Предполагаемые механизмы системного кардиоваскулярного действия глифлозинов

Полный текст

Как хорошо известно, сахарный диабет (СД) часто сочетается с нарушениями функциионирования сердечно-сосудистой системы и почек. Сегодня установлено, что СД2 увеличивает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) как ведущей причины смерти в 2–4 раза, а у 40 % больных СД2 на протяжении жизни развивается диабетическая нефропатия, приводящая к терминальной стадии почечной болезни [1, 2]. Поэтому идеальный препарат для лечения СД должен не только обеспечивать адекватный гликемический контроль, но и благоприятно влиять на течение сердечно-сосудистой и почечной патологии [3]. К сожалению, большинство сахароснижающих лекарственных препаратов не обладают подобными свойствами, а некоторые даже усугубляют течение ряда сопутствующих, в том числе сердечно-сосудистых, заболеваний [4–9]. Это обусловило появление в 2018 г. требований Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA) США к противодиабетическим препаратам о необходимости предоставления данных относительно их безопасности, гарантирующих, что новые средства для лечения пациентов с СД2 не увеличат риск инфаркта миокарда, инсульта и сердечно-сосудистой смертности [10]. Данные требования во многом обусловили проведение специальных исследований, касающихся безопасности клинического применения новой группы сахароснижающих препаратов, так называемых глифлозинов. Появление в последние годы этих лекарственных средств вызывает большой научный и практический интерес. В основе их противодиабетического эффекта лежит ингибирование транспортера SGLT2, обеспечивающего сцепленный реабсорбционный перенос натрия и глюкозы в почках, вызывая глюкозурию и тем самым обусловливая снижение содержания глюкозы в крови. Уникальная особенность этих ингибиторов SGLT2 (iSGLT2) — способность обеспечивать гипогликемический эффект независимо от функционирования поджелудочной железы и резистентности клеток организма к инсулину. Из значительного количества глифлозинов наиболее широкое распространение в странах Европы и в США получили сегодня дапаглифлозин (ДАПА), эмпаглифлозин (ЭМПА), канаглифлозин (КАНА), эртуглифлозин, сотаглифлозин. В Японии, кроме того, применяются ипраглифлозин, тофоглифлозин, лусеоглифлозин. В РФ зарегистрированы ДАПА (2014), ЭМПА (2014) и КАНА (2015). Названные препараты сходны по строению и различаются главным образом по степени селективности в отношении транспортеров SGLT 1-го и 2-го типов. Начиная с 2015 г., проведен ряд крупномасштабных многоцентровых плацебо-контролируемых исследований, касающихся эффективности и безопасности ингибиторов SGLT2, среди которых наиболее значимыми следует признать EMPA-REG OUTCOME, посвященное ЭМПА, CANVAS Program (КАНА) и DECLARE-TIMI 58 (ДАПА). Не вдаваясь в клинический анализ указанных исследований, исчерпывающе проведенный за последние годы [11–15], отметим, что, несмотря на целый ряд различий включенных в исследования популяций, были получены сходные и во многом неожиданные результаты. Оказалось, что все три препарата продемонстрировали существенное снижение риска госпитализации по поводу сердечной недостаточности и замедление прогрессирования хронической болезни почек. Это позволило в 2019 г. Европейскому обществу кардиологов рекомендовать применение ингибиторов SGLT2 (iSGLT2) в качестве препаратов первой линии терапии у пациентов с СД2 и сопутствующими сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также с высоким риском их возникновения [15].

Разумеется, столь неожиданная эффективность не могла не вызвать повышенный интерес не только у диабетологов и кардиологов, но также и у фармакологов, пытающихся исследовать и понять суть плейотропных эффектов iSGLT2.

Цель данного обзора — попытка разобраться в механизмах благоприятного влияния этих препаратов на функционирование сердечно-сосудистой системы, оставив для отдельных исследований их нефропротективное действие и влияние на метаболизм мочевой кислоты.

Здесь следует отметить, что для объяснения явного кардиопротективного эффекта iSGLT2 существует множество гипотез. Большинство из них основано на данных, полученных на животных моделях или в экспериментах in vivo или ex vivo. В общем, это естественно для начального этапа изучения препаратов, обладающих принципиально новыми механизмами действия. Поэтому неудивительно, что практически каждый раздел обзора можно заканчивать фразой о необходимости дальнейшего углубленного изучения вопроса или проблемы.

Важнейшая проблема, которая требует исчерпывающего ответа: является ли неоспоримый кардиопротективный эффект глифлозинов результатом их системного действия, обусловлен прямым влиянием на сердце и сосуды или включает оба отмеченных подхода. К проблеме вплотную примыкают три следующих принципиальных вопроса: 1. Связано ли кардиопротективное действие рассматриваемых препаратов с их контролем за уровнем гликемии? 2. Как объяснить прямое действие глифлозинов на сердце человека, если учесть отсутствие в этом органе функционирующего натрий-глюкозного котранспортера SGLT2? А экспрессированный здесь транспортер SGLT1 не является, как уже было отмечено, основной мишенью для этих препаратов. 3. Проявляется ли кардиопротективное действие глифлозинов исключительно у больных СД2 или их эффективность можно прогнозировать при ССЗ, не связанных с СД?

Исходя из вышеизложенных рассуждений, целесообразно, на наш взгляд, разделить рассматриваемые кардиопротективные механизмы на системные и прямые кардиальные эффекты, что согласуется с представлениями ряда авторов [16, 17].

