Влияние возраста на экспрессию церамид-метаболизирующих ферментов в жировой ткани пациентов с ишемической болезнью сердца Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

DOI: 10.31550/1727-2378-2024-23-8-15-22 | fcc>

Влияние возраста на экспрессию церамид-метаболизирующих ферментов в жировой ткани пациентов с ишемической болезнью сердца

Е.В. Белик1, С.Е. Долматова1, 2Н, Ю.А. Дылева1, Е.Г. Учасова1, Е.Е. Горбатовская1, 2, О.В. Груздева1, 2

1 ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»; Россия, г. Кемерово

2 ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный медицинский университет» Минздрава России; Россия, г. Кемерово РЕЗЮМЕ

Цель. Выявление особенностей экспрессии генов ферментов синтеза de novo и ферментов деградации церамидов (Cer) в жировых депо различной локализации у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями в зависимости от возраста. Дизайн. Одноцентровое проспективное клиническое исследование.

Материалы и методы. Обследованы 60 пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС). Биоптаты подкожной (ПЖТ), эпикардиаль-ной (ЭЖТ), периваскулярной жировой ткани (ПВЖТ) получены во время коронарного шунтирования. Экспрессия генов ферментов синтеза Cer de novo (субъединиц С1 и С2 серин-пальмитоилтрансферазы — SPTLC1, SPTLC2; церамидсинтазы 1-6 — CERS1-6; дигидро-церамиддесатуразы — DEGS1) и деградации Cer (кислой церамидазы — ASAH1, сфингомиелинсинтазы 1 и 2 — SGMS1 и SGMS2) оценена при помощи количественной полимеразной цепной реакции.

Результаты. Экспрессия генов ферментов синтеза Cer de novo максимальна в ЖТ сердца у лиц 75 лет и старше, высокий уровень CERS5 и CERS6 (продуцирующих Cer14:0 и Cer16:0) в ЭЖТ — у больных 60-74 лет. Наибольшая экспрессия гена CERS2 (синтезирующей Cer20:0, 22:0, 24:0, 24:1, 26:0) в ЭЖТ наблюдалась в группе лиц 60-74 лет, в ПВЖТ — 75 лет и старше. Повышенная экспрессия гена ASAH1 (деградация Cer на сфингозин и свободные жирные кислоты) выявлена у пациентов 75 лет и старше, генов SGMS1 и SGMS2 (преобразование Cer в сфингомиелин) — у лиц 60-74 лет во всех ЖТ. Эти результаты свидетельствуют о модуляции синтеза и накоплении Cer в ЖТ сердечной локализации с возрастом.

Заключение. ЖТ пациентов с ИБС различалась по уровню экспрессии генов ферментов синтеза de novo и деградации Cer в зависимости от возраста. Вероятно, ЖТ сердечной локализации подвергается более глубокому возрастному ремоделированию, что может приводить к накоплению Cer в ЭЖТ и ПВЖТ.

Ключевые слова: экспрессия генов ферментов, синтез церамидов, деградация церамидов, возраст, ишемическая болезнь сердца.

Для цитирования: Белик Е.В., Долматова С.Е., Дылева Ю.А., Учасова Е.Г., Горбатовская Е.Е., Груздева О.В. Влияние возраста на экспрессию церамид-метаболизирующих ферментов в жировой ткани пациентов с ишемической болезнью сердца. Доктор.Ру. 2024;23(8):15-22. DOI: 10.31550/1727-2378-2024-23-8-15-22

The Effect of Age on the Expression of Ceramide-Metabolizing Enzymes in the Adipose Tissue of Patients with Coronary Artery Disease

E.V. Belik1, S.E. Dolmatova1, 2H, Yu.A. Dyleva1, E.G. Uchasova1, E.E. Gorbatovskaya1, 2, O.V. Gruzdeva12

1 Scientific and Research Institute of Complex Cardiovascular Problems; Kemerovo, Russian Federation

2 Kemerovo State Medical University; Kemerovo, Russian Federation

ABSTRACT

Aim. To identify the features of gene expression of de novo synthesis enzymes and ceramide (Cer) degradation enzymes in fat depots of various localization in patients with cardiovascular diseases, depending on age. Design. A single-center prospective clinical study.

Materials and methods. 60 patients with coronary artery disease (CAD) were examined. Biopsies of subcutaneous (SAT), epicardial (EAT), and perivascular adipose tissue (PVAT) were obtained during coronary bypass surgery. Gene expression of de novo Cer synthesis enzymes (C1 and C2 subunits of serine palmitoyltransferase — SPTLC1,SPTLC2; ceramide synthase 1-6 — CERS1-6; dihydroceramide desaturase — DEGS1) and degradation of Cer (acid ceramidase — ASAH1, sphingomyelin synthase 1 and 2 — SGMS1 and SGMS2,) were evaluated using quantitative polymerase chain reaction.

Results. The expression of Cer de novo synthesis enzyme genes is maximal in the ventricular tract of persons 75 years and older, with a high level of CERS5 and CERS6 (producing Cer14:0 and Cer16:0) in EAT — in persons 60-74 years old. The highest expression of the CERS2 gene (synthesizing Cer 20:0, 22:0, 24:0, 24:1, 26:0) in EAT, it was observed in the group of people aged 60-74 years, in PVAT — 75 years and older. Increased expression of the ASAH1 gene (degradation of Cer to sphingosine and free fatty acids) was detected in patients 75 years and older, SGMS1 and SGMS2 genes (conversion of Cer to sphingomyelin) — in persons 60-74 years of age in all AT. These results indicate the modulation of synthesis and accumulation of Cer in the AT ventricular localization with age.

Conclusion. The AT of patients with coronary heart disease differed in the level of expression of de novo synthesis enzyme genes and Cer degradation depending on age. It is likely that the AT ventricular localization undergoes deeper age-related remodeling, which can lead to the accumulation of Cer in the EAT and PVAT.

Keywords: enzyme gene expression, ceramide synthesis, ceramide degradation, age, coronary heart disease.

