Новый биомаркер сердечных заболеваний с использованием атомно-силовой микроскопии

Исследователи из Университета Лиссабона и Северного Лиссабонского госпитального центра провели пилотное исследование, показавшее, как атомно-силовая микроскопия (АСМ) может использоваться как неинвазивный диагностический инструмент при хронической болезни сердца. Работа опубликована в Nature Nanotechnology.

Ежегодно от сердечно-сосудистых заболеваний умирает 17.5 миллионов человек. Ишемическая кардиомиопатия — наиболее частая причина сердечной недостаточности с плохим прогнозом. Ишемическая хроническая сердечная недостаточность (ХСН) возникает, когда сердце не получает достаточно крови, часто из-за закупорки артерий или рубцов после инфаркта. Учёные ищут биомаркеры для оценки риска рецидива и дифференциации ишемической и неишемической ХСН.

Основываясь на предыдущих исследованиях связывания белка плазмы крови фибриногена с мембраной эритроцитов, группа учёных (Ана Филипа Гедеш и др.) с помощью АСМ наблюдала молекулярные изменения у пациентов с ишемической ХСН. Эти изменения могут использоваться для оценки риска и поиска мишеней для лекарств. Было протестировано 15 пациентов с ишемической ХСН, 15 с неишемической ХСН и 15 здоровых людей (контрольная группа).

АСМ позволяет проводить исследования на молекулярном уровне благодаря размеру зонда в нанометры. В этом исследовании АСМ использовалась для изучения:

• Силы и частоты связывания фибриногена с рецептором αvβ3 на поверхности эритроцита.
• Эластичности эритроцитов через глубину проникновения зонда.

Результаты исследования связывания:

• Ишемическая ХСН: самая высокая сила связывания, но самая низкая частота связывания.
• Неишемическая ХСН: промежуточные значения.
• Контрольная группа: самая высокая частота связывания, но самая низкая сила связывания.

Результаты исследования эластичности (жёсткости):

• Эритроциты пациентов с неишемической ХСН имели наибольшую среднюю жёсткость.
• Эритроциты пациентов с ишемической ХСН имели наибольшую глубину проникновения зонда (индикатор иных механических свойств).
• Вязкость клеток у неишемических пациентов также была выше. Повышенная жёсткость клеток может способствовать более высокой частоте сердечно-сосудистых событий из-за образования тромбов.

Клиническая корреляция:

Данные АСМ были сопоставлены с клинической информацией. Пациенты с более высокой силой связывания фибриногена с рецептором с большей вероятностью были госпитализированы с сердечно-сосудистыми осложнениями в течение последующих 12 месяцев. Статистика показала корреляцию между силой связывания и госпитализацией.

Авторы подчёркивают, что, несмотря на небольшой размер выборки, результаты демонстрируют, что АСМ — многообещающий наноинструмент для изучения взаимодействия фибриногена с эритроцитами. Это может помочь выявить пациентов с повышенным риском последующих сердечно-сосудистых событий.