Как было выяснено в недавнем прошлом, помимо очевидных функций сердце выполняет еще и роль органа внутренней секреции. Это вызвало интерес не только среди теоретиков от медицины, но и среди практиков. Натрийуретические пептиды (НУП) выделены не только в миокарде, но и в ряде других внутренних органов, ранее не дискредитировавших себя эндокринными функциями. Было принято коллективное решение использовать количественные показатели НУП в крови для прогнозирования развития патологий сердца, так как этот метод был наименее инвазивным и простым для пациента.
Открытие эндокринной функции сердца
Натрийуретические пептиды были открыты еще в восьмидесятых годах прошлого века, когда учеными была замечена связь между растяжением камер сердца и интенсивностью секреции мочи. Авторы открытия вначале посчитали это явление рефлекторным и не придали ему значения.
Позже, когда за изучение данного вопроса взялись патоморфологи и гистологи, они выяснили, что в клетках ткани, составляющей предсердия, есть включения, содержащие в себе белковые молекулы. Экспериментально было доказано, что экстракт из предсердий крыс производит мощный диуретический эффект. Затем удалось выделить пептид и установить последовательность аминокислотных остатков, составляющих его.
Еще некоторое время спустя биохимики выделили в этом белке три отдельных компонента (альфа, бета и гамма), разных не только по химической структуре, но и по оказываемым эффектам: альфа был сильнее двух других. В настоящее время различают:
- предсердный НУП (тип А);
- мозговой НУП (тип В);
- уродилатин (тип С).
Биохимия натрийуретического пептида
Все натрийуретические пептиды схожи по своему строению и отличаются только концевыми азотистыми радикалами или расположением атомов углерода. На сегодняшний день все внимание химиков сконцентрировано на НУП типа В, так как он имеет более стабильную форму в плазме крови, а также позволяет получить более информативные результаты. Предсердный НУП играет роль одного из корректоров водно-электролитного баланса организма. Он вырабатывается в миокарде как в норме, так и на фоне хронической сердечной недостаточности.
Доказано, что предшественник мозгового НУП состоит из 108 аминокислотных остатков, синтезируемых клетками левого желудочка. Когда молекула отшнуровывается от цитоплазмы, на нее воздействует фермент фурин, который превращает этот белок в активную форму (всего 32 аминокислоты из 108). Мозговой НУП существует в крови всего 40 минут, после чего разлагается. Повышение синтеза данного белка связано с повышением растяжения стенок желудочков и ишемии сердца.
Выведение НУП из плазмы осуществляется двумя основными путями:
- расщепление лизосомальными ферментами;
- протеолиз.
Ведущую роль отводят воздействию на молекулы нейтральной эндопептидазы, однако оба способа вносят свою лепту в элиминацию натрийуретических пептидов.
Рецепторная система
Все эффекты натрийуретических пептидов осуществляются из-за взаимодействия их с рецепторами, расположенными в головном мозге, сосудах, мышцах, костной и жировой ткани. Эквивалентно трем видам НУП существует и три вида рецепторов – А, В и С. Но распределение «обязанностей» не так уж очевидно:
- рецепторы типа А взаимодействуют с предсердным и мозговым НУП;
- В-тип реагирует только на уродилатин;
- рецепторы С могут связываться со всеми тремя типами молекул.
Рецепторы принципиально отличаются друг от друга. А- и В-типы предназначены для реализации внутриклеточных эффектов натрийуретического пептида, а рецепторы типа С необходимы для биодеградации белковых молекул. Есть предположение, что воздействие мозгового НУП осуществляется не только посредством рецепторов типа А, но и с другими воспринимающими участками, которые реагируют на количество циклического гуанозинмонофосфата.
Наибольшее количество рецепторов типа С обнаружили в тканях головного мозга, надпочечниках, почках и сосудах. Когда молекула НУП связывается с рецептором типа С, она поглощается клеткой и расщепляется, а свободный рецептор возвращается на мембрану.
Физиология натрийуретического пептида
Мозговой и предсердный натрийуретические пептиды реализуют свои эффекты через систему сложных физиологических реакций. Но все они в конечном итоге приводят к одной цели – снижение преднагрузки на сердце. НУП воздействует на сердечно-сосудистую, эндокринную, выделительную и центральную нервную систему.
Так как данные молекулы имеют сродство к разным рецепторам, то выделить эффекты, которые оказывают отдельные виды НУП на ту или иную систему, затруднительно. К тому же действие пептида зависит не столько от его типа, сколько от места расположения воспринимающего рецептора.
Предсердный натрийуретический пептид относится к вазоактивным пептидам, то есть непосредственно влияет на диаметр сосудов. Но кроме этого он способен стимулировать выработку оксида азота, который также способствует расширению сосудов. НУП А- и В-типа имеют одинаковое по силе и направленности действие на все типы сосудов, а С-тип в значительной мере расширяет только вены.