Диуретический и натрийуретический эффекты глифлозинов и их последствия

Итак, основной механизм гипогликемического действия глифлозинов у человека заключается в угнетении активности натрий-глюкозного котранспортера SGLT2, локализованного в начальных сегментах (S₁/S₂) проксимальных канальцев почек со стехиометрией 1 : 1, который обеспечивает реабсорбцию более 90 % профильтровавшейся в клубочках глюкозы. Оставшаяся глюкоза реабсорбируется в конечных сегментах проксимальных почечных канальцах с помощью другого натрий-глюкозного котранспортера SGLT1. Важно отметить, что здесь же в проксимальных канальцах локализован другой механизм обратного всасывания натрия с помощью изоформы 3 натрий-водородного обменника (NHE3), способствующего реабсорбции до 30 % профильтровавшегося натрия [18–20]. В условиях нормальной гликемии, когда содержание глюкозы в крови не превышает 180 мг/дл, через клубочек фильтруется около 125 мг/мин этого сахара. Когда обе отмеченные величины существенно возрастают, это приводит к «сбросу» излишней глюкозы в мочу.

Выяснено, что в условиях СД значительно увеличивается реабсорбция глюкозы. Прирост максимальной реабсорбции может составить 20 %, обеспечивая обратное всасывание до 600 г глюкозы в сутки. Этот патофизиологический механизм обеспечивается существенным повышением экспрессии белка-переносчика SGLT2, что было продемонстрировано как в клинике, так и в эксперименте, а также с помощью моделирования патологического процесса [21, 22]. В результате этого у больных СД нарастает в организме содержание Na⁺ и воды, что, помимо развития периферических отеков, способствует увеличению сердечной пред- и постнагрузки, а повышение содержания натрия в кардиомиоцитах (КМЦ) обусловливает возможность неблагоприятного влияния на миокард, в частности, повышает риск развития аритмий [11]. Поэтому один из первых эффектов, зафиксированных в клинических исследованиях, — это увеличение натрийуреза, обусловленное угнетением активности натрий-глюкозного котранспортера 2-го типа SGLT2 в проксимальных канальцах почек. Кроме того, было показано, что iSGLT2 способны ингибировать реабсорбцию натрия путем прямого подавления NHE3 в этом отделе нефрона, вероятно, за счет его фосфорилирования [23, 24]. Нереабсорбированная глюкоза, поступающая в нижележащие отделы почечных канальцев, индуцирует развитие умеренного осмотического диуреза на уровне 100–470 мл/сут [14]. Повышенное осмотическое давление, создаваемое нереабсорбированной глюкозой в просвете почечного канальца, нарушает обратное всасывание жидкости через плотные межклеточные контакты на апикальной мембране, снижая вклад парацеллюлярных путей в общую реабсорбцию натрия и воды [25].

