Diagnostic criteria of endothelial dysfunction, subclinical atherosclerosis and their relationship with NOS3 and HIF1A gene polymorphism in military personnel in extreme conditions of the arctic zone

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Несмотря на многочисленные исследования последних лет, механизмы развития эндотелиальной дисфункции до сих пор до конца не выяснены. Считается, что она имеет комплексную природу, так как многие биохимические факторы оказывают влияние на функциональную активность эндотелия. Основным недостатком изучения состояния эндотелия является отсутствие четких диагностических биохимических и инструментальных критериев [1–3].

В экстремальных условиях Арктической зоны скорость синтеза и секреции эндотелиальных факторов регулируются множеством вазоактивных сигнальных молекул — ацетилхолином, брадикинином, ангиотензином II и другими, а также локальными изменениями скорости кровотока. Одним из мощных факторов, влияющих на метаболизм эндотелиоцитов, является кислородная недостаточность (полярная гипоксия). В условиях полярной гипоксии происходит изменение экспрессии множества генов эндотелиоцитов и гладкомышечных клеток, участвующих в регуляции тонуса сосудов [4, 5]. В частности, происходит снижение продукции вазодилатирующих факторов (оксида азота NO, простациклина ПГI2) и увеличение продукции факторов, вызывающих вазоконстрикцую (эндотелина, серотонина, тромбоксана А2, сфингозина, экспрессии эндотелиновых рецепторов серотонинового транспортера) [4, 6]. Вазоконстрикторы, продукция которых вызвана гипоксией, индуцируют активность малых ГТФ-связанных протеинов (Rho, Ras, Rab, Sarl/Arf и Ran-семейств), которые ингибируют миозиновую фосфатазу, что приводит к Ca²⁺/ калмодулин-зависимой активации киназы легких цепей миозина и сокращению гладкомышечных клеток. Гипоксия индуцирует активность фосфолипазы А и фосфолипазы С, диацилглицероллипазы, что сопровождается изменением липидного бислоя мембраны эндотелиоцитов и усилением продукции дериватов арахидоновой кислоты, которые влияют на тонус сосудов [4].

При описании механизмов полярной гипоксии критическая роль эндотелия в транспорте по сосудистому руслу, в переносе и утилизации кислорода тканями во многом определяется секрецией HIFs — группой транскрипционных факторов [7–9], что вызывает рост экспрессии генов VEGF (сосудистого эндотелиального фактора роста) и эндотелиальной NO-синтазы (eNOS) и, как следствие, увеличение синтеза эндотелиального фактора роста и индуцибельной eNOS [10–13]; в свою очередь, это увеличивает синтез монооксида азота в результате окисления L-аргинина в присутствии восстановленного никотинамидадениндинуклеотидфосфата с образованием L-цитруллина и окисленного никотинамидадениндинуклеотидфосфата.

Известно, что биологические эффекты NO опосредованы его концентрацией. Малые физиологические концентрации NO (< 10–6 М), которые сопровождают функционирование конститутивных изоформ eNOS, оказывают цито- и нейропротекторное действие, с нарастанием концентрации у NO проявляется цитотоксическое и провоспалительное действие. Также известно, что окисленные липопротеины низкой плотности подавляют синтез NO в тромбоцитах, стимулируют их агрегацию, образование тромбоксана А2 и серотонина, приводя к развитию эндотелиальной дисфункции, что может обусловливать рост жесткости стенки сосудов [3, 5, 14, 15].

Цель исследования — оценить состояние эндотелия артериальных сосудов на фоне субклинического атеросклероза и их взаимосвязь с полиморфизмом генов у военнослужащих, проходящих службу в условиях арктического климатического пояса в зависимости от продолжительности военной службы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Обследованы 99 военнослужащих в возрасте 28–40 лет (35 ± 6,6 лет), проходящих военную службу в условиях арктического климатического пояса (70°с. ш. , 30–90°в. д.). Все военнослужащие из арктического климатического пояса были разделены на три группы: 1-я группа представлена 8 (8 %) военнослужащими, стаж военной службы которых составил до 5 лет; 2-я группа — 21 (21 %) человек, стаж от 5 до 10 лет; 3 группа — 70 (71 %) человек, стаж более 10 лет. В группу сравнения (ГС) вошли 152 военнослужащих, проходящих военную службу в условиях умеренного климатического пояса (50°с. ш. , 30–90°в. д.), в возрасте 28–40 лет (30,5 ± 7,7 лет), они также в зависимости от стажа военной службы (< 5, 5–10 и > 10 лет) были разделены на три группы. В 1-й и 2-й группе было по 54 человека, в 3-й группе — 44 человека.

