Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) – одна из самых тяжелых и плохо прогнозируемых патологий. Выживаемость пациентов низкая и не превышает 50% в течение 5 лет. Врачи кафедры госпитальной терапии № 1 Сеченовского Университета совместно с учеными Центра биофармацевтического анализа и метаболомных исследований Первого МГМУ провели количественный метаболомный анализ крови пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями и сердечной недостаточностью и первыми в мире выделили 4 новых метаболомных фенотипа ХСН. Каждый фенотип – со своими особенностями. Полученные данные помогут улучшить выявляемость ХСН и прогнозировать течение заболевания. В перспективе в зависимости от фенотипа пациента врачи смогут назначать более точное персонализированное лечение. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Сейчас для выявления хронической сердечной недостаточности врачи в биохимическом анализе крови пациента оценивают уровень натрийуретических пептидов. Однако они не всегда специфичны для диагностики этой тяжелой патологии, рассказала об актуальности проведенного исследования автор научной работы, профессор кафедры госпитальной терапии № 1 Сеченовского Университета д.м.н. Мария Кожевникова. Например, мозговой натрийуретический пептид может повышаться не только при ХСН, но и при анемии, хронической болезни почек, онкологических заболеваниях. Поэтому, чтобы поставить точный диагноз, нужен целый комплекс инструментальных и лабораторных методов обследования.

«В поисках более надежных диагностических решений мы попробовали использовать для выявления сердечной недостаточности альтернативный метод – метаболомное профилирование, то есть анализ метаболитов – продуктов обмена веществ, происходящего в организме, – объяснила Мария Кожевникова. – Наше исследование подтвердило, что с помощью метаболомного профилирования действительно можно определять, есть у пациента ХСН или нет. Причем этот метод обладает высокой чувствительностью и специфичностью. Помимо этого, мы оценивали разные варианты сердечной недостаточности: с сохраненной фракцией выброса левого желудочка, низкой фракцией выброса. Для этих вариантов существуют разные подходы к лечению. Поэтому нам важно было определить метаболомный профиль для каждого отдельного варианта. Ведь если выявить какие-то отклонения в метаболических путях, то это открывает потенциал для разработки терапии, прицельно направленной на устранение этих отклонений».

 

Всего в исследовании участвовали 498 человек. Из них 415 пациентов с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями, в том числе хронической сердечной недостаточностью (218 человек) и 83 здоровых добровольца. Участникам исследования провели количественный метаболомный анализ крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией. Профиль пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями сравнивали с референсными значениями здоровых участников исследования. Затем с помощью алгоритмов машинного обучения ученые выделили четыре метаболомных фенотипа хронической сердечной недостаточности и определили особенности каждого из них – от признаков воспаления до митохондриальной дисфункции и дефицита оксида азота (NO).

«Это совершенно новый подход, до нас в мире никто не классифицировал пациентов с сердечной недостаточностью по метаболомному профилю, – отметила специалист. – Определение метаболомного профиля и фенотипа, к которому относится пациент, может помочь улучшить тактику лечения хронической сердечной недостаточности. У кого-то преобладают признаки воспаления, у кого-то – высвобождения свободных радикалов. Терапия в этом случае может различаться. Мы предполагаем, что, если помимо стандартного лечения назначать пациентам персонализированную терапию, направленную на устранение воспаления или других выявленных патофизиологических особенностей, можно снизить риски неблагоприятного исхода этой патологии. Сейчас мы проводим исследования, чтобы подтвердить нашу гипотезу».

Помимо выделения четырех фенотипов сердечной недостаточности, в ходе исследования ученые разработали метаболомную панель, позволяющую значительно упростить и ускорить диагностику сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса (СНсФВ). Проанализировав образцы плазмы крови пациентов с гипертонией и подтвержденным диагнозом СНсФВ, они выявили уникальную комбинацию метаболитов и их соотношений, которые позволяют четко отличать пациентов с СНсФВ от тех, у кого есть лишь факторы риска. Предложенная метаболомная панель показала высокую точность и превзошла традиционные маркеры: чувствительность модели составила 94,4%, а специфичность – 100%.

В результате исследования ученые также разработали алгоритмы машинного обучения на основе метаболомного фенотипирования, которые с высокой точностью позволяют диагностировать так называемую предстадию сердечной недостаточности. Речь идет о пациентах с очень высоким риском развития симптоматической сердечной недостаточности в ближайшее время. Раннее выявление предстадии ХСН позволит своевременно начать профилактические мероприятия и предупредить развитие сердечной недостаточности.

Разработка уникальных метаболомных фенотипов хронической сердечной недостаточности будет интегрирована в создаваемую в Центре биофармацевтического анализа и метаболомных исследований Института трансляционной медицины и биотехнологии Сеченовского Университета скрининговую платформу «Метабоскан», рассказала руководитель центра Светлана Апполонова. «Метабоскан» – это комплексная диагностическая платформа, объединяющая количественный метаболомный анализ биологических образцов с передовыми алгоритмами машинного обучения.

«Эта система позволяет не только выявлять заболевание на самых ранних этапах, но и определять индивидуальный фенотип пациента, что обеспечивает персонализированный подход к терапии. Внедрение результатов нашего исследования в платформу «Метабоскан» откроет новые возможности для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, снизит риски развития осложнений и существенно улучшит прогноз для пациентов», – заключила специалист.