Роль активации сигнального каскада WNT, процессов его эпигенетической регуляции и иммуноопосредованного воспаления в прогрессировании атеросклероза и возможности влияния на него методом терапевтического неоангиогенеза у пациентов со стабильной ишемической болезнью сердца

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-15-00424

НазваниеРоль активации сигнального каскада WNT, процессов его эпигенетической регуляции и иммуноопосредованного воспаления в прогрессировании атеросклероза и возможности влияния на него методом терапевтического неоангиогенеза у пациентов со стабильной ишемической болезнью сердца

Руководитель Беленков Юрий Никитич, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет) , г Москва

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-202 - Сердечно-сосудистая система

Ключевые слова Сигнальный каскад WNT, LRP6, микроРНК, SIRT-1, воспаление, интерлейкин-1β, интерлейкин-6, матриксные металлопротеиназы, фактор некроза опухолей α, дисфункция эндотелия, ишемическая болезнь сердца, неоангиогенез, усиленная наружная контрпульсация

Код ГРНТИ76.29.30

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются лидирующей причиной летальности в мире. На первый план среди десяти основных причин смертности выходит ишемическая болезнь сердца (ИБС) (ВОЗ, 2019). По оперативным данным Министерства Здравоохранения Российской Федерации (РФ) на ноябрь 2020 г. летальность от ССЗ достигла 818 422 человек, что на 9,4% выше по сравнению с аналогичным периодом 2019. На сегодняшний день установлено участие сигнального каскада WNT в патогенезе всех этапов развития атеросклероза. Однако, точные механизмы, с помощью которых данный путь влияет на патогенез ССЗ и ИБС остаются неизученными. Cигнальный путь WNT – это высококонсервативный путь передачи сигналов от клетки к клетке, появившийся у первых многоклеточных животных. Геном человека содержит 19 белков WNT, которые посттрансляционно модифицируются для последующего связывания со своими рецепторами (Steinhart Z. et al., 2018). WNT-каскад является одним из ключевых сигнальных путей, посредством которого регулируется функция эндотелия. Нарушение передачи сигналов WNT при окислительном стрессе и/или воспалении может быть общим молекулярным механизмом, способствующим развитию атеросклероза, инсулинорезистентности и гиперлипидемии, частота которых повышается по мере старения организма (Manolagas S.C. et al., 2007). Белки WNT активируют различные пути передачи сигналов. Наиболее широко изучен путь WNT/β-катенин (канонический путь), где β-катенин служит вторым мессенджером, который накапливается внутри клетки, мигрирует внутрь ядра (MacDonald B.T. et al., 2009), активируя таргетные гены, кодирующие рецептор активатора пролиферации пероксисом гамма (PPAR-γ), сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF), фактор транскрипции 4 (TCF-4) (Nadisha Weerackoon et al., 2021). Экспрессия практически всех компонентов, участвующих в передаче сигнала через каскад WNT находится под контролем микроРНК (miRNA), результатом чего является высокодинамичная посттранскрипционная регуляция, которая может способствовать развитию заболеваний. (Peng et al., 2017). Некоторые miRNA уже доказали свою диагностическую ценность у больных с ишемической болезнью сердца (ИБС), однако, по-прежнему, остается множество потенциальных кандидатов на роль биомаркеров. Известно, что в патогенезе атеросклероза процессы воспаления играют существенную роль. Дисфункция эндотелия является начальным звеном формирования атеросклеротического поражения сосудов, при котором развивается избыточная адгезия и миграция моноцитов в субэндотелиальный слой, где они дифференцируются в тканевые макрофаги. Из активированных макрофагов высвобождаются провоспалительные цитокины, активные формы кислорода и матриксные металлопротеиназы, что приводит к усилению местного воспалительного ответа и дестабилизации атеросклеротической бляшки (Cochain and Zernecke, 2017). Таким образом, сигнальный путь WNT является начальным звеном сложного каскада реакций: воспалительных, про- и антиатерогенных. Нарушение их взаимодействия может служить пусковым механизмом развития атеросклероза КА и, как следствие, – ИБС. Отдельные компоненты общего сигнального каскада