Следует отметить, что характер отмеченных натрийуретического и диуретического эффектов существенно отличается от действия, свойственного классическим диуретическим препаратам, хотя количественно вполне сопоставим с некоторыми из них. И действительно, несмотря на изначально близкую величину экскреции натрия и воды, диуретический эффект глифлозинов более кратковременный, не сопровождается существенными потерями калия и сдвигом кислотно-щелочного равновесия. Их длительное применение не характеризуется столь серьезными метаболическими сдвигами, как гипергликемия и гиперурикемия, а также, что важно, активацией симпатической нервной системы (СНС). Наконец, для традиционных диуретиков не характерно столь выраженное кардиопротективное действие, которое в конечном счете проявляется в виде снижения смертности от сердечно-сосудистых причин и частоты госпитализации по поводу сердечной недостаточности. Чем объяснить такие отличия в действии iSGLT2 и классических диуретиков? По-видимому, это обусловлено рядом причин. Наиболее распространенные диуретики, такие как петлевые и производные бензотиазида, действуют в более дистальных отделах нефрона, угнетая реабсорбцию электролитов в петле Генле и дистальных извитых канальцах соответственно. Что касается глифлозинов — их точка приложения, как уже отмечалось, проксимальный каналец, место, где наряду с натрием происходит реабсорбция глюкозы, мочевой кислоты и ряда других метаболитов. Поэтому, прямо угнетая их обратное всасывание, iSGLT2 вызывают глюкозурию и урикозурию, уменьшая тем самым, в отличие от других диуретиков, гипергликемию и гиперурикемию. По этой же причине, возможно, диуретический эффект ингибиторов SGLT2 довольно быстро нивелируется, что, как полагают, может быть обусловлено компенсаторным повышением реабсорбции натрия и воды в более дистальных отделах нефрона [25, 26]. Диуретический эффект iSGLT2 в первые дни после начала применения сопровождается уменьшением плазменного объема, что обусловливает гемоконцентрацию и повышение гематокрита на 4–5 %. Примерно такую же картину можно наблюдать и в первые дни после введения петлевых и тиазидовых диуретиков. Однако в случае с классическими мочегонными препаратами падение объема внутрисосудистой жидкости неминуемо вызывает нейрогуморальную активацию, в первую очередь, СНС, что препятствует благоприятному воздействию на сердце и сосуды. При применении же глифлозинов ситуация, очевидно, развивается несколько иначе. Во-первых, натрийурез в силу упомянутых выше обстоятельств длится недолго, но гемоконцентрация сохраняется. Недавно возникло предположение, что это объясняется особенностями влияния ингибиторов SGLT2 на процесс объемной регуляции в организме. Математическое моделирование позволило предположить, что глифлозины воздействуют в основном на объем интерстициальной, а не внутрисосудистой жидкости [27]. С одной стороны, это позволяет уменьшить содержание натрия во внутренних органах, что может быть полезным при сердечно-сосудистых заболеваниях, в том числе при сердечной недостаточности и гипертонической болезни. С другой стороны, отсутствие существенных изменений внутрисосудистого объема не позволяет резко изменить артериальную перфузию внутренних органов и препятствует активации СНС [16, 28–30]. Косвенным свидетельством, подтверждающим это предположение, считается способность ДАПА в условиях длительного введения существенно снижать концентрацию Na⁺ в коже пациентов с СД2 [31]. А ранее было показано, что концентрация Na⁺ в коже и мышцах положительно коррелирует с риском сердечно-сосудистых заболеваний у пациентов с хронической болезнью почек [32, 33]. И наконец, специально проведенное измерение показало, что 8-недельное лечение тофоглифлозином значительно (на 400 мл) снижало объем интерстициальной жидкости у японцев, страдающих СД2 [34]. Что касается гемоконцентрации, то помимо первоначального уменьшения объема плазмы у глифлозинов имеются и другие возможности для повышения гематокрита. Иначе как объяснить, что, несмотря на прекращение кратковременного мочегонного эффекта, длившегося несколько дней, повышенный гематокрит на фоне приема ингибиторов SGLT2 сохранялся на протяжении нескольких месяцев [35]? Эти возможности могут быть связаны с прямым стимулирующим влиянием iSGLT2 на продукцию эритропоэтина (ЭП), как это было зафиксировано на фоне приема ЭМПА пациентами с СД2 и сопутствующей ишемической болезнью сердца [36]. Как уже отмечалось, гипергликемия при СД стимулирует на апикальной мембране проксимального почечного канальца экспрессию SGLT2, что повышает реабсорбцию глюкозы. Это приводит к активации на базальной мембране Na⁺K⁺-насоса, который обеспечивает переброску попавшего в клетку совместно с глюкозой натрия в интерстиций. Этот процесс требует увеличенных затрат энергии и повышенного потребления кислорода, необходимого для продукции АТФ. В результате, в проксимальном нефроне развивается тубулоинтерстициальная гипоксия, приводящая к трансдифференцировке продуцирующих здесь ЭП интерстициальных фибробластов (FB_Epo) в миофибробласты (myoFB), которые теряют способность продуцировать ЭП, поскольку обеспечивают образование фиброгенных молекул. Подавляя активность SGLT2, глифлозины нивелируют этот процесс и восстанавливают способность фибробластов продуцировать ЭП и, что не менее важно, ограничивают развитие почечного фиброза [3]. Показано также, что недостаток кислорода может привести к активации в почечной ткани индуцируемого гипоксией фактора (HIF) и как следствие — к повышению продукции ЭП, обеспечивая увеличение доставки кислорода к органам [37]. В экспериментах in vitro ДАПА индуцировал HIF-1 в ишемизированной почечной ткани мышей и в подвергнутых ишемии культивируемых клетках почечных канальцах человека [38]. Кроме того, 12-недельный прием ДАПА 52 пациентами с ожирением и СД2 приводил к значительному увеличению гематокрита и концентрации гемоглобина, по мнению авторов, за счет выявленного снижения содержания белка гепсидина, известного супрессора эритропоэза, а также транзиторного повышения уровня ЭП [39]. Как бы там ни было, лечение глифлозинами приводит к небольшому повышению гематокрита, что увеличивает доставку кислорода к тканям и может способствовать благоприятному исходу ССЗ [40].

Давно известно, что снижение артериального давления (АД) ассоциировано с уменьшением риска ССЗ и смертности при СД. Один из неоспоримых и быстро наблюдаемых эффектов глифлозинов — стойкое, хотя и небольшое, снижение АД. Это действие присуще практически всем iSGLT2, касается снижения как систолического, так и диастолического АД и в большей степени проявляется у больных СД в условиях повышенного давления. В исследовании EMPA-REG OUTCOME в течение трехлетнего периода наблюдения фиксировалось снижение систолического АД (на 3–6 мм рт. ст.) и диастолического АД (на 1–2 мм рт. ст.), цифры, с небольшими вариациями повторявшиеся в работах других клиницистах. Несомненно, снижение АД вносит положительный вклад в кардиопротективное действие препаратов, особенно с учетом того, что данный эффект возникает без сопутствующего учащения частоты сердечных сокращений [21].

Отметим, что снижение АД, по-видимому, не зависит от улучшения глифлозинами гликемического контроля. По крайней мере, у пациентов с СД2 и хронической болезнью почек, у которых сахароснижающий эффект ДАПА был незначительным, антигипертензивое действие сохранялось [41]. Механизм снижения АД, по всей видимости, многофакторный. Довольно быстрый эффект, без сомнения, обусловлен натрийурезом и диуретической реакцией. Кроме того, положительную роль играет сопутствующее снижение массы тела и уменьшение активности СНС. Не следует отвергать и вероятное прямое воздействие iSGLT2 на сосуды, приводящее к снижению жесткости артериальной стенки и уменьшению их резистивности.

