерлейкина- 6, интерлейкина- 8 и фактора некроза опухоли-α. Уровень этих провоспалительных цитокинов особенно высок при отеке легких, левостороннем атриальном ремоделировании и кардиогенной кахексии, а также положительно коррелируют с функциональным классом хронической сердечной недостаточности и размером левого предсердия. Их активизация играет важную роль в патогенезе эндокардиоза. Ключевые слова: интерлейкины, собака, фактор некроза опухоли-α, цитокины, эндокардиоз.
Citokine profile of blood serum in dogs with mitral valve endocardiosis
A.A. Rydenko
Serum concentrations of interleukins 1α, 6, 8 and tumor necrosis factor-α in serum of dogs with mitral valve endocardiosis is higher than in clinically healthy animals. The levels of these proinflammatory cytokines are especially high in dogs with pulmonary edema, left atrial remodeling and cardiogenic cachexia, and also they positively correlate with the functional class of chronic heart failure and the size of the left atrium. Their activation plays an important role in the pathogenesis of endocardiosis. Key words: interleukins, dog, tumor necrosis factor-α, cytokines, endocardiosis.
Эндокардиоз митрального клапана – наиболее распространенная нозологическая форма заболеваний сердца у собак, частота встречаемости ее составляет приблизительно 75 % от общего числа животных с кардиопатологиями [11]. Патогенез эндокардиоза у собак напоминает механизм развития первичного пролапса митрального клапана у людей [17], являющегося весьма распространенной (популяционная инцидентность составляет 3 – 8 %) сердечнососудистой аномалией [19]. У людей возникновение данной патологии ассоциируется с развитием ряда клинически важных осложнений, таких, как митральная регургитация, бактериальный эндокардит, застойная сердечная недостаточность, мерцательная аритмия и внезапная смерть от остановки сердца [12].
У собак эндокардиоз представляет собой приобретенный порок сердца, преимущественно развивающийся после преодоления 5 – 6-летнего возраста [4, 5, 7, 8, 10, 22]. Заболевание характеризуется хроническим прогрессирующим дегенеративным поражением двустворчатого клапана, в котором утолщаются и деформируются створки, проявляется их плохое сопоставление и во время систолы может возникать митральный пролапс в полость левого предсердия [6]. Упомянутые выше патологические изменения створок левого атриовентрикулярного клапана приводят к митральной регургитации, повышению давления в левом предсердии, ремоделированию левых камер сердца. В конечном счете, у большинства больных собак формируется левосторонняя застойная сердечная недостаточность, которая становится причиной преждевременной смерти животных [9].
Эндокардиоз атриовентрикулярных клапанов сердца может развиваться у собак всех пород, но наиболее предрасположены к нему мелкие и средние породы, особенно такса, миниатюрный пудель, пекинес, Кавалер Кинг Чарльз спаниель, мальтийская болонка, шпиц, йоркширский терьер и чихуахуа [23]. Основные патогенетические механизмы эндокардиоза митрального клапана у этих животных связаны с развитием синдрома хронической сердечной недостаточности. Остается не ясным, какую роль играют в нем системное воспаление, а также цитокиновый профиль сыворотки крови.
Цитокины представляют собой биологически активные соединения, относящиеся к гликопротеинам, участвующим в дифференциации и созревании клеток крови. Полагают, что эти вещества могут играть важную роль в упорядочении процессов гиперкоагуляции, участвуют в нарушении регулирования сосудистого тонуса, развитии и формировании синдрома сердечной недостаточности, ремоделирования миокарда, эндотелиальной дисфункции, индукции метаболических процессов в скелетных мышцах, а также прогрессировании мышечной дистрофии и кахексии [2, 13].
Между клинически здоровыми и больными эндокардиозом митрального клапана собаками выявлены статистически значимые различия в экспрессии генов интерлейкина (IL) 8 типа и трансформирующего фактора роста-β [18]. Причем установлено, что образование IL-8 возрастает с увеличением функционального класса сердечной недостаточности, а трансформирующего фактора роста-β – у бессимптомных собак с эхокардиографическими признаками ремоделирования сердца.
