Поражение сердца при болезни Фабри: новые механизмы развития и подходы к лечению

Механизмы поражения сердца при болезни Фабри

Гликосфинголипиды накапливаются во всех типах клеток сердца – кардиомиоцитах, эндотелиальных и гладкомышечных клетках сосудов, клетках эндокарда и проводящей ткани, фибробластах клапанов [15]. Накопление в миокарде приводит к прогрессирующей ГЛЖ и диастолической дисфункции, в интрамуральных сосудах – к их структурным и функциональным изменениям, которые вызывают ишемию миокарда (рис. 1) [16]. Фиброз и поражение проводящей ткани предрасполагают к возникновению желудочковых аритмий и нарушений проводимости (рис. 2).

Однако накопление гликосфинголипидов – это не единственный фактор патогенеза БФ [17]. Гликосфин го липиды запускают вторичные процессы, которые вызывают биохимические и функциональные нарушения в миоцитах. Исследования in vitro показали, что накопление Gb3 в лизосомах индуцирует апоптоз, нарушает процессы эндоцитоза, аутофагию и синтез энергии в митохондриях [18]. Вследствие истощения энергетических субстратов, накопления сфингозина и других трофических нарушений могут активироваться механизмы клеточной гипертрофии, характерные для других форм ГКМП.

Исследования биоптатов эндомиокарда свидетельствуют о том, что гликосфинголипиды вызывают дисфункцию саркомерных миофиламентов и лизис миофибрилл кардиомиоцитов [19]. Birket и соавт. [20] выявили усиление активности натриевых и кальциевых каналов, ведущее к увеличению и укорочению спонтанных потенциалов действия в кардиомиоцитах, полученных из индуцированных полипотентных стволовых клеток пациентов с БФ. Таким образом, влияя на электрические свойства кардиомиоцитов, гликосфинголипиды могут изменять экспрессию белков ионных каналов и/или транспортную функцию клеточных мембран. Namdar и соавт. [21] предположили, что электрокардиографические нарушения при БФ, в том числе укорочение интервала PR при отсутствии дополнительного пути проведения, могут быть вызваны ускорением проведения по миокарду предсердий и желудочков.

Представление о БФ как только о кардиомиопатии накопления было поставлено под сомнение результатами магнитно-резонансной томографии (МРТ) сердца с Т1- и Т2-картированием, позволяющим определить содержание липидов в миокарде и воспаление на различных стадиях заболевания. Полученные данные указывали на центральную роль воспаления в прогрессировании БФ на ранних стадиях [22,23]. Значение воспаления в патогенезе БФ и других лизосомных болезней накопления подтверждается также клиническими и экспериментальными данными [23-26]. Вследствие дефицита a-Гал-A замедляется разрушение липидных антигенов, что способствует их накоплению, в то время как Gb3 и лизо-Gb3 могут выступать как самостоятельные антигены, которые активируют естественные киллерные клетки и вызывают хроническое воспаление и аутоиммунные реакции. Изменения, опосредованные гликосфинголипидами, устраняются антителами к толл-подобному рецептору-4, что указывает на ключевую роль этого воспалительного каскада [24,25], который вызывает ремоделирование внеклеточного матрикса и фиброз, опосредованный фактором роста опухоли-β [27]. Нарушение аутофагии также способствует нарастанию воспаления и высвобождению активных окислительных радикалов [24]. Недавно Yogasundaram и соавт. [26] выявили повышение содержания биомаркеров воспаления и ремоделирования сердца, которое коррелировало с прогрессированием БФ, а в биоптатах эндомиокарда у пациентов с этим заболеванием наблюдали признаки хронического активного воспаления [28]. Knott и соавт. [16] показали связь между воспалением в миокарде, дисфункцией капилляров и нарушениями перфузии при раннем поражении сердца.

Стадии поражения сердца при болезни Фабри

Новые знания о патогенезе БФ и данные долгосрочного наблюдения за пациентами, получающими ФЗТ, изменили тактику ведения пациентов с поражением сердца. Хотя главным условием максимальной эффективности патогенетической терапии остается ранняя диагностика, важное клиническое значение имеет определение стадии поражения сердца с помощью визуализирующих методов и исследования биомаркеров (рис. 2).