На протяжении курса лечения глифлозинами пациенты с СД2 теряют в среднем 2–4 кг [3, 42, 43]. Обеспечивая экскрецию с мочой 60–80 г глюкозы, прием препаратов ведет к потере 240–320 калорий в сутки. При этом 60–70 % общей потери веса обусловлено уменьшением массы жировой ткани в основном за счет потери висцерального, подкожного и эпикардиального жира. На крысах и мышах с ожирением показано, что в ответ на ингибирование SGLT2 наблюдалось повышение липолиза и окисления жирных кислот [44, 45]. Важно подчеркнуть, что снижение массы тела сохранялось на протяжении всего срока лечения и даже в условиях комбинированного применения глифлозинов с противодиабетическими препаратами, вызывающими увеличение веса [21].

Между тем известно, что висцеральный и эпикардиальный жир продуцирует большое количество биоактивных молекул, которые эндокринным, паракринным и аутокринным способом могут негативно воздействовать на функционирование внутренних органов, в том числе на миокард, способствуя развитию ишемической болезни сердца (ИБС). В частности, показано, что объем эпикардиального жира прямо коррелирует с тяжестью ИБС [46]. Адипокины, высвобождаемые эпикардиальной и периваскулярной жировой тканью, вовлечены в развитие начальной фазы сердечной недостаточности. При этом такой адипокин, как лептин, усиливает воспалительный процесс в миокарде с развитием фиброза, в то время как другой адипокин, адипонектин, оказывает противовоспалительный и кардиопротективный эффекты [47]. В недавнем исследовании показано, что прием КАНА на протяжении 52 недель 200 больными СД2 приводил к восстановлению нарушенного равновесия, снижая на 25 % концентрацию в сыворотке крови лептина и повышая на 17 % содержание сывороточного адипонектина. Параллельно отмечалось снижение сывороточной концентрации ряда провоспалительных цитокинов [48]. В другом исследовании, проведенном японскими клиницистами, у пациентов с СД2 на фоне ИБС 6-месячный прием ДАПА приводил к существенному уменьшению массы эпикардиальной жировой ткани параллельно с достоверным снижением в сыворотке содержания провоспалительного фактора некроза опухоли-α (TNF-α) и тенденцией к уменьшению другой провоспалительной биомолекулы ингибитора активатора плазминогена-1 (PAI-1). Эти данные позволили авторам предложить гипотезу, согласно которой профилактическое действие глифлозинов при сердечной недостаточности в значительной степени обеспечивается подавлением высвобождения лептина жировой тканью [49]. Для подтверждения этого предположения требуются дополнительные исследования.

Сегодня же можно уверенно говорить, что диуретический и натрийуретический эффекты и снижение уровня АД под влиянием глифлозинов приводят к ослаблению сердечной пред- и постнагрузки, что, без сомнения, способствует их кардиопротективному действию.

Сосудистые эффекты глифлозинов

Без сомнения, большой интерес представляет возможное положительное влияние глифлозинов на состояние сосудов. Изменение тонуса гладкой мускулатуры сосудов, артериальной жесткости (АЖ) и эндотелиальная дисфункция (ЭД) вносят значительный вклад в патогенез атеросклеротического процесса, развитие сердечно-сосудистых и почечных заболеваний и считаются надежными предикторами сердечно-сосудистого риска. При этом показано, что АЖ как ключевой параметр сосудистых изменений характеризуется повышенной скоростью пульсовой волны, направленной как по ходу тока крови, так и в обратном направлении (отраженная волна). Это ведет к повышенному центральному систолическому и пульсовому давлению. Центральное систолическое давление отражает совокупность различных компонентов АЖ, важного параметра сердечной постнагрузки, и в значительной степени связано с сердечно-сосудистыми исходами [11, 50, 51]. Кроме того, изменения центрального пульсового давления свидетельствуют о связи между амплитудой прямой и обратной волн, повышенным риском возникновения ССЗ и причиной смерти от них [52]. В последние годы появился ряд исследований, фиксирующий положительное влияние глифлозинов на состояние жесткости артериальной стенки у пациентов с СД. Так, у 40 пациентов с СД1 ЭМПА существенно снижал параметры АЖ, в том числе скорость распространения пульсовой волны [53]. Полученные результаты подтвердились у пациентов с СД2, у которых ЭМПА наряду с показателями АД значительно улучшал характеристики АЖ и сосудистого сопротивления [54, 55]. При приеме КАНА в течение 6 мес. у 30 пациентов с СД2 было зафиксировано замедление скорости каротидно-феморальной пульсовой волны [56]. Но еще до этого был проведен ретроспективный анализ, включавший 4 рандомизированных исследования длительного приема КАНА 2313 пациентами с СД2 [57]. Результаты анализа показали, что препарат не только снижал среднее систолическое и среднее диастолическое давление, но и улучшал ряд сердечно-сосудистых физиологических маркеров, в том числе снижал среднее пульсовое давление. В недавнем пилотном клиническом исследовании было показано снижение АЖ у больных СД2 под влиянием тофоглифлозина, причем авторы связывают эффект с улучшением функции печени [58].

Попытки выяснить причины положительного влияния глифлозинов на АЖ показали наличие прямой корреляции между снижением центрального пульсового давления и амплитудой отраженной волны, с одной стороны, и уровнем высокочувствительного С-реактивного белка — с другой. Это позволило предположить связь между улучшением АЖ под влиянием ЭМПА с уменьшением воспалительного процесса, возникающего в сосудистой стенке при СД. На это указывает ослабление показателей окислительного стресса, а также уменьшение образования конечных продуктов гликирования на фоне приема глифлозинов [51]. Целый ряд экспериментальных исследований, проведенных с использованием животных, подтверждает такие возможности [59–62].

