Preview

Клиническая медицина

Расширенный поиск

Эпигенетические сигналы при сердечной недостаточности: новые возможности для ранней диагностики и эффективной терапии

https://doi.org/10.30629/0023-2149-2023-101-7-8-353-360

Аннотация

Сердечная недостаточность (СН) представляет собой тяжелый клинический синдром, связанный со значительной заболеваемостью и смертностью. Согласно механизмам развития СН подразделяется на две основные клинические формы: сердечную недостаточность с низкой фракцией выброса (СНнФВ) и сердечную недостаточность с сохраненной фракцией выброса (СНсФВ). Если для СНнФВ были разработаны эффективные и специфические методы лечения, благодаря которым распространенность этой формы СН снизилась за последние годы, то в отношении пациентов с СНсФВ прогноз остается неблагоприятным, а эффективных методов лечения пока не существует. В связи с этим идентификация новых молекулярных мишеней и терапевтических подходов представляется важной задачей современной медицины. Данные, полученные в этом направлении, выявили ключевое участие эпигенетических сигналов в регуляции программ транскрипции, лежащих в основе развития СНсФВ, что способствовало разработке селективных эпигенетических препаратов, способных удалять транскрипционные изменения и тем самым задерживать или предотвращать прогрессирование СНсФВ. Дальнейшее тщательное исследование индивидуального эпигенетического ландшафта может предоставить в будущем возможности для разработки персонализированных эпигенетических биомаркеров и методов лечения СНсФВ. Цель настоящего обзора — рассмотреть роль эпигенетического процессинга, а также его диагностические и терапевтические возможности при СНсФВ.

Об авторах

А. К. Айтбаев
Научно-исследовательский институт молекулярной биологии и медицины
Кыргызстан

Айтбаев Кубаныч Авенович — д-р мед. наук, профессор, зав. лабораторией патологической физиологии и иммунологии; член правления Общества специалистов по хронической болезни почек 

720040, Бишкек



И. Т. Муркамилов
Кыргызская государственная медицинская академия им. И.К. Ахунбаева; ГОУ ВПО «Кыргызско-Российский славянский университет имени первого Президента Российской Федерации Б.Н. Ельцина»
Кыргызстан

Муркамилов Илхом Торобекович  —  д-р мед. наук, доцент кафедры факультетской терапии; доцент кафедры терапии № 2 медицинского факультета; председатель правления Общества специалистов по хронической болезни почек 

720040, Бишкек; 720000, Бишкек

 



В. В. Фомин
Институт клинической медицины им. Н.В. Склифосовского; ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Фомин Виктор Викторович — д-р мед. наук, профессор, член-корр. РАН, зав. кафедрой факультетской терапии № 1; проректор по инновационной и клинической деятельности

119991, Москва



И. О. Кудайбергенова
Кыргызская государственная медицинская академия им. И.К. Ахунбаева
Кыргызстан

Кудайбергенова Индира Орозобаевна — д-р мед.наук, профессор, ректор 



Ф. А. Юсупов
Ошский государственный университет
Кыргызстан

Юсупов Фуркат Абдулахатович — д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой неврологии, нейрохирургии и психиатрии медицинского факультета; член правления Общества специалистов по хронической болезни почек Кыргызстана, главный невролог Южного региона 

723500, Ош



З. А. Айдаров
Кыргызская государственная медицинская академия им. И.К. Ахунбаева
Кыргызстан

Айдаров Зиябидин Абдирайимович — д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой общественного здоровья и здравоохранения, декан факультета «Лечебное дело»; член правления Общества специалистов по хронической болезни почек Кыргызстана

720020, Бишкек



Список литературы

1. Paulus W.J. Culprit mechanism(s) for exercise intolerance in heart failure with normal ejection fraction. J. Am. Coll. Cardiol. 2010;56:864–866. DOI: 10.1016/j.jacc.2010.04.041

2. Dunlay S.M., Roger V.L., Redfi eld M.M. Epidemiology of heart failure with preserved ejection fraction. Nat. Rev. Cardiol. 2017;14:591– 602. DOI: 10.1038/nrcardio.2017.65

3. Leggat J., Bidault G., Vidal-Puig A. Lipotoxicity: a driver of heart failure with preserved ejection fraction? Clin. Sci. 2021;135:2265– 2283. DOI: 10.1042/CS20210127

