Galectin-3 biomarker level in patients with chronic heart failure
- Authors: Shevtsova V.I.1, Pashkova A.A.2, Kolpacheva M.G.2, Котова J.A.2, Pashkov M.V.2
-
Affiliations:
- VSMU named after N.N.Burdenko
- VSMU named after N.N. Burdenko
- Issue: Vol 25, No 2 (2024): Опубликован 28.06.2024
- Pages: 75-81
- Section: Внутренние болезни
- URL: https://new.vestnik-surgery.com/index.php/1990-472X/article/view/10128
- DOI: https://doi.org/10.18499/1990-472X-2024-25-2-75-81
Cite item
Full Text
Abstract
Materials and methods: 298 patients participated in the study. All patients were questioned using SARC-F questionnaire, hand dynamometry, bioimpedancemetry, "4-meter walking speed" test, 6-minute walk test, clinical status assessment scale (CSAS) was performed, ejection fraction and galectin-3 biomarker level were studied.
Patients were divided into 5 groups depending on body weight and the presence of sarcopenia.
Results: The results of the first stage of the study showed that FS II was more frequent in group 3; FS III was less frequent in group 3; FS IV was more frequent in group 1. The study revealed statistically significant differences in ejection fraction among patients: in groups 4 and 5 (obese patients), values characteristic of CHF with preserved ejection fraction prevailed.
The worst TSH values (Me 153 [68-170] m/s) were revealed in the first group. At the same time, the index values in the group of patients with sarcopenic obesity (Me 192 [159,5-319,5] ng/mL) were lower than in patients without obesity and sarcopenia, as well as in patients with obesity and sarcopenia only.
The values of galectin-3 level in group 1 (Me 16 [11-17] ng/mL) were minimal and statistically significantly different from those in other groups. The maximum values were determined in group 4 patients (with sarcopenic obesity) - Me 36 [30.25-39] ng/mL.
Conclusion: In patients with sarcopenic obesity, as well as with reduced body weight and sarcopenia more often occurs III FS of CHF. Patients with and without obesity and sarcopenia are characterized by HFpEF. The level of galectin-3 biomarker was significantly higher in the group of patients with sarcopenic obesity and significantly lower in patients with reduced body weight and sarcopenia.
Full Text
Актуальность. Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) – широко распространенное осложнение сердечно-сосудистых заболеваний при котором высок риском смерти в течение года с момента постановки диагноза. В старших возрастных группах риск существенно увеличивается [1]. Для пациентов с ХСН характерен существенный разброс параметров нутритивного статуса. Снижение массы тела встречается зачастую в исходе заболевания и ассоциировано со снижением выживаемости. Ожирение, являясь фактором риска ССЗ, также характерно для пациентов с ХСН. Учитывая тот факт, что средний возраст пациентов этой нозологической группы составляет около 70 лет, у них может встречаться саркопения [2]. При этом изменение течения заболевания в зависимости от нутритичного статуса практически не изучено.
Галектин-3 имеет важное значение в патофизиологических изменениях, характерных для ХСН, за счет влияния на ремоделирование сердца [3]. Этот биомаркер может секретироваться на поверхности воспалённых или повреждённых клеточных мембран, служит диагностически значимым проявлением различных патологических состояний [4]. Первоначально он выполняет защитную функцию, предотвращая апоптоз и некроз клеток миокарда [5]. В результате повреждения миокарда высвобождаются медиаторы воспаления, которые, в свою очередь, приводят к усилению экспрессии Галектина-3, активации фибробластов, усилению секреции коллагена [6]. Чрезмерный рост уровня коллагена сопровождается дезадаптивному ремоделированию желудочков сердца. Уровень Галектина-3 прогрессивно увеличивается у пациентов с ожирением и саркопенией, являясь независимым предиктором смертности от всех причин или госпитализации по поводу СН [7, 8].
Цель исследования: изучение уровня биомаркера Галектин-3 и течения ХСН у пациентов с разным соотношением жировой и мышечной тканей.