В другом исследовании в сыворотке крови собак с эндокардиозом митрального клапана регистрировали в зависимости от степени тяжести синдрома сердечной недостаточности достоверные изменения уровня следующих цитокинов: гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора, IL-2, IL-6, IL-7, IL-8, IL-10, IL-15, IL-18, хемокина кератиноцитов, интерферона-γ и моноцитарного хемоаттрактантного белка-1 [24].
В развитии клеточно-опосредованного иммунного поражения сердечной мышцы собак с эндокардиозом митрального клапана также участвуют цитокины. Об этом свидетельствуют результаты экспериментального воспроизведения хронической сердечной недостаточности с ремоделированием миокарда левого желудочка посредством длительной инфузии лабораторным животным фактора некроза опухолей [1], а также повышение содержания этого цитокина и IL-1 в крови собак с дилатацией левых камер сердца [14]. В этих же опытах установили, что активизация IL-1β стимулирует гипертрофию, фиброз и системное воспаление у животных, больных эндокардиозом. В сыворотке крови собак с хронической сердечной недостаточностью повышается концентрация IL-1β как в миокарде [15], так и в печени [16]. Кроме того, доказали, что повышение в сыворотке крови животных с эндокардиозом трансформирующего фактора роста-β не является причиной апоптоза кардиомиоцитов [21].
Таким образом, исследование цитокинового профиля собак, больных эндокардиозом, в зависимости от различных функциональных классов сердечной недостаточности, актуально и позволяет уточнить патогенез данного заболевания.
Цель работы – изучить цитокиновый профиль сыворотки крови больных эндокардиозом собак в зависимости от степени функционального класса сердечной недостаточности, наличия отека легких, дилатации левого предсердия и кардиогенной кахексии.
Материалы и методы. В опыт отобрали собак с эндокардиозом атриовентрикулярных клапанов сердца и клинически здоровых животных аналогичных возраста и массы тела. Эндокардиоз диагностировали по критериям M. Borgarelli и J.W. Buchanan (2012) [5]. Его стадии определяли по классификации Американского колледжа ветеринарной интернальной медицины (ACVIM): А (группа риска) – клинически здоровые животные, имеющие генетическую детерминированность эндокардиоза (например, таксы); В – бессимптомная стадия; С – пациенты с симптомами заболевания; D – собаки, у которых развивается неподдающаяся терапии (рефрактерная) сердечная недостаточность. В свою очередь стадия В делится на 2 подстадии: В1 – эндокардиоз без признаков ремоделирования левых камер сердца (не требует терапии) и В2 – заболевание, сопровождающееся расширением левого предсердия и эксцентрической гипертрофией левого желудочка (доклиническая стадия патологии, требующая лечения).
Функциональный класс хронической сердечной недостаточности у больных собак оценивали по критериям New York Heart Association (NYHA) [23]: I – наличие не интенсивного шума или экстрасистол при отсутствии слабости, одышки и кашля; II – хорошее самочувствие в спокойном состоянии при наличии легкого кашля и слегка пониженной переносимости физических нагрузок; III – затрудненное дыхание, плохая реакция на физические нагрузки, кашель; IV – развитие декомпенсированной застойной сердечной недостаточности с одышкой, ортопноэ и кашель даже в состоянии покоя.
Содержание интерлейкинов (IL-1α, IL-6 и IL-8) и фактора некроза опухолей (TNF-α) в сыворотке крови клинически здоровых и больных эндокардиозом собак определяли с помощью твердофазного иммуноферментного метода двойных антител с использованием наборов моноклональных антител и реактивов ООО «Цитокин» (г. Санкт-Петербург).
Предварительно перед статистическими расчетами оценивали нормальность распределения с помощью теста Шапиро-Уилкса. При нормальном распределении количественных переменных для сравнения двух групп применяли t-тест Стьюдента для независимых выборок. При сравнении двух или нескольких групп, цифровые показатели которых не соответствовали нормальному распределению признаков, применяли соответственно непараметрический U-критерий Манна-Уитн или непараметрический критерий Крускала-Уоллиса, который представляет собой ранговый анализ вариаций. Разницу между показателями животных опытных групп считали достоверной при р<0,05. Все расчеты делали на персональном компьютере с помощью статистической программы STATISTICA 7.0 (StatSoft, USA) [24].