4. Wenzl F.A., Ambrosini S., Mohammed S. et al. Infl ammation in metabolic cardiomyopathy. Front Cardiovasc. Med. 2021;8:742178. DOI: 10.3389/fcvm.2021.742178

5. Jackson A.M., Rorth R., Liu J. et al. Diabetes and prediabetes in patients with heart failure and preserved ejection fraction. Eur. J. Heart Fail. 2021;DOI: 10.1002/ejhf.2403

6. Borlaug B.A., Paulus W.J. Heart failure with preserved ejection fraction: pathophysiology, diagnosis, and treatment. Eur. Heart J. 2011;32:670–679. DOI: 10.1093/eurheartj/ehq426

7. Borlaug B.A. The pathophysiology of heart failure with preserved ejection fraction. Nat. Rev. Cardiol. 2014;11:507–515. DOI: 10.1038/nrcardio.2014.83

8. Owan T.E., Hodge D.O., Herges R.M. et al. Trends in prevalence and outcome of heart failure with preserved ejection fraction. N. Engl. J. Med. 2006;355:251–259. DOI: 10.1056/NEJMoa052256

9. Seferovic P.M., Vardas P., Jankowska E.A. et al. The Heart Failure Association Atlas: Heart Failure Epidemiology and Management Statistics 2019. Eur. J. Heart Fail. 2021;23:906–914. DOI: 10.1002/ejhf.2143

10. Savarese G., Lund L.H. Global public health burden of heart failure. Card. Fail. Rev. 2017;3:7–11. DOI: 10.15420/cfr.2016:25:2

11. Costantino S., Libby P., Kishore R. et al. Epigenetics and precision medicine in cardiovascular patients: from basic concepts to the clinical arena. Eur. Heart J. 2018;39:4150–4158. DOI: 10.1093/eurheartj/ehx568

12. Aguilera O., Fernandez A.F., Munoz A., Fraga M.F. Epigenetics and environment: a complex relationship. J. Appl. Physiol. 2010;109:243–251. DOI: 10.1152/japplphysiol.00068.2010

13. Jawaid A., Jehle K.L., Mansuy I.M. Impact of parental exposure on off spring health in humans. Trends Genet. 2021;37:373–388. DOI: 10.1016/j.tig.2020.10.006

14. Costantino S., Mohammed S.A., Ambrosini S., Paneni F. Epigenetic processing in cardiometabolic disease. Atherosclerosis. 2019;281:150–158. DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2018.09.029

15. El-Osta A. Redox mediating epigenetic changes confer metabolic memories. Circ. Res. 2012;111:262–264. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.112.274936

16. Hamdani N., Costantino S., Mugge A. et al. Leveraging clinical epigenetics in heart failure with preserved ejection fraction: a call for individualized therapies. Eur. Heart J. 2021;42:1940–1958. DOI: 10.1093/eurheartj/ehab197

17. Soler-Botija C., Galvez-Monton C., Bayes-Genis A. Epigenetic biomarkers in cardiovascular diseases. Front Genet. 2019;10:950. DOI: 10.3389/fgene.2019.00950

18. Berdasco M., Esteller M. Clinical epigenetics: seizing opportunities for translation. Nat. Rev. Genet. 2019;20:109–127. DOI: 10.1038/s41576-018-0074-2

19. Arora I., Tollefsbol T.O. Computational methods and next-generation sequencing approaches to analyze epigenetics data: profi ling of methods and applications. Methods. 2021;187:92–103. DOI: 10.1016/j.ymeth.2020.09.008

20. Schiano C., Benincasa G., Franzese M. et al. Epigenetic-sensitive pathways in personalized therapy of major cardiovascular diseases. Pharmacol. Ther. 2020;210:107514. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2020.107514

21. Bain C.R., Ziemann M., Kaspi A. et al. DNA methylation patterns from peripheral blood separate coronary artery disease patients with and without heart failure. ESC Heart Fail. 2020;7:2468–2478. DOI: 10.1002/ehf2.12810

22. Meder B., Haas J., Sedaghat-Hamedani F. et al. Epigenome-wide association study identifi es cardiac gene patterning and a novel class of biomarkers for heart failure. Circulation. 2017;136:1528–1544. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.027355

23. Glezeva N., Moran B., Collier P. et al. Targeted DNA methylation profi ling of human cardiac tissue reveals novel epigenetic traits and gene deregulation across diff erent heart failure patient subtypes. Circ. Heart Fail. 2019;12:e005765. DOI: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.118.005765

