Способ неинвазивной диагностики гипертрофии адипоцитов эпикардиальной жировой ткани у пациентов с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом Российский патент 2021 года по МПК A61B6/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии и может быть использовано для неинвазивной диагностики гипертрофии адипоцитов эпикардиальной жировой ткани, что позволяет усовершенствовать стратификацию пациентов с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом по степени риска сердечно-сосудистых осложнений и направлено на идентификацию группы пациентов, нуждающихся в наиболее тщательном наблюдении и интенсивной коррекции имеющихся кардиометаболическаих факторов риска для профилактики прогрессирующего и осложненного течения заболевания.

Данные исследований последнего десятилетия позволяют рассматривать избыточное накопление эпикардиальной жировой ткани (ЭЖТ) в качестве важного фактора риска развития атеросклероза: многие авторы сообщают об ассоциации ЭЖТ с сердечно-сосудистой патологией [1-6], что связывается с выраженной метаболической и гуморальной активностью этого жирового депо, обусловливающей патологическое воздействие на структурно-функциональное состояние коронарных артерий. Следует заметить, что во всех этих исследованиях оценивалась связь патологии сердечно-сосудистой и эндокринной систем с количественными макроскопическими характеристиками ЭЖТ (ее толщиной или объемом). Однако, как известно, ведущим патологическим фактором, обусловливающим нарушение гормонально-метаболической активности ЭЖТ, развитие в этом депо жировой ткани хронического субклинического воспаления [7] и переходу его на системный уровень, что оказывает мощное атерогенное воздействие и повышает риск развития выраженного и распространенного коронарного атеросклероза, является гипертрофия эпикардиальных адипоцитов, а не просто накопление ЭЖТ. Вместе с тем, в ходе инвазивных клинико-экспериментальных исследований последних лет, посвященных изучению взаимосвязи морфологических характеристик адипоцитов ЭЖТ со степенью ее накопления и наличием коронарного атеросклероза, сообщается об отсутствии ассоциации между толщиной ЭЖТ и размером эпикардиальных адипоцитов [8]. Так, установлено, что накопление висцеральной жировой ткани (ЭЖТ, жировой ткани сальника) формируется не только за счет гипертрофии адипоцита, но и вследствие увеличения стромального компонента этой ткани и гиперплазии адипоцитов [8-9], а прямая корреляция между толщиной/объемом этих жировых депо и средним размером адипоцита отсутствует. Более того, сообщается о том, что у лиц с коронарным атеросклерозом значения средних размеров адипоцита ЭЖТ значимо превышают таковые у пациентов без этой патологии [7, 10]. Это наблюдение в клинических условиях объективизирует то, что именно наличие и выраженность гипертрофии эпикардиальных адипоцитов играет ключевую роль в реализации патологической связи ЭЖТ с развитием и прогрессированием коронарного атеросклероза.

Поскольку известно, что существование любого из имеющихся у больных коронарным атеросклерозом кардиометаболических факторов риска (ожирение, артериальная гипертония, нарушение липидного и углеводного обмена), может способствовать развитию и прогрессированию как атеросклероза, так и ремоделирования висцеральной жировой ткани, идентификация пациентов с наличием гипертрофии адипоцитов ЭЖТ позволит усовершенствовать стратификацию пациентов с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом по степени сердечно-сосудистого риска, обосновать необходимость их тщательного наблюдения, выявления всех имеющихся кардиометаболических факторов риска и проведения их интенсивной коррекции с целью профилактики прогрессирующего и осложненного течения заболевания.

Существенным недостатком верификации гипертрофии адипоцитов ЭЖТ, ограничивающим ее использование в клинике, является необходимость проведения инвазивного хирургического вмешательства с забором интраоперационных биоптатов и последующей оценкой морфологических характеристик адипоцитов, выделенных энзиматическим методом. Анализ результатов патентного поиска и мировой научно-медицинской литературы показал, что до настоящего времени не разработаны неинвазивные способы диагностики гипертрофии адипоцитов в ЭЖТ.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего неинвазивно диагностировать гипертрофию адипоцитов эпикардиальной жировой ткани у пациентов с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом.

Поставленная задача решается путем определения у пациентов с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом индекса массы тела (ИМТ) и индекса Gensini (GS) с последующим расчетом вероятности Р. Для вычисления вероятности Р гипертрофии адипоцитов ЭЖТ была построена модель логистической регрессии предикторов ИМТ и индекса Gensini (GS) на средний размер адипоцита ЭЖТ

Р = ,

где величина L вычислялась по формуле L = 27,39 - 0,80 x ИМТ + 0,05 х GS.