Хорошо известно значение ЭД в патофизиологии СД, способствующее развитию и прогрессированию макро- и микрососудистых нарушений. Гипергликемия, инсулиновая резистентность, гиперинсулинемия, дислипидемия — основные факторы, вовлекаемые в патогенез ЭД при СД. Поэтому нельзя обойти вниманием возможное влияние ингибиторов SGLT2 на ЭД. При сравнении двух одинаковых по количеству групп больных СД2, половина из которых (n = 40) на протяжении 16 нед. получала 1500 мг/день метформина, вторая — 750 мг метформина + 5 мг ДАПА, оказалось, что во второй группе показатели ЭД были выражены в меньшей степени, что определяли с помощью маркера ЭД в плечевой артерии методом поток-опосредованной дилатации (FMD) [63]. Интересно, что в этой же группе было зафиксировано значительное снижение содержания в моче 8-гидрокси-2'-деоксигуанозина (8-OHdG), биомаркера окислительного стресса, повышение которого ранее было зафиксировано на фоне прогрессирования атеросклероза и диабетической васкулопатии [63]. Подобные результаты были получены и в эксперименте [59, 64]. В другом клиническом исследовании, проведенном итальянскими авторами, ДАПА у 16 пациентов с СД2 не только снижал скорость распространения пульсовой волны, но и значительно улучшал показатель FMD (с 2,8 ± 2,2 до 4,0 ± 2,1 %; p < 0,05), что авторы предположительно связывают с ослаблением ОС [65]. Важно отметить, что выявленное уменьшение FMD происходило на фоне не менявшегося диаметра плечевой артерии, а также независимо от экзогенного донатора NO глицерина тринитрата, что указывает на селективный эндотелий-зависимый характер полученного эффекта [65]. Прием в течение 6 мес. того же ДАПА пациентами с СД2 привел к улучшению периферической микроваскулярной эндотелиальной функции, оценивавшейся с помощью индекса RH-PAT, показателя реактивной гиперемии [66]. Авторы обратили внимание, что результат прямо коррелировал с уменьшением массы абдоминального висцерального жира, снижением систолического давления и повышением уровня адипонектина в плазме крови. Наконец, совсем недавно проведенное клиницистами из Малайзии рандомизированное двойное-слепое плацебо-контролируемое исследование с привлечением 81 больного СД2 и сопутствующей ИБС [67] показало, что у 40 пациентов в результате 12-недельного приема ДАПА было зафиксировано значительное снижение уровня гликированного гемоглобина, глюкозы крови натощак, а также суррогатных маркеров эндотелиальной функции, в том числе молекул межклеточной адгезии 1 (ICAM-1), эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) и высокочувствительного С-реактивного белка (hs-CRP).

С учетом приведенных немногочисленных клинических данных выглядит абсолютно логичным и своевременным запланированное многоцентровое открытое рандомизированное исследование PROCEED с привлечением 110 участников с СД2, подтвержденной ЭД и хронической болезнью почек, проводимое в Японии с целью выяснения эффективности ипраглифлозина в отношении ЭД у этих пациентов [68].

Относительно механизмов воздействия ингибиторов SGLT2 на состояние сосудистого эндотелия остается много невыясненных вопросов. Проведенные экспериментальные исследования позволяют предположить связь развития окислительного стресса и воспалительного процесса в эндотелии с преждевременным старением эндотелиальных клеток на фоне сахарного диабета. Так, в условиях 12-недельного введения ипраглифлозина крысам с экспериментальным СД1 было зарегистрировано значительное снижение печеночного уровня биомаркеров ОС, плазменного содержания провоспалительных цитокинов и С-реактивного белка [69]. У мышей и крыс с индуцированным СД ЭМПА и ДАПА подавляли активность NADPH оксидазы, продукцию активных форм кислорода (АФК) и экспрессию ряда провоспалительных генов [70, 71]. А в недавнем исследовании in vitro было показано, что предварительное введение ЭМПА предотвращало образование АФК в эндотелиальных клетках пупочной вены и коронарных артерий человека, подвергнутых воздействию TNF-α. Это позволило сделать вывод о прямом влиянии ЭМПА на клетки сосудистого эндотелия, обеспечивающем противовоспалительный и антиоксидантный эффекты [72–74]. Несомненный интерес представляет роль глифлозинов в повышении восстановления в сосудистых клетках оксида азота (NO), известного регулятора эндотелиальной функции и расслабления гладкой мускулатуры сосудов. В клетках эндотелия аорты мышей с СД ипраглифлозин восстанавливал фосфорилирование эндотелиальной eNOS и серин-треониновой киназы Akt [64]. В экспериментах на самках свиней с сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса (СНсФВ) 9-недельное введение ДАПА наряду с улучшением функции левого желудочка сердца и уменьшением содержания в ткани аорты провоспалительных цитокинов интерлейкина-6 (IL-6) и TNF-α приводило к восстановлению сниженной экспрессии eNOS и протеинкиназы G (PKG). КАНА также значительно увеличивал экспрессию eNOS у недиабетических мышей, сниженную в результате ишемического/реперфузионного повреждения миокарда, обусловливая повышение связанной с эндотелием вазодилатации [75]. Эти, как и другие подобные данные, привели к предположению, согласно которому iSGLT2 активируют в сосудистых клетках сигнальный каскад: активация VEGF (сосудистый эндотелиалный фактор роста) → фосфорилирование и активация серин/треониновой киназы Akt → фосфорилирование и активация eNOS → активация NO → образование цГМФ → активация потенциал-зависимых калиевых каналов (K_v). Активация последних приводит к гиперполяризации мембран клеток гладкой мускулатуры сосудов с последующим снижением внутриклеточной концентрации Ca²⁺ и ослаблением контрактильной реакции с проявлением вазодилатации и снижением АД [76–78]. Кроме того, недавно было установлено, что ЭМПА в культивируемом эндотелии и сегментах коронарных артерий свиней помимо подавления ОС, повышения экспрессии eNOS и образования NO предотвращал индуцируемое ангиотензином II старение эндотелиальных клеток [79]. Сходным образом ЭМПА в эндотелиальных клетках аорты крыс ZSF1 предотвращал уровень маркеров старения эндотелия (p53, p21, p16) и увеличивал экспрессию eNOS [80]. Правда, не так давно появились сведения, заставляющие частично усомниться в справедливости этой гипотезы. В специально проведенном исследовании in vitro было показано, что ДАПА вызывал релаксацию колец аорты, сокращенных фенилэфрином через прямую активацию K_v-каналов и PKG, но не посредством влияния на другие калиевые и кальциевые каналы, внутриклеточную концентрацию Ca²⁺, NO и эндотелий [81]. Таким образом, из сказанного ясно, что механизм(ы) прямого вазодилатирующего действия нуждается в дальнейшем изучении.

