СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД НА РОЛЬ ФАКТОРА РОСТА И ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ 15 В ГЕНЕЗЕ, ТЕЧЕНИИ И ИСХОДАХ ПАТОЛОГИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Основные положения

В статье обобщены данные о влиянии фактора роста и дифференцировки 15 на генез, течение и исходы патологий сердечно-сосудистой системы. Представленный анализ мнений экспертов позволяет приблизиться к ответу на актуальный в научном сообществе вопрос: способствует ли данный фактор прогрессированию сердечно-сосудистых заболеваний или выполняет протекторную функцию.

Аннотация

Фактор роста и дифференцировки 15 (GDF-15) – циркулирующий белок, связанный со множеством патологических процессов, в том числе выступающий маркером раннего развития сердечно-сосудистых заболеваний. Экспрессия GDF-15 в значительной степени индуцируется в кардиомиоцитах после ишемии, реперфузии, перегрузки давлением и механического растяжения, что позволяет использовать его для диагностики субклинического коронарного атеросклероза, артериальной гипертензии и сердечной недостаточности. В данной работе представлен обзор исследований, посвященных определению диагностического спектра данного маркера. Также мы рассмотрели два взгляда на роль GDF-15 в патогенезе сердечно-сосудистой патологии: способствование прогрессированию патологии или выполнение компенсаторной функции. Внедрение высокоспецифичных маркеров, в частности GDF-15, в клиническую практику может способствовать снижению рисков сердечно-сосудистых осложнений, инвалидизации и смертности пациентов.

1. Tsai V.W.W., Husaini Y., Sainsbury A., Brown D.A., Breit S.N. The MIC-1/GDF15- GFRAL pathway in energy homeostasis: implications for obesity, cachexia, and other associated diseases. Cell Metabolism. 2018;28(3):353–368. doi:10.1016/j.cmet.2018.07.018.

2. Wollert K.C., Kempf T., Wallentin L. Growth differentiation factor 15 as a biomarker in cardiovascular disease. Clinical Chemistry. 2017;63(1):140–151. doi:10.1373/clinchem.2016.255174.

3. Lawton L.N., Bonaldo M.F., Jelenc P.C., Qiu L., Baumes S.A., Marcelino R.A., de Jesus G.M., Wellington S., Knowles J.A., Warburton D., Brown S., Soares M.B. Identification of a novel member of the TGF-beta superfamily highly expressed in human placenta. Gene. 1997;203 (1):17–26. doi:10.1016/s0378-1119(97)00485-x.

4. Fairlie W.D., Moore A.G., Bauskin A.R., Russell P.K., Zhang H.P., Breit S.N. MIC-1 is a novel TGF-β superfamily cytokine associated with macrophage activation. Journal of Leukocyte Biology.1999;65(1):2–5. doi:10.1002/jlb.65.1.2.

5. Coll A.P., Chen M., Taskar P., Rimmington D., Patel S., Tadross J.A., Cimino I., Yang M., Welsh P., Virtue S., et al. GDF15 Mediates the Effects of Metformin on Body Weight and Energy Balance. Nature. 2020;578(7795):444–8. doi: 10.1038/s41586-019-1911-y

6. Du W., Piek A., Schouten E.M., van de Kolk C.W.A., Mueller C., Mebazaa A., Voors A.A., de Boer R.A., Silljé H.H.W. Plasma levels of heart failure biomarkers are primarily a reflection of extracardiac production. Theranostics. 2018;8(15):4155–4169. doi:10.7150/thno.26055.

7. Wang J., Tan G.J., Han L.N., Bai Y.Y., He M., Liu H.B. Novel biomarkers for cardiovascular risk prediction. J Geriatr Cardiol. 2017;14 (2):135–150. doi: 10.11909/j.issn.1671-5411.2017.02.008.

8. Tuegel C., Katz R., Alam M., Bhat Z., Bellovich K., de Boer I., Brosius F., Gadegbeku C., Gipson D., Hawkins J., Himmelfarb J., Ju W., Kestenbaum B., Kretzler M., Robinson-Cohen C., Steigerwalt S., Bansal N. GDF-15, galectin 3, soluble ST2, and risk of mortality and cardiovascular events in CKD. Am J Kidney Dis.2018;72(4):519–528. doi:10.1053/j.ajkd.2018.03.025.

9. Adela R., Banerjee S.K. GDF-15 as a target and biomarker for diabetes and cardiovascular diseases: a translational prospective. J Diabetes Res. 2015;2015:490842. doi: 10.1155/2015/490842.