Материал и методы исследования. В исследовании приняли участие 298 человек (115 мужчин и 183 женщины, средний возраст 61 год), подписавшие добровольное информированное согласие на участие в исследовании. Протокол и дизайн исследования одобрен локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава России. С целью оценки состава тела всем пациентам было проведено анкетирование по опроснику SARC-F, выполнена кистевая динамометрия, биоимпедансметрия, тест «скорость ходьбы на 4 м». Критерием диагностики саркопении являлись: более 4 баллов по опроснику SARC-F, снижение скорости ходьбы менее 0,8 м/с [9], а также снижение мышечной массы по результатам проведения биоимпедансметрии [10]. Критерием диагностики ожирения являлся индекс массы тела (ИМТ) выше 30 кг/м2. Для определения клинического состояния пациента с ХСН и функционального класса была использована шкала, утвержденная клиническими рекомендациями и одобренная Минздравом Российской Федерации - шкала оценки клинического статуса (ШОКС), и тест с 6-минутной ходьбой, также изучались показатели фракции выброса пациентов и уровень биомаркера Галектин-3.
Пациенты были разделены на 5 групп в зависимости от наличия ожирения и саркопении. Первая 1 группа включала пациентов со сниженнием массы тела в сочетании с саркопенией (n=45). Во второй группе пациентов масса тела была в норме, при этом нормальная общая масса тела при наличии потери мышечной массы (n=79). В 3-й группе пациенты с нормальная общей и мышечной массой (n=49). В 4-й группе у пациентов выявлено ожирение в сочетании с саркопенией (n=72), в 5-й группе –ожирение без саркопении (n=53).
Для статистической обработки использовали методы непараметрической статистики.
Уровень Галектина-3 в крови определяли с помощью набора для ИФА (Cloud-Clone, Китай).
Полученные результаты и их обсуждение. В таблице 1 представлена характеристика состава тела пациентов, принявших участие в исследовании.
Далее было оценено течение заболевания в группах исследования.
С использованием критерия Хи-квадрата Пирсона выявлены статистически значимые различия (р<0,001) исследуемых по ФК в различных группах (рис.1).
Таблица 1. Соотношение общей, жировой и мышечной массы тела участников исследования
Показатель | Статисти-ческие показатели | Группы наблюдений | ||||
1 (сниженная масса + саркопения) | 2 (нормальная масса + саркопения) | 3 (нормальная масса без саркопении) | 4 (ожирение + саркопения) | 5 (ожирение без саркопении) | ||
Возраст (лет) | Ме | 60 | 61 | 65 | 59 | 59 |
Q1 - Q3 | 53-69 | 54-68 | 53-71 | 51,5-66 | 51-67 | |
Вес (кг) | Ме | 40,5 | 72,8 | 74,7 | 89,95 | 101 |
Q1 - Q3 | 37,4-48,2 | 64,4-80,6 | 66-83,6 | 79,4-100,7 | 96-111,9 | |
р1-2<0,001*; р1-3<0,001*; р1-4<0,001*; р1-5<0,001*; р2-4<0,001*; р2-5<0,001*; | ||||||
Рост (м) | Ме | 1,58 | 1,67 | 1,77 | 1,64 | 1,76 |
Q1 - Q3 | 1,5-1,69 | 1,58-1,78 | 1,69-1,81 | 1,56-1,74 | 1,69-1,8 | |
р1-2=0,004*; р1-3<0,001*; р1-5<0,001*; р2-3=0,007*; р2-5=0,016*; р3-4<0,001*; р4-5<0,001* | ||||||
ИМТ (кг/м2) | Ме | 16,73 | 26,55 | 24,8 | 33,19 | 33,47 |
Q1 - Q3 | 15,66-17,88 | 24,34-28,02 | 21,55-26,79 | 31,65-35,02 | 32,1-35,4 | |