Результаты исследований и обсуждение. В эксперимент были включены 40 собак с эндокардиозом, из них 13 (32,5 %), 11 (27,5 %), 10 (25,0 %) и 6 (15,0 %) животных находились соответственно на стадиях В1, В2, С и D развития патологии.
В сыворотке крови собак с эндокардиозом атриовентрикулярных клапанов сердца установили более высокую концентрацию провоспалительных цитокинов по сравнению с таковой у клинически здоровых животных (табл. 1). Так уровень IL-1α, IL-6, IL-8 и TNF-α у животных c эндокардиозом, по сравнению с клинически здоровыми особями, был соответственно в 3,7; 8,7; 5,8 и 7,5 раза больше (различия достоверны, p<0,001).
На втором этапе исследований изучали связь цитокинового профиля сыворотки крови больных эндокардиозом собак с функциональным классом сердечной недостаточности (табл. 2). Содержание сывороточного IL-1α у больных эндокардиозом животных различных опытных групп достоверно (Н=35,4; р<0,001) различалось при проведении рангового анализа Крускала-Уоллиса. Концентрация этого цитокина при I, II, III и IV функциональных классах хронической сердечной недостаточности была достоверно выше, чем таковая у клинически здоровых животных в 1,6 (U=29,5; р<0,05); 2,6 (U=15,0; р<0,001); 3,8 (U=3,5; р<0,001) и 6,7 (U=0, р<0,001) раза соответственно. Уровень IL-1α в сыворотке крови больных собак достоверно коррелировал с функциональным классом хронической сердечной недостаточности (r=0,81; р<0,001).
Таблица 1 - Цитокиновый профиль сыворотки крови собак, больных эндокардиозом атриовентрикулярных клапанов сердца
| Концентрация цитокинов, пг/см3 | Клинически здоровые, n=15 | Эндокардиоз, n=40 | Достоверность различий | ||
| M±m | Min – max | M±m | Min – max | ||
| IL-1α | 1,0±0,07 | 0,78 – 1,60 | 3,7±0,45 | 0,78 – 11,2 | p<0,001 |
| IL-6 | 2,8±1,00 | 0 – 12,50 | 24,3±2,45 | 0 – 60,89 | p<0,001 |
| IL-8 | 1,2±0,11 | 0,78 – 1,99 | 7,0±0,87 | 1,37 – 25,20 | p<0,001 |
| TNF-α | 1,8±0,62 | 0 – 6,5 | 13,5±1,67 | 2,17 – 44,75 | p<0,001 |
Таблица 2 - Цитокиновый профиль сыворотки крови больных эндокардиозом собак с разными функциональными классами хронической сердечной недостаточности
| Концентрация цитокинов, пг/см3 | Биометрические уровни | Клинически здоровые собаки (n=15) | Функциональный класс хронической сердечной недостаточности у больных собак | |||
| I, n=10 | II, n=10 | III, n=10 | IV, n=10 | |||
| IL-1α | M±m | 1,0±0,07 | 1,6±0,19* | 2,6±0,50* | 3,8±0,73* | 6,7±1,02* |
| Min | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 1,27 | 2,14 | |
| Max | 1,60 | 2,70 | 5,62 | 8,20 | 11,20 | |
| IL-6 | M±m | 2,8±1,00 | 8,2±1,97* | 18,4±2,48* | 29,9±3,11* | 40,8±4,21* |
| Min | 0 | 0 | 2,78 | 15,21 | 18,33 | |
| Max | 12,50 | 16,45 | 31,12 | 45,19 | 60,89 | |
| IL-8 | M±m | 1,2±0,11 | 3,1±0,48* | 4,9± 0,64* | 7,6±0,77* | 12,5±2,51* |
| Min | 0,78 | 1,37 | 2,85 | 4,65 | 3,63 | |
| Max | 1,99 | 5,38 | 9,87 | 10,75 | 25,2 | |
| TNF-α | M±m | 1,8±0,62 | 4,1±0,48* | 9,0±2,29* | 14,5±1,66* | 26,3±3,03* |
| Min | 0 | 2,17 | 4,57 | 6,5 | 16,41 | |
| Max | 6,5 | 6,5 | 28,68 | 24,19 | 44,75 | |
| * Статистически достоверные различия с клинически здоровыми собаками. | ||||||
Активность IL-6 в сыворотке крови больных животных достоверно повышалась при прогрессировании сердечной недостаточности (Н=42,0; р<0,01). Так, у собак с эндокардиозом и I, II, III и IV функциональными классами хронической сердечной недостаточности уровень данного цитокина в среднем составлял 8,2 пг/см3 (U=33,0; р<0,05); 18,4 (U=6,0; р<0,001); 29,9 (U=0, р<0,001) и 40,8 пг/см3 (U=0, р<0,001) соответственно, по сравнению с клинически здоровыми животными (2,8±1,00 пг/см3). Проявилась положительная корреляция концентрации IL-6 в сыворотке крови больных особей c функциональным классом хронической сердечной недостаточности (r=0,88; р<0,001).
