Exosomal tetraspanins: the role of CD63 and CD81 in pathogenesis of myocardial infarction

Full Text

Введение

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) продолжают оставаться одной из основных глобальных проблем здравоохранения, несмотря на значительные достижения науки в области их лечения и профилактики [3, 12]. Согласно прогнозам, ожидается увеличение глобальной распространенности этих заболеваний на 90,0% и смертности от них – на 73,4% на период с 2025 по 2050 год [3, 12]. Основными факторами риска прогнозируемого увеличения смертности и инвалидизации, помимо социальных причин, называются связанные с атеросклеротическими поражениями сосудов ишемическая болезнь сердца, инсульт и гипертония [3]. В патогенезе и прогрессировании ССЗ решающую роль играют сложные коммуникации между эндотелиальными, гладкомышечными, иммунными клетками, кардиомиоцитами и фибробластами. Эти межклеточные взаимодействия обеспечиваются разнообразными механизмами, одним из которых является паракринная передача сигнала, опосредованная внеклеточными везикулами. В связи с этим в настоящее время привлекает внимание изучение циркулирующих экзосом в качестве медиаторов активации воспалительных реакций и доставки биологически активных молекул при модуляции фенотипа клеток [4, 8]. Известно о роли внеклеточных везикул в генезе атеросклероза, ишемической болезни сердца и острого инфаркта миокарда [5, 6, 7, 9], однако в экспериментах выявляются разнообразные и часто противоречивые биологические эффекты экзосом, что обуславливает актуальность дальнейших исследований в этой области.

К экзосомам относят подгруппу внеклеточных везикул, характеризующихся размерами от 30 нм до 150 нм, включающих в себя обширный и разнообразный перечень биомолекул – белков, липидов, нуклеиновых кислот, состав которых определяется видом и физиологическим состоянием клеток различного происхождения [6]. Кроме того, тетраспанины (CD9, CD63 и CD81) получили широкое признание в качестве экзосомальных маркеров благодаря конститутивной экспрессии на их поверхности и участию в биогенезе экзосом [4], а тетраспаниновая сеть является платформой передачи сигналов и взаимодействия с белками-партнерами: рецепторами и корецепторами, интегринами, холестерином, способствуя организации мембранных структур и принимая участие в регулировании межклеточных и внутриклеточных сигналов [11].

В литературе имеются данные, свидетельствующие о значимой роли экзосом, маркируемых тетраспанинами CD63 (лизосомальный мембранный гликопротеин-3, LAMP3, LIMP- 1, ME491, Pltgp40) и CD81 (TAPA-1, Target of the Antiproliferative Antibody 1, Tetraspanin-28, Tspan-28) при различных заболеваниях, однако для уточнения их роли в иммунопатогенезе атеросклероза, ишемической болезни сердца, а также острых сердечно-сосудистых событий требуются дополнительные исследования.

Цель – определение и оценка динамики сывороточной продукции экзосомальных тетраспанинов CD63 и CD81 в 1-е и 7-е сутки течения острого инфаркта миокарда.

Материалы и методы

В проводимое исследование вошли 40 пациентов с острым инфарктом миокарда (ОИМ), госпитализированные в региональный сосудистый центр Бюджетного учреждения здравоохранения Орловской области «Орловская областная клиническая больница» и 10 условно здоровых лиц, сопоставимых по возрасту и полу. Клинико-лабораторная характеристика больных с острым инфарктом миокарда представлена в таблице 1.

 

Таблица 1. Клинико-лабораторная характеристика пациентов с острым инфарктом миокарда (на момент госпитализации)

Table 1. Clinical and laboratory characteristics of patients with acute myocardial infarction (at the time of hospitalization)

Параметр Parameter	M±SD / Me (Q0,25-Q0,75)	Параметр Parameter	M±SD / Me (Q0,25-Q0,75)
Возраст, лет Age, years	54,29±5,45	Лейкоциты, 109/л Leukocytes, 109/L	7,85±1,95
Пол мужской/женский, n Gender: male/female,n	30/10	СОЭ (мм/час) ESR (mm/hour)	12,70±6,18
Общий холестерин (ммоль/л) Total cholesterol (mmol/L)	5,72±1,14	Билирубин общий, мкмоль/л Total bilirubin, µmol/L	12,14±8,71
ЛПНП (ммоль/л) LDL (mmol/L)	3,45 [2, 57; 4, 47]	Белок общий, г/л Total protein, g/L	67,75±7,18
ЛПОНП (ммоль/л) VLDL (mmol/L)	0,55 [0, 45; 0, 66]	Патологический зубец Q на ЭКГ, n Pathological Q wave on ECG, n	25
ЛПВП (ммоль/л) HDL (mmol/L)	1,05 [0, 92; 1, 18]	Подъем сегмента ST на ЭКГ, n ST segment elevation on ECG, n	30
Глюкоза (мкмоль/л) Glucose (µmol/L)	5,10±0,64	Локализация ИМ, % MI localization, %	Нижней стенки – 50% Нижнебоковая – 30% Передне-перегородочная – 15% Переднебоковая – 15% Lower wall – 50% Lower lateral – 30% Anterior septal – 15% Anterolateral – 15%
Гемоглобин (г/л) Hemoglobin (g/L)	131,38±16,16