р1-2<0,001*; р1-3<0,001*; р1-4<0,001*; р1-5<0,001*; р2-4<0,001*; р2-5<0,001*; р3-4<0,001*; | ||||||
SARC-F (балл) | Ме | 8 | 7 | 2 | 7 | 1 |
Q1 - Q3 | 6-9 | 5-9 | 1-2 | 5-8 | 1-2 | |
р1-3<0,001*; р1-5<0,001*; р2-3<0,001*; р2-5<0,001*; р3-4<0,001*; р4-5<0,001* | ||||||
Скорость ходьбы (м/с) | Ме | 0,4 | 0,3 | 1,6 | 0,4 | 1,5 |
Q1 - Q3 | 0,2-0,6 | 0,2-0,6 | 1,2-1,9 | 0,2-0,6 | 1,1-1,8 | |
р1-3<0,001*; р1-5<0,001*; р2-3<0,001*; р2-5<0,001*; р3-4<0,001*; р4-5<0,001* | ||||||
Динамометрия (левая рука); (кг) | Ме | 10 | 10 | 29 | 10 | 30 |
Q1 - Q3 | 7-15 | 7-14 | 24-32 | 6-14 | 23-36 | |
р1-3<0,001*; р1-5<0,001*; р2-3<0,001*; р2-5<0,001*; р3-4<0,001*; р4-5<0,001* | ||||||
Динамометрия (правая рука); (кг) | Ме | 11 | 11 | 29 | 10 | 30 |
Q1 - Q3 | 8-15 | 8-14 | 22-34 | 7-14,5 | 24-39 | |
р1-3<0,001*; р1-5<0,001*; р2-3<0,001*; р2-5<0,001*; р3-4<0,001*; р4-5<0,001* | ||||||
Динамометрия (среднее); (кг) | Ме | 10,5 | 10,5 | 28,5 | 9,8 | 30 |
Q1 - Q3 | 7,5-15 | 7,8-13,8 | 22,5-33 | 6,5-14,3 | 23,5-37 | |
р1-3<0,001*; р1-5<0,001*; р2-3<0,001*; р2-5<0,001*; р3-4<0,001*; р4-5<0,001* | ||||||
ИММ/ИМТ | Ме | 0,51 | 0,45 | 0,81 | 0,44 | 0,80 |
Q1 - Q3 | 0,41-0,59 | 0,34-0,50 | 0,69-0,87 | 0,37-0,52 | 0,67-0,84 | |
р1-3<0,001*; р1-5<0,001*; р2-3<0,001*; р2-5<0,001*; р3-4<0,001*; р4-5<0,001 | ||||||
Мышечная масса, кг | Ме | 8,56 | 11,89 | 19,03 | 14,68 | 26,20 |
Q1 - Q3 | 7,17-10,26 | 9,04-13,95 | 15,51-21,43 | 12,16-17,13 | 22,28-28,51 | |
р1-2=0,019*; р1-3<0,001*; р1-4<0,001*; р1-5<0,001*; р2-3<0,001*; р2-4<0,001*; | ||||||
Мышечная масса, % | Ме | 20 | 15 | 25 | 17 | 26 |
Q1 - Q3 | 16-24 | 12-18 | 23-28 | 13,5-20,5 | 23-28 | |
р1-2=0,001*; р1-3=0,001*; р1-5<0,001*; р2-3<0,001*; р2-5<0,001*; р3-4<0,001*; р4-5<0,001* | ||||||
Рисунок 1. Частоты встречаемости ФК ХСН у пациентов, принявших участие в исследовании
Пациенты с ФК II чаще встречался в третьей группе, с ФК III статистически значимо реже в этой группе в сравнении с другими группами. Четвертый ФК чаще всего встречался у пациентов первой группы, с нормальной массой тела без саркопении пациенты имели менее тяжелое течение ХСН.
р1-2<0,001*, р1-3<0,001*, р1-4<0,001*, р1-5<0,001*, р2-4<0,001*, р2-5<0,001*, р3-4<0,001*, р3-5<0,001*
Рис. 3. Результаты теста с 6-минутной ходьбой, м
р1-2<0,001*, р1-3<0,001*, р1-4<0,001*, р1-5<0,001*
Рис. 2. Показатели фракции выброса пациентов, %
В ходе исследования выявлены статистически значимые различия по фракции выброса у пациентов. При этом в группах 4 и 5 (пациенты с ожирением) преобладали значения, характерные для ХСН с сохраненной фракцией выброса.
Статистически значимые результаты исследования ТШХ (р1-2,3,4,5<0,001) показывают, что в первой группе со сниженной массой тела и наличием саркопении были выявлены худшие показатели прохождения пациентами расстояния за 6 минут (51-107 м), что соответствует 4 функциональному классу ХСН. При этом, значения показателя в 4 группе (пациенты с саркопеническим ожирением) оказались меньше, чем у пациентов без ожирения и саркопении, а также только с ожирением и только с саркопенией.
При анализе уровня Галектина-3 выявлены статистически значимые различия (рис. 4).