Уровень IL-8 в сыворотке крови собак с эндокардиозом и сердечной недостаточностью различных функциональных классов также достоверно изменялся, о чем свидетельствуют высокие значения показателей анализа ранговых вариаций Крускала-Уоллиса (Н=41,2; р<0,001). У больных животных концентрация IL-8 колебалась в пределах от 1,37 до 25,2 пг/см3, при развитии синдрома хронической сердечной недостаточности I, II, III и IV функциональных классов в среднем составляла 3,1±0,48; 4,9±0,64; 7,6±0,77 и 12,5±2,51 пг/см3 соответственно, и была достоверно выше (р<0,05), чем таковая у клинически здоровых особей. Уровень указанного цитокина положительно коррелировал с функциональным классом хронической сердечной недостаточности (r=0,87; р<0,001).
Содержание TNF-α в сыворотке крови больных эндокардиозом животных достоверно изменялось при сердечной недостаточности (Н=42,8; р<0,001). Так, при развитии хронической сердечной недостаточности I, II, III и IV функционального класса концентрация этого цитокина у больных собак оказалась достоверно выше чем таковая у клинически здоровых животных в 2,3 (р<0,05); 5,0 (р<0,001); 8,1 (р<0,001) и 14,6 (р<0,001) раза соответственно. Уровень данного цитокина в сыворотке крови больных особей закономерно повышался при увеличении функционального класса хронической сердечной недостаточности (r=0,89; р<0,001).
У 14 (35 %) собак с эндокардиозом выявили отек легких. Из данных, приведенных в таблице 3, видно, что в сыворотке крови животных с отеком легких по сравнению с таковыми без данного осложнения концентрация IL-1α, IL-6, IL-8, TNF-α была достоверно выше в 2,2 (р<0,01); 1,9 (р<0,01); 2,4 (р<0,001) и 2,5 (р<0,001) раза соответственно.
Таблица 3 - Влияние отека легких на цитокиновый профиль сыворотки крови больных эндокардиозом собак
| Концентрация цитокинов, пг/см3 | Собаки с эндокардиозом атриовентрикулярных клапанов сердца | |
| без отека легких (n=26) | с отеком легких (n=14) | |
| IL-1α | 2,6 ± 0,31 | 5,7 ± 0,94* |
| IL-6 | 18,6 ± 2,61 | 35,0 ± 3,68* |
| IL-8 | 4,7 ± 0,48 | 11,2 ± 1,87* |
| TNF-α | 8,9 ± 1,54 | 21,9 ± 2,58* |
* Достоверные различия с собаками без отека легких.