For citation: Belik E.V., Dolmatova S.E., Dyleva Yu.A., Uchasova E.G., Gorbatovskaya E.E., Gruzdeva O.V. The effect of age on the expression of ceramide-metabolizing enzymes in the adipose tissue of patients with coronary artery disease. Doctor.Ru. 2024;23(8):15-22. (in Russian). DOI: 10.31550/1727-2378-2024-23-8-15-22

^ Долматова Софья Евгеньевна / Dolmatova, S.E. — E-mail: [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что с увеличением возраста жировая ткань (ЖТ), которая является не только местом хранения, но и активным эндокринным органом, претерпевает значительные изменения. Ремоделирование ЖТ включает перераспределение отложений и состава параллельно с функциональными нарушениями, такими как дефектный адипогенез, воспаление, выработка адипоцитокинов и резистентность к инсулину. Старение ЖТ влияет и на другие органы, способствуя аккумуляции липидов в не предназначенных для их хранения местах, что приводит к системному воспалению, нарушению работы метаболической системы и ускорению процессов старения [1].

Недавние достижения в области липидомики позволили изучить сложный липидный состав ЖТ и его роль в метаболических нарушениях при ожирении, сахарном диабете и сердечно-сосудистых заболеваниях (ССЗ). Кроме того, липидомика способствовала значительно более глубокому пониманию молекулярных механизмов, лежащих в основе этих нарушений, идентификации биоактивных липидных медиаторов и потенциальных терапевтических мишеней [2].

Среди всех липидов особое внимание уделяется цера-мидам (Cer) и их метаболитам. Считается, что накопление Cer наиболее опасно, поскольку ведет к липотоксичности, вызывающей ряд клеточных дисфункций, лежащих в основе различных кардиометаболических заболеваний, в том числе ишемической болезни сердца (ИБС) [3]. В экспериментальных работах показано значительное увеличение уровней Cer в стареющих клетках и мышцах [4].

Cer способны модулировать сигнальные пути, участвующие в регуляции метаболизма глюкозы, синтеза триацилгли-церидов (ТАГ), развитии апоптоза, фиброза и атеросклероза. Но до сих пор не определено, происходит ли модуляция Cer в ответ на типовые патологические процессы, такие как оксидативный стресс, эндотелиальная дисфункция, гипоксия, воспаление, или же Cer активно участвуют в развитии заболеваний, вызывая дисфункциональные изменения в органах и тканях [3, 5].

Содержание Cer в адипоцитах зависит от соотношения процессов их образования и утилизации, что особенно важно для эпикардиальной (ЭЖТ) и периваскулярной ЖТ (ПВЖТ), локализованных в непосредственной близости от очага поражения при ИБС [6]. Ингибирование синтеза либо ускорение деградации Cer приводит к снижению их уровня и облегчает течение атеросклероза [7].

Стратегия снижения/нормализации уровней Cer при ИБС, инфаркте миокарда, артериальной гипертензии привлекает все большее внимание исследователей. Ранее нами продемонстрирована активация синтеза Cer de novo в ЖТ эпикар-диальной локализации при коронарогенной патологии, что может приводить к аккумуляции Cer, потенцируя ряд патологических процессов, ассоциированных с атеросклерозом [8].

Деградация Cer на сфингозин и свободные жирные кислоты (ЖК) в аппарате Гольджи опосредуется ферментом церамидазой. В сердце экспрессируется кислая церами-даза (ASAH1), сверхэкспрессия которой снижает интенсивность гибели кардиомиоцитов и обеспечивает кардио-протекцию [9]. Кроме того, Cer являются субстратом для фермента сфингомиелинсинтазы (SMS), имеющей несколько изоформ. SMS1 отвечает за синтез сфингомиелина (SM) в аппарате Гольджи (SGMS1), а SMS2 — в плазматической мембране (SGMS2). Повышенное содержание SM (образовавшегося под действием SGMS1 и SGMS2) в стенке аорты и плазме ассоциировано с атеросклерозом [10].

Изучение старения ЖТ является потенциальной стратегией увеличения продолжительности жизни населения. Поскольку ЖТ может играть ключевую роль в процессе старения и быть терапевтической мишенью для лечения возрастных заболеваний, необходимо ее дальнейшее исследование.

Для раннего выявления пациентов высокого риска активно изучается изменение уровней циркулирующих Cer в зависимости от возраста [11, 12]. Однако данные об уровне экспрессии генов ферментов Cer в ЖТ сердца и сосудов и их связи с возрастом практически отсутствуют [13].

Цель исследования: выявление особенностей экспрессии генов ферментов синтеза Cer de novo и ферментов деградации Cer в жировых депо различной локализации у пациентов с ССЗ в зависимости от возраста.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Одноцентровое проспективное клиническое исследование проводилось на базе НИИ КПССЗ г. Кемерово с января 2023 года по январь 2024 года.

Экспрессия генов ферментов синтеза de novo и деградации Cer в локальных жировых депо определена у 60 пациентов с ИБС. У всех обследованных проведена прямая реваскуляри-зация миокарда методом коронарного шунтирования (КШ).

Обследованные пациенты подписали добровольное информированное согласие на участие в исследовании, протокол которого утвержден локальным этическим комитетом организации. Пациентов включали в исследование, согласно ГОСТ Р 52379-2005 («Надлежащая клиническая практика») и принципам Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (Этические принципы медицинских исследований с участием человека) с учетом изменений, принятых в 2013 г., Правилам клинической практики в Российской Федерации, утвержденным Приказом Минздрава России № 266 от 19.06.2003 г., а также критериям включения и исключения.

Критерии включения: наличие клиники стенокардии I-III функционального класса и/или постинфарктного кардиосклероза, показаний к КШ (с учетом данных коронаро-графии), согласие на проведение исследования.

Критерии исключения: отказ от участия, возраст старше 80 лет, наличие клинически значимой сопутствующей патологии в анамнезе или выявленной на госпитальном этапе.