Хорошо известно, что чрезмерная активация СНС вносит существенный вклад в патогенез СД наряду с ожирением, гипертонической болезнью, хроническим заболеванием почек и застойной сердечной недостаточностью. Причем часто наблюдаемая в условиях СД тахикардия, как выяснилось, ассоциируется с заболеваниями сердечно-сосудистой системы и повышенным риском смерти [26]. Особенностью же действия глифлозинов является отсутствие сопутствующего снижению АД и диуретическому действию рефлекторного увеличения частоты сердечных сокращений [16, 82, 83]. Этот факт обусловил естественное предположение о возможном ингибирующем влиянии iSGLT2 на активность СНС [84]. И хотя мы располагаем пока весьма скудными данными, некоторые результаты заслуживают внимания. Прием лусеоглифлозина пациентами с СД2 позволил выявить снижение симпатической активности, особенно в условиях ее чрезмерного исходного повышения [85]. В экспериментах на мышах, потреблявших высокожировую диету, ДАПА уменьшал в сердце содержание тирозингидроксилазы, важнейшего фермента, вовлеченного в синтез катехоламинов [86]. А в условиях длительного введения ДАПА свиньям с сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса было зафиксировано снижение экспрессии тирозингидроксилазы, содержания норэпинефрина в ткани аорты, а также плазменной концентрации норметанефрина, продукта катаболизма норэпинефрина [78, 87]. Эти находки открывают перспективы нового подхода к изучению влияния ингибиторов SGLT2 на функционирование сердечно-сосудистой системы.

Глифлозины, метаболизм кетонов и кардиопротективный эффект

Нарушение почечной реабсорбции глюкозы под влиянием ингибиторов SGLT2, индуцирующее глюкозурию, приводит к уменьшению содержания этого сахара в крови и обусловливает снижение выработки инсулина. Возникает состояние аналогичное голоданию, сопровождающееся повышенным образованием и высвобождением глюкагона. Установлено, что это состояние характеризуется существенным снижением в крови (на 25 %) отношения инсулин/глюкагон с увеличением функциональной роли последнего. Кроме того, появились сведения относительно возможного прямого стимулирующего воздействия глифлозинов на альфа-клетки островков поджелудочной железы, ведущего к увеличению секреции глюкагона. Эта возможность в последнее время стала предметом оживленной дискуссии и пока не получила однозначного решения. С одной стороны, в альфа-клетках человека и грызунов выявлены SGLT2-чувствительные рецепторы, ингибирование которых обусловливает повышение секреции глюкагона [88, 89]. В других экспериментах экспрессию SGLT2 в этих клетках поджелудочной железы идентифицировать не удалось, а изменение секреции гормона не было связано с рецепторами, чувствительными к этому транспортеру [65, 90–92]. Не вдаваясь в подробности дискуссии, резюмируем, что пока вопрос до конца не решен, но научное сообщество, по-видимому, на пути к консенсусу. Недавнее исследование, включившее богатый материал, полученный от 207 доноров и 665 изолированных островков поджелудочной железы, показало высокую вариабельность экспрессии SGLT2 как между различными донорами, так и между островками, взятыми у одного и того же человека, а у троих доноров экспрессия транспортера вообще не определялась [93]. Учитывая противоречивость полученных результатов, представляется целесообразным согласиться с предположением исследователей из Великобритании [94]. Согласно предлагаемой гипотезе глифлозины могут влиять на секрецию глюкагона островками Лангерганса человека следующими путями:

1) прямым — угнетение SGLT2 изменяет внутриклеточную концентрацию глюкозы и Na⁺, что ведет к изменению метаболизма и мембранного потенциала альфа-клеток островков поджелудочной железы. Уменьшение поглощения этими клетками глюкозы и ее метаболизма снижает цитозольное отношение АТФ/АДФ с повышением активности АТФ-зависимых калиевых каналов, а также устранением деполяризующего эффекта Na⁺. Как такой механизм повлияет на секрецию глюкагона пока предсказать трудно;

2) паракринным — в обычных условиях инсулин, вырабатываемый бета-клетками, стимулирует инсулиновые рецепторы на мембранах дельта-клеток островков Лангерганса, что ведет к повышению активности SGLT1 и/или SGLT2, высвобождению Ca²⁺ из внутриклеточных хранилищ дельта-клеток и активации экзоцитоза соматостатина, который угнетает секрецию глюкагона из альфа-клеток. Ингибирование глифлозинами SGLT угнетает этот процесс, что способствует секреции глюкагона;

3) непрямым — ингибиторы SGLT2 через увеличение глюкозурии снижают уровень глюкозы в крови, что обусловливает усиление высвобождения глюкагона альфа-клетками, который повышает эндогенную продукцию глюкозы [94].