У 13 (32,5 %) собак эндокардиоз митрального клапана протекал без расширения левого предсердия, что соответствовало стадии болезни В1. В 27 (67,5 %) случаев болезнь сопровождалась дилатацией левого предсердия. Концентрация провоспалительных цитокинов IL-1α, IL-6, IL-8, TNF-α была достоверно выше в сыворотке крови больных эндокардиозом животных с расширением левого предсердия по сравнению с особями без атриального ремоделирования в 2,4 (р<0,01); 2,3 (р<0,01); 2,2 (р<0,001) и 3,4 (р<0,001) раза соответственно (табл. 4). Корреляционный анализ подтвердил наличие статистически значимой зависимости (р<0,001) содержания IL-1α (r=0,80), IL-6 (r=0,82), IL-8 (r=0,77), TNF-α (r=0,82) в сыворотке крови от размера левого предсердия.
Таблица 4 - Влияние расширения левого предсердия на цитокиновый профиль сыворотки крови больных эндокардиозом собак
| Концентрация цитокинов, пг/см3 | Собаки, больные эндокардиозом атриовентрикулярных клапанов сердца | |
| без дилатации левого предсердия (n=13) | с дилатацией левого предсердия (n=27) | |
| IL-1α | 1,9±0,30 | 4,5±0,59* |
| IL-6 | 13,1±2,3 | 29,7±2,94* |
| IL-8 | 3,9±0,67 | 8,5±1,15* |
| TNF-α | 5,2±0,60 | 17,4±2,05* |
* Достоверные различия с собаками без дилатации левого предсердия.
У 11 (27,5 %) собак эндокардиоз ассоциировался с сердечной кахексией. Из них у 6 особей регистрировали стадию D эндокардиоза и у 5 – стадию С. Концентрация провоспалительных цитокинов IL-1α, IL-6, IL-8, TNF-α в сыворотке крови больных эндокардиозом животных с синдромом кардиогенного истощения была достоверно выше чем при отсутствии такого осложнения в 1,9 (р<0,01); 1,8 (р<0,01); 2,0 (р<0,01) и 2,3 (р<0,001) раза соответственно (табл. 5).
Таблица 5 - Влияние кардиогенной кахексии на цитокиновый профиль сыворотки больных эндокардиозом собак
| Концентрация цитокинов, пг/см3 | Собаки с эндокардиозом атриовентрикулярных клапанов сердца | |
| без кахексии (n = 29) | с кахексией (n = 11) | |
| IL-1α | 2,9±0,45 | 5,6±0,96* |
| IL-6 | 20,2±2,81 | 35,3±3,21* |
| IL-8 | 5,53±0,83 | 10,9±1,87* |
| TNF-α | 9,9±1,51 | 22,8±3,21* |
* Достоверные различия с собаками без кардиогенной кахексии.
Заключение. В патогенезе эндокардиоза собак важную роль играет активизация системы провоспалительных цитокинов. В сыворотке крови этих животных, по сравнению с клинически здоровыми особями, выявили более высокую концентрацию интерлейкинов (IL-1α, IL-6 и IL-8) и фактора некроза опухоли-α. Содержание данных провоспалительных цитокинов в сыворотке крови больных эндокардиозом собак было достоверно выше у животных с отеком легких, атриальным ремоделированием и кардиогенной кахексией, а также положительно коррелировало с функциональным классом хронической сердечной недостаточности и размером левого предсердия.
Литература
- Амосова Е.Н. Клиническая кардиологи. К.: Здоровье, 2002; 2:25 – 33.
- Ковалева О.Н., Ащеулова Т.В. Фактор некроза опухолей альфа и апоптоз при патологии сердечно-сосудистой системы. Харьков: Оригинал, 2003: 170 с.
- Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTIC. М.: Меди Сфера, 2002: 312 с.
- Atkins C.E., Haggstrom J. Pharmacologic management of myxomatous mitral valve disease in dog. J. Vet. Cardiology. 2012; 14(1):165 – 184.
- Aupperle H., Disatian S. Pathology, protein expression and signaling in myxomatous mitral valve degeneration: Comparison of dogs and humans. J. Vet. Cardiology. 2012; 14(1):59 – 71.
- Borgarelli M., Häggström J. Canine degenerative myxomatous mitral valve disease: natural history, clinical presentation and therapy. Vet. Clin. North Amer. Small Anim. Pract. 2010; 40:651 – 663.