10. Wallentin L., Hijazi Z., Andersson U., Alexander J.H., De Caterina R., Hanna M., Horowitz J.D., Hylek E.M., Lopes R.D., Asberg S., Granger C.B., Siegbahn A.; ARISTOTLE Investigators.. Growth differentiation factor 15, a marker of oxidative stress and inflammation, for risk assessment in patients with atrial fibrillation: insights from the apixaban for reduction in stroke and other thromboembolic events in atrial fibrillation (ARISTOTLE) trial. Circulation. 2014;130(21):1847–1858. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.114.011204.

11. Luan H.H., Wang A., Hilliard B.K., Carvalho F., Rosen C.E., Ahasic A.M., Herzog E.L., Kang I., Pisani M.A., Yu S., Zhang C., Ring A.M., Young L.H., Medzhitov R. GDF15 is an inflammation-induced central mediator of tissue tolerance. Cell. 2019;178(5):1231-1244. doi:10.1016/j.cell.2019.07.033.

12. Тишкова О.Г., Дикарева Л.В., Шварев Е.Г., Уханова Ю.Ю. Роль фактора дифференцировки роста-15 (GDF-15) в регуляции и развитии осложнений беременности. Астраханский медицинский журнал. 2022;17(1):14-22. doi:10.48612/agmu/2022.17.1.14.22.

13. Chow S.L., Maisel A.S., Anand I., Bozkurt B., de Boer R.A., Felker G.M., Fonarow G.C., Greenberg B., Januzzi J.L. Jr, Kiernan M.S., Liu P.P., Wang T.J., et al. Role of biomarkers for the prevention, assessment, and management of heart failure: A scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 2017;135(22):e1054-e1091. doi: 10.1161/CIR.0000000000000490.

14. Unsicker K., Spittau B., Krieglstein K. The multiple facets of the TGF-beta family cytokine growth/differentiation factor-15/macrophage inhibitory cytokine-1. Cytokine Growth Factor Rev.2013;24 (4):373–384. doi:10.1016/j. cytogfr.2013.05.003.

15. Derynck R., Zhang Y.E. Smad-dependent and Smad-independent pathways in TGF-beta family signalling. Nature. 2003;425(6958):577–584. doi:10.1038/nature02006.

16. Kempf T., Eden M., Strelau J., Naguib M., Willenbockel C., Tongers J., Heineke J., Kotlarz D., Xu J., Molkentin J.D., Niessen H.W., Drexler H., Wollert K.C. The transforming growth factor-β superfamily member growth-differentiation factor-15 protects the heart from ischemia/reperfusion injury. Circ Res.2006;98(3):351–360. doi: 10.1161/01.RES.0000202805.73038.48.

17. Bauskin A. R., Brown D. A., Junankar S., Rasiah K.K., Eggleton S., Hunter M., Liu T., Smith D., Kuffner T., Pankhurst G.J., Johnen H., Russell P.J., Barret W., Stricker P.D., Grygiel J.J., Kench J.G., Henshall S.M., Sutherland R.L., Breit S.N. The propeptide mediates formation of stromal stores of PROMIC-1: role in determining prostate cancer outcome. Cancer Res. 2005;65(6):2330–2336. doi: 10.1158/0008-5472.can-04-3827.

18. Ho F.M., Lin W.W., Chen B.C., Chao C.M., Yang C.R., Lin L.Y., Lai C.C., Liu S.H., Liau C.S. High glucose-induced apoptosis in human vascular endothelial cells is mediated through NF-kappaB and c-Jun NH2-terminal kinase pathway and prevented by PI3K/Akt/eNOS pathway. Cell Signal. 2006;18(3):391–399. doi: 10.1016/j.cellsig.2005.05.009.

19. Li J., Yang L., Qin W., Zhang G., Yuan J., Wang F. Adaptive induction of growth differentiation factor 15 attenuates endothelial cell apoptosis in response to high glucose stimulus. PLoS ONE. 2013;8(6). doi: 10.1371/journal.pone.0065549.e65549

20. Lok S. I., Winkens B., Goldschmeding R., van Geffen A.J., Nous F.M., van Kuik J., van der Weide P., Klöpping C., Kirkels J.H., Lahpor J.R., Doevendans P.A., de Jonge N., de Weger R.A. Circulating growth differentiation factor-15 correlates with myocardial fibrosis in patients with non-ischaemic dilated cardiomyopathy decreases rapidly after left ventricular assist device support. Eur J Heart Fail. 2012;14(11):1249–1256. doi: 10.1093/eurjhf/hfs120.

21. Wang L., Wei X. Yang Zhong J. Roles of growth differentiation factor 15 in atherosclerosis and coronary artery disease. J Am Heart Assoc. 2019;8(17):e012826. doi:10.1161/JAHA.119.012826.