Ультразвуковое исследование артериальных сосудов проводил аккредитованный врач ультразвуковой диагностики (УЗД) с 2-летним стажем работы по специальности. Среднегодовые показатели атмосферного давления и температуры воздуха в климатических поясах рассчитывали на основании открытых архивных данных, полученных из общества с ограниченной ответственностью «Расписание погоды» rp5. ru. Регистрацию сатурации крови (SpO2) проводили у 192 человек из 252 обследуемых военнослужащих на пульсоксиметре «Berry BM1000B» (Германия). Для диагностики нарушений вентиляционной способности легких использовали спирометр «УСПЦ-01», производства «МИТК-М» (Москва). Оценивали объем форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ1) и индекс Тиффно (отношение ОФВ1/жизненная емкость легких — ЖЕЛ).

В целях объективизации анализа полученных результатов из исследования были исключены лица моложе 20 и старше 45 лет, страдающие заболеваниями системы кровообращения (острые и хронические), нервными и психическими заболеваниями (острыми и хроническими), военнослужащие, имеющие вредные привычки (курящие) и перенесшие коронавирусную инфекцию в анамнезе.

Исследование проводили в рамках утвержденного плана научно-исследовательской работы Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова по программе «Приоритет 20-30» в марте 2021 г. на базе военно-морского клинического госпиталя (70 с. ш. , 30–90 в. д.) и в июне 2021 г. на базе войсковой части (50 с. ш. , 30–90 в. д.).

Для оценки сосудодвигательной функции эндотелия плечевой артерии (ПА) проводили пробу с реактивной гиперемией (РГ) по стандартной методике, предложенной D. S. Celermajer [16] с использованием ультразвукового датчика линейного формата с частотой до 7,5 МГц на аппарате УЗД «Сhison Sonotouch 80» (Китай). Эндотелийзависимую вазодилатацию (ЭЗВД) и пиковую скорость кровотока (ПСК) ПА вычисляли по формулам:

ЭЗВД (%) = [(Dреак. гип. — Dисх.) / Dисх. ] ×100 %;

ПСК (%) = [(ПСКреак. гип. — ПСКисх.) / ПСКисх. ] × 100 %,

где: Dреакт. гип. — внутренний диаметр ПА через 60 с после декомпрессии манжеты; Dисх. — внутренний диаметр ПА до выполнения пробы с РГ; ПСКреак. гип. — ПСК через 60 с после декомпрессии манжеты; ПСКисх. — ПСК до выполнения пробы с РГ. Нормальной реакцией сосудодвигательной функции эндотелия ПА являлось увеличение через 60 с внутреннего диаметра ПА на 10 % и более. Меньший процент ЭЗВД и вазоконстрикцию считали как эндотелиальную дисфункцию.

Среднюю толщину комплекса интима-медиа (сТКИМ) ПА измеряли на задней стенке (четкая визуализация на сонограммах) в автоматическом режиме аппаратом УЗД «Сhison Sonotouch 80» (Китай) с использованием ультразвукового датчика линейного формата с частотой до 7,5 МГц. Цветовую эластографию ПА выполняли до и после выполнения пробы с РГ в месте нанесения маркера на коже. Цветовые эластограммы, полученные при сканировании правой ПА оценивали количественно с помощью графического редактора Adobe Photoshop CS3 Extended (Version 23. 5. 4) (Adobe Inc. , США) на участке в зоне наибольшего «интереса» 6 × 35 мм следующим образом: красный и желтый цвета соответствовали мягкоэластическому компонету ткани стенки сосуда, зеленый — умеренной плотности, синий — плотноэластической ткани. Долю мягкоэластического компонента (ДМЭК) ткани стенки ПА высчитывали как отношение мягкоэластического компонента к умеренной плотности и плотноэластическому компоненту ткани, выраженное в процентах.

Факт субклинического атеросклероза выявляли на задней стенке (четкая визуализация на сонограммах) общей сонной артерии (ОСА) хотя бы по одной атеросклеротической бляшке, определяемой как увеличение максимальной величины ТКИМ более чем на 50 % от среднего значения ТКИМ ОСА. Подсчет ТКИМ производился автоматически на аппарате УЗД «Сhison Sonotouch 80» (Китай) с использованием ультразвукового датчика линейного формата с частотой до 7,5 МГц.

У 166 из 252 военнослужащих оценивали периферическое кровообращение на II пальце правой кисти с использованием прибора «АнгиоСкан-01П» (Россия) на основе исследования формы объемной пульсовой волны фотоплетизмографическим датчиком.