Из представленных сведений очевидно, что вопрос, касающийся прямого влияния глифлозинов на поджелудочную железу, остается открытым и требует отдельного изучения.

Как бы там ни было, применение iSGLT2 вызывает небольшое, но стабильное увеличение плазменной концентрации глюкагона. А это приводит к ряду последствий в организме. Во-первых, следует напомнить о прямом влиянии глюкагона на миокард. Давно известен положительный инотропный и хронотропный эффекты этого гормона, обусловленные стимуляцией синтеза цАМФ в КМЦ без активации СНС, а также его антиаритмическое действие. Не исключено, что отмеченные свойства глюкагона также могут вносить вклад в кардиопротекцию, имеющую место при лечении глифлозинами. Однако не следует забывать, что назначение глюкагона ранее, как правило, считалось вредным при СД из-за свойственного ему повышения уровня глюкозы. Это еще один вопрос, на который пока нет определенного ответа [95].

Особый интерес вызывают сегодня метаболические эффекты глюкагона, к которым относятся стимуляция глюконеогенеза, липолиза и кетогенеза, и что требует более подробного обсуждения.

Активация глюконеогенеза в печени способствует увеличению эндогенной продукции глюкозы. Однако более весомый сахароснижающий эффект iSGLT2 за счет угнетения ее почечной реабсорбции, по-видимому, нивелирует их влияние на глюконеогенез [11, 88, 96]. Более значимым представляется влияние увеличивающегося содержания глюкагона на метаболизм кетонов.

Как известно, глюкагон стимулирует в адипоцитах липолиз, активируя гормон-чувствительную липазу, которая способствует образованию свободных жирных кислот (СЖК) из триглицеридов. СЖК поступают в гепатоциты, в митохондриях которых глюкагон стимулирует кетогенез. Здесь окисление СЖК ведет к образованию двух из трех главных кетоновых тел ацетоацетата (АцАц) и более стабильного 3-β-гидроксибутирата (β-ГБ) из ацетила-КoA. Один из ключевых ферментов каскада синтеза кетоновых тел — митохондриальная ГМГ-КоА-синтаза. Этот фермент стимулируется глюкагоном, что ведет к увеличению синтеза кетоновых тел [96].

Действие глюкагона, активирующее образование кетоновых тел под влиянием глифлозинов, по-видимому, имеет как положительное, так и отрицательное значение. Диабетический кетоацидоз (ДКА), иногда возникающий при применении iSGLT2, является одним из наиболее серьезных побочных эффектов этих препаратов [97]. Отметим, правда, что развивающаяся гиперкетонемия при приеме глифлозинов далеко не всегда приводит к ДКА. Так, частота гиперкетонемии при применении различных доз тофоглифлозина колебалась у японцев от 3,4 до 12,1 %, но при этом случаев ДКА зафиксировано не было [98]. Аналогичным образом в исследовании EMPA-REG OUTCOME наблюдение в течение 3 лет за пациентами с СД2, принимавшими ЭМПА, не выявило развития кетоацидоза по сравнению с пациентами, получавшими плацебо [99]. С другой стороны, исследование FARES с марта 2013 г. по май 2015 г. выявило в общем 73 случая развития ДКА у пациентов с СД1 и СД2, принимавших КАНА, ЭМПА и ДАПА [101]. У лиц, страдающих СД2, рассчитанная частота ДКА составила от 0,52 до 0,76 на 1000 пациентов в год при приеме 100 и 300 мг в день КАНА соответственно. А при назначении ЭМПА частота ДКА у больных СД2 была меньше 0,1 % [100, 101].

С другой стороны, мягкий кетоз, индуцированный iSGLT2, может, по-видимому, оказать определенное благоприятное действие у больных СД в силу своего метаболического эффекта, особенно в условиях диабетической кардиомиопатии.