22. Rohatgi A., Patel P., Das S.R., Ayers C.R., Khera A., Martinez-Rumayor A., Berry J.D., McGuire D.K., de Lemos J.A. Association of growth differentiation factor-15 with coronary atherosclerosis and mortality in a young, multiethnic population: observations from the Dallas heart study. Clinical Chemistry. 2012;58(1):172–182. doi:0.1373clinchem.2011.171926.

23. Brown D.A., Breit S.N., Buring J., Fairlie W.D., Bauskin A.R., Liu T., Ridker P.M. Concentration in plasma of macrophage inhibitory cytokine-1 and risk of cardiovascular events in women: a nested case-control study. Lancet. 2002;359(9324):2159–2163. doi:10.1016/s0140-6736(02)09093-1.

24. Daniels L.B., Clopton P., Laughlin G.A., Maisel A.S., Barrett-Connor E. Growth- differentiation factor-15 is a robust, independent predictor of 11-year mortality risk in community-dwelling older adults: the Rancho Bernardo Study. Circulation. 2011;123(19):2101–2110. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.110.979740.

25. Lind L., Wallentin L., Kempf T., Tapken H., Quint A., Lindahl B., Olofsson S., Venge P., Larsson A., Hulthe J., Elmgren A., Wollert K.C. Growth-differentiation factor-15 is an independent marker of cardiovascular dysfunction and disease in the elderly: results from the prospective investigation of the vasculature in uppsala seniors (PIVUS) study. Eur Heart J.2009;30 (19):2346–2353. doi:10.1093/eurheartj/ehp261.

26. Bonaterra G.A., Struck N., Zuegel S., Schwarz A., Mey L., Schwarzbach H., Strelau J., Kinscherf R. Characterization of atherosclerotic plaques in blood vessels with low oxygenated blood and blood pressure (Pulmonary trunk): role of growth differentiation factor-15 (GDF-15). BMC Cardiovasc Disord. 2021;21(1):601. doi: 10.1186/s12872-021-02420-9.

27. Сабирзянова А.А., Галявич А.С., Балеева Л.В., Галеева З.М. Фактор дифференцировки роста-15 у пациентов в острой стадии инфаркта миокарда. Кардиология. 2020;60(11):42-48. doi:10.18087/cardio.2020.11.n1251

28. Kempf T., Zarbock A., Widera C., Butz S., Stadtmann A., Rossaint J., Bolomini-Vittori M., Korf-Klingebiel M., Napp L.C., Hansen B., Kanwischer A., Bavendiek U., Beutel G., Hapke M., Sauer M.G., Laudanna C., Hogg N., Vestweber D., Wollert K.C. GDF-15 is an inhibitor of leukocyte integrin activation required for survival after myocardial infarction in mice. Nature Medicine. 2011;17 (5):581–588. doi:10.1038/nm.2354.

29. 2021 Рекомендации ESC по профилактике сердечно-сосудистых заболеваний в клинической практике. Российский кардиологический журнал. 2022;27(7):5155. doi:10.15829/1560-4071-2022-5155

30. S ̈okmen E., Uçar C., Sivri S., Çelik M., Boduroğlu Y., Erer M., Yıldırım A., İlanbey B. Association between growth differentiation factor 15 and non-dipping circadian pattern in patients with newly diagnosed essential hypertension. Med Princ Pract.2019;28 (6):566–572. doi:10.1159/000501096.

31. Lewis G. A., Rosala-Hallas A., Dodd S. Characteristics Associated With Growth Differentiation Factor 15 in Heart Failure With Preserved Ejection Fraction and the Impact of Pirfenidone. J Am Heart Assoc.2022;11(14):e024668. doi:10.1161/JAHA.121.024668

32. Hillege H.L., Nitsch D., Pfeffer M.A., Swedberg K., McMurray J.J., Yusuf S., Granger C.B., Michelson E.L., Ostergren J., Cornel J.H., de Zeeuw D., Pocock S., van Veldhuisen D.J.; Candesartan in Heart Failure: Assessment of Reduction in Mortality and Morbidity (CHARM) Investigators. Renal function as a predictor of outcome in a broad spectrum of patients with heart failure. Circulation. 2006;113 (5):671–678. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.105.580506

33. Драпкина О. М., Палаткина Л. О. Маркеры цитокиновой активации и оксидативного стресса у больных хронической сердечной недостаточностью. Журнал сердечная недостаточность. 2013;14(6):341-346. doi:10.1007/s00392-021-01944-6.