Общий холестерин, триглицериды (ТГ), липопротеины высокой плотности (ЛПВП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП) в сыворотке крови определены на полуавтоматическом биохимическом анализаторе «Chem-7» фирмы «Erba Mannheim» (Германия) c использованием реагентов серии BIO-LA-TEST общества с ограниченной ответственностью «Молекулярные диагностические технологии» (Россия).

Венозную кровь для выявления полиморфизма генов брали натощак в пробирки с антикоагулянтом — этилендиаминтетрауксусной кислотой. Экстракцию нуклеиновых кислот из цельной крови выполняли набором «Биолабмикс» производства «Xelicon» (Россия) для выделения геномной ДНК из клеток, тканей и крови. Для определения полиморфизма генов с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени использовали набор реагентов «Синтол» (Россия). Анализ результатов генотипирования предусматривал распределение на 3 типа: аллель 1, гетерозигота, аллель 2. Генотипирование образцов геномной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) исследуемых образцов проводили в режиме реального времени на амплификаторе «RT-PCR» серии «ДТ-Прайм» производства «ДНК-Технология» (Россия).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием прикладного пакета компьютерной программы Statistica 7. Проверку нормальности выборок осуществляли с помощью оценок коэффициентов асимметрии и эксцесса в пакете анализов программы Statistica 7. Рассчитывали среднюю выборку и ошибку репрезентативности. Достоверность различий при сравнении параметрических выборок оценивали по критерию Стьюдента, для непараметрических выборок по U-критерию Манна – Уитни. Различия считали достоверными при уровне значимости p < 0,05.

Исследование проводили одномоментно после подписания личного информированного согласия обследуемыми и одобрения независимого этического комитета при Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова (протокол № 250 от 25 мая 2021 г.).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Выявлено, что в Арктической зоне в период проведения исследования температура воздуха была ниже в 2,6 раза по сравнению с умеренным климатическим поясом (р < 0,01). В это время сатурация крови у военнослужащих, проходящих военную службу в условиях арктического климатического пояса, уменьшилась на 1,1 % по сравнению с группой из умеренной климатической зоны (р < 0,01), при этом у 15 человек она была ниже нормы. Уровни ОФВ1 и индекса Тиффно были снижены у военнослужащих, проходящих военную службу в Арктической зоне на 13,9 и 7,2 % соответственно по сравнению с военнослужащими из умеренной климатической зоны (р <0,01), причем у 76 военнослужащих индекс Тиффно составлял < 77,9 % (табл. 1).

 

Таблица 1. Климатогеографические показатели, показатели внешнего дыхания и сатурации крови у военнослужащих, проходящих военную службу в различных климатических поясах, M ± m

Table 1. Climatogeographic indicators and indicators of external respiration and blood saturation in military personnel serving in various climatic zones, M ± m

Показатель	Климатический пояс		p <
	арктический	умеренный
Высота над уровнем моря, м	7	158	–
Атмосферное давление, мм рт. ст.	752 ± 4,8	747 ± 5,2	0,240
Температура воздуха, °C	–4,5 ± 9,6	7,4 ± 13,6	0,001
Относительная влажность воздуха, %	68 ± 14,1	74 ± 10,3	0,231
SpO2, %	96,6 ± 1,4	97,7 ± 1,0	0,001
Норма SpO2, n (%)	83 (84,7)	93 (98,9)	0,001
Артериальная гипоксемия, n (%)	15 (15,3)	1 (1,1)
ОФВ1, л	3,2 ± 0,7	3,6± 0,7	0,001
Индекс Тиффно, %	79,2 ± 17,3	84,5 ± 12,9	0,001

 

Показатели ЭЗВД и ПСК у военнослужащих 2-й группы по сравнению с 1-й группой (арктический климатический пояс) и ГС (умеренный климатический пояс) снизились в 1,7 и 1,4 раза соответственно (p < 0,05). В то же время в 3-й группе по сравнению со 2-й группой и ГС эти показатели снизились еще больше — в 1,6 и 1,5 раза и 2,7 и 1,8 раза соответственно (p < 0,05), (табл. 2).

 

Таблица 2. Показатели эндотелийзависимой вазодилатации и пиковой скорости кровотока в группах военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе, и у военнослужащих ГС (умеренный климатический пояс), M ± m

Table 2. Indicators of endothelium-dependent vasodilation and peak blood flow rate in military personnel serving in the Arctic climatic zone and in military personnel of the comparison group (temperate climatic zone), M ± m

Показатель	Группа 1	Группа 2	Группа 3
ЭЗВД, мм	14,6 ± 3,2 14,2 ± 3,6	8,4 ± 2,2*1,^ 14,6 ± 3,6	5,4 ± 0,7*1, 2,^ 12,2 ± 4,6
ПСК, см/с	13,3 ± 2,3 12,3 ± 3,3	9,6 ± 3,6*1,^ 13,3 ± 3,4	6,4 ± 1,6*1, 2,^ 11,3 ± 3,8

Примечание: в числителе представлены исследуемые показатели военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе, в знаменателе — в умеренном климатическом поясе; * — различия между показателями групп военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе; ^ — различия между показателями военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом и умеренном климатических поясах, p <0,05; 1, 2 — номер группы. *, ^ — значки различий.