24. Sano S., Wang Y., Walsh K. Clonal hematopoiesis and its impact on cardiovascular disease. Circ. J. 2018;83:2–11. DOI: 10.1253/circj.CJ-18-0871

25. Dorsheimer L., Assmus B., Rasper T. et al. Association of mutations contributing to clonal hematopoiesis with prognosis in chronic ischemic heart failure. JAMA Cardiol. 2019;4:25–33. DOI: 10.1001/jamacardio.2018.3965

26. Eaton C., Raffi eld L.M., Bick A. et al. Abstract 11: prospective association of Tet2 mediated clonal hematoopoiesis and heart failure and its subtypes in postmenopausal women. Circulation. 2020;141:(1):A11–A111.

27. Sano S., Wang Y., Yura Y. et al. JAK2 (V617F)-mediated clonal hematopoiesis accelerates pathological remodeling in murine heart failure. JACC Basic Transl. Sci. 2019;4:684–697. DOI: 10.1016/j.jacbts.2019.05.013

28. Donekal S., Venkatesh B.A., Liu Y.C. et al. Interstitial fi brosis, left ventricular remodeling, and myocardial mechanical behavior in a population-based multiethnic cohort: the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) study. Circ. Cardiovasc. Imaging. 2014;7:292– 302. DOI: 10.1161/CIRCIMAGING.113.001073

29. Duprez D.A., Gross M.D., Kizer J.R. et al. Predictive value of collagen biomarkers for heart failure with and without preserved ejection fraction: MESA (Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis). J. Am. Heart Assoc. 2018;7:e007885. DOI: 10.1161/JAHA.117.007885

30. Gabel S.A., Walker V.R., London R.E. et al. Estrogen receptor beta mediates gender diff erences in ischemia/reperfusion injury. J. Mol. Cell Cardiol. 2005;38:289–297. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2004.11.013

31. Schiattarella G.G., Rodolico D., Hill J.A. Metabolic infl ammation in heart failure with preserved ejection fraction. Cardiovasc. Res. 2021;117:423–434. DOI: 10.1093/cvr/cvaa217

32. Cetin M., Kocaman S.A., Durakoglugil M.E. et al. Effect of epicardial adipose tissue on diastolic functions and left atrial dimension in untreated hypertensive patients with normal systolic function. J. Cardiol. 2013;61:359–364. DOI: 10.1016/j.jjcc.2012.12.015

33. Nerlekar N., Muthalaly R.G., Wong N. et al. Association of volumetric epicardial adipose tissue quantification and cardiac structure and function. J. Am. Heart. Assoc. 2018;7:e009975. DOI: 10.1161/JAHA.118.009975

34. Oikonomou E.K., Antoniades C. The role of adipose tissue in cardiovascular health and disease. Nat. Rev. Cardiol. 2019;16:83–99. DOI: 10.1038/s41569-018-0097-6

35. Crujeiras A.B., Diaz-Lagares A., Moreno-Navarrete J.M. et al. Genome-wide DNA methylation pattern in visceral adipose tissue differentiates insulin-resistant from insulin-sensitive obese subjects. Transl. Res. 2016;178:13–24. DOI: 10.1016/j.trsl.2016.07.002

36. Kaneda R., Takada S., Yamashita Y. et al. Genome-wide histone methylation profi le for heart failure. Genes Cells. 2009;14:69–77. DOI: 10.1111/j.1365-2443.2008.01252.x

37. Wei J., Joshi S., Speransky S. et al. Reversal of pathological cardiac hypertrophy via the MEF2-coregulator interface. JCI Insight. 2017;2:e91068. DOI: 10.1172/jci.insight.91068

38. Gilsbach R., Schwaderer M., Preissl S. et al. Distinct epigenetic programs regulate cardiac myocyte development and disease in the human heart in vivo. Nat. Commun. 2018;9:391. DOI: 10.1038/s41467-017-02762-z

39. Rahier J.F., Druez A., Faugeras L. et al. Circulating nucleosomes as new blood-based biomarkers for detection of colorectal cancer. Clin. Epigenetics. 2017;9:53. DOI: 10.1186/s13148-017-0351-5

40. Watson C.J., Gupta S.K., O’Connell E. et al. MicroRNA signatures differentiate preserved from reduced ejection fraction heart failure. Eur. J. Heart Fail. 2015;17:405–415. DOI: 10.1002/ejhf.244