Рисунок 4. Уровень биомаркера Галектин-3 у пациентов с ХСН
Показатели в первой группе были минимальными и статистически значимо отличались от показателей в других группах. Максимальные значения определены у пациентов 4 группы (с саркопеническим ожирением), то есть были выше, чем у пациентов с нормальным составом тела, только с ожирением или только с саркопенией.
Таким образом, течение ХСН отличается в зависимости от нутритивного статуса пациента. Кахексия характерна для пациентов в исходе заболевания, сопровождается снижением жировой и мышечной массы и является независимым предиктором снижения выживаемости у пациентов с хронической сердечной недостаточностью. В нашем исследовании получены худшие показатели ШОКС, ТШХ именно у пациентов со сниженной массой тела и саркопенией.
Метаанализ, проведенный в 2021 году [11], подтвердил, что распространенность саркопении при ХСН составляет от 10 до 69%, в среднем около 35%. При этом высокая распространенность саркопенического ожирения характерна для пациентов с ХСН [12].
В группе пациентов с саркопеническим ожирением показатели ШОКС, ТШХ были ниже, а уровень биомаркера Галектин-3 был выше, чем у пациентов с нормальными показателями веса и мышечной массы. Взаимное влияние миопатии, характерной для саркопении, и ХСН приводит к ухудшению течения заболевания [13, 14]. Сложное взаимодействие общих патофизиологических механизмов, таких как повышение уровня провоспалительных цитокинов, окислительный стресс, резистентность к инсулину, гормональные изменения и снижение физической активности, лежит в основе тесной связи между саркопенией и ожирением. Саркопения снижает физическую активность, что приводит к снижению затрат энергии и увеличивает риск ожирения [15]. Напротив, увеличение висцерального жира вызывает воспаление, которое способствует развитию саркопении [16, 17].
Саркопения, ожирение и саркопеническое ожирение являются факторами риска неблагоприятного прогноза у пациентов с ХСН [18, 19]. Для выбора наиболее эффективной тактики лечения пациентов необходимо идентифицировать клинические фенотипы ХСН с оценкой компонентов состава тела. На амбулаторном этапе сопоставление антропометрии и оценки мышечной силы и функции — динамометрия позволят врачу разработать индивидуальную тактику ведения пациента.
Выводы. У пациентов с саркопеническим ожирением, а также со сниженной массой тела и саркопенией чаще встречается III ФК ХСН. Для пациентов с ожирением и саркопенией и без нее характерна ХСН со сниженной ФВ.
Уровень биомаркера Галектин-3 был значимо выше в группе пациентов с саркопеническим ожирением и значимо ниже у пациентов со сниженной массой тела и саркопенией.
About the authors
Veronika Ivanovna Shevtsova
VSMU named after N.N.Burdenko
Author for correspondence.
Email: shevvi17@yandex.ru
Candidate of Medical Sciences, Associate Professor of the Department of Polyclinic Therapy
Russian Federation, 10 Studentskaya str., Voronezh, 394036Anna Alexandrovna Pashkova
VSMU named after N.N. Burdenko
Email: apashkova@vrngmu.ru
MD, Professor, Head of the Department of Polyclinic Therapy
Russian Federation, 10 Studentskaya str., Voronezh, 394036Marina Gennadievna Kolpacheva
VSMU named after N.N. Burdenko
Email: marina.kolpacheva.1997@mail.ru
assistant of the Department of polyclinic therapy
Russian Federation, 10 Studentskaya str., Voronezh, 394036Julia Alexandrovna Котова
VSMU named after N.N. Burdenko
Email: kotova_u@inbox.ru
MD, Associate Professor, Head of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics
Russian Federation, 10 Studentskaya str., Voronezh, 394036Michael Vitalievich Pashkov
VSMU named after N.N. Burdenko
Email: pashkov@nmtmed.ru
PhD, Associate Professor of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics
Russian Federation, 10 Studentskaya str., Voronezh, 394036References
- Murphy S.P, Ibrahim N.E, Januzzi J.L. Heart Failure with Reduced Ejection Fraction: A Review. JAMA – 2020. - 324(5):488-504. doi: 10.1001/jama.2020.10262.
- Фомин И.В. Эпидемиология хронической сердечной недостаточности в Российской Федерации. В кн.: Хроническая сердечная недостаточность - М.: ГЭОТАР-Медиа - 2010. - с. 7 - 77.