В модели у пациентов предполагалась гипертрофия адипоцитов ЭЖТ, если средний размер адипоцита ЭЖТ пациента превосходил медиану 87 мкм. Была определена пороговая вероятность Р₀ = 0,27. Если модельная вероятность Р, вычисленная для пациента по его значениям ИМТ и GS, превышала пороговую вероятность Р₀ , то у пациента наблюдалась гипертрофия адипоцитов ЭЖТ. Проведен ROC-анализ этой модели, и построена ROC-кривая. По шкале качества модель характеризуется как "очень хорошая" (AUC=0,9).

Существенные признаки предлагаемого изобретения проявили в заявляемой совокупности новые свойства явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и неочевидные для специалиста.

Идентичной совокупности признаков не обнаружено в патентной и научно-медицинской литературе.

Предлагаемый в качестве изобретения способ может быть использован в практическом здравоохранении для повышения точности диагностики и выбора и корректировки тактики лечения больных.

Исходя из вышеизложенного, следует считать предлагаемое изобретение соответствующим условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень», «промышленная применимость».

Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенной к нему фигуры.

На фиг. 1 изображена ROC-кривая (AUC=0,9).

Предлагаемый способ основан на результатах клинического исследования. В исследование были включены 25 пациентов (16 мужчин и 9 женщин) в возрасте 53-72 года с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом, госпитализированных в клиники Научно-исследовательского института кардиологии для проведения операции аорто-коронарного шунтирования. Критериями включения являлись диагноз ИБС и наличие коронарного атеросклероза, диагноз был выставлен в предыдущую госпитализацию на основании данных анамнеза, объективного обследования, инструментальных и лабораторных методов, всем пациентам была проведена коронарная ангиография (КАГ). Критериями исключения являлись острые атеросклеротические осложнения в течение последних 6 мес; любое воспалительное заболевание; хроническая болезнь почек выше С3б; онкологические, гематологические и иммунные заболевания. Пациенты находились на регулярной кардиоактивной терапии, приближающейся к оптимальной. Все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании после беседы и ответов на вопросы. Протокол исследования был одобрен комитетом по биомедицинской этике НИИ кардиологии.

Проводили антропометрические измерения с расчетом индекса массы тела: вес (кг)/рост (м)².

Всем пациентам выполняли селективную КАГ на ангиографическом комплексе Cardioscop-V и компьютерной системе Digitron-3NAC, Siemens (Германия) в отделении рентгенхирургических методов диагностики и лечения (руководитель – канд. мед. наук Баев А.Е.). Выраженность поражения коронарного русла оценивалась по величине индекса Gensini score [11].

Материалом для исследования явились экспланты ЭЖТ массой 0,2-1 г. Забор эксплантов у пациентов осуществлялся в ходе плановой операции АКШ, проводимой по показаниям. Образцы ЭЖТ забирали одномоментно до подключения аппарата искусственного кровообращения при помощи острого скальпеля без использования электрокоагуляции (2 образца). Образцы помещали в среду М199 и в течение 15 мин доставляли в лабораторию. Выделение клеток жировой ткани осуществляли энзиматически, стерильно в ламинарном шкафу II-го класса защиты (БАВп-01-«Ламинар-с»-1,5, ЗАО «Ламинарные системы», г. Миасс, Россия) [12]. Ткань измельчали, инкубировали 35-40 мин при температуре 37°С и постоянном мягком перемешивании (10 об/мин) в 5 мл стерильного раствора коллагеназы I типа («ПанЭко», Россия) 1 мг/мл в буфере Кребса-Рингера (2 mM D-глюкозы, 135 mM NaCl, 2,2 mM CaCl₂·2H₂O, 1,25 mM MgSO₄·7H₂O, 0,45 mM KH₂PO₄, 2,17 mM Na₂HPO₄, 25 mM HEPES, 3,5% BSA, 0,2 mM аденозина). Для нейтрализации коллагеназы добавляли буфер Кребса-Рингера в соотношении 1:1. Клеточную суспензию фильтровали через нейлоновый фильтр (Falcon™Cell strainer, диаметр пор 100 мкм), трехкратно промывали теплым буфером Кребса-Рингера. Количество и размер полученных адипоцитов подсчитывали в камере Горяева с использованием световой микроскопии (Axio Observer.Z1, Carl Zeiss Surgical GmbH, Германия). Медиана среднего размера адипоцитов ЭЖТ в нашей выборке пациентов составила 87 мкм; адипоциты диаметром более 87 мкм относили к гипертрофированным.

