Фактор роста фибробластов 21 — новый инструмент в многокомпонентной оценке сердечно-сосудистых заболеваний

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В современном мире остается актуальным поиск и изучение новых биологических маркеров, способных помогать ранней диагностике сердечно-сосудистых заболеваний, служить лабораторным инструментом оценки эффективности проводимой терапии, являться прогностическим критерием возможных клинических исходов и значимым показателем в стратификации риска. Прошло почти двадцать лет с тех пор, как был идентифицирован и клонирован фактор роста фибробластов 21 (FGF21), 21-й член семейства FGF. FGF21 является секретируемым белком, который действует как метаболический регулятор и принимает участие в процессах гомеостаза глюкозы, кетогенеза и регуляции чувствительности к инсулину. Экспрессия FGF21 контролируется PPARα-рецептором, активирующим пролиферацию пероксисом. Доказано, что основным местом продукции FGF21 является печень. Внепеченочные ткани, такие как белая жировая ткань, бурая жировая ткань и скелетные мышцы, также экспрессируют FGF21. Человеческий FGF21 состоит из 209 аминокислот, а мышиный аналог — из 210. Мышиный и человеческий FGF21 имеют 75% гомологию. Эндокринные действия FGF21 включают усиление поглощения глюкозы адипоцитами белой жировой ткани посредством однонаправленного белка-переносчика глюкозы и активацию термогенной активности бурой жировой ткани. FGF21 также обладает аутокринными / паракринными эффектами, например, такими как индукция печеночного кетогенеза. Действие FGF21 на клетки-мишени происходит при участии рецепторов FGFR1, FGFR4 и β-Klotho — однопроходного трансмембранного белка, который функционирует как облигатный кофактор передачи сигналов FGF21. Исследования на животных четко продемонстрировали, что FGF21 действует непосредственно на сердечную ткань, предотвращая развитие сердечной гипертрофии, уменьшая постинфарктное повреждение и развитие диабетической кардиомиопатии. Появляется все больше данных, подчеркивающих ценность FGF21 в качестве нового биологического маркера для диагностики и оценки прогноза у больных кардиологического профиля. Роль FGF21 при заболеваниях сердца весьма интересна вследствие его кардиопротективных эффектов. Окончательное подтверждение диагностической, предиктивной и возможно терапевтической роли данного маркера будет получена в результате будущих крупномасштабных проспективных исследований.

Об авторах

Амина Магомедовна Алиева

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Автор, ответственный за переписку.
Email: amisha_alieva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5416-8579
SPIN-код: 2749-6427

к.м.н., доцент

Россия, Москва

Ирина Евгеньевна Байкова

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Email: 1498553@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0886-6290
SPIN-код: 3054-8884

к.м.н., доцент

Россия, Москва

Елена Владимировна Резник

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Email: elenaresnik@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7479-418X
SPIN-код: 3494-9080
ResearcherId: N-6856-2016

д. м. н., профессор

Россия, Москва

Рамиз Камраддинович Валиев

Московский клинический научный центр им. А.С. Логинова

Email: radiosurgery@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-1613-3716
SPIN-код: 2855-2867

к.м.н.

Россия, Москва

Ислам Заурбекович Ахматов

Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского

Email: ballard@internet.ru
Россия, Саратов

Роза Арамовна Аракелян

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Email: Elmira.sharm@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2500-197X
Россия, Москва

Мухамметсахет Нурбердиевич Сарыев

Московский клинический научный центр им. А.С. Логинова

Email: mishamoff@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1794-9258
Россия, Москва

Игорь Геннадиевич Никитин

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Email: igor.nikitin.64@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1699-0881