 

Жесткость артериальных сосудов, определяемая по ДМЭК стенки ПА и сТКИМ, характеризовалась снижением анализируемых показателей по мере увеличения продолжительности военной службы в арктическом климатическом поясе. Так, во 2-й группе по сравнению с 1-й группой и ГС до и после пробы с РГ ДМЭК эти показатели снизились на 8 и 5,6 %, 8,2 и 8 % соответственно (р < 0,05), а в 3-й группе по сравнению с 1-й, 2-й и ГС до и после пробы с РГ ДМЭК — на 16,4 и 19 %, 7,2 и 12,3 %, 14 и 20,6 % соответственно (р < 0,05). Показатели сТКИМ до и после РГ в группах военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом и умеренном климатических поясах не имели достоверного диагностического значения (табл. 3).

 

Таблица 3. Показатели эластограмм и толщины комплекса интима-медиа плечевой артерии до и после реактивной гиперемии в группах военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе, а также у военнослужащих ГС (умеренный климатический пояс), M ± m

Table 3. Indicators of elastograms and thickness of the intima–media complex of the brachial artery before and after reactive hyperemia in military personnel serving in the Arctic climate zone and military personnel of the comparison group (temperate climate zone), M ± m

Показатель	Группа 1		Группа 2		Группа 3
	до РГ	после РГ	до РГ	после РГ	до РГ	после РГ
ДМЭК, %	93,7 ± 7,2 95,1 ±6,7	89,4 ± 6,1 92,3 ± 6,7	86,3 ± 4,2*1,^ 93,4 ± 5,6	84,4±8,2*1,^ 91,2 ± 5,2	80,5 ± 4,6*1, 2,^ 91,8 ± 6,1	75,1 ± 5,6*1, 2,^ 90,6 ± 8,2
сТКИМ, мм	0,3 ± 0,02 0,3 ± 0,02	0,4 ± 0,02 0,3 ± 0,03	0,4 ± 0,02 0,3 ± 0,03	0,4 ± 0,02 0,3 ± 0,03	0,3 ± 0,04 0,3 ± 0,03	0,3 ± 0,03 0,4 ± 0,03

Примечание: в числителе представлены исследуемые показатели военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе, в знаменателе — в умеренном климатическом поясе; * — различия между показателями групп военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе; ^ — различия между показателями военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом и умеренном климатических поясах, p < 0,05; 1, 2 — номер группы. *, ^ — значки различий.

 

Примеры цветовых эластограмм стенки ПА для подсчета ДМЭК в группах арктического и умеренного климатических поясов представлены на рис. 1.

 

Рис. 1. Цветовые эластограммы для подсчета доли мягкоэластического компонента в зависимости от стажа военной службы: а — арктический климатический пояс; b — умеренный климатический пояс

Fig. 1. Color elastograms for calculating the proportion of the soft-elastic component depending on the duration of military service: a — Arctic climate zone; b — temperate climate zone

 

По результатам автоматического измерения ТКИМ ОСА на сонограммах в группах арктического и умеренного климатических поясов, наблюдалась определенная закономерность. Так, в умеренном климатическом поясе зависимость ТКИМ ОСА от продолжительности военной службы не имела достоверной значимости. В то же время у военнослужащих арктического климатического пояса в 1-й и 2-й группах ТКИМ была в пределах нормы, а у 11 (16 %) военнослужащих 3-й группы обнаружено увеличение максимальной величины ТКИМ более чем на 50 % от ее среднего значения, что указывает на наличие скрытой формы хронического прогрессирующего воспалительного заболевания стенки ОСА — субклинического атеросклероза (рис. 2).

 

Рис. 2. Сонограмма автоматического измерения ТКИМ ОСА аппаратом УЗД у военнослужащих без атеросклероза и страдающих субклиническим атеросклерозом, проходящих службу в арктическом климатическом поясе

Fig. 2. Sonogram of automatic measurement of the thickness of the intima–media complex of the common carotid artery using an ultrasound diagnostic apparatus in military personnel without atherosclerosis and suffering from subclinical atherosclerosis who were serving in the Arctic climatic belt

 

Главными модифицируемыми кардиоваскулярными факторами риска, влияющими на состояние системы кровообращения, являются усиленное питание [16], гиподинамия, курение, сахарный диабет, алкоголь. Для уточнения механизмов эндотелиальной дисфункции и субклинического атеросклероза, определенных с помощью УЗД, всем военнослужащих дополнительно проведено антропометрическое обследование с определением роста, массы тела, индекса массы тела (ИМТ) (табл. 4).