Для непрерывного обеспечения контрактильной функции миокарду требуется огромное количество энергии, которое он получает из различных источников. Около 95 % энергии миокард получает из окислительного метаболизма митохондрий и примерно 5 % — из реакций гликолиза. Главными субстратами митохондриального окисления являются СЖК, на долю которых приходится 60–70 %, и глюкоза, окисление которой обеспечивает около 20–30 % производимой энергии. Кроме того, небольшая часть энергии в митохондриях обеспечивается окислением аминокислот, лактата и кетоновых тел [47]. Здоровое сердце обладает способностью быстро переключаться с одного источника энергии на другие в зависимости от наличия субстрата, рабочей нагрузки, гормонального фона и уровня перфузии ткани, как это происходит при голодании, длительной физической нагрузке, употреблении высокожирной низкоуглеводной (кетогенной) диеты [96, 102]. В условиях диабетической кардиомиопатии сердце утрачивает такую метаболическую гибкость, и миокард становится более зависимым от окисления СЖК [103, 104]. Повышенная утилизация этого субстрата как источника АТФ может вести к накоплению промежуточных продуктов метаболизма СЖК. Это может способствовать липотоксичности и повреждениям саркоплазматического ретикулума КМЦ и ведет к нарушению функционирования миокарда, при котором продуцируется значительно меньше молекул АТФ, чем при митохондриальном окислении глюкозы [47, 87]. Кроме того, с прогрессированием СН, как частого исхода диабетической кардиомиопатии, происходит существенное снижение окислительного метаболизма митохондрий и увеличивающаяся зависимость от анаэробного гликолиза как источника энергии [16]. В этих условиях увеличение потребления кардиомиоцитами кетоновых тел повышает эффективность сердечной деятельности. Дело в том, что метаболизм кетоновых тел считается более энергетически выгодным источником энергии, обеспечивающим больше продукции АТФ на молекулу кислорода, чем СЖК, и большее количество высвобождаемой энергии, чем при окислении глюкозы [87]. Кетоновые тела, содержание которых существенно возрастает в крови в результате стимуляции глифлозинами липолиза и кетогенеза, достигают сердца и в митохондриях КМЦ путем активации ряда ферментов легко и быстро по сравнению с конверсией СЖК и глюкозы превращаются в ацетил-КоА. Исходя из этого, факт активации кетогенеза позволил выдвинуть перспективную гипотезу о кетоновых телах как альтернативном источнике энергии для ослабленного миокарда при применении глифлозинов, что может объяснить их кардиопротективный эффект, зафиксированный в известных клинических испытаниях [105–107].

С этой гипотезой согласуется ряд экспериментальных данных. На мышиной модели сердечной недостаточности кардиоспецифическая сверхэкспрессия β-ГБ облегчала течение заболевания и улучшала контрактильную функцию миокарда [108]. А кардиомиоцит-специфическое снижение потребления кетоновых тел у нокаутных животных, напротив, усугубляло [109]. Предложенная гипотеза находит подтверждение в экспериментальных исследованиях при применении как iSGLT2, так и β-ГБ на моделях сердечной недостаточности и без СД [87, 110].

Кроме того, оказалось, что кетоновые тела благоприятно влияют на поглощение миокардом аминокислот с разветвленными боковыми цепями (BCAA), еще одного источника энергии. У мышей с генетически обусловленным дефектом катаболизма BCAA быстро развивалась сердечная недостаточность, тогда как фармакологическое их восстановление, напротив, замедляло этот процесс [111]. Поэтому возникло предположение, что глифлозины повышают потребление миокардом BCAA, оказывая терапевтическое влияние в условиях диабетической кардиомиопатии. В эксперименте показано, что наряду со снижением потребления глюкозы и повышением эффекта кетоновых тел, ЭМПА увеличивал утилизацию миокардом BCAA за счет стимуляции активности ферментов, ответственных за их метаболизм. Косвенным подтверждением благотворной роли аминокислот с разветвленными боковыми цепями в качестве альтернативного источника энергии для миокарда при использовании ингибиторов SGLT2 явилось клиническое наблюдение, согласно которому прием ЭМПА увеличивал содержание в плазме крови пациентов с СД2 ацилкарнитинов — метаболитов BCAA [112].

Выяснилось также, что кетоновые тела не только служат энергетическим источником в миокарде, но и оказывают благоприятное влияние на процессы внутриклеточного сигнализирования. Так, показано, что β-ГБ является эндогенным ингибитором гистондеацетилаз, ферментов, воздействующих на ацетилирование гистонов и посредством этого регулирующих экспрессию генов, играющих роль в патогенезе СД и окислительного стресса. Ингибирование этих ферментов оптимизирует метаболизм глюкозы, способствует адаптации клеток миокарда к окислительному стрессу и ослабляет воспалительный процесс [113–115].

Наконец, следует отметить появившиеся недавно сведения, что β-ГБ способен ингибировать рецепторы СЖК FFAR3 или GRP41. Поскольку FFAR3 обильно экспрессированы в симпатических ганглиях, их ингибирование с помощью β-ГБ подавляет симпатическую активность и, в частности, частоту сердечных сокращений [116]. Это наблюдение представляется важным, если учесть вышеотмеченную способность глифлозинов снижать АД без учащения пульса.

Суммируя сказанное, присоединимся к мнению ряда авторов, согласно которому мягкий кетоз, вызываемый применением ингибиторов SGLT2, может оказать весьма полезное влияние на организм пациентов с СД, обеспечивая сердце более эффективным альтернативным источником энергии, активируя ряд внутриклеточных сигнальных путей, оптимизирующих деятельность КМЦ, в том числе функционирование митохондрий [47, 96]. Из вышесказанного видно, что большинство данных относительно метаболических эффектов глифлозинов получено из экспериментов, проведенных in vitro, или на животных моделях. Однако клинических данных, подтверждающих высказанные выше предположения, явно недостает. Исследования, проводимые в клинике сегодня, такие как EMPA-TROPISM [87], призваны восполнить этот пробел.

Об авторах

Яков Федорович Зверев

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: zveryasha@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8101-103X
SPIN-код: 4520-7720

д-р мед. наук

Россия, 656038, Барнаул, пр. Ленина, 40

Анна Яковлевна Рыкунова

Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования «Барнаульский юридический институт Министерства внутренних дел Российской Федерации»

Email: zveranna@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5889-7071
SPIN-код: 4355-8205

канд. мед. наук, старший преподаватель кафедры криминалистики

Россия, Барнаул

Список литературы