По данным регистров, ГЛЖ при БФ определяется у 53% мужчин и ≥33% женщин в возрасте старше 30 лет, при этом в 60% случаев отмечаются симптомы сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса, боль в грудной клетке и аритмии [1,2,5]. Поэтому при неясном происхождении этих симптомов у взрослых пациентов следует заподозрить БФ. В соответствии с поэтапным подходом, предложенным для диагностики кардиомиопатий [29], наличие внесердечных характерных проявлений подкрепляет подозрение на классическую БФ (рис. 3, 4). Дифференциальная диагностика кардиальной формы БФ с другими вариантами ГКМП при отсутствии системных проявлений представляет трудности, особенно учитывая тот факт, что при БФ может наблюдаться любой тип ГЛЖ, например, верхушечная (рис. 5). Характерные кардиологические проявления могут быть использованы для исключения БФ у пациентов с ГЛЖ неясного происхождения, однако они имеют неодинаковую чувствительность и специфичность (рис. 3) [30]. В детском возрасте могут определяться минимальные электрокардиографические изменения, в частности укорочение интервала PQ и нарушения реполяризации, которые предшествуют развитию ГЛЖ [31]. При прогрессировании кардиомиопатии увеличивается вольтаж комплексов QRS, появляются признаки перегрузки левого желудочка и инверсия зубца Т в грудных отведениях. Могут возникать депрессия сегмента ST и инверсия зубца Т в нижнебоковых отведениях, отражающие фиброз задней и боковой стенок левого желудочка. Важный метод диагностики поражения сердца при БФ – эхокардиография, которая позволяет выявить концентрическую ГЛЖ, асимметричную гипертрофию сосочковых мышц и гипертрофию правого желудочка с нормальной систолической функцией, хотя ни один из перечисленных признаков не является патогномоничным. У пациентов с патогенными мутациями гена GLA измерение глобальной продольной деформации левого желудочка и speckle-tracking эхокардиография дают возможность выявить поражение сердца на ранней стадии, т.е. до развития ГЛЖ [11].

В настоящее время для ранней диагностики и определения стадии поражения сердца БФ широко применяют МРТ (рис. 6). Характерные изменения – позднее накопление гадолиния, обнаруживаемое сначала в базальном нижнебоковом сегменте, и снижение нативного T1, которое может свидетельствовать о накоплении гликосфинголипидов в миокарде и предшествует развитию выраженной ГЛЖ. При БФ накопление гликосфинголипидов происходит преимущественно внутри клеток, что отличает ее от амилоидоза сердца [31].

Применение мультипараметрической МРТ позволило получить важную информацию о биологических свойствах миокарда на различных стадиях БФ и эффективности патогенетической терапии. На основании проспективного наблюдательного исследования, в котороее были включены 182 пациента с БФ, Nordin и соавт. [22] предложили 3-фазную модель прогрессирования поражения сердца при этом заболевании: 1) накопление гликосфинголипидов, начинающееся в детском возрасте и характеризующееся прогрессирующим снижением Т1 без ГЛЖ или позднего накопления гадолиния; 2) воспаление и/или гипертрофия миокарда: снижение Т1, начальная ГЛЖ (в основном у мужчин) и признаки воспаления в базальном нижнебоковом сегменте, выявляемые при Т2-картировании и сочетающиеся с поздним накоплением гадолиния (иногда предшествует ГЛЖ, особенно у женщин и жителей Тайваня с вариантом IVS4 гена GLА); 3) фиброз и/или нарушение функции левого желудочка с увеличением значений Т1 (псевдонормализация) и поздним накоплением гадолиния и истончением стенки в базальном нижнебоковом сегменте. Псевдонормализация Т1 на поздней стадии поражения сердца может быть обусловлена преобладанием гипертрофии миокарда, нарастанием интерстициального и заместительного фиброза, а также воспалением миокарда. В других исследованиях частота снижения нативного Т1, ассоциировавшегося с клиническим ухудшением в течение 12 мес, у пациентов без ГЛЖ достигала 59%, в то время как снижение миокардиального кровотока, по-видимому, предшествует снижению Т1 на начальной стадии кардиомиопатии [31,32].