 

Таблица 4. Антропометрические показатели военнослужащих, проходящих службу в различных климатических поясах, M ± m

Table 4. Anthropometric indicators of military personnel serving in different climatic zones, M ± m

Показатель	Климатический пояс
	арктический	умеренный	р =
Рост, см	176,6 ± 7,3	178,3 ± 6,7	0,203
Масса тела, кг	84,3 ± 15,3	80,1 ± 12,2	0,084
ИМТ, кг/м2	23,6 ± 4,1	25,2 ± 3,1	0,001

 

Из табл. 4 видно, что достоверную значимость (р = 0,001) имел только ИМТ. У военнослужащих, проходящих военную службу в умеренном климатическом поясе, ИМТ был выше на 6,7 %, чем у военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе. Полученные данные свидетельствуют о том, что кардиоваскулярный фактор риска — повышенное питание ― не являлся пусковым этиопатогенетическим звеном развития эндотелиальной дисфункции и атеросклероза у военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе.

 

Таблица 5. Биохимические маркеры атеросклероза и показатели фотоплетизмографии капиллярных сосудов в зависимости от стажа военной службы в различных климатических поясах, M ± m

Table 5. Biochemical markers of atherosclerosis and indicators of photoplethysmography of capillary vessels depending on the duration of military service in different climatic zones, M ± m

Показатель		Группа 1	Группа 2	Группа 3
Холестерин общий, ммоль/л		4,8 ± 1,2 4 ± 0,6	5,3 ± 0,7*1 5,1 ± 0,5	5,5 ± 0,9*1, 2,^ 4,9 ± 0,7
Триглицериды, ммоль/л		0,9 ± 0,4 0 ± 0	1,2 ± 0,6 1,7 ± 0	1,1 ± 0,6 1,6 ± 0,4
ЛПВП, ммоль/л		1,9 ± 0,5 0 ± 0	2,0 ± 0,5 1,5 ± 0,5	2,0 ± 0,4 1,3 ± 0,2
ЛПНП, ммоль/л		2,5 ± 1,4 0 ± 0	2,6 ± 0,8 2,7 ± 0	2,9 ± 2,7 2,1 ± 1,3
Жесткость сосудов (от –40 до –5 % норма для лиц от 18 до 35 лет;  от –5 до 5 % — для лиц старше 40 лет)		–12,9 ± 14,6 –21,1 ± 11,2	3,9 ± 15,7*1,^ –19,6 ± 6	4,7 ± 15,7*1,^ –8,4 ± 14,1
Тип пульсовой волны, n (%)	А — жесткая стенка артерий	2 (25) 2 (5,7)	2 (9,5) 0 (0)	9 (13,2) 2 (12,5)
	В — средняя жесткость артериальной стенки	0 (0) 0 (0)	0 (0) 0 (0)	5 (7,4) 0 (0)
	С — высокая эластичность артериальной стенки	6 (75) 33 (94,3)	19 (90,5) 18 (100)	54 (79,4) 14 (87,5)

Примечание: в числителе представлены исследуемые показатели военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе, в знаменателе — в умеренном климатическом поясе; * — различия между показателями групп военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе; ^ — различия между показателями военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом и умеренном климатических поясах, p < 0,05; 1, 2 — номер группы. *, ^ — значки различий.

 

Биохимические маркеры атеросклероза и результаты фотоплетизмографии капиллярных сосудов (табл. 5) указывают на то, что уровень атерогенных маркеров крови (холестерин и ЛПНП) имели тенденцию к повышению с увеличением продолжительности службы военнослужащих в арктическом климатическом поясе. Так, уровень общего холестерина крови во 2-й группе по сравнению с 1-й группой был выше на 10 %, а в 3-й группе по сравнению с 1-й группой — на 14 % и с ГС — на 12 % (р < 0,05).

В то же время уровень ЛПВП был фактически одинаковый во всех группах, а уровень ЛПНП имел тенденцию к повышению по мере увеличения продолжительности военной службы в арктическом климатическом поясе. Показатель жесткости сосудов у лиц, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе во 2-й группе был выше в 4,2 раза по сравнению с 1-й группой и в 6 раз по сравнению с ГС (р < 0,05), в 3-й группе — в 3,8 раза по сравнению с 1-й группой и в 2,8 раза — с ГС (р < 0,05).