WNT являются привлекательными мишенями для терапевтического вмешательства, достигаемого либо с помощью низкомолекулярных ингибиторов, либо с помощью биологических препаратов, которые имитируют или модулируют компоненты внеклеточного регуляторного аппарата. Хотя идентификация низкомолекулярных модуляторов передачи сигналов WNT для лечения множества заболеваний представляет большой интерес, тем не менее, не удалось идентифицировать ни одно соединение, которое продемонстрировало бы достаточную эффективность, специфичность и безопасность для использования в качестве лекарственных препаратов у людей (Daskalopoulos E.P. et al., 2021). Необходимо учитывать, что группа белков WNT способна вызывать онкогенную трансформацию тканей. Следовательно, необходимо определить наиболее оптимальные режимы продолжительности и интенсивности модуляции WNT каскада для получения максимально благоприятного клинического эффекта терапии и минимизации нежелательных побочных явлений в будущем. Следовательно, должны быть подробно изучены особенности нарушения регуляции каскада WNT на разных стадиях развития атеросклероза КА. Сложности ранней диагностики ИБС, в том числе, на разных стадиях развития атеросклеротического поражения КА, подбора терапии, прогнозирования течения заболевания и предотвращения развития сердечно-сосудистых катастроф требуют проведения исследования, направленного на изучение фундаментальных аспектов патогенеза с точки зрения регуляции каскада WNT, воспаления и эпигенетической регуляции. При успешной реализации работы результаты проведенного исследования могут лечь в основу дальнейших научных проектов по разработке критериев стратификации пациентов в зависимости от тяжести течения заболевания, определения его прогноза и подбора оптимальных методов терапии (в том числе, немедикаментозных) в рамках персонализированного подхода к каждому больному, внедрение полученных результатов в реальную клиническую практику. Реализация этих направлений приведет к значимому улучшению отдаленного прогноза, снижению сердечно-сосудистой инвалидизации, смертности и финансовых затрат государства. Для решения поставленной проблемы планируется проведение открытого проспективного когортного сравнительного контролируемого исследования (ИБС с гемодинамически значимыми и незначимыми стенозами КА и группа контроля). Специфическая лабораторная диагностика предполагает исследование экспрессии специфических циркулирующих микроРНК (miRNA-21, -34a, -145, -221, -222) методом секвенирования (ПЦР) и исследование уровня белков каскада WNT, биомаркеров провоспалительного статуса, дисфункции эндотелия, фиброза (ИФА). Специфическая инструментальная диагностика предполагает оценку ремоделирования сосудистого русла (индекс реактивной гиперемии, EndoPAT 2000, компьютерная видеокапилляроскопия) и оценку ремоделирования миокарда (трансторакальная Speckle-tracking Эхо-КГ с определением глобальной продольной деформации (GLS)). Для оценки влияния каскада WNT на процессы неоангиогенеза в качестве модели будет применяться метод немедикаментозного неоангиогенеза (усиленная наружная контрпульсация (УНКП)) с последующей оценкой в динамике показателей сигнального пути WNT, ремоделирования миокарда и сосудистого русла. Учитывая про- и антиатерогенный эффекты каскада WNT, полученные в ходе данного исследования результаты дополнят имеющиеся представления о патогенетических механизмах неоангиогеза, прогрессирования атеросклероза КА. Можно с уверенностью констатировать, что данная работа будет являться отправной точкой для проведения дальнейших исследований по изучению модуляции передачи сигналов WNT посредством miRNA в сердечно-сосудистой системе, в том числе при развитии атеросклероза КА, и созданию в будущем таргетной персонифицированной терапии, основанной на эпигенетической регуляции заболевания.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Пахтусов Н.Н., Юсупова А.О., Жбанов К.А., Щендрыгина А.А., Привалова Е.В., Беленков Ю.Н. Оценка маркеров фиброза, как потенциального метода диагностики необструктивного поражения коронарных артерий у больных стабильной ишемической болезнью сердца Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии (год публикации - 2022)
10.20996/1819-6446-2022-11-01.