Как видно из таблицы 1, в которой представлена кли-нико-анамнестическая характеристика обследованных, преобладали мужчины. Нами зафиксированы следующие кардиоваскулярные факторы риска: артериальная гипертензия, установленная при артериальном давлении » 140/90 мм рт. ст.; дислипидемия на основании ранее зафиксированного в течение как минимум 1 года повышения уровня общего холестерина (ХС) в сыворотке > 5,2 ммоль/л, ХС липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) > 4,0 ммоль/л, ТАГ > 2,2 ммоль/л или применения гиполипидемических средств; курение (по крайней мере одной сигареты в день в прошлом году).

Систолическая функция левого желудочка оценивалась по фракции выброса по Тейхольцу и соответствовала сохранной. Согласно рекомендациям Министерства здравоохранения РФ (2020) и Европейского общества кардиологов (2020), на госпитальном этапе все пациенты получали стандартную медикаментозную терапию.

Во время аортокоронарного шунтирования получали образцы локальных жировых депо различной локализации: подкожной ЖТ (ПЖТ) (подкожная клетчатка нижнего

Таблица 1. Клинико-анамнестическая характеристика пациентов (n = 60) Table 1. Clinical and anamnestic characteristics of patients (n = 60)

Параметр Значение

Мужчины, п (%) 37 (61,7)

Возраст, годы, Ме ^25; Q75) 65,9 (49,5; 77,0)

Индекс массы тела, кг/м2, Ме ^25; Q75) 25,5 (22,4; 30,3)

Артериальная гипертензия, п (%) 35 (58,3)

Дислипидемия, п (%) 27 (45,0)

Курение, п (%) 31 (51,7)

Впервые диагностированная ишемическая болезнь сердца 36 (60,0)

при госпитализации, п (%)

Инфаркт миокарда в анамнезе, п (%) 43 (71,7)

Острое нарушение мозгового кровообращения, п (%) 10 (16,7)

Атеросклероз других бассейнов, п (%) 10 (16,7)

Нет стенокардии, п (%) 2 (3,3)

Стенокардия I функционального класса (ФК), п (%) 0

Стенокардия II ФК, п (%) 25 (41,7)

Стенокардия III ФК, п (%) 33 (55,0)

Стенокардия IV ФК, п (%) 0

Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) I ФК, п (%) 33 (55,0)

ХСН II ФК, п (%) 27 (45,0)

ХСН III ФК, п (%) 0

ХСН IV ФК, п (%) 0

Атеросклероз одной коронарной артерии (КА), п (%) 2 (3,3)

Атеросклероз двух КА, п (%) 9 (15,0)

Атеросклероз трех и более КА, п (%) 49 (81,7)

Фракция выброса, %, Ме ^25; Q75) 52,5 (45,2; 59,1)

Липидограмма, Me (Q25; Q75)

Общий холестерин, ммоль/л 5,87 (4,11; 8,37)

Холестерин липопротеинов высокой плотности, ммоль/л 0,90 (0,49; 0,96)

Холестерин липопротеинов низкой плотности, ммоль/л 3,33 (2,97; 5,69)

Холестерин липопротеинов очень низкой плотности, ммоль/л 0,61 (0,47; 1,35)

Триацилглицериды, ммоль/л 1,77 (1,55; 2,88)

Индекс атерогенности 3,39 (2,76; 4,38)

Терапия на госпитальном этапе, n (%)

Ацетилсалициловая кислота 55 (91,7)

Клопидогрел 7 (11,7)

Варфарин 0

ß-блокаторы 55 (91,7)

Ингибиторы ангиотензин- 45 (75,0)

превращающего фермента

Статины 60 (100,0)

Блокаторы Са-каналов 45 (75,0)

Нитраты 3 (5,0)

Диуретики 49 (81,7)

угла средостенной раны), ЭЖТ (правые отделы сердца — предсердие и желудочек), ПВЖТ (область ствола левой коронарной артерии) массой 3-5 г, которые подвергались криогенной заморозке в жидком азоте и хранению при температуре -150 °С.

Экспрессия генов ферментов синтеза Cer de novo (субъединиц С1 и С2 серин-пальмитоилтрансферазы — SPTLC1, SPTLC2; церамидсинтазы 1-6 — CERS1-6; дигидроцерамид-десатуразы — DEGS1) и деградации Cer (ASAH1, SMS 1 и 2 — SGMS1 и SGMS2) оценена при помощи количественной поли-меразной цепной реакции.

Подробное описание экстракции РНК и количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени для определения экспрессии генов ферментов синтеза de novo и деградации Cer приведено в ранее опубликованной нами работе [13].

Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью GraphPad Prism 8 (GraphPad Software). Результаты представлены в виде медианы (Ме), 25-го и 75-го процентилей. Для выявления различий между группами использовали непараметрические критерии.Сравнение трех независимых групп проводили при помощи критерия Краскела — Уоллиса с последующим попарным сравнением U-критерия Манна — Уитни. Категориальные переменные, выраженные в процентах, сравнивали с применением критерия х2 или точного критерия Фишера. Различия считали статистически значимыми при достигнутом уровне значимости p < 0,05 на всех этапах статистического анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ

С учетом того, что дислипидемия, как и экспрессия цера-мид-метаболизирующих ферментов, ассоциирована с возрастом, нами оценен липидный спектр пациентов. Пациенты с ИБС были разделены на три возрастные группы: моложе 60 лет, 60-74 года и 75 лет и старше. При межгрупповом сравнении показатели липидного спектра статистически значимо не различались в зависимости от возраста (табл. 2).

Далее определена экспрессия генов ферментов синтеза Cer de novo. Установлено, что максимальный уровень матричной РНК (мРНК) гена основной (регуляторной) субъединицы С1 ключевого фермента синтеза Cer de novo серин-пальмитоилтрансферазы SPTLC1 наблюдался в ЖТ сердечной локализации (ЭЖТ и ПВЖТ) пациентов с ИБС 75 лет и старше. Экспрессия гена CERS1, церамидсинтазы, продуцирующей Cer18:0, была минимальна в ЭЖТ и ПЖТ в группе 60-74 лет. При этом самые высокие уровни мРНК CERS1 наблюдались у лиц 75 лет и старше независимо от локализации ЖТ.