д. м. н., профессор

Россия, Москва

Список литературы

  1. Lin W., Zhang T., Zhou Y., et al. Advances in Biological Functions and Clinical Studies of FGF21 // Diabetes Metab Syndr Obes. 2021. Vol. 14. P. 3281–3290. doi: 10.2147/dmso.s317096
  2. Badman M.K., Pissios P., Kennedy A.R., et al. Hepatic Fibroblast Growth Factor 21 Is Regulated by PPARα and Is a Key Mediator of Hepatic Lipid Metabolism in Ketotic States // Cell Metab. 2007. Vol. 5, N 6. P. 426–437. doi: 10.1016/j.cmet.2007.05.002
  3. Planavila A., Redondo-Angulo I., Villarroya F. FGF21 and Cardiac Physiopathology // Front Endocrinol (Lausanne). 2015. Vol. 6. doi: 10.3389/fendo.2015.00133
  4. Kokkinos J., Tang S., Rye K.-A., Ong K.L. The role of fibroblast growth factor 21 in atherosclerosis // Atherosclerosis. 2017. Vol. 257. P. 259–265. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2016.11.033
  5. Geng L., Lam K.S.L., Xu A. The therapeutic potential of FGF21 in metabolic diseases: from bench to clinic // Nat Rev Endocrinol. 2020. Vol. 16, N 11. P. 654–667. doi: 10.1038/s41574-020-0386-0
  6. Planavila A., Redondo I., Hondares E., et al. Fibroblast growth factor 21 protects against cardiac hypertrophy in mice // Nat Commun. 2013. Vol. 4, N 1. P. doi: 10.1038/ncomms3019
  7. Planavila A., Redondo-Angulo I., Ribas F., et al. Fibroblast growth factor 21 protects the heart from oxidative stress // Cardiovasc Res. 2015. Vol. 106, N 1. P. 19–31. doi: 10.1093/cvr/cvu263
  8. Liu S.Q., Roberts D., Kharitonenkov A., et al. Endocrine Protection of Ischemic Myocardium by FGF21 from the Liver and Adipose Tissue // Sci Rep. 2013. Vol. 3, N 1. P. doi: 10.1038/srep02767
  9. Joki Y., Ohashi K., Yuasa D., et al. FGF21 attenuates pathological myocardial remodeling following myocardial infarction through the adiponectin-dependent mechanism // Biochem Biophys Res Commun. 2015. Vol. 459, N 1. P. 124–130. doi: 10.1016/j.bbrc.2015.02.081
  10. Aubert G., Vega R.B., Kelly D.P. Perturbations in the gene regulatory pathways controlling mitochondrial energy production in the failing heart // Biochim Biophys Acta. 2013. Vol. 1833, N 4. P. 840–847. doi: 10.1016/j.bbamcr.2012.08.015
  11. Lehman J.J., Kelly D.P. Transcriptional Activation Of Energy Metabolic Switches In The Developing And Hypertrophied Heart // Clin Exp Pharmacol Physiol. 2002. Vol. 29, N 4. P. 339–345. doi: 10.1046/j.1440-1681.2002.03655.x
  12. Schilling J., Lai L., Sambandam N., et al. Toll-Like Receptor-Mediated Inflammatory Signaling Reprograms Cardiac Energy Metabolism by Repressing Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ Coactivator-1 Signaling // Circ Heart Fail. 2011. Vol. 4, N 4. P. 474–482. doi: 10.1161/circheartfailure.110.959833
  13. Álvarez-Guardia D., Palomer X., Coll T., et al. The p65 subunit of NF-κB binds to PGC-1α, linking inflammation and metabolic disturbances in cardiac cells // Cardiovasc Res. 2010. Vol. 87, N 3. P. 449–458. doi: 10.1093/cvr/cvq080
  14. Stachowiak E.K., Fang X., Myers J., et al. cAMP-induced differentiation of human neuronal progenitor cells is mediated by nuclear fibroblast growth factor receptor-1 (FGFR1) // J Neurochem. 2003. Vol. 84, N 6. P. 1296–1312. doi: 10.1046/j.1471-4159.2003.01624.x
  15. Ventura-Clapier R., Garnier A., Veksler V. Transcriptional control of mitochondrial biogenesis: the central role of PGC-1 // Cardiovasc Res. 2008. Vol. 79, N 2. P. 208–217. doi: 10.1093/cvr/cvn098
  16. Eisele P.S., Salatino S., Sobek J., et al. The Peroxisome Proliferator-activated Receptor γ Coactivator 1α/β (PGC-1) Coactivators Repress the Transcriptional Activity of NF-κB in Skeletal Muscle Cells // J Biol Chem. 2013. Vol. 288, N 4. P. 2246–2260. doi: 10.1074/jbc.M112.375253