Публикации

1. Юсупова А.О., Слепова О.А., Пахтусов Н.Н., Попова Л.В., Агеев А.А., Лишута А.С., Привалова Е.В., Хабарова Н.В., Дадашова Г.М., Беленков Ю.Н. Роль матриксных металлопротеиназ, сосудистого фактора роста и микроРНК-34а у больных с необструктивным и обструктивным поражением коронарных артерий Кардиология, Кардиология. 2024;64(4):14-21. https://doi.org/10.18087/cardio.2024.4.n2622 (год публикации - 2024)
10.18087/cardio.2024.4.n2622

2. Беленков Ю.Н., Юсупова А.О., Слепова О.А., Пахтусов Н.Н., Попова Л.В., Лишута А.С., Кривова А.В., Хабарова Н.В., Привалова Е.В. Роль белков сигнального каскада WNT и LRP6 в формировании различных типов поражения коронарного русла у больных с ишемической болезнью сердца Кардиология, Кардиология. 2024;64(5):3-10. https://doi.org/10.18087/cardio.2024.5.n2626 (год публикации - 2024)
10.18087/cardio.2024.5.n2626

3. Пахтусов Н.Н., Юсупова А.О., Лишута А.С., Слепова О.А., Привалова Е.В., Беленков Ю.Н. Активность воспаления у больных c ишемической болезнью сердца и необструктивным поражением коронарных артерий Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии, т. 19, №1, 2023, с. 26-33 (год публикации - 2023)
10.20996/1819-6446-2023-01-09

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
За отчетный период в исследование было включено 80 пациентов в возрасте (40-75 лет) обоего пола и 20 добровольцев: - группа оИБС, стенокардия I – III ФК с гемодинамически значимыми стенозами КА (более 50%), n=40, из них 27 мужчин - группа ноИБС, стенокардия I – III ФК с гемодинамически незначимыми стенозами КА (менее 50%), n=40, из них 17 мужчин - группа контроля - здоровые добровольцы в возрасте 18-45 лет (n=20, из них 9 мужчин), без факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний Всем проведены стандартное лабораторное и инструментальное исследования. Для оценки состояния коронарного русла выполнялись коронароангиография (КАГ) или мультиспиральная компьютерная КАГ. Определены экспрессии специфических циркулирующих miRNA- 21, -34а, -145, -221, -222; белки каскада WNT: WNT1, WNT4, WNT3a, WNT5a; LRP6; интерлейкин 1β (IL-1β), интерлейкин 6 (IL-6), фактор некроза опухоли α (TNF-α); биомаркеры дисфункции эндотелия (VEGF, SIRT1); биомаркеры фиброза (ММП-1, 9, 13, 14). Проведена неинвазивная оценка состояния сосудистой стенки и функции эндотелия (фотоплетизмография, аппарат «Ангиоскан») и микроциркуляции (видеокапилляроскопия, аппарат «Капилляроскан-1). Проводились курсы УНКП пациентам с гемодинамически значимыми и незначимыми стенозами КА. По данным проведенного исследования можно отметить, что уровень ММП-9 был значимо выше в группе с оИБС (7,1 нг/мл [4,5-10,28]; р˂0,001), а максимальная концентрация ММП-14 отмечена в группе ноИБС (0,78 нг/мл [0,33; 1,07] vs 0,30 нг/мл [0,27; 0,73]; р=0,018). Наибольшие значения TNF-α были выявлены в группе ноИБС (28,17 [14,10; 29,62], р=0,028). В группе оИБС обращали на себя внимание заметные взаимосвязи между VEGF и WNT4 (ρ=0,71; р<0,05) и умеренная взаимосвязь между LRP6 и IL-6 (ρ=0,40; р<0,05). Более высокий уровень белков WNT1 (0.19 нг/мл [0,19 – 4,2] vs 0,15 [0,15 – 0,15], р˂0,001) и WNT3a (0,22 нг/мл [0,19 – 0,25] vs 0.11 [0,06 – 0,15, р˂0,001) был отмечен у пациентов с оИБС, а уровень WNT5a был выше в группе ноИБС (0,16 нг/мл [0,10; 0,17] vs 0,05 [0,01; 0,11], р=0,001). У больных с оИБС была выявлена заметная отрицательная корреляция между WNT5a и А (ρ=-0,76; р<0,05). Умеренные отрицательные взаимосвязи были обнаружены между WNT1 и SF (р<0,05), а также с ПКСп, ПКСрг, ПКСво, (р<0,05); WNT3a и SIRT1 (р<0,05); WNT4 и ПКСрг (р<0,05). В группе ноИБС были выявлены заметные связи между WNT5a и ММП-14 (ρ=0,71; р<0,05) и умеренные между WNT5a и IL-6 (р<0,05), а также – между SIRT1 и ПКСп (р<0,05). По данным однофакторной логистической регрессии значимым предиктором типа поражения КА является концентрация WNT3a. Обструктивная ИБС прогнозировалась при значении WNT3A выше 0,183 нг/мл или равном ей (чувствительность и специфичность модели составили 85,7% и 87,0%, соответственно). У больных с оИБС обращали на себя внимание заметная отрицательная взаимосвязь между экспрессией miRNA-21a и А (ρ=-0,81; р<0,05). Умеренная корреляция имелась между экспрессией miRNA-145 и ПКСво (р<0,05). В группе ноИБС имелись умеренные отрицательные корреляции между экспрессией miRNA-21a и SIRT1, а также – с отношением, характеризующим диастолическую функцию миокарда левого желудочка (Е/А, р<0,05). Аналогичные отрицательные корреляции были продемонстрированы между miRNA-34a и WNT5a, ПКСп и IO (р<0,05); и miRNA-145 c IL-1β, IL-6, WNT5a (р<0,05). Можно отметить наличие умеренной взаимосвязи между miRNA-221 с провоспалительным цитокином IL-6 (р<0,05). По данным многофакторного регрессионного анализа MiRNA-145 можно рассматривать как значимый независимый прогностический фактор необструктивного поражения коронарного русла (cut-off=0,48; с чувствительностью 77,8%, специфичностью 78,9%, ROC-AUC = 0,77). Основываясь на результатах проведенного исследования, можно сделать основные выводы: 1. У больных с оИБС преобладала активация ММП-9, а при ноИБС была выше активность ММП-14. 2. Можно констатировать наличие активации канонического каскада WNT (WNT1 и WNT3a) у больных с оИБС, в группе ноИБС – неканонического (WNT5а). Выявлены ассоциации WNT5a с провоспалительными биомаркерами и маркерами фиброза у больных с ноИБС. 3. Обструктивный фенотип ИБС можно прогнозировать при значении WNT3а выше 0,183 нг/мл или равном (ROC-анализ, чувствительность и специфичность модели составили 85,7% и 87,0%, соответственно). 4. Активация сигнального каскада WNT может способствовать развитию структурно-функциональных нарушений на уровне микроциркуляторного русла (WNT1, WNT4) и диастолической дисфункции миокарда левого желудочка (WNT5a). 5. МiRNA-34а за счет регуляции экспрессии WNT5a может привести к нарушению морфофункционального состояния микроциркуляторного русла. 6. Основываясь на результатах многофакторного регрессионного анализа, мы можем предположить, что miRNA-145 является независимым предиктором необструктивного фенотипа стабильной ИБС. Публикации: 2 статьи в «International Journal of Molecular Sciences» (Scopus, WoS, PubMed) и 2 статьи в журнале «Кардиология» (приняты, doi). Доклады представлены на международных и российских мероприятиях (форум «Медицинская Весна 2024», конгрессы РКО, Евразийский, ACC Asia 2024, др.). Финансирование 2024 года (5 400 000 руб) распределено: реактивы для ИФА и ПЦР (4 250 140,18 руб); публикации (444 576,27 руб); техника, расходные материалы (164 739 руб); вознаграждения сотрудников (1 614 488,70 руб), из них 35,76% молодым ученым (577 381,00 руб); накладные расходы организации (540 000 руб).