На основании полученных результатов построена модель логистической регрессии предикторов ИМТ и индекса Gensini (GS) на средний размер адипоцита ЭЖТ. Общий процент правильно классифицированных пациентов составил 88%, чувствительность модели – 92,3%, специфичность модели – 83,3%.

Таким образом, на основании данных статистического анализа можно сделать вывод о том, что предлагаемый способ позволяет неинвазивно с использованием определения ИМТ пациента и индекса GS по данным коронарной ангиографии оценить вероятность выявления гипертрофии аципоцитов ЭЖТ (средний размер адипоцита ЭЖТ более 87 мкм).

Пример 1.

Пациентка Т., 68 лет, поступила в плановом порядке в отделение атеросклероза и хронической ИБС для проведения аорто-коронарного шунтирования по поводу многососудистого стенозирующего атеросклероза коронарных артерий.

Жалобы: ангинозные боли соответствуют III ФК.

Из анамнеза: давящие боли за грудиной при небольшой физической нагрузке беспокоят в течение 3 лет, выполнена КАГ – выявлено многососудистое поражение коронарного русла, рекомендовано оперативное лечение в объеме АКШ. Фоновые заболевания: гипертоническая болезнь, дислипидемия, сахарный диабет 2 типа.

Объективно: общее состояние удовлетворительное, ИМТ 40,6 кг/м², GS 88 баллов.

Средний размер адипоцита 92,64 мкм.

Проведено исследование согласно предлагаемому способу:

Р = ,

L = 27,39 - 0,80 x 40,6 + 0,05 х 88= -0,69

Р = =0,334, полученное значение превышает пороговую вероятность Р₀= 0,27, что подтверждает наличие гипертрофии адипоцитов ЭЖТ у этой пациентки.

Таким образом, в данной клинической ситуации была выявлена гипертрофия адипоцитов в эпикардиальной жировой ткани.

Пример 2.

Пациентка Б., 62 года, поступила в плановом порядке в отделение атеросклероза и хронической ИБС для проведения аорто-коронарного шунтирования по поводу многососудистого стенозирующего атеросклероза коронарных артерий.

Жалобы: на возникающие при физической нагрузке ощущение стеснения за грудиной, быструю утомляемость, слабость, одышку при быстрой ходьбе.

Из анамнеза: многие годы страдает гипертонической болезнью, одышка и чувство стеснения за грудиной при физической нагрузке – в течение 8 мес, проводилось стентирование стентом с лекарственным покрытием Biomime 3,5 х 29 мм проксимальной трети передней нисходящей артерии, без явного клинического эффекта, через 7 мес повторно выполнена КАГ – выявлен многососудистый стенозирующий атеросклероз коронарных артерий, рекомендовано оперативное лечение в объеме АКШ. Фоновые заболевания: гипертоническая болезнь, дислипидемия, нарушение толерантности к глюкозе.

Объективно: общее состояние удовлетворительное, ИМТ 26,3 кг/м², GS 24,5 баллов.

Средний размер адипоцита 85,46 мкм.

Проведено исследование согласно предлагаемому способу:

Р = ,

L = 27,39 - 0,80 x 26,3 + 0,05 х 24,5=7,575

Р = =0,00051, полученное значение ниже пороговой вероятности Р₀ = 0,27, что опровергает наличие гипертрофии адипоцитов ЭЖТ у данной больной.

Таким образом, гипертрофии адипоцитов в эпикардиальной жировой ткани в этом клиническом примере не определяется.

Предлагаемый в качестве изобретения способ апробирован на 25 пациентах и позволяет прогнозировать наличие гипертрофии адипоцитов эпикардиальной жировой ткани больного, что позволит усовершенствовать стратификацию сердечно-сосудистого риска пациентов с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом, выделить среди них тех, кто имеет наиболее высокий риск развития сердечно-сосудистых осложнений, с последующей коррекцией тактики их ведения.

Источники информации:

1. Mancio J., Azevedo D., Saraiva F., et al. Epicardial adipose tissue volume assessed by computed tomography and coronary artery disease: a systematic review and meta-analysis. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2018; 19(5): 490-497. doi: 10.1093/ehjci/jex314.