Augusto и соавт. [33] выявили значимые ассоциации между повышением значений Т2 в сегментах с поздним накоплением гадолиния, повышением уровней тропонина и NT-proBNP, электрокардиографическими изменениями и нарушением глобальной продольной деформации левого желудочка. Степень повышения значений Т2 у этих пациентов превышала таковую при других заболеваниях миокарда, например, ГКМП, обусловленной мутациями генов, которые кодируют саркомерные белки. Стойкое повышение Т2 и уровня тропонина в течение 1 года свидетельствует о хроническом отеке и повреждении миокарда, которым сопутствует клиническое ухудшение [32]. Эти данные могут указывать на ключевую роль воспаления в патогенезе БФ, что создает основу для разработки новых методов лечения, хотя эта концепция должна быть подтверждена гистологическими исследованиями.

Наряду с клиническими данными и результатами визуализирующих методов важное значение для определения стадии заболевания имеет определение уровней биомаркеров – тропонина и NT-proBNP. Пред вари тельные данные свидетельствуют о наличии корреляции между воспалением, биомаркерами ремоделирования сердца и прогрессированием заболевания [26]. Определение уровней лизо-Gb3, которые повышаются уже в детском возрасте, может помочь в оценке патогенности вариантов GLA, имеющих неясное клиническое значение, однако ценность определения содержания этого биомаркера для мониторирования течения БФ остается спорной. Для подтверждения диагноза БФ у пациентов с мутациями гена GLA неясного клинического значения и низким содержанием лизо-Gb3 целесообразно использовать электронную микроскопию биоптатов эндомиокарда.

Лечение пациентов с поражением сердца

Основная цель лечения БФ – предотвращение прогрессирования и необратимого повреждения внутренних органов. Пациенты с БФ должны находиться под наблюдением врачей различных специальностей и психологов. Фармакотерапия БФ предполагает применение специфических препаратов, в том числе рекомбинантных препаратов α-Гал-А и фармакологического шаперона мигаластата (табл. 2), и других лекарственных средств, необходимых для коррекции симптомов со стороны сердечно-сосудистой системы и предотвращения сердечно-сосудистых осложений [10].

ФЗТ. Агалсидазу альфа и агалсидазу бета назначают внутривенно два раза в неделю пациентам с установленным диагнозом БФ, у которых имеются симптомы заболевания. ФЗТ радикально изменяет естественное течение БФ и улучшает качество жизни пациентов за счет уменьшения невропатической боли и желудочно-кишечных симптомов, повышения толерантности к физической нагрузке и переносимости тепла [13]. Длительные наблюдательные исследования и данные регистров свидетельствуют о том, что ФЗТ замедляет прогрессирование поражения сердца и снижает частоту сердечно-сосудистых событий [1,2,13]. Имеются данные, что терапия, начатая на ранней стадии, может предотвратить развитие ГЛЖ или вызывает регресс легкой ГЛЖ, хотя результаты ФЗТ у пациентов с поздним кардиальным вариантом БФ ограничены. На поздней стадии поражения сердца ФЗТ менее эффективна, а ее влияние на прогрессирование фиброза миокарда и ГЛЖ у пациентов с далеко зашедшей кардиомиопатией не подтверждено.

Эффективность ФЗТ зависит от ряда факторов, в частности от клинической формы заболевания, пола, сроков начала ФЗТ и доз, а также образования антител к препарату α-Гал-А [1,2,33].

Шапероны. Молекулярные шапероны – это иминосахара для приема внутрь, которые связываются с каталитическом доменом α-Гал-А и улучшают его фолдинг (от англ. folding – сворачивание, укладка) и поступление в лизосомы. В более высоких дозах эти вещества могут ингибировать α-Гал-А. Мигаластат назначают через день. Он разрешен для применения у взрослых пациентов с определенными мутациями гена GLA, у которых остаточная активность α-Гал-А составляет не менее 3% от нормы и увеличивается не менее чем на 20% в присутствии мигаластата 20 ммоль/л в культуре лимфоцитов пациента. В Российской Федерации этот препарат не зарегистрирован.

