Сфингомиелины локальных жировых депо и сыворотки крови как перспективные биомаркеры сердечно-сосудистых заболеваний

Оценка липидного спектра крови не всегда адекватно отражает локальные дисфункциональные изменения в жировой ткани и не позволяет выявить всех пациентов с высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Мониторинг изменений уровня сфингомиелинов дает возможность оценивать и прогнозировать прогрессирование и/или тяжесть этих заболеваний, а также использовать сфингомиелины в качестве новых терапевтических мишеней.

Цель исследования — оценить сфингомиелиновый спектр локальных жировых депо и сыворотки крови во взаимосвязи с клинико-инструментальными показателями у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) и с дегенеративными приобретенными пороками сердца (ППС).

Материалы и методы. Объектом исследования послужили образцы подкожной, эпикардиальной, периваскулярной жировой ткани (ПЖТ, ЭЖТ, ПВЖТ соответственно) и сыворотки крови, полученные во время плановой операции у 30 пациентов с ИБС и 30 пациентов с ППС. Сфингомиелиновый спектр сыворотки крови и жировой ткани пациентов определяли с использованием хромато-масс-спектрометрического комплекса высокого разрешения — жидкостного хроматографа серии Agilent 1200 (Agilent Technologies, США) с масс-спектрометрическим детектором maXis impact (Bruker Daltonics, Германия). Уровни сфингомиелинов в образцах жировой ткани оценивали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием в диапазоне отношений масса/заряд от 100 до 1700.

Результаты. При ИБС и ППС выявлен одинаковый спектр сфингомиелинов локальных жировых депо и сыворотки крови. Однако их содержание различалось. При ИБС наблюдалось специфическое обогащение сфингомиелинами жировой ткани эпикардиальной локализации по сравнению с ПЖТ и ПВЖТ, при ППС же ПВЖТ характеризовалась статистически значимым увеличением уровней всех сфингомиелинов относительно ЭЖТ. Практически все измеренные виды сфингомиелинов в сыворотке крови у пациентов с ИБС превышали их уровни в группе ППС.

Заключение. Установленные ассоциации параметров сфингомиелинового профиля жировой ткани и сыворотки крови с клинико-инструментальными показателями при ССЗ свидетельствуют о взаимосвязи метаболизма сфингомиелинов в жировой ткани сердечной локализации с нарушениями систолической и диастолической функций левого желудочка у пациентов с ССЗ, с многососудистым поражением коронарного русла при ИБС и позволяют использовать сфингомиелины в качестве перспективных биомаркеров ССЗ. Однако для выяснения природы этой взаимосвязи необходимы дальнейшие исследования.