Примечание. Данные представлены в виде среднего и ошибки среднего (M±SD (95% ДИ), при нормальном распределении данных; а также в виде медианы и 1-го, 3-го квартилей (Me (Q_0,25-Q_0,75)), при ненормальном распределении данных.

Note. The data are presented as the mean and error of the mean (M±SD (95% CI), with a normal data distribution, and as the median and quartiles 1, 3 (Me (Q_0.25-Q_0.75)), with an abnormal distribution.

 

Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «ОГУ им. И.С. Тургенева» (Протокол № 31 от 27.06.2024).

Статистический анализ проводился с использованием программы StatTech 4.8.0 (ООО «Статтех», Россия, 2025).

Для определения и оценки динамики изменений сывороточной концентрации экзосомальных тетраспанинов в течение госпитального периода острого инфаркта миокарда использовались готовые наборы для сэндвич-ИФА по определению TSPAN30/CD63 (тетраспанина 30) с диапазоном определения 0,156-10 нг/мл и чувствительностью набора 0,094 нг/мл и TSPAN28/CD81 (тетраспанина 28), имеющего диапазон измерения 0,313-20 нг/мл с чувствительностью 0,188 нг/ мл. Используемые ИФА-наборы предназначены для специфического связывания с CD63 и CD81 в сыворотке крови без очевидных перекрестных реакций с другими аналогами.

Результаты и обсуждение

Согласно современным представлениям, новые потенциальные биомаркеры ишемической болезни сердца включают секретируемые внеклеточные везикулы, присутствующие во всех биологических жидкостях, включая периферическую кровь, и подразделяются на экзосомы происходящие из эндосомальной системы и микровезикулы, которые напрямую сбрасываются плазматическими мембранами клеток.

Основными эпитопами экзосомальной поверхности являются тетраспанины CD9, CD63 и CD81. Наши предыдущие исследования были сосредоточены на анализе роли CD9 при инфаркте миокарда [1], данная работа является продолжением темы по изучению экзосомального профиля больных ишемической болезнью сердца и направлено на установление диагностической значимости тетраспанинов CD63 и CD81.

Как известно, тетраспанин CD63 представляет собой мембранный белок, играющий важную роль в различных клеточных процессах, включая адгезию, миграцию и внутриклеточную сигнализацию, а также участвующий в формировании тетраспаниновой сети, определяющей различные физиологические процессы, включая кооперацию клеток в иммунном ответе [2, 7, 10]. В контексте ишемической болезни сердца изучается роль экзосомального CD63 при воспалении, апоптозе кардиомиоцитов и ремоделировании миокарда [2, 7, 10]. Вместе с тем, учитывая, что в различных исследованиях получены неоднозначные данные о тетраспанине CD63 при острых коронарных событиях, нами были изучены особенности сывороточного уровня CD63 у пациентов с острым инфарктом миокардом.

Анализ полученных результатов позволил выявить среди пациентов два типа динамики тетраспаниновой продукции при остром ишемическом процессе в миокарде. 1-й тип, характеризующийся исходно низкими значениями тетраспанина CD63 по сравнению со здоровыми лицами (p < 0,05) и сопровождающийся увеличением выработки/высвобождения экзосомального CD63 на 7-е сутки, а также 2-й тип – с более высокими значениями CD63, превышающими показатели здоровых лиц в 1-е сутки патологического процесса (p < 0,05) со снижением их концентрации к 7-м суткам ОИМ (рис. 1). Увеличение концентрации CD63 на 7-е сутки с момента госпитализации, вероятно может быть связано с высвобождением микровезикул вследствие клеточного стресса, который резко возрастает в результате ишемического повреждения миокарда после окклюзии коронарных артерий и последующего развития острого воспалительного ответа.

 

Рисунок 1. Динамика концентраций тетраспанинов CD63 и CD81 в сыворотке крови пациентов с острым инфарктом миокарда

Figure 1. Dynamics of concentrations of tetraspanins CD63 and CD81 in the blood serum of patients with acute myocardial infarction

 

Проведенный нами корреляционный анализ сывороточного уровня тетраспанина CD63 позволил установить целый ряд прочных, статистически значимых связей со следующими клинико-лабораторными показателями пациентов: возрастом (r = 0,88; p < 0,05), уровнем холестерина (r = 0,71; p < 0,05), ЛПНП (r = 0,74; p < 0,05) и триглицеридов (r = 0,81; p < 0,05), что согласуются с работами B. Kestecher и соавт. о тесной связи между CD63⁺ экзосомами и холестериновым обменом при атеросклеротическом процессе [7].