Проведенный корреляционный анализ данных фотоплетизмографии показал, что наиболее выраженная взаимосвязь показателей жесткости сосудов наблюдалась со значениями сосудодвигательной функции эндотелия при пробе с РГ, а именно зафиксирована высокая прямая связь с ЭЗВД, r = 0,8, и средняя ― с ДМЭК, r = 0,7 (р < 0,05), что указывает на однотипность морфологических и функциональных изменений в стенке артериальных сосудов мышечного и мышечно-эластического типа при разных диагностических исследованиях.

Данные, представленные в табл. 5, указывают на развитие дислипидемии у военнослужащих, проходящих службу в арктическом климатическом поясе более 10 лет, что в совокупности с выявленными ультразвуковыми признаками эндотелиальной дисфункции, субклинического атеросклероза и жесткости сосудов говорит о высоком риске развития сердечно-сосудистых заболеваний у данной категории лиц на фоне продолжительного воздействия полярной гипоксии.

Учитывая, что за последние 5 лет научных публикаций по влиянию полиморфизма rs1799983 гена NOS3 и rs11549465 гена HIF1A на эндотелиальную дисфункцию в условиях полярной гипоксии имеется незначительное количество [7, 8, 12, 13], нами проведено исследование взаимосвязи полиморфизма rs1799983 гена NOS3 rs11549465 гена HIF1A с показателями фотоплетизмографии.

Выявлено, что у военнослужащих в условиях полярной гипоксии в арктическом климатическом поясе жесткость стенки артериальных сосудов независимо от полиморфизма гена NOS3 (rs1799983) выше ,чем у военнослужащих из умеренного климатического пояса. Однако более жесткие стенки артерий были у носителей генотипа T/T гена NOS3 (rs1799983), а максимальная эластичность артериальной стенки и самые низкие значения жесткости сосудов — у генотипа G/T (табл. 6).

 

Таблица 6. Показатели фотоплетизмографии капиллярных сосудов в зависимости от полиморфизма гена NOS3 (rs1799983) у военнослужащих, проходящих службу в различных климатических поясах, M ± m

Table 6. Indicators of photoplethysmography of capillary vessels depending on the polymorphism of NOS3 (rs1799983) in military personnel serving in different climatic zones, M ± m

Показатель		Генотип гена NOS3 (rs1799983)
		G/G	G/T	T/T
		Группа 1	Группа 2	Группа 3
Жесткость сосудов (от –40 до –5 % нормадля лиц от 18 до 35 лет; от –5 до 5 % — для лиц старше 40 лет)		4,3 ± 14,8*2,^ –17 ± 11,6	1,3 ± 18,5^ –16,6 ± 13	4,9 ± 8,8*2,^ –25,6 ± 7,1
Тип пульсовой волны, n (%)	А — жесткая стенка артерий	10 (19,6) 2 (5)	1 (2,4) 2 (8,7)	2 (40) 0 (0)
	В — средняя жесткость артериальной стенки	3 (5,9) 0 (0)	2 (4,9) 0 (0)	0 (0) 0 (0)
	С — высокая эластичность артериальной стенки	38 (74,5) 38 (95)	38 (92,7) 21 (91,3)	3 (60) 7 (100)

Примечание: в числителе представлены исследуемые показатели военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе, в знаменателе — в умеренном климатическом поясе; * — различия между показателями групп военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе; ^ — различия между показателями военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом и умеренном климатических поясах, p <0,05. 1, 2 — номер группы. *, ^ — значки различий.

 

Показано, что у военнослужащих в условиях полярной гипоксии в арктическом климатическом поясе жесткость стенки артериальных сосудов независимо от полиморфизма гена HIF1A (rs11549465) ,чем у военнослужащих из умеренного климатического пояса. Однако более жесткие стенки артерий были у носителей генотипа Т/Т, а максимальная эластичность артериальной стенки — у генотипов С/С гена HIF1A (rs11549465), таблица 7.