Низкие уровни мРНК CERS2, синтезирующей Cer20:0, 22:0, 24:0, 24:1, 26:0, выявлены в ЖТ сердечной локализации у пациентов младше 60 лет, в отличие от ПЖТ, где ее концентрация оказалась максимальной. Наибольшая экспрессия гена CERS2 в ЭЖТ наблюдалась в группе лиц 60-74 лет, в ПВЖТ — 75 лет и старше. Максимальная экспрессия гена CERS3, ответственной за продукцию Cer22-26, выявлена у лиц 75 лет и старше во всех типах ЖТ, наименьшая — в группе младше 60 лет.

Самый высокий уровень мРНК CERS4 (Cer18:0, Cer20:0) в ЖТ независимо от локализации отмечался у пациентов 75 лет и старше.

Экспрессия генов CERS5 и CERS6, продуцирующих Cer14:0 и Cer16:0, в ПЖТ и ПВЖТ была максимальной в группе 75 лет и старше, тогда как в ЭЖТ — у пациентов 60-74 лет. При этом

Таблица 2. Характеристика липидного спектра пациентов в зависимости от возраста, Me (Q25; Q75) Table 2. Characteristics of the lipid spectrum of patients depending on age, Me (Q25; Q75)

о

Параметр Пациенты моложе 60 лет Пациенты 60-74 лет Пациенты 75 лет и старше Р

Общий холестерин, ммоль/л 3,60 (3,05; 4,45) 3,55 (2,90; 3,90) 3,45 (2,80; 4,10) 0,6831

Холестерин липопротеинов высокой плотности, ммоль/л 1,13 (1,08; 1,20) 0,74 (0,67; 1,30) 1,25 (1,18; 1,33) 0,2209

Холестерин липопротеинов низкой плотности, ммоль/л 1,83 (1,31; 2,48) 1,40 (1,16; 1,72) 1,61 (1,19; 2,22) 0,4920

Триацилглицериды, ммоль/л 1,40 (1,25; 1,90) 1,65 (1,50; 2,80) 1,15 (0,85; 1,35) 0,0687

Индекс атерогенности 2,05 (1,50; 2,90) 3,25 (1,95; 3,95) 1,65 (1,35; 2,05) 0,4018

минимальная экспрессия CERS5 и CERS6 во всех типах ЖТ выявлена в группе моложе 60 лет.

Уровни мРНК DEGS1, катализирующей добавление характерной 4,5-транс-двойной связи в дигидроцерамиды, которая придает Сег уникальные свойства для индукции апоп-

тоза, аутофагии и окислительного стресса, различались только в ЖТ подкожной локализации: наибольший уровень выявлен у пациентов старше 75 лет, минимальный — младше 60 лет. В ЖТ сердечной локализации (ЭЖТ и ПВЖТ) статистически значимые различия не обнаружены (рис. 1).

Рис. 1. Экспрессия генов ферментов синтеза церамидов de novo в экстрактах липидов тканей локальных жировых депо пациентов в зависимости от возраста, ACt.

Примечание. Здесь и в рисунке 2: ПВЖТ — периваскулярная жировая ткань, ПЖТ — подкожная жировая ткань, ЭЖТ — эпикардиальная жировая ткань

Fig. 1. Expression of genes of de novo ceramide synthesis enzymes in extracts of lipids of tissues of local fat depots of patients depending on age, ACt

■ Пациенты моложе 60 лет

■ Пациенты 60-74 лет Пациенты 75 лет и старше

ПЖТ

SPTLC1

p = 0,035

ЗУ

I

ЭЖТ

ПВЖТ

CERS1

p = 0,006

г

p = 0,025 I-1

p = 0,025 I-1

p = 0,039 г~

I

H

p = 0,009

:

p = 0,004

г

H

p = 0,012

p = 0,033

p = 0,004

и 5 ,1

0,

9

,2

0, °

ПЖТ

p = 0,00 г I

31

г

p = 0,005

HI

ЭЖТ

ПВЖТ

CERS2

p = 0,013

г

1

p = 0,003 p = 0,017

1

I

1

p = 0,015

Г

p = 0,025

p = 0,015

p = 0,019

^ 3=

U

ПЖТ

ЭЖТ

ПВЖТ

CERS3

p = 0,004 p = 0,017

I-1 I-1

p = 0,002 p = 0,003

I—I I—I

I I

p = 0,017

p = 0,002

г

i

p = 0,025 I—I

I

rii I I

I

9 ,2 0, 33

0,

со 4 4 1 х 6

,6 ,2 со ,7 со

3, 4, 0, 1, 0,

ПЖТ

ЭЖТ

ПВЖТ

p = 0,003

CERS4

p = 0,043

I-1 p = 0,021

p = 0,017 I-1

I-1 p = 0,024

I I

CERS5

p = 0,017

p = 0,019 I-1

I

p = 0,031 I—I I

p = 0,022 I—I

I

p = 0,003

p = 0,011

CERS6

p = 0,006 p = 0,017 I I p = 0,003

I-1 p = 0,011 I I

p = 0,033 1 1

I

I

p = 0,027

5 Г1П X

0, ,03 0, ,03

,13 0, В 4 6 07

0, 1 0, * 1

p = 0,025 I-1

I I

DEGS1

p = 0,007

г

p = 0,035 I-1

I

I I I

I pi-

3 3 26 31 26

0, 0, 0, 0, 0,

ПЖТ

ЭЖТ

ПВЖТ

ПЖТ

ЭЖТ

ПВЖТ

ПЖТ

ЭЖТ

ПВЖТ

ПЖТ

ЭЖТ

ПВЖТ

Затем мы изучили экспрессию генов ферментов, утилизирующих Cer. Установлено, что у пациентов с ИБС 75 лет и старше самая высокая экспрессия гена ASAH1, отвечающей за деградацию Cer на сфингозин и свободные ЖК, независимо от локализации ЖТ; она превышала показатели у лиц младше 60 лет и 60-74 лет в ПЖТ и у больных моложе 60 лет в ЭЖТ и ПВЖТ. Максимальные уровни мРНК генов SMS 1 и 2 (SGMS1 и SGMS2), преобразующих Cer в SM, выявлены в группе 60-74 лет во всех типах ЖТ (рис. 2).