- Borgarelli M., Buchanan J.W. Historical review, epidemiology and natural history of degenerative mitral valve disease. J. Vet. Cardiology. 2012; 14(1):93 – 101.
- Borgarelli M., Crosara S., Lamb K. et al. Survival characteristics and prognostic variables of dogs with preclinical chronic degenerative mitral valve disease attributable to myxomatous degeneration. J. Vet. Intern. Med. 2012; 26(1):69 – 75.
- Buchanan J. Chronic valvular disease (endocardiosis) in dogs. Adv. Vet. Sci Comp. Med. 1977; 21:75 – 106.
- Chetboul V., Tissier R. Echocardiographic assessment of canine degenerative mitral valve disease. J. Vet. Cardiology. 2012; 14(1):127 – 148.
- Detweiler D.K., Patterson D.F. The prevalence and types of cardiovascular disease in dogs. Ann. Y. Acad. Sci. 1965; 127:481 – 516.
- Freed L.A., Acierno J.S.Jr., Dai D. et al. A locus for autosomal dominant mitral valve prolapse on chromosome 11p15.4. Am. J. Hum. Genet. 2003; 72:1551 – 1559.
- Gentz-Zotz S., Bolger A.P., Anker S.D. Tumor necrosis factor olpha in chronic heart failure. Clinical manifestation and therapeutic possibilities. Herz. 2001; 7(26):437 – 446.
- Kiczak L., Paslawska U., Bania J. et al. Increased expression of interleukin-1beta and its novel splice variant in canine hearts with volume overload. Cytokine. 2008; 44(3):352 – 360.
- Kiczak L., Paslawska U., Bania J. et al. Congestive heart failure leads to increased expression of interleukin-1B and its splice variant in canine heart tissue. Наук. вісн. Львів. нац. ун-ту вет. медицини та біотехнологій ім. С.З. Гжицького. 2008; 10: 3(38):290 – 293.
- Kiczak L., Paslawska U., J. Bania et al. Increased expression of interleukin-1B novel splice variant in livers of dogs with chronic degenerative valvular disease (CDVD). Наук. вісн. Львів. нац. ун-ту вет. медицини та біотехнологій ім. С.З. Гжицького. 2009; 11:3(42):218 – 220.
- Locatelli C., Piras C., Riscazzi G., et al. Serum proteomic profiles in CKCS with Mitral valve disease. BMC Vet. Res. 2017; 13(1): 7:43, 44.
- Mavropoulou A., Guazzetti S., Borghetti P. et al. Cytokine expression in peripheral blood mononuclear cells of dogs with mitral valve disease. Vet. J. 2016; 211:45 – 51.
- Osovska N.Y., Kuzminova N.V., Knyazkova I.I. Cardiac arrhythmias in adolescents with mitral valve prolapse and myxomatous degeneration of mitral valve leaflets. Wiad Lek. 2016; 69(6):730 – 733.
- Rush J.E., Lee N.D., Freeman L.M., Brewer B. C-reactive protein concentration in dogs with chronic valvular disease. J. Vet. Intern. Med. 2006; 20(3):635 – 639.
- Surachetpong S., Jiranantasak T., A. Rungsipipat, E.C. Apoptosis and abundance of Bcl-2 family and transforming growth factor β1 signaling proteins in canine myxomatous mitral valves. J. Vet. Cardiol. 2013; 15(3):171 – 180.
- Swift S., A. Baldin, P. J. Cripps Degenerative Valvular Disease in the Cavalier King Charles Spaniel: Results of the UK Breed Scheme 1991 – 2010. Vet. Intern. Med. 2017; 31(1): 9 – 14.
- Tilleу L.P., Smith F.W.K., Oyama M.A., Sleeper M.M. Manual of Canine and Feline Cardiology. 4th Ed. Philadelphia: Saunders -Elseiver Inc. 2008; 443 p.
- Zois N.E., Moesgaard S.G., Kjelgaard-Hansen M. et al. Circulating cytokine concentrations in dogs with different degrees of myxomatous mitral valve disease. Vet. J. 2012; 192(1):106 – 111.
^Наверх