- Galectin-3: an emerging biomarker in stroke and cerebrovascular diseases / Venkatraman A, Hardas S, et all.// Eur J Neurol. 2018; 25(2): 238–246. doi: 10.1111/ene.13496.
- Sygitowicz G, Maciejak-Jastrzębska A, Sitkiewicz D. The Diagnostic and Therapeutic Potential of Galectin-3 in Cardiovascular Diseases. Biomolecules. 2022; 12(1): 46. doi: 10.3390/biom12010046.
- Predictive value of plasma galectin-3 levels in heart failure with reduced and preserved ejection fraction / de Boer RA, Lok DJ, Jaarsma T, et all. // Ann Med. 2011; 43(1): 60–68. doi: 10.3109/07853890.2010.538080.
- Sanchez-Mas J, Lax A, Asensio-Lopez MC, et al. Galectin-3 expression in cardiac remodeling after myocardial infarction. Int J Cardiol. 2014; 172(1): e98–e101. doi: 10.1016/j.ijcard.2013.12.129.
- Correlation of Serum Galectin-3 Levels with Ejection Fractions in Healthy Subjects and Heart Failure Patients / Naureen A, Munir K, et all. // Pak J Med Health Sci. 2023; 17 (2): 689–691. doi: 10.53350/pjmhs2023172689.
- Altun Özgür, Dikker O, Akarsu M, et al. The relationship of serum galectin-3 levels with obesity and insulin resistance. J Surg Med. 2019; 3(8): 564–567. doi: 10.28982/josam.602984.
- Peel N.M, Kuys S.S, Klein K. Gait speed as a measure in geriatric assessment in clinical settings: a systematic review. J Gerontol A Biol Sci Med Sci – 2013. - №68 - р. 39–46.
- Heber D, Ingles S, Ashley J.M, et al. Clinical detection of sarcopenic obesity by bioelectrical impedance analysis. Am J Clin Nutr. – 1996. -64(3):472-77. doi: 10.1093/ajcn/64.3.472S.
- Zhang Y, Zhang J, Ni W, et al. Sarcopenia in heart failure: a systematic review and meta-analysis. ESC Heart Fail. – 2021. - 8(2):1007-17. doi:101002/ehf2.13255.
- Springer J, Springer J.I, Anker S.D Muscle wasting and sarcopenia in heart failure and beyond: update 2017. ESC Heart Fail. - 2017. - 4(4):492-8. doi:101002/ehf2.12237. 33.
- Chen P, Liu Z, Luo Y, et al. Predictive value of serum myostatin for the severity and clinical outcome of heart failure. Eur J Intern Med. – 2019. - 64:33-40. doi: 10.1016/j.ejim.2019.04.017.
- Berezin A.E, Berezin A.A, Lichtenauer M. Myokines and Heart 31. Failure: Challenging Role in Adverse Cardiac Remodeling, Myopathy, and Clinical Outcomes. Dis Markers. - 2021. -doi:101155/2021/664461.
- Роль диеты и физической активности в терапии пациентов с сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса / Драпкина О. М., Дуболазова Ю. В., Елиашевич С. О. // . Кардиоваскулярная терапия и профилактика. - 2017. - 16(2):73-80 doi. org/10.15829/1728-8800-2017-2-73-80
- Sarcopenia and Sarcopenic Obesity and Mortality Among Older People / Benz E, Pinel A, Guillet C, et all. // JAMA Netw Open. 2024 Mar 4; 7 (3): e243604. doi: 10.1001/ jamanetworkopen. 2024.3604. PMID: 38526491; PMCID: PMC10964118.
- Jensen GL. Inflammation: roles in aging and sarcopenia. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 2008 Nov-Dec;32(6):656-9. doi: 10.1177/0148607108324585. PMID: 18974248.
- Morley JE. Sarcopenia in the elderly. Fam Pract. 2012 Apr;29 Suppl 1:i44-i48. doi: 10.1093/fampra/cmr063. PMID: 22399555.
- Chung JY, Kang HT, Lee DC, Lee HR, Lee YJ. Body composition and its association with cardiometabolic risk factors in the elderly: a focus on sarcopenic obesity. Arch Gerontol Geriatr. 2013 Jan-Feb;56(1):270-8. doi: 10.1016/j.archger.2012.09.007. Epub 2012 Oct 15. PMID: 23079031.