ОБСУЖДЕНИЕ

Тесная взаимосвязь возраста с распространенностью ИБС не вызывает сомнений [14]. Сердце особенно подвержено возрастным изменениям при старении из-за зависимости миокарда от митохондриального р-окисления ЖК для получения энергии. Молекулярные механизмы старения сердца включают несколько факторов, в том числе накопление Cer и усиление окислительного стресса [15]. Так, R. Rodriguez-CaLvo и соавт. показали двукратное накопление Cer в сердце мышей с ускоренным старением (сфингомиелиназа — SAM) по сравнению с таковым у мышей, устойчивых к ускоренному старению (SAM-R1) [16].

Существует ассоциация циркулирующих в кровотоке длинноцепочечных Cer с возрастом [11, 12]. Кроме того, повышенные уровни определенных Cer являются независимыми от традиционных биомаркеров, таких как холестерин, предикторами неблагоприятных кардиометаболических событий у пациентов с ИБС и без нее [17].

Поскольку гомеостаз Cer в адипоцитах зависит от баланса их образования и утилизации, в проведенном исследовании определена экспрессия генов ферментов синтеза Cer de novo в ЖТ пациентов с ИБС в зависимости от возраста. Повышенная экспрессия SPTLC1 наблюдалась в ЖТ сердечной локализации (ЭЖТ и ПВЖТ) пациентов с ИБС 75 лет и старше, как и максимальные уровни мРНК генов ферментов синтеза церамидов de novo. Однако самый высокий уровень мРНК CERS5 и CERS6, продуцирующих Cer14:0 и Cer16:0,

в ЭЖТ был у больных 60-74 лет. Полученные данные свидетельствуют об активации синтеза Cer de novo в ЖТ сердечной локализации с возрастом.

Благодаря четко скоординированной последовательности действий четырех ферментов (SPTLC1, 3-кетодигидро-сфингозинредуктазы, CERS, DEGS1) генерируется до 80% клеточных Cer. Наличие шести изоформ CERS (CERS1-CERS6) обеспечивает видовое разнообразие Cer [18]. CERS1, CERS5 и CERS6 присоединяют к сфинганину ЖК C14-C18, в то время как CERS2, CERS3 и CERS4 добавляют ЖК C18-C26 и более. Сверхэкспрессия одной из CERS приводит к повышенному синтезу Cer с определенной длиной ацильной цепи [19]. Известно, что экспрессия генов CERS меняется при патофизиологических состояниях [20]. Дисбаланс CERS способствует увеличению концентрации Cer, изменяя гомеостаз клетки. Однако механизмы и значения нарушения соотношений Cer до конца не изучены [21].

В экспериментальных работах показана активация SPTLC1-субъединицы у мышей дикого типа в условиях физиологического стресса эндоплазматического ретикулума (ЭПР), вызванного диетой с высоким содержанием жиров, что приводит к увеличению продукции Cer [22]. A.U. Btachnio-Za-bieLska и соавт. также продемонстрировали значительное увеличение уровня мРНК обеих субъединиц SPT (SPTLC1 и SPTLC2) в образцах ПЖТ брюшной полости лиц с ожирением (индекс массы тела (ИМТ) > 30 кг/м2) по сравнению с таковым в контрольной группе без ожирения (ИМТ < 25 кг/м2) [23].

Посокльку ИМТ обследованных нами пациентов с ИБС составил 25,5 (22,4; 30,3) кг/м2, можно предположить, что повышенная экспрессия генов ферментов синтеза Cer de novo в адипоцитах сердечной локализации обусловлена ишемией/гипоксией миокарда вследствие атеросклероза коронарных артерий.

Считается, что ЖТ сердца обладает большей метаболической активностью, в том числе способностью поглощать и высвобождать свободные ЖК [24]. Усиление липолиза при ишемии/гипоксии миокарда обусловлено активацией

Рис. 2. Экспрессия генов ферментов деградации церамидов в экстрактах липидов тканей локальных жировых депо пациентов в зависимости от возраста, ACt

Fig. 2. Expression of ceramide degradation enzymes genes in lipid extracts of tissues of local fat depots of patients, depending on age, ACt

Пациенты моложе 60 лет Пациенты 60-74 лет Пациенты 75 лет и старше

p = 0,043

I-1

p = 0,021

I

ASAH1

ПЖТ

p = 0,039

Г

~~I X

ЭЖТ

p = 0,027

Г

~~I I

ПВЖТ

SGMS1

p = 0,042

г

1

p = 0,012 p = 0,016

p = 0,043

ПЖТ

ЭЖТ

ПВЖТ

p = 0,044

г

p = 0,023

1

p = 0,025 H 1 1

I p = 0,011 p = 0,039 I

X X I

0,01 0,01 I 0,01

0,04 0,03 0,06 0,03 0,02 0,03 0,09 0,37 0,23

SGMS2

p = 0,004 p = 0,015 p = 0,012 p = 0,027 ' " '

X

1

7

,07

0,

9 9 1

,1 ,0 ,2

0, 0 0,

ПЖТ

ЭЖТ

ПВЖТ

симпатоадреналовой системы, что сопровождается накоплением насыщенных ЖК в большом круге кровообращения. Избыток ЖК, в свою очередь, может вызывать активацию Toll-подобных рецепторов (TLR) 4 на адипоцитах, гипоксию, воспаление и ожирение [25, 26]. Все это способствует увеличению экспрессии генов ферментов биосинтеза Cer de novo в условиях воспаления/гипоксии/ишемии, что подтверждается результатами нашего исследования.

Затем мы оценили уровни экспрессии генов ферментов деградации Cer в ЖТ пациентов с ИБС в зависимости от возраста. Согласно полученным данным, у лиц 75 лет и старше Cer деградируют преимущественно на сфингозин и свободные ЖК независимо от локализации ЖТ. Так как экспрессия ASAH1 в адипоцитах ЖТ пациентов 75 лет и старше значительно превышала таковую лиц с ИБС младшего возраста, можно высказать предположение, что при старении наблюдается активация не только ферментов синтеза Cer de novo, но и ферментов утилизации, таких как лизосомальная церамидаза.