В контролируемых и более длительных клинических исследованиях терапия мигаластатом вызывала значимое снижение индекса массы левого желудочка [34]. Однако последние данные, полученные в обычной клинической практике, свидетельствуют о возможном несоответствии между чувствительностью к мигаластату, прогнозируемой in vitro, и повышением активности α-Гал-А in vivo и клиническим ответом при лечении этим препаратом [35]. Это может быть связано с ограничениями теста in vitro, а также зависимостью эффекта мигаластата от дозы. Эти данные свидетельствуют о том, что необходимо тщательно контролировать биохимический и клинический ответ на терапию шапероном для подтверждения его клинической эффективности.

Другие методы лечения и мониторирование больных. Помимо специфической терапии для лечения сердечно-сосудистых проявлений БФ показаны стандартные препараты. Новые рекомендации экспертов представлены в последнем согласованном документе [4]. Мони тори рование течения заболевания должно осуществляться специалистами разного профиля. Прогрессирование поражения разных органов, особенно на фоне ФЗТ, может происходить неодновременно, учитывая существование вторичных механизмов их повреждения и неодинаковое влияние патогенетической терапии на изменения в разных тканях. В связи с этим недавно была предложена система оценки ответа на терапию на основании анализа различных параметров [36]. Целесообразность изучения изменений содержания лизо-Gb3 для контроля за течением заболевания и эффективностью лечения пока остается спорной, хотя в настоящее время ведутся исследования новых биомаркеров, в частности, микроРНК и изоформ лизо-Gb3. Определенные перспективы связывают с новыми методиками МРТ. В недавно опубликованном исследовании у первичных пациентов через 1 год после начала ФЗТ было выявлено снижение значения Т1 в сочетании с небольшим уменьшением максимальной толщины стенки и стабилизацией индекса массы миокарда левого желудочка. В то же время у пациентов с выраженной ГЛЖ, получавших ФЗТ, через 1 год отмечалось увеличение Т2 в области позднего накопления гадолиния и ухудшение глобальной продольной деформации левого желудочка [22].

Новые методы лечения. В настоящее время разрабатываются препараты ФЗТ второго поколения, препараты для субстрат-редуцирующей терапии, а также препараты для генной терапии и терапии мРНК (табл. 2). Предложены препараты ФЗТ растительного происхождения, которые в меньшей степени вызывают образование антител и характеризуются улучшенным биораспределением ферментов. Новая пегилированная форма α-Гал-А (пегунигалсидаза-α, Protalix Biothe rapeutics, Израиль), имеет более длительный период полувыведения и активнее поглощается тканями сердца и почек по сравнению с имеющимися препаратами для ФЗТ [37].

Для субстрат-редуцирующей терапии применяют пероральные иминосахара, которые непосредственно ингибируют синтез гликосфинголипидов и вызывают уменьшение накопления Gb3 в клетках. Эффективность подобных препаратов доказана при болезни Гоше. В настоящее время в клинических исследованиях 2-3 фаз изучаются два таких препарата – венглустат и люцерастат [38,39].

В последнем исследовании 2 фазы обнаружено стойкое повышение активности α-Гал-А у пациентов с БФ, которым вводили гемопоэтические стволовые клетки, трансфицированные лентивирусами (AVR-RD-01, Avrobio) ex vivo [14]. В доклинических исследованиях in vivo у knock-out мышей, не экспрессирующих α-Гал-А, было выявлено резкое увеличение активности фермента и заметное снижение содержания лизо-Gb3 при переносе в клетки печени гена, кодирующего α-Гал-А, с помощью аденовирусного вектора [40]. Однако пока неясно, будет ли фермент, высвобождающийся из трансфицированных клеток, адекватно поглощаться тканями. По-видимому, введение трансфицированных клеток недостаточно для предотвращения накопления Gb3 и возникновения заболевания у гетерозиготных женщин. Также неясно, возможно ли образование у мужчин с классической формой БФ и нулевой активностью α-Гал-А антител к экспрессируемому ферменту, хотя вследствие непрерывного воздействия, эндогенного синтеза и гликозилирования у большинства пациентов, получающих лечение, возможно развитие иммунологической толерантности. В настоящее время проводятся исследования на приматах по изучению новых кардиотропных векторов, которые лучше проникают в миокард и обладают пониженной иммуногенностью по сравнению с обычными аденовирусными векторами. Наконец, продолжается разработка систем доставки генов. В исследованиях на мышах и приматах обнаружено повышение уровня α-Гал-А в печени, сердце и почках при введении человеческой мРНК α-Гал-А, помещенной в липидные наночастицы [41].