 

Таблица 7. Показатели фотоплетизмографии капиллярных сосудов в зависимости от полиморфизма гена HIF1A (rs11549465) у военнослужащих проходящих службу в различных климатических поясах, M ± m

Table 7. Indicators of photoplethysmography of capillary vessels depending on the polymorphism of HIF1A (rs11549465) in military personnel serving in various climatic zones, M ± m

Показатель		Генотип гена HIF1A (rs11549465)
		C/C	C/T	T/T
		Группа 1	Группа 2	Группа 3
Жесткость сосудов (от –40 до –5 % норма для лиц от 18 до 35 лет; от –5 до 5 % — для лиц старше 40 лет)		0,9 ± 14,5^ –16,4 ± 11,9	15,7 ± 21,7*,^ –28 ± 7,2	22,9 ± 0,3*,^ –18,2 ± 0
Тип пульсовой волны, n (%)	А — жесткая стенка артерий	12 (14,3) 4 (06,6)	1 (09,1) 0 (0)	0 (0) 0 (0)
	В — средняя жесткость артериальной стенки	5 (06) 0 (0)	0 (0) 0 (0)	0 (0) 0 (0)
	С — высокая эластичность артериальной стенки	67 (79,8) 57 (93,4)	10 (90,9) 8 (100)	2 (100,0) 1 (100)

Примечание: в числителе представлены исследуемые показатели военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе, в знаменателе — в умеренном климатическом поясе; * — различия между показателями групп военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе; ^ — различия между показателями военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом и умеренном климатических поясах, p < 0,05; 1, 2 — номер группы. *, ^ — значки различий.

 

Таким образом, показатели внешнего дыхания у военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе, указывают на наличие обструктивного типа нарушения функции внешнего дыхания. По нашему мнению, этиологическим фактором в развитии полярной гипоксии является бронхоспазм при дыхании холодным воздухом и снижение сатурации крови. У военнослужащих, проходящих военную службу в арктическом климатическом поясе более 10 лет в условиях полярной гипоксии, в артериальных сосудах происходит нарушение «биодоступности» NO (т. е. его «дефицит», а точнее, недостаточность «целевых эффектов» NO), что, по современным представлениям, является основной причиной развития эндотелиальной дисфункции. Полярная гипоксия приводит к ремоделированию сосудов [9, 14, 15].

В условиях гипоксии увеличивается продукция эндотелиальными клетками фибронектина, ламинина, эластина, снижается синтез протеингликанов и веществ, которые ингибируют рост гладкомышечных клеток, что в совокупности с избыточной концентрацией атерогенных липидов крови (высококалорийное питание в условиях холода) [17] и повреждением эндотелия создает предпосылки к возникновению атеросклероза артериальных сосудов мышечного и мышечно-эластического типа у данной категории лиц. В проведенном нами исследовании у военнослужащих со стажем службы более 10 лет в арктическом климатическом поясе в условиях полярной гипоксии наблюдается высокий риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Факторами риска для данной патологии, по нашему мнению, являются дислипидемия, ультразвуковые признаки эндотелиальной дисфункции и субклинический атеросклероз.

Важнейшую роль в развитии эндотелиальной дисфункции при полярной гипоксии играет кислородчувствительный протеиновый комплекс, обладающий транскрипционной активностью — гипоксия-индуцибельный фактор (hypoxia-inducible factor, HIF). В нормоксических условиях субъединицы HIF1А постоянно присутствует в клетке, но характеризуется исключительно коротким периодом полураспада. В условиях гипоксии PHD- и FIH-ферменты инактивируются, и отсутствие гидроксилирования ведет к стабилизации HIF1A, который, в свою очередь, запускает экспрессию гипоксия-зависимых генов, таких как эритропоэтин и сосудистый эндотелиальный фактор роста (инертный механизм адаптации к гипоксии) [7–9]. В нашем исследовании жесткая стенка артерий наблюдалась больше всего у носителей генотипа Т/Т гена HIF1A (rs11549465). Видимо, это связано с активностью экспрессии гипоксия-зависимых генов, индуцированных геном HIF1A (rs11549465), а именно у генотипа С/С гена HIF1A экспрессия гипоксия-зависимых генов была выше, нежели у генотипа Т/Т гена HIF1A (rs11549465).

Гипоксия способствует истощению кофактора BH4 и дефициту субстрата L-Arg и, таким образом, вызывает разъединение eNOS — состояние, в котором фермент продуцирует супероксид вместо NO. На уровне эндотелия гипоксия ослабляет эндотелиальное высвобождение NO и опосредованно снижает специфическую активность eNOS. Разъединение eNOS и возникающий в результате окислительный стресс в эндотелии сосудов являются основными факторами эндотелиальной дисфункции и атерогенеза [10–13]. В проведенном нами исследовании в условиях полярной гипоксии жесткость стенки артерий больше выражена у носителей генотипа T/T гена NOS3 (rs1799983), а максимальная эластичность артериальной стенки и самые низкие значения жесткости сосудов ― у генотипа G/T. Это означает, что у носителей генотипа T/T разъединение eNOS более выражено, что усиливает окислительный стресс, в то время как у генотипа G/T этого не наблюдалось. Окислительный стресс вызывает эндотелиальную дисфункцию артериальных сосудов, а в дальнейшем ― развитие атеросклероза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