Лизосомальная церамидаза диацилирует Cer, образующиеся при деградации сфинголипидов плазматической мембраны [27]. ASAH1 гидролизует в основном ненасыщенные длинноцепочечные Cer [28], избыток которых выявлен нами у пациентов старшего возраста.

Образующийся сфингозин может фосфорилироваться сфингозинкиназой в сфингозин-1-фосфат, обладающий свойствами, противоположными Cer. В то же время сфин-гозин является субстратом для CERS и может повторно включаться в биосинтез Cer de novo [29].

Другой путь утилизации Cer — это образование SM. Синтез SM в клетках, в том числе адипоцитах, протекает при участии фермента SMS, имеющей несколько изоформ: SMS1 локализована в аппарате Гольджи, SMS2 — преимущественно в плазматической мембране. Cer, образуемые в ЭПР, посредством везикулярного и невезикулярного транспорта переносятся в аппарат Гольджи, где метаболизируются в сложные сфинголипиды, в том числе в SM [28].

Согласно полученным нами данным, максимальные уровни мРНК генов ферментов SGMS1 и SGMS2, преобразующих Cer в SM, выявлены в группе 60-74 лет во всех типах ЖТ. Поскольку максимальная экспрессия SMS1 в ЭЖТ пациентов с ИБС 60-74 лет сочеталась с высокой экспрессией SMS2 в ЭЖТ и ПВЖТ, можно высказать предположение, что у лиц этого возраста активированы пути синтеза SM не только внутри адипоцита, но и в большей степени в плазматической мембране адипоцита. Таким образом, в группе лиц 60-74 лет Cer преобразуются преимущественно в SM во всех типах ЖТ, что может способствовать аккумуляции не только Cer, но и SM, ассоциированного с атеросклеротическими процессами.

Показано, что SM обнаруживается в атеросклеротических бляшках людей [30], а также является основным сфинго-липидом в атерогенных апоВ-содержащих липопротеинах, таких как липопротеины очень низкой плотности, ЛПНП и хиломикроны. При этом ЛПНП бляшек содержат намного больше SM, чем ЛПНП плазмы.

J.S. Monette и соавт. предположили, что увеличение содержания Cer C16, C18 и C24:1 в митохондриях стареющего сердца крысы может быть связано с повышенным гидролизом SM, вызванным нейтральной SAM, активность которой усиливается с возрастом [31]. Однако при оценке экспрессии нейтральной и кислой SAM в сердце различия в активности этих ферментов между мышами SAM и SAM-R1 отсутствовали. Авторы сделали вывод, что синтез Cer в сердцах мышей SAM происходил по пути de novo, что может привести к накоплению Cer в сердце и окружающей ЖТ в результате несоответствия между импортом и утилизацией ЖК [16].

В экспериментальных исследованиях показано, что сочетание дефицита SMS1+2 с нокаутом ApoE или рецептора ЛПНП уменьшает атеросклеротические проявления у мышей, и это может послужить одной из теоретических основ для разработки стратегий лечения ССЗ у людей [32].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы показали, что локальные жировые депо пациентов с ИБС различались по уровню экспрессии генов ферментов синтеза de novo и деградации Cer в зависимости от возраста. Полученные результаты свидетельствуют о модуляции синтеза Cer и их накоплении преимущественно в ЖТ эпикарди-альной и периваскулярной локализации при ИБС с возрастом. Наблюдаемое увеличение экспрессии генов ферментов может быть обусловлено рядом причин: избытком ЖК, гипоксией, воспалением, активацией TLR4 рецепторов на адипоцитах.

Благодаря множеству метаболических эффектов использование Cer в качестве биомаркеров и мишеней персонализированной терапии перспективно для выявления больных высокого риска и улучшения лечебно-диагностических стратегий при ССЗ. Регуляция метаболизма Cer за счет коррекции экспрессии генов ферментов их синтеза и распада представляет собой привлекательную терапевтическую стратегию уменьшения уровней Cer в плазме и периферических тканях, в том числе в сердце и сосудах, и имеет огромные перспективы в лечении многих сердечно-сосудистых патологий.

Однако наше исследование имеет определенные ограничения. Во-первых, оно одноцентровое, во-вторых, размер выборки небольшой. Поэтому необходимо проведение дальнейших исследований, чтобы оценить влияние церамидного профиля ЖТ на диагностику, прогноз и лечение ССЗ.

Вклад авторов / Contributions

Все авторы внесли существенный вклад в подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Вклад каждого из авторов: Белик Е.В. — написание статьи, поиск и анализ научной литературы, работа с историями болезней пациентов, формирование банка образцов, пробоподготовка, статистическая обработка и анализ результатов; Долматова С.Е. — написание статьи, поиск и анализ научной литературы, формирование банка образцов, пробоподготовка, статистическая обработка и анализ результатов; Дылева Ю.А., Учасова Е.Г. — написание статьи, поиск и анализ научной литературы, формирование банка образцов, пробоподготовка; Горбатовская Е.Е. — работа с историями болезней пациентов, проведение лабораторных исследований; Груздева О.В. — написание статьи, разработка концепции и дизайна исследования, клиническое сопровождение проекта, утверждение окончательного варианта статьи. AH authors made a significant contribution to the preparation of the article, read and approved the final version before publication. Special contribution: Belik, E.V. — writing an article, searching and analysis of scientific literature, work with patient medical histories, formation of a sample bank, sample preparation, statistical processing and analysis of results; Dolmatova, S.E. — writing an article, search and analysis of scientific literature, formation of a sample bank, sample preparation, statistical processing and analysis of results; Dyleva, Yu.A., Uchasova, E.G. — writing an article, searching and analyzing scientific literature, forming a sample bank, sample preparation; Gorbatovskaya, E.E. — working with patient medical histories, conducting laboratory tests; Gruzdeva, O.V. — writing an article, developing the concept and design of the study, clinical support of the project, approval of the final version of the article.

Конфликт интересов / Disclosure

Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов. The authors declare no conflict of interest.