1. Noothi S.K., Ahmed M.R., Agrawal D.K. Residual risks and evolving atherosclerotic plaques. Mol Cell Biochem 2023; 478(12): 2629–2643, https://doi.org/10.1007/s11010-023-04689-0.
2. Barchuk M., Dutour A., Ancel P., Svilar L., Miksztowicz V., Lopez G., Rubio M., Schreier L., Nogueira J.P., Valéro R., Béliard S., Martin J.C., Berg G., Gaborit B. Untargeted lipidomics reveals a specific enrichment in plasmalogens in epicardial adipose tissue and a specific signature in coronary artery disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2020; 40(4): 986–1000, https://doi.org/10.1161/atvbaha.120.313955.
3. Брель Н.К., Груздева О.В., Коков А.Н., Масенко В.Л., Белик Е.В., Дылева Ю.А., Тарасов Р.С., Кузьмина А.А., Каш­талап В.В., Барбараш О.Л. Взаимосвязь кальциноза коронарных артерий и локальных жировых депо у пациентов с ишемической болезнью сердца. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний 2022; 11(3): 51–63, https://doi.org/10.17802/2306-1278-2022-11-3-51-63.
4. Carreira A.C., Santos T.C., Lone M.A., Zupančič E., Lloyd-Evans E., de Almeida R.F.M., Hornemann T., Silva L.C. Mammalian sphingoid bases: biophysical, physiological and pathological properties. Prog Lipid Res 2019; 75: 100988, https://doi.org/10.1016/j.plipres.2019.100988.
5. Taniguchi M., Okazaki T. The role of sphingomyelin and sphingomyelin synthases in cell death, proliferation and migration-from cell and animal models to human disorders. Biochim Biophys Acta 2014; 1841(5): 692–703, https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2013.12.003.
6. Torretta E., Barbacini P., Al-Daghri N.M., Gelfi C. Sphingolipids in obesity and correlated co-morbidities: the contribution of gender, age and environment. Int J Mol Sci 2019; 20(23): 5901, https://doi.org/10.3390/ijms20235901.
7. Hammad S.M., Pierce J.S., Soodavar F., Smith K.J., Al Gadban M.M., Rembiesa B., Klein R.L., Hannun Y.A., Bielawski J., Bielawska A. Blood sphingolipidomics in healthy humans: impact of sample collection methodology. J Lipid Res 2010; 51(10): 3074–3087, https://doi.org/10.1194/jlr.d008532.
8. Hanamatsu H., Ohnishi S., Sakai S., Yuyama K., Mitsutake S., Takeda H., Hashino S., Igarashi Y. Altered levels of serum sphingomyelin and ceramide containing distinct acyl chains in young obese adults. Nutr Diabetes 2014; 4(10): e141, https://doi.org/10.1038/nutd.2014.38.
9. Jiang X.C., Paultre F., Pearson T.A., Reed R.G., Francis C.K., Lin M., Berglund L., Tall A.R. Plasma sphingomyelin level as a risk factor for coronary artery disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2000; 20(12): 2614–2618, https://doi.org/10.1161/01.atv.20.12.2614.
10. Poss A.M., Maschek J.A., Cox J.E., Hauner B.J., Hopkins P.N., Hunt S.C., Holland W.L., Summers S.A., Playdon M.C. Machine learning reveals serum sphingolipids as cholesterol-independent biomarkers of coronary artery disease. J Clin Invest 2020; 130(3): 1363–1376, https://doi.org/10.1172/jci131838.
11. Sigruener A., Kleber M.E., Heimerl S., Liebisch G., Schmitz G., Maerz W. Glycerophospholipid and sphingolipid species and mortality: the Ludwigshafen Risk and Cardiovascular Health (LURIC) study. PLoS One 2014; 9(1): e85724, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085724.
12. Tomášová P., Čermáková M., Pelantová H., Vecka M., Kratochvílová H., Lipš M., Lindner J., Ivák P., Netuka I., Šedivá B., Haluzík M., Kuzma M. Lipid profiling in epicardial and subcutaneous adipose tissue of patients with coronary artery disease. J Proteome Res 2020; 19(10): 3993–4003, https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.0c00269.
13. Kolak M., Westerbacka J., Velagapudi V.R., Wågsäter D., Yetukuri L., Makkonen J., Rissanen A., Häkkinen A.M., Lindell M., Bergholm R., Hamsten A., Eriksson P., Fisher R.M., Oresic M., Yki-Järvinen H. Adipose tissue inflammation and increased ceramide content characterize subjects with high liver fat content independent of obesity. Diabetes 2007; 56(8): 1960–1968, https://doi.org/10.2337/db07-0111.
14. Edsfeldt A., Dunér P., Ståhlman M., Mollet I.G., Asciutto G., Grufman H., Nitulescu M., Persson A.F., Fisher R.M., Melander O., Orho-Melander M., Borén J., Nilsson J., Gonçalves I. Sphingolipids contribute to human atherosclerotic plaque inflammation. Arter Thromb Vasc Biol 2016; 36(6): 1132–1140, https://doi.org/10.1161/atvbaha.116.305675.
15. Song J.H., Kim G.T., Park K.H., Park W.J., Park T.S. Bioactive sphingolipids as major regulators of coronary artery disease. Biomol Ther (Seoul) 2021; 29(4): 373–383, https://doi.org/10.4062/biomolther.2020.218.
16. Li Z., Chiang Y.P., He M., Zhang K., Zheng J., Wu W., Cai J., Chen Y., Chen G., Chen Y., Dong J., Worgall T.S., Jiang X.C. Effect of liver total sphingomyelin synthase deficiency on plasma lipid metabolism. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids 2021; 1866(5): 158898, https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2021.158898.
17. Lehti S., Käkelä R., Hörkkö S., Kummu O., Helske-Suihko S., Kupari M., Werkkala K., Kovanen P.T., Oörni K. Modified lipoprotein-derived lipid particles accumulate in human stenotic aortic valves. PLoS One 2013; 8(6): e65810, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0065810.
18. Doppler C., Arnhard K., Dumfarth J., Heinz K., Messner B., Stern C., Koal T., Klavins K., Danzl K., Pitterl F., Grimm M., Oberacher H., Bernhard D. Metabolomic profiling of ascending thoracic aortic aneurysms and dissections — implications for pathophysiology and biomarker discovery. PLoS One 2017; 12(5): e0176727, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0176727.

Belik E.V., Dyleva Yu.A., Uchasova E.G., Ivanov S.V., Stasev A.N., Zinets M.G., Gruzdeva O.V. Sphingomyelins of Local Fat Depots and Blood Serum as Promising Biomarkers of Cardiovascular Diseases. Sovremennye tehnologii v medicine 2024; 16(1): 54, https://doi.org/10.17691/stm2024.16.1.06