Нерешенные проблемы и направления будущих исследований

Хотя ФЗТ оказывает благоприятное влияние на естественное течение БФ, тем не менее, поражение сердца остается одним из ключевых неблагоприятных прогностических факторов. Более ранняя ФЗТ уменьшает кардиальные проявления заболевания, но на поздней стадии поражения сердца ее клиническая эффективность ограничена. Выделяют нескольких механизмов, которые могут объяснить недостаточное действие ФЗТ на миокард. Гистологические исследования показали, что Gb3 хорошо выводится из эндотелиальных клеток и в меньшей степени из кардиомиоцитов [42]. Содержание Gb3 в эндотелиальных клетках снижается быстрее благодаря более высокой скорости их обновления по сравнению с высокодифференцированными клетками, в частности, миоцитами и подоцитами в почках. Кроме того, концентрация экзогенного фермента в миокарде может быть намного ниже, чем в эндотелиальных клетках. Клиническое значение доз препаратов для ФЗТ остается спорным, хотя результаты повторных биопсий почек у детей с БФ показали, что выведение Gb3 из подоцитов увеличивается при назначении более высоких доз [43]. Поглощение ферментов в тканях-мишенях может снижаться вследствие образования антител к рекомбинантному ферменту. Lenders и соавт. [35] выявили снижение эффективности ФЗТ при образовании нейтрализующих антител, особенно у мужчин с классической БФ, что свидетельствует о необходимости регулярного определения их титра и коррекции дозы для преодоления нейтрализующей активности. В настоящее время изучаются другие стратегии минимизации неблагоприятного эффекта образования антител, в том числе иммуносупрессивная терапия и индукция толерантности.

Также выдвинута гипотеза о нестабильности экзогенных ферментов непосредственно в тканях, что указывает на потенциальные преимущества совместного применения ФЗТ и шаперона. В исследовании фазы 2 продемонстрировано 1,2-5,1-кратное увеличение активности ферментов в тканях-мишенях после назначения ФЗТ в комбинации с мигаластатом по сравнению с таковой при ФЗТ [44]. Различные комбинации новых методов лечения могут направленно воздействовать на конкретные стадии накопления липидов в лизосомах, хотя высокая стоимость одновременного лечения двумя специфическими препаратами может ограничить клиническое применение этого подхода.

Учитывая трудности получения ткани миокарда у пациентов, оценить ранние изменения в кардиомиоцитах при БФ на уровне генома и протеома можно благодаря использованию кардиомиоцитов, полученных из изолированных полипотентных стволовых клеток. Также необходимо изучение возможных механизмов развития заболевания, независимых от накопления гликосфинголипидов и способных стать мишенью для терапии. В последних исследованиях продемонстрирована противовоспалительная активность смеси полусинтетических сульфатированных полианионов – полисульфата пентозана у пациентов с мукополисахаридозом 2 типа, а также уменьшение секреции провоспалительных цитокинов в культуре мононуклеарных клеток периферической крови пациентов с БФ или болезнью Гоше под его воздействием [45].

Дальнейшее изучение механизмов поражения сердца при БФ может прояснить патогенез других кардиомиопатий и заболеваний других органов. Благодаря признанию центральной роли нарушения лизосомного и/или эндосомного транспорта недавно удалось обнаружить сходство между болезнями Гоше и Паркинсона. Лизосомный белок NPC1, дефекты которого являются причиной болезни Ниманна-Пика, участвует в репликации вируса Эбола.

Заключение

Подходы к диагностике и лечению кардиальной формы БФ значительно усовершенствовались благодаря более глубокому изучению ее сложного патогенеза и ранней диагностике поражения сердца. Стратегия терапии может измениться при дальнейшем изучении вторичных механизмов развития заболевания, особенно воспаления миокарда. Существует много перспективных специфических методов лечения, однако проблемы поздней диагностики БФ и инициации специфической терапии остаются ключевыми, особенно у пациентов с поздним дебютом сердечно-сосудистого поражения, когда специфическая терапия может быть малоэффективной.