Финансирование / Founding source

Работа выполнена в рамках фундаментальной темы НИИ КПССЗ № 0419-2022-0002 (период выполнения — 2022-2026 гг.) «Разработка инновационных моделей управления риском развития болезней системы кровообращения с учетом коморбидности на основе изучения фундаментальных, клинических, эпидемиологических механизмов и организационных технологий медицинской помощи в условиях промышленного региона Сибири».

The study was carried out within the fundamental topic of Scientific and Research Institute of Complex Cardiovascular Problems No. 0419-20220002 (implementation period 2022-2026) "Development of innovative models for managing the risk of cardiovascular diseases with account of comorbidity based on the study of fundamental, clinical, and epidemiological mechanisms and organizational technologies of medical care provision in the conditions of the industrial Siberian region".

Этический комитет и информированное согласие / Ethics approval and consent for publication

Протокол исследования утвержден локальным этическим комитетом ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний». Все пациенты подписали добровольное информированное согласие на участие в исследовании. The study was approved by the local ethics committee at the Scientific and Research Institute of Complex Cardiovascular Problems. All patients signed an informed consent to participate in the study.

Об авторах / About the authors

Белик Екатерина Владимировна / Belik, E.V. — к. м. н., научный сотрудник лаборатории исследований гомеостаза отдела экспериментальной медицины ФГБНУ НИИ КПССЗ. eLIBRARY.RU SPIN: 5705-9143. https://orcid.org/0000-0003-3996-3325. E-mail: [email protected] Долматова Софья Евгеньевна / Dolmatova, S.E. — лаборант-исследователь лаборатории исследований гомеостаза отдела экспериментальной медицины ФГБНУ НИИ КПССЗ; ассистент кафедры медицинской биохимии ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России. eLIBRARY.RU SPIN: 9620-5461. https://orcid.org/0009-0008-2997-4497. E-mail: [email protected]

Дылева Юлия Александровна / Dyleva, Yu.A. — к. м. н., старший научный сотрудник лаборатории исследований гомеостаза отдела экспериментальной медицины ФГБНУ НИИ КПССЗ. eLIBRARY.RU SPIN: 2064-6262. https://orcid.org/0000-0002-6890-3287. E-mail: [email protected]

Учасова Евгения Геннадьевна / Uchasova, E.G. — к. м. н., старший научный сотрудник лаборатории исследований гомеостаза отдела экспериментальной медицины ФГБНУ НИИ КПССЗ. eLIBRARY.RU SPIN: 1539-5332. https://orcid.org/0000-0003-4321-8977. E-mail: [email protected]

Горбатовская Евгения Евгеньевна / Gorbatovskaya, E.E. — младший научный сотрудник лаборатории исследований гомеостаза отдела экспериментальной медицины ФГБНУ НИИ КПССЗ; ассистент кафедры медицинской биохимии ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России. eLIBRARY.RU SPIN: 8247-9881. https://orcid.org/0000-0002-0500-2449. E-mail: [email protected]

Груздева Ольга Викторовна / Gruzdeva, O.V. — д. м. н., профессор РАН, доцент, заведующая лабораторией исследований гомеостаза отдела экспериментальной медицины ФГБНУ НИИ КПССЗ; заведующая кафедрой медицинской биохимии ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России. eLIBRARY.RU SPIN: 4322-0963. https://orcid.org/0000-0002-7780-829X. E-mail: [email protected]

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES

1. Ou M.Y., Zhang H., Tan P.C., Zhou S.B. et al. Adipose tissue aging: mechanisms and therapeutic implications. Cell Death Dis. 2022;13(4):300. DOI: 10.1038/s41419-022-04752-6

2. Cho Y.K., Lee S., Lee J., Doh J. et al. Lipid remodeling of adipose tissue in metabolic health and disease. Exp. Mol. Med. 2023;55(9): 1955-73. DOI: 10.1038/s12276-023-01071-4

3. Poss A.M., Summers S.A. Too much of a good thing? An evolutionary theory to explain the role of ceramides in nafld. Front. Endocrinol. 2020;11:505. DOI: 10.3389/fendo.2020.00505

4. Li S., Kim H.E. Implications of sphingolipids on aging and age-related diseases. Front. Aging. 2022;2:797320. DOI: 10.3389/ fragi.2021.797320

5. Брель Н.К., Груздева О.В., Коков А.Н., Масенко В.Л. и др. Взаимосвязь кальциноза коронарных артерий и локальных жировых депо у пациентов с ишемической болезнью сердца. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2022;11(3):51-63. Brel N.K., Gruzdeva O.V., Kokov A.N., Masenko V.L. et al. Relationship of coronary calcinosis and local fat deposts in patients with coronary artery disease. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2022;11(3):51-63. (in Russian). DOI: 10.17802/2306-1278-2022-11-3-51-63

6. Iacobellis G. Epicardial adipose tissue in contemporary cardiology. Nat. Rev. Cardiol. 2022;19(9):593-606. DOI: 10.1038/s41569-022-00679-9

7. Chaurasia B., Tippetts T.S., Monibas R.M., Liu J. et al. Targeting a ceramide double bond improves insulin resistance and hepatic steatosis. Science. 2019;365(6451):386-92. DOI: 10.1126/ science.aav3722

8. Груздева О.В., Дылева Ю.А., Белик Е.В., Учасова Е.Г. и др. Сравнительная оценка экспрессии ферментов пути синтеза церамидов de novo в жировой ткани сердца и сосудов пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Российский

кардиологический журнал. 2022;27(12):32-40. Gruzdeva O.V., Dyleva Yu.A., Belik E.V., Uchasova E.G. et al. Comparative evaluation of the expression of enzymes of the ceramide de novo synthesis pathway in cardiac adipose tissue and blood vessels of cardiovascular patients. Russian Journal of Cardiology. 2022;27(12):32-40. (in Russian). DOI: 10.15829/1560-4071-2022-5281 9. Hadas Y., Vincek A.S., Youssef E., Zak M.M. et al. Altering sphingolipid metabolism attenuates cell death and inflammatory response after myocardial infarction. Circulation. 2020;141(11):916-30. DOI: 10.1161/CIRCULATI0NAHA.119.041882