Учитывая, что большинство экзосомальных везикул высвобождаются из тромбоцитов и лейкоцитов, заслуживают внимания полученные данные о статистически значимой зависимости CD63 с числом тромбоцитов (r = 0,69; p < 0,05) и лейкоцитов (r = 0,45; p < 0,05) общего анализа периферической крови.

Проведенные в последнее десятилетие исследования свидетельствуют об участии экзосомального тетраспанина CD81 в генезе ишемической болезни сердца посредством его специфической активации в эндотелии сосудов при формировании атеросклеротических бляшек [2, 4], обусловили наш интерес к изучению количественного содержания данного белка у пациентов с острым инфарктом миокарда.

Как видно их данных, представленных на рисунке 1, у всех пациентов с ОИМ исходный уровень CD81 в сыворотке крови составил 5,97 (5,64- 8,06) нг/мл, что было достоверно ниже, чем у здоровых лиц (p < 0,05). Стоит отметить, что при анализе уровня тетраспанина CD81 у пациентов с ОИМ в динамике, установлены характерные особенности, позволившие нам классифицировать пациентов по типам: 1-й тип – с возрастанием концентрации экзосомального CD81 в сыворотке до 8,52 (6,3-11,94) нг/мл и последующим достижением целевого уровня тетраспанина, характерного для здоровых лиц, в более чем 50% случаев; 2-й тип – со снижением концентрации данного протеина в сравнении с исходным уровнем, при котором ни у одного из пациентов не был достигнут целевой уровень экзосомального тетраспанина CD81, регистрируемый у здоровых лиц (рис. 1), что сочеталось с более высокой частотой неблагоприятных сердечно-сосудистых событий, в виде нарушения ритма и проводимости, возникших в течение госпитального периода у данной группы пациентов.

Проведенный корреляционный анализ сывороточного CD81 с клинико-лабораторными данными позволил установить отрицательные корреляционные связи с уровнем лейкоцитов и скоростью оседания эритроцитов (r = -0,69; r = -0,57; p < 0,05), что подтверждает данные об участии экзосомального CD81 в острофазовых реакциях и оказывающего модулирующее действие на процессы воспалительного повреждения тканей. Отдельного внимания заслуживают данные о выявленной корреляции CD81 с индексом массы тела пациентов (r = 0,71; p < 0,05).

Выводы

1. Экзосомальный профиль циркулирующих тетраспанинов CD63 и CD81 у пациентов с острым инфарктом миокарда отличается по своим количественным характеристикам от здоровых субъектов.
2. При ОИМ установлено два типа динамики тетраспаниновой продукции: 1-й тип, характеризующийся исходно низкими значениями тетраспанина CD63 и сопровождающийся увеличением выработки/высвобождения экзосомального CD63 на 7-е сутки; 2-й тип – с более высокими значениями CD63, превышающими показатели здоровых лиц в 1-е сутки патологического процесса со снижением их концентрации к 7-м суткам ОИМ.
3. Выявлены особенности продукции экзосомального CD81 у больных с инфарктом миокарда, позволившие классифицировать пациентов по типам: 1-й тип – с возрастанием концентрации экзосомального CD81 в сыворотке и последующим достижением целевого уровня тетраспанина, характерного для здоровых лиц; 2-й тип – со снижением концентрации, по сравнению с исходным уровнем, в сочетании с более высокой частотой неблагоприятных сердечно-сосудистых событий.

Таким образом, полученные результаты демонстрируют потенциальную осуществимость клинического лабораторного анализа посредством экзосомального профилирования на ранней стадии острого инфаркта миокарда, и предполагают возможность того, что данные биомаркеры могут играть вспомогательную роль в диагностике острого инфаркта миокарда, когда первичное коронарное вмешательство имеет более высокие шансы повлиять на исход заболевания и прогнозирование неблагоприятных сердечно-сосудистых событий. Кроме того, оценка экзосомального профиля пациентов с нестабильной стенокардией и хронической ишемической болезнью сердца может стать предметом будущих исследований с целью ранней предиктивной диагностики.

About the authors

M. O. Reviakina

I. Turgenev Orel State University

Author for correspondence.
Email: moplotnikova@mail.ru

PhD (Medicine), Associate Professor of the Department of Immunology and Specialized Clinical Disciplines, Leading Researcher at the Laboratory of Molecular, Translational and Digital Cardioimmunology

Russian Federation, Orel

N. A. Kabina

I. Turgenev Orel State University

Email: moplotnikova@mail.ru

Researcher, Laboratory of New Medical Technologies

Russian Federation, Orel

References

Supplementary files