2. Berg G., Miksztowicz V., Morales C., Barchuk M. Epicardial Adipose Tissue in Cardiovascular Disease. Adv Exp Med Biol. 2019; 1127: 131–143. doi: 10.1007/978-3-030-11488-6_9.

3. Erkan A.F., Tanindi A., Kocaman S.A., Ugurlu M., Tore H.F. Epicardial Adipose Tissue Thickness Is an Independent Predictor of Critical and Complex Coronary Artery Disease by Gensini and Syntax Scores. Tex Heart Inst J. 2016 Feb 1;43(1):29-37. doi: 10.14503/THIJ-14-4850. eCollection 2016 Feb.

4. Sharma A.M. Mediastinal fat, insulin resistance, and hypertension. Hypertension. 2004; 44(2): 117-8.

5. Li Y., Liu B., Li Y., Jing X., Deng S., Yan Y., She Q. Epicardial fat tissue in patients with diabetes mellitus: A systematic review and meta-analysis. Cardiovasc Diabetol. 2019; 18: 3. doi: 10.1186/s12933-019-0807-3.

6. Iacobellis G., Leonetti F. Epicardial adipose tissue and insulin resistance in obese subjects. J Clin Endocrinol Metab. 2005; 90(11): 6300-2.

7. Vianello E., Dozio E., Arnaboldi F., et al. Epicardial adipocyte hypertrophy: association with M1-polarization and toll-like receptor pathways in coronary artery disease patients. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2016; 26:246–253.

8. Aitken-Buck H.M., Moharram M., Babakr A.A., Reijers R., et al. Relationship between epicardial adipose tissue thickness and epicardial adipocyte size with increasing body mass index. Adipocyte. 2019 Dec; 8(1): 412-420. doi: 10.1080/21623945.2019.1701387.

9. Fang L., Guo F., Zhou L. et al. The cell size and distribution of adipocytes from subcutaneous and visceral fat is associated with type 2 diabetes mellitus in humans. Adipocyte. 2015; 4: 273-279.

10. Bambace C., Telesca M., Zoico E., et al. Adiponectin gene expression and adipocyte diameter: a comparison between epicardial and subcutaneous adipose tissue in men. Cardiovasc Pathol. 2011; 20:e153–e156.

11. Gensini, G.G. A more meaningful scoring system for determining the severity of coronary heart disease. American Journal of Cardiology. 1983; 51, 606 doi: 10.1016/s0002-9149(83)80105-2.

Thalmann S., Juge-Aubry C.E., Meier C.A. Explant cultures of white adipose tissue. In: adipose tissue protocols. Methods in Molecular Biology. Humana Press. 2008; 456: 195-199. DOI:10.1007/978-1-59745-245-8_14.

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и может быть использовано для неинвазивной диагностики гипертрофии адипоцитов эпикардиальной жировой ткани. У пациентов с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом определяют индекс массы тела (ИМТ) и индекс Gensini (GS) с последующим расчетом вероятности Р. Для вычисления вероятности Р гипертрофии адипоцитов ЭЖТ была построена модель логистической регрессии предикторов ИМТ и индекса Gensini (GS) на средний размер адипоцита ЭЖТ: Р = 1/(1+e^-L), где величина L вычислялась по формуле L = 27,39-0,80 × ИМТ + 0,05 × GS. Способ позволяет неинвазивно диагностировать гипертрофию адипоцитов эпикардиальной жировой ткани у пациентов с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом. 1 ил., 2 пр.

Способ неинвазивной диагностики гипертрофии адипоцитов эпикардиальной жировой ткани у пациентов с ишемической болезнью сердца и коронарным атеросклерозом, характеризующийся тем, что пациенту определяют индекс массы тела и индекс Gensini по данным коронарной ангиографии, а вероятность гипертрофии адипоцитов эпикардиальной жировой ткани рассчитывают по формуле

Р = 1/(1+ⅇ^-L ),

где Р – вероятность гипертрофии адипоцитов,

е - основание натурального алгоритма,

L – величина логической регрессии, которую определяют по формуле

L = 27,39 - 0,80 × ИМТ + 0,05 × GS,

где GS – индекс Gensini (баллы),

ИМТ – индекс массы тела (кг/м²),

и при значении Р больше 0,27 диагностируют гипертрофию адипоцитов эпикардиальной жировой ткани.