В последнее время высказывается мнение, что НУП нужно воспринимать не только как вазодилататор, но преимущественно как антагонист вазоконстрикторов. Кроме того, есть исследования, которые доказывают, что натрийуретические пептиды влияют на распределение жидкости внутри и вне капиллярной сети.
Почечные эффекты натрийуретического пептида
Про натрийуретический пептид можно сказать, что он является стимулятором диуреза. В первую очередь НУП типа А усиливает почечный кровоток и увеличивает давление в сосудах клубочков. Это, в свою очередь, повышает клубочковую фильтрацию. В это же время НУП типа С усиливают выведение ионов натрия, а это ведет к еще большей потере воды.
При всем этом какого-либо значительного изменения системного давления не наблюдается, даже если уровень пептидов повышен в несколько раз. Все ученые сходятся во мнении, что эффекты, которые натрийуретические пептиды оказывают на почки, необходимы для коррекции водно-электролитного баланса при хронических патологиях сердечно-сосудистой системы.
Влияние на ЦНС
Мозговой натрийуретический пептид, как и предсердный, не может проникать через гематоэнцефалический барьер. Поэтому они воздействуют на структуры нервной системы, расположенные вне его. Но при этом некоторая часть НУП секретируется оболочками мозга и другими его участками.
Центральные эффекты натрийуретических пептидов заключаются в том, что они усиливают уже имеющиеся периферические изменения. Так, например, вместе со снижением преднагрузки на сердце организм уменьшает свою потребность в воде и минеральных солях, а также изменяется тонус вегетативной нервной системы в сторону парасимпатической ее части.
Лабораторные маркеры
Идея взять натрийуретический пептид на анализ во время нарушений работы сердечно-сосудистой системы возникла в начале 90-х годов прошлого века. Спустя десятилетие появились первые публикации с результатами исследований в этой области. Сообщалось, что НПУ типа В информативен при оценке степени тяжести сердечной недостаточности и прогнозировании течения болезни.
Содержание белков определяют в цельной венозной крови, смешанной с этилендиаминтетрауксусной кислотой, либо при помощи иммунохимического анализа. В норме уровень НУП не должен превышать 100 нг/мл. Кроме того, можно определить уровень предшественника НУП с помощью электрохемилюминесцентного метода. Отечественная медицина, не обладая таким разнообразием, использует иммуноферментный анализ как универсальное средство для определения количества вещества в сыворотке крови.
Определение дисфункции сердца
Натрийуретический пептид (норма - до 100 нг/мл) на данный момент является самым популярным и самым современным маркером для определения дисфункции сердечной мышцы. Первые исследования пептидов были связаны с трудностями дифференцировки хронической недостаточности кровообращения и хронической обструктивной болезни легких. Так как клинические симптомы были схожи, то тест помогал выявить причину недомогания и прогнозировать дальнейшее развитие болезни.
Второй патологией, которая подверглась изучению с данного ракурса, стала ишемическая болезнь сердца. Авторы исследований сходятся во мнении, что определение уровня НУП помогает установить предполагаемый уровень смертности или рецидива у пациента. Кроме того, динамическое отслеживание уровня НУП является маркером эффективности лечения.
В настоящее время уровень НУП определяют у пациентов с кардиомиопатией, гипертонической болезнью, стенозом магистральных сосудов и другими нарушениями кровообращения.
Применение в кардиохирургии
Эмпирическим путем было выявлено, что уровень атриального натрийуретического пептида в крови можно рассматривать как показатель тяжести состояния и работы левого желудочка у больных до и после операций на сердце.
Изучение данного явления началось еще 1993 году, но большого размаха достигло только в 2000-х. Было выявлено, что резкое снижение количества НУП в периферической крови, если до этого его уровень был постоянно повышен, свидетельствует о том, что функция миокарда восстанавливается и операция прошла успешно. Если снижения НУП не происходило, то пациент погибал со 100%-й вероятностью. Взаимосвязи между возрастом, полом и уровнем пептида выявлено не было, следовательно, этот показатель является универсальным для всех категорий пациентов.
Прогноз после операции
Перед хирургическим вмешательством на сердце натрийуретический пептид повышен. Ведь если бы было иначе, то и необходимости в лечении тоже не было. Высокий уровень НУП у пациентов до лечения является неблагоприятным фактором, который сильно влияет на прогноз после операции.
Так как группа, выбранная для исследования, была немногочисленная, то результаты получились неоднозначными. С одной стороны, определение уровня НУП до и после операции позволяло врачам спрогнозировать, какая медикаментозная и инструментальная поддержка будет необходима сердцу до полного восстановления его функций. Также было замечено, что повышенное количество НУП типа В является предвестником мерцательной аритмии в послеоперационном периоде.