41. Chen F., Yang J., Li Y., Wang H. Circulating microRNAs as novel biomarkers for heart failure. Hellenic J. Cardiol. 2018;59:209–214. DOI: 10.1016/j.hjc.2017.10.002

42. Rech M., Barandiaran Aizpurua A., van Empel V. et al. Pathophysiological understanding of HFpEF: microRNAs as part of the puzzle. Cardiovasc. Res. 2018;114:782–793. DOI: 10.1093/cvr/cvy049

43. Costantino S., Paneni F., Cosentino F. Targeting chromatin remodeling to prevent cardiovascular disease in diabetes. Curr. Pharm. Biotechnol. 2015;16:531–543. DOI: 10.2174/138920101606150407113644

44. Fraineau S., Palii C.G., Allan D.S., Brand M. Epigenetic regulation of endothelial-cell-mediated vascular repair. FEBS J. 2015;282:1605– 1629. DOI: 10.1111/febs.13183

45. Yekehtaz H., Farokhnia M., Akhondzadeh S. Cardiovascular considerations in antidepressant therapy: an evidence-based review. J. Tehran. Heart Cent. 2013;8:169–176.

46. Lyle M.A., Alabdaljabar M.S., Han Y.S., Brozovich F.V. The vasculature in HFpEF vs HFrEF: differences in contractile protein expression produce distinct phenotypes. Heliyon. 2020;6:e03129. DOI: 10.1016/j.heliyon.2019.e03129

47. Severs N.J. Gap junction remodeling in heart failure. J. Card. Fail. 2002;8:S293–299. DOI: 10.1054/jcaf.2002.129255.

48. Ooi J.Y., Tuano N.K., Rafehi H. et al. HDAC inhibition attenuates cardiac hypertrophy by acetylation and deacetylation of target genes. Epigenetics. 2015;10:418–430. DOI: 10.1080/15592294.2015.1024406

49. Lyu X., Hu M., Peng J. et al. HDAC inhibitors as antifibrotic drugs in cardiac and pulmonary fibrosis. Ther. Adv. Chronic Dis. 2019;10:2040622319862697. DOI: 10.1177/2040622319862697 50. Napoli C., Bontempo P., Palmieri V.et al. Epigenetic therapies for heart failure: current insights and future potential. Vasc. Health Risk Manag. 2021;17:247–254. DOI: 10.2147/VHRM.S287082

50. Kao Y-H., Cheng C-C., Chen Y-C. et al. Hydralazine-induced promoter de-methylation enhances sarcoplasmic reticulum Ca2+- ATPase and calcium homeostasis in cardiac myocytes. Lab. Investig. 2011;91:1291–1297. DOI: 10.1038/labinvest.2011.92

51. Lee C., Kim B.G., Kim J.H. et al. Sodium butyrate inhibits the NF-kappa B signaling pathway and histone deacetylation, and attenuates experimental colitis in an IL-10 independent manner. Int. Immunopharmacol. 2017;51:47–56. DOI: 10.1016/j.intimp.2017.07.023

52. Gordon J.W., Shaw J.A., Kirshenbaum L.A. Multiple facets of NFκB in the heart. Circ. Res. 2011;108:1122–1132. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.110.226928

53. Gillette T.G., Hill J.A. Readers, writers, and erasers: chromatin as the whiteboard of heart disease. Circ. Res. 2015;116:1245–1253. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.116.303630

54. Khurana I., Maxwell S., Royce S. et al. SAHA attenuates Takotsubo-like myocardial injury by targeting an epigenetic Ac/Dc axis. Signal Transduct. Target Ther. 2021;6:159. DOI: 10.1038/s41392-021-00546-y

55. Duan Q., McMahon S., Anand P. et al. BET bromodomain inhibition suppresses innate infl ammatory and profi brotic transcriptional networks in heart failure. Sci. Transl. Med. 2017;9:eaah5084. DOI: 10.1126/scitranslmed.aah5084

56. Jahagirdar R., Zhang H., Azhar S. et al. A novel BET bromodomain inhibitor, RVX-208, shows reduction of atherosclerosis in hyperlipidemic ApoE defi cient mice. Atherosclerosis. 2014;236:91–100. DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2014.06.008

57. Tsujikawa L.M., Fu L., Das S. et al. Apabetalone (RVX-208) reduces vascular inflammation in vitro and in CVD patients by a BET-dependent epigenetic mechanism. Clin. Epigenet. 2019;11:102. DOI: 10.1186/s13148-019-0696-z

58. Mohammed S.A., Albiero M., Ambrosini S. et al. The BET protein inhibitor apabetalone rescues diabetes-induced impairment of angiogenic response by epigenetic regulation of thrombospondin-1. Antioxid. Redox Signal. 2021. DOI: 10.1089/ars.2021.0127. [Online ahead of print].