У военнослужащих со стажем службы более 10 лет в арктическом климатическом поясе на фоне обструктивного типа нарушения функции внешнего дыхания и гипоксемической гипоксии выявлено нарушение в системном и периферическом кровообращении. У них происходит ремоделирование стенки артериальных сосудов и артериол в виде повреждения эндотелия с развитием эндотелиальной дисфункции и атеросклероза. По нашему мнению, ведущим патогенетическим звеном эндотелиальной дисфункции артериальных сосудов является резистентность миоцитов к воздействию экспрессируемых сосудистым эндотелием факторов вазодилатации (NO). Чем больше стаж службы военнослужащих в условиях полярной гипоксии, тем вероятность развития эндотелиальной дисфункции выше. Так, у 11 (16 %) военнослужащих со стажем военной службы более 10 лет в арктическом поясе при УЗИ ОСА обнаружено увеличение ТКИМ более чем на 50 % от ее среднего значения, что указывает на наличие скрытой формы хронического прогрессирующего воспалительного заболевания стенки сосуда — субклинического атеросклероза.

Ультразвуковые методики РГ, цветовую эластографию и ТКИМ в совокупности с биохимическими маркерами атерогенности и значениями фотоплетизмографии можно использовать в практической медицине с целью определения риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и сердечно-сосудистой смертности у военнослужащих, проходящих службу в условиях полярной гипоксии. Выше указывалось, что жесткая стенка артерий наблюдалась больше всего у носителей генотипа Т/Т гена HIF1A (rs11549465), T/T гена NOS3 (rs1799983), а максимальная эластичность артериальной стенки и самые низкие значения жесткости сосудов ― у генотипа G/T гена NOS3 и С/С гена HIF1A. Военнослужащие с генотипами Т/Т гена HIF1A (rs11549465), T/T гена NOS3 (rs1799983) в условиях полярной гипоксии более склонны к развитию эндотелиальной дисфункции и сердечно-сосудистым заболеваниям.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Вклад каждого автора. А. В. Лемещенко — разработка общей концепции, дизайн исследования, написание статьи; О. И. Гурина — редактирование; В. Н. Цыган — разработка общей концепции, дизайн исследования, редактирование, А. Б. Макаров — статистическая обработка, написание статьи; Т. А. Криволуцкая — разработка общей концепции, дизайн исследования; Д. В. Берг — написание статьи; А. С. Кириллов — статистическая обработка.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contribution. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study.

The contribution of each author. A. V. Lemeshchenko — general concept development, research design, article writing; O. I. Gurina — editing; V. N. Tsygan — general concept development, research design, editing, A. B. Makarov — statistical processing, article writing; T. A. Krivolutskaya — general concept development, research design; D. V. Berg — writing articles; A. S. Kirillov — statistical processing.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

About the authors

Alexei V. Lemeshchenko

Kirov Military Medical Academy

Email: lav_1981@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6786-2332
SPIN-code: 8534-0822
Scopus Author ID: 593499
ResearcherId: HZG-6169-2023

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint Petersburg

Olga I. Gurina

National Medical Research Center of Psychiatry and Narcology named after V. P. Serbsky

Email: olga672@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6942-5531
SPIN-code: 7953-1609
Scopus Author ID: 306253
ResearcherId: H-2401-2013

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Moscow

Vasiliy N. Tsygan

Kirov Military Medical Academy

Email: vn-t@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1199-0911
SPIN-code: 7215-6206
Scopus Author ID: 645584
ResearcherId: IQT-0859-2023

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Санкт-Петербург

Andrey B. Makarov

Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: m200@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-2270-3578
SPIN-code: 2226-7145
Scopus Author ID: 1136650
ResearcherId: А-4130-2014

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint Petersburg

Tatiana A. Krivolutskaya

1477th Naval Clinical Hospital

Email: tat.beloz@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4988-2414
SPIN-code: 4531-7254
Scopus Author ID: 1114016
ResearcherId: HDM-1333-2022

graduate student

Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky

Dmitriy V. Berg

Kirov Military Medical Academy

Email: d.v.berg@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-7815-4643
SPIN-code: 6488-4643
Scopus Author ID: 1191072
ResearcherId: HZDG-3562-2023

lecturer

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexey S. Kirillov

441st Military Hospital

Email: kirillovalexiy@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9942-0344
SPIN-code: 4886-4998
Scopus Author ID: 1197348
ResearcherId: HZL-7507-2023

Head of the infectious diseases Department

Russian Federation, Yuzhno-Sakhalinsk

References

Supplementary files