10. Yu Z., Peng Q., Huang Y. Potential therapeutic targets for atherosclerosis in sphingolipid metabolism. Clin. Sci. (Lond.). 2019;133(6):763-76. DOI: 10.1042/CS20180911

11. Carrard J., Gallart-Ayala H., Weber N., Colledge F. et al. How ceramides orchestrate cardiometabolic health-an ode to physically active living. Metabolites. 2021;11(10):675. DOI: 10.3390/ metabo11100675

12. Kim K.I. Risk stratification of cardiovascular disease according to age groups in new prevention guidelines: a review. J. Lipid Atheroscler. 2023;12(2):96-105. DOI: 10.12997/jla.2023.12.2.96

13. Gruzdeva O., Dyleva Y., Belik E., Uchasova E.G. et al. Expression of ceramide-metabolizing enzymes in the heart adipose tissue of cardiovascular disease patients. Int. J. Mol. Sci. 2023;24(11):9494. DOI: 10.3390/ijms24119494

14. Rodgers J.L., Jones J., Bolleddu S.I., Vanthenapalli S. et al. Cardiovascular risks associated with gender and aging. J. Cardiovasc. Dev. Dis. 2019;6(2):19. DOI: 10.3390/jcdd6020019

15. Pagan L.U., Gomes M.J., Gatto M., Mota G.A.F. et al. The role of oxidative stress in the aging heart. Antioxidants (Basel). 2022;11(2):336. DOI: 10.3390/antiox11020336

16. Rodríguez-Calvo R., Serrano L., Barroso E., Coll T. et al. Peroxisome proliferator-activated receptor alpha down-regulation is associated with enhanced ceramide levels in age-associated cardiac

hypertrophy. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 2007;62(12): 1326-36. DOI: 10.1093/gerona/62.12.1326

17. Hilvo M., Meikle P.J., Pedersen E.R., Tell G.S. et al. Development and validation of a ceramide- and phospholipid-based cardiovascular risk estimation score for coronary artery disease patients. Eur. Heart J. 2019;41(3):371-80. DOI: 10.1093/eurheartj/ ehz387

18. Li Y., Talbot C.L., Chaurasia B. Ceramides in adipose tissue. Front. Endocrinol. 2020;11:407. DOI: 10.3389/fendo.2020.00407

19. Stiban J., Tidhar R., Futerman A.H. Ceramide synthases: roles in cell physiology and signaling. Adv. Exp. Med. Biol. 2010;688:60-71. DOI: 10.1007/978-1-4419-6741-1_4

20. Ho Q.W.C., Zheng X., Ali Y. Ceramide acyl chain length and its relevance to intracellular lipid regulation. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(17):9697. DOI: 10.3390/ijms23179697

21. Tidhar R., Zelnik I.D., Volpert G., Ben-Dor S. et al. Eleven residues determine the acyl chain specificity of ceramide synthases. J. Biol. Chem. 2018;293(25):9912-21. DOI: 10.1074/ jbc.RA118.001936

22. Kim G.T., Devi S., Sharma A., Cho K.H. et al. Upregulation of the serine palmitoyltransferase subunit SPTLC2 by endoplasmic reticulum stress inhibits the hepatic insulin response. Exp. Mol. Med. 2022;54(5):573-84. DOI: 10.1038/s12276-022-00766-4

23. Btachnio-Zabielska A.U., Baranowski M., Hirnle T., Zabielski P. et al. Increased bioactive lipids content in human subcutaneous and epicardial fat tissue correlates with insulin resistance. Lipids. 2012;47(12):1131-41. DOI: 10.1007/s11745-012-3722-x

24. Mahabadi A.A., Berg M.H., Lehmann N., Kalsch H. et al. Association of epicardial fat with cardiovascular risk factors and incident myocardial infarction in the general population: The Heinz Nixdorf

Поступила / Received: 09.10.2024

Принята к публикации / Accepted: 15.11.2024

Recall Study. J. Am. Coll. Cardiol. 2013;61(13):1388-95. DOI: 10.1016/j.jacc.2012.11.062

25. Hammerschmidt P., Brüning J.C. Contribution of specific ceramides to obesity-associated metabolic diseases. Cell. Mol. Life Sci. 2022;79(8):395. DOI: 10.1007/s00018-022-04401-3

26. Gill J.M., Sattar N. Ceramides a new player in the inflammation-insulin resistance paradigm? Diabetologia. 2009;52(12):2475-7. DOI: 10.1007/s00125-009-1546-x

27. Parveen F., Bender D., Law S.H., Mishra V.K. et al. Role of ceramidases in sphingolipid metabolism and human diseases. Cells. 2019;8(12):1573. DOI: 10.3390/cells8121573

28. Gault C.R., Obeid L.M., Hannun Y.A. An overview of sphingolipid metabolism: from synthesis to breakdown. Adv. Exp. Med. Biol. 2010;688:1-23. DOI: 10.1007/978-1-4419-6741-1_1

29. Choi R.H., Tatum S.M., Symons J.D., Summers S.A. et al. Ceramides and other sphingolipids as drivers of cardiovascular disease. Nat. Rev. Cardiol. 2021;18(10):701-11. DOI: 10.1038/s41569-021-00536-1

30. Zietzer A., Düsing P., Reese L., Nickenig G. et al. Ceramide metabolism in cardiovascular disease: a network with high therapeutic potential. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2022;42(10):1220-8. DOI: 10.1161/ATVBAHA.122.318048

31. Monette J.S., Gomez L.A., Moreau R.F., Dunn K.C. et al. (R)-a-Lipoic acid treatment restores ceramide balance in aging rat cardiac mitochondria. Pharmacol. Res. 2011;63(1):23-9. DOI: 10.1016/j. phrs.2010.09.007

32. Li Z, Chiang Y.P., He M., Zhang K. et al. Effect of liver total sphingomyelin synthase deficiency on plasma lipid metabolism. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Biol. Lipids. 2021;1866(5):158898. DOI: 10.1016/j.bbalip.2021.158898 0