59. Ray K.K., Nicholls S.J., Buhr K.A. et al. Effect of apabetalone added to standard therapy on major adverse cardiovascular events in patients with recent acute coronary syndrome and type 2 diabetes: a randomized clinical trial. JAMA. 2020;323:1565–1573. DOI: 10.1001/jama.2020.3308

60. Landmesser U., Poller W., Tsimikas S. et al. From traditional pharmacological towards nucleic acid-based therapies for cardiovascular diseases. Eur. Heart J. 2020;41:3884–3899. DOI: 10.1093/eurheartj/ehaa229

61. Batkai S., Genschel C., Viereck J. et al. CDR132L improves systolic and diastolic function in a large animal model of chronic heart failure. Eur. Heart J. 2021;42:192–201. DOI: 10.1093/eurheartj/ehaa791

62. Taubel J., Hauke W., Rump S. et al. Novel antisense therapy targeting microRNA-132 in patients with heart failure: results of a fi rst-in-human Phase 1b randomized, double-blind, placebo-controlled study. Eur. Heart J. 2021;42:178–188. DOI: 10.1093/eurheartj/ehaa898

63. Ly A., Ishiguro L., Kim D. et al. Maternal folic acid supplementation modulates DNA methylation and gene expression in the rat offspring in a gestation period-dependent and organ-specifi c manner. J. Nutr. Biochem. 2016;33:103–110. DOI: 10.1016/j.jnutbio.2016.03.018

64. Nur S.M, Rath S., Ahmad V. et al. Nutritive vitamins as epidrugs. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2021;61:1–13. DOI: 10.1080/10408398.2020.1712674

65. Zhang L., Ji H., Huang Y. et al. Association of BAX hypermethylation with coronary heart disease is specifi c to individuals aged over 70. Medicine. 2019;98:e14130. DOI: 10.1097/MD.0000000000014130

66. Jones S.P., Greer J.J., van Haperen R. et al. Endothelial nitric oxide synthase overexpression attenuates congestive heart failure in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003;100:4891–4896. DOI: 10.1073/pnas.0837428100

67. D’Amario D., Migliaro S., Borovac J.A. et al. Microvascular dysfunction in heart failure with preserved ejection fraction. Front Physiol. 2019;10:1347. DOI: 10.3389/fphys.2019.01347

68. Trum M., Wagner S., Maier L.S., Mustroph J. CaMKII and GLUT1 in heart failure and the role of gliflozins. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 2020;1866:165729. DOI: 10.1016/j.bbadis.2020.165729

69. Tavazzi L., Maggioni A.P., Marchioli R. et al. Effect of n-3 polyunsaturated fatty acids in patients with chronic heart failure (the GISSI-HF trial): a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet. 2008;372:1223–1230. DOI: 10.1016/S0140-6736(08)61239-8

70. Kjekshus J., Apetrei E., Barrios V. et al. Rosuvastatin in older patients with systolic heart failure. N. Engl. J. Med. 2007;357:2248– 2261. DOI: 10.1056/NEJMoa0706201

71. Bhatnagar A. Environmental cardiology: studying mechanistic links between pollution and heart disease. Circ. Res. 2006;99:692–705. DOI: 10.1161/01.RES.0000243586.99701


Рецензия

Для цитирования:


Айтбаев А.К., Муркамилов И.Т., Фомин В.В., Кудайбергенова И.О., Юсупов Ф.А., Айдаров З.А. Эпигенетические сигналы при сердечной недостаточности: новые возможности для ранней диагностики и эффективной терапии. Клиническая медицина. 2023;101(7-8):353-360. https://doi.org/10.30629/0023-2149-2023-101-7-8-353-360

For citation:


Aitbaev K.A., Murkamilov I.T., Fomin V.V., Kudaibergenova I.O., Yusupov F.A., Aidarov Z.A. Epigenetic signals in heart failure: new opportunities for early diagnosis and eff ective therapy. Clinical Medicine (Russian Journal). 2023;101(7-8):353-360. (In Russ.) https://doi.org/10.30629/0023-2149-2023-101-7-8-353-360

Просмотров: 449


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0023-2149 (Print)
ISSN 2412-1339 (Online)