Публикации

1. Юсупова А.О., Слепова О.А., Пахтусов Н.Н., Калинина М.И., Привалова Е.В.. Беленков Ю.Н. Фактор некроза опухоли-α, сосудистый эндотелиальный фактор роста и экспрессия микроРНК-145 у больных с различными фенотипами стабильной ИБС Кардиология (год публикации - 2025)
10.18087/cardio.2024.11.n2837

2. Юсупова А.О., Пахтусов Н.Н., Слепова О.А., Беленков Ю.Н., Привалова Е.В., Буре И.В., Ветчинкина Е.А., Немцова М.В., MiRNA-21a, miRNA-145, and miRNA-221 Expression and Their Correlations with WNT Proteins in Patients with Obstructive and Non-Obstructive Coronary Artery Disease International Journal of Molecular Sciences, Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 17613. https://doi.org/10.3390/ijms242417613 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms242417613

3. Юсупова А.О., Пахтусов Н.Н., Слепова ОА., Хабарова Н.В., Привалова Е.В., Буре И.В., Немцова М.В., Беленков Ю.Н. MiRNA-34a, miRNA-145, and miRNA-222 Expression, Matrix Metalloproteinases, TNF-α and VEGF in Patients with Different Phenotypes of Coronary Artery Disease International Jornal of Molecular Sciences, Int. J. Mol. Sci. 2024, 25(23), 12978; https://doi.org/10.3390/ijms252312978 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms252312978

4. Юсупова А.О., Пахтусов Н.Н., Слепова О.А., Привалова Е.В., Беленков Ю.Н. Белки сигнального каскада WNT и структурно-функциональное состояние сосудистого русла у больных с различными фенотипами стабильной ИБС. Кардиология (год публикации - 2025)
10.18087/cardio.2025.3.n2853

Возможность практического использования результатов
На основании дальнейших исследований возможно создание диагностических панелей неинвазивного определения фенотипов стабильной ИБС с использованием WNT3A (обструктивного) и miRNA-145 (необструктивного), что позволит определить и дифференцировать подход к ведению таких больных: необходимость проведения реваскуляризации (что требует значительных финансовых затрат), особенности фармакотерапии (например, назначение двойной антиагрегантной терапии после стентирования). Перспективным представляется разработка инновационных стратегий для успешного медикаментозного лечения больных ИБС с различными вариантами поражения коронарных артерий. Проведение дальнейших исследований позволит рассматривать возможность использования препарата на основе miRNA-145 в качестве таргетной терапии стабильной ИБС. Отдельные компоненты общего сигнального каскада WNT (WNT3a) также являются привлекательными мишенями для терапевтического вмешательства.