34. Кривошеева Е.Н., Кропачева Е.С., Добровольский А.Б., Титаева Е.В., Панченко Е.П.Ростовой фактор дифференцировки-15 и риск сердечно-сосудистых осложнений у пациентов с фибрилляцией предсердий после планового чрескожного коронарного вмешательства. Российский кардиологический журнал. 2021;26(7):24-30. doi:10.15829/1560-4071-2021-4457

35. Hijazi Z., Oldgren J., Lindbäck J., Alexander J.H., Connolly S.J., Eikelboom J.W., Ezekowitz M.D., Held C., Hylek E.M., Lopes R.D., Siegbahn A., Yusuf S., Granger C.B., Wallentin L.; ARISTOTLE and RE-LY Investigators. The novel biomarker-based ABC (age, biomarkers, clinical history)-bleeding risk score for patients with atrial fibrillation: a derivation and validation study. The Lancet. 2016;387(10035):2302-11. doi:10.1016/s0140- 6736(16)00741-8.

36. Berg D., Ruff C., Jarolim P., Giugliano R.P., Nordio F., Lanz H.J., Mercuri M.F., Antman E.M., Braunwald E., Morrow D..A. Performance of the ABC Scores for Assessing the Risk of Stroke or Systemic Embolism and Bleeding in Patients With Atrial Fibrillation in ENGAGE AF-TIMI Circulation. 2019;139(6):760-71. doi:10.1161/circulationaha.118.038312.

37. Carstensen M., Herder C., Brunner E.J.S., Strassburger K., Tabak A.G., Roden M., Witte D.R. Macrophage inhibitory cytokine-1 is increased in individuals before type 2 diabetes diagnosis but is not an independent predictor of type 2 diabetes: the Whitehall II study. Eur J Endocrinol.2010;162(5):913–917. doi:10.1530/EJE-09-1066.

38. Dostalova I., Roubicek T., Bartlova M., Mráz M,, Lacinová Z,, Haluzíková D,, Kaválková P,, Matoulek M,, Kasalicky M,, Haluzík M. Increased serum concentrations of macrophage inhibitory cytokine-1 in patients with obesity and type 2 diabetes mellitus: the influence of very low calorie diet. Eur J Endocrinol.2009;161(3):397–404. doi:10.1530/EJE-09-0417.

39. Carlsson A.C., Nowak C., Lind L., Östgren C.J., Nyström F.H., Sundström J., Carrero J.J., Riserus U., Ingelsson E., Fall T., Ärnlöv J. Growth differentiation factor 15 (GDF-15) is a potential biomarker of both diabetic kidney disease and future cardiovascular events in cohorts of individuals with type 2 diabetes: a proteomics approach. Ups J Med Sci.. 2020;125 (1):37–43. doi:10.1080/03009734.2019.1696430.

40. Viola J., Soehnlein O. Atherosclerosis–a matter of unresolved inflammation. Seminars in immunology. Academic Press. 2015; 27(3):184-193.

41. Jeremias I., Kupatt C., Martin-Villalba A., Habazettl H., Schenkel J., Boekstegers P., Debatin K.M. Involvement of CD95/Apo1/Fas in cell death after myocardial ischemia. Circulation. 2000;102:915–920. doi: 10.1161/01.cir.102.8.915.

42. Kurrelmeyer K.M., Michael L.H., Baumgarten G., Taffet G.E., Peschon J.J., Sivasubramanian N., Entman M.L., Mann D.L. Endogenous tumor necrosis factor protects the adult cardiac myocyte against ischemic-induced apoptosis in a murine model of acute myocardial infarction. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97:5456 –5461. doi:10.1073/pnas.070036297.

43. Гуревич М. А. Артериальная гипертония и хроническая сердечная недостаточность-единство патогенеза и принципов лечения. Российский кардиологический журнал. 2005;6:91-95.

44. Wischhusen J., Melero I., Fridman W.H. Growth/Differentiation Factor-15 (GDF-15): From Biomarker to Novel Targetable Immune Checkpoint. Front Immunol. 2020 May 19;11:951. doi: 10.3389/fimmu.2020.00951

45. Shimano M., Ouchi N., Walsh K. Cardiokines: recent progress in elucidating the cardiac secretome.Circulation. 2012;126(21): e327-e332. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.112.150656

46. Babalghith A.O., Al-kuraishy H.M., Al-Gareeb A.I., De Waard M., Sabatier J.M., Saad H.M., Batiha G.E. The potential role of growth differentiation factor 15 in COVID-19: a corollary subjective effect or not? Diagnostics. 2022;12(9):2051. doi:10.3390/diagnostics12092051

47. Iglesias P., Silvestre R.A., Díez J.J. Growth differentiation factor 15 (GDF-15) in endocrinology. Endocrine. 2023; 81:419–431. doi.: 10.1007/s12020-023-03377-9

48. Al-Kuraishy H.M., Al-Gareeb A.I., Alblihed M., Cruz-Martins N., Batiha G.E. COVID-19 and risk of acute ischemic stroke and acute lung injury in patients with type ii diabetes mellitus: the anti-inflammatory role of metformin. Front Med (Lausanne). 2021;8:110. doi:10.3389/fmed.2021.644295.