  17. Brahma M.K., Adam R.C., Pollak N.M., et al. Fibroblast growth factor 21 is induced upon cardiac stress and alters cardiac lipid homeostasis // J Lipid Res. 2014. Vol. 55, N 11. P. 2229–2241. doi: 10.1194/jlr.M044784
  18. Gaich G., Chien Jenny Y., Fu H., et al. The Effects of LY2405319, an FGF21 Analog, in Obese Human Subjects with Type 2 Diabetes // Cell Metab. 2013. Vol. 18, N 3. P. 333–340. doi: 10.1016/j.cmet.2013.08.005
  19. Keipert S., Lutter D., Schroeder B.O., et al. Endogenous FGF21-signaling controls paradoxical obesity resistance of UCP1-deficient mice // Nat Commun. 2020. Vol. 11, N 1. doi: 10.1038/s41467-019-14069-2
  20. Villarroya J., Flachs P., Redondo-Angulo I., et al. Fibroblast Growth Factor-21 and the Beneficial Effects of Long-Chain n-3 Polyunsaturated Fatty Acids // Lipids. 2014. Vol. 49, N 11. P. 1081–1089. doi: 10.1007/s11745-014-3948-x
  21. Gallego-Escuredo J.M., Gómez-Ambrosi J., Catalan V., et al. Opposite alterations in FGF21 and FGF19 levels and disturbed expression of the receptor machinery for endocrine FGFs in obese patients // Int J Obes (Lond). 2014. Vol. 39, N 1. P. 121–129. doi: 10.1038/ijo.2014.76
  22. Villarroya F., Caelles C., Giralt M., et al. TNF-α Represses β-Klotho Expression and Impairs FGF21 Action in Adipose Cells: Involvement of JNK1 in the FGF21 Pathway // Endocrinology. 2012. Vol. 153, N 9. P. 4238–4245. doi: 10.1210/en.2012-1193
  23. Hirsch E., Patel V., Adya R., et al. Novel Insights into the Cardio-Protective Effects of FGF21 in Lean and Obese Rat Hearts // PLoS One. 2014. Vol. 9, N 2. doi: 10.1371/journal.pone.0087102
  24. Yan X., Chen J., Zhang C., et al. FGF 21 deletion exacerbates diabetic cardiomyopathy by aggravating cardiac lipid accumulation // J Cell Mol Med. 2015. Vol. 19, N 7. P. 1557-1568. doi: 10.1111/jcmm.12530
  25. Zhang C., Huang Z., Gu J., et al. Fibroblast growth factor 21 protects the heart from apoptosis in a diabetic mouse model via extracellular signal-regulated kinase 1/2-dependent signalling pathway // Diabetologia. 2015. Vol. 58, N 8. P. 1937–1948. doi: 10.1007/s00125-015-3630-8
  26. Liu S.Q. Liver cell-mediated alleviation of acute ischemic myocardial injury // Front Biosci (Elite Ed). 2010. Vol. E2, N 2. P. 711–724. doi: 10.2741/e131
  27. Liu S.Q., Tefft B.J., Roberts D.T., et al. Cardioprotective proteins upregulated in the liver in response to experimental myocardial ischemia // Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2012. Vol. 303, N 12. P. H1446–H1458. doi: 10.1152/ajpheart.00362.2012
  28. Kim K.H., Jeong Y.T., Oh H., et al. Autophagy deficiency leads to protection from obesity and insulin resistance by inducing Fgf21 as a mitokine // Nat Med. 2012. Vol. 19, N 1. P. 83–92. doi: 10.1038/nm.3014
  29. Ribas F., Villarroya J., Hondares E., et al. FGF21 expression and release in muscle cells: involvement of MyoD and regulation by mitochondria-driven signalling // Biochem J. 2014. Vol. 463, N 2. P. 191–199. doi: 10.1042/bj20140403
  30. Hojman P., Pedersen M., Nielsen A.R., et al. Fibroblast Growth Factor-21 Is Induced in Human Skeletal Muscles by Hyperinsulinemia // Diabetes. 2009. Vol. 58, N 12. P. 2797–2801. doi: 10.2337/db09-0713
  31. Tyynismaa H., Carroll C.J., Raimundo N., et al. Mitochondrial myopathy induces a starvation-like response // Hum Mol Genet. 2010. Vol. 19, N 20. P. 3948–3958. doi: 10.1093/hmg/ddq310
  32. Suomalainen A., Elo J.M., Pietiläinen K.H., et al. FGF-21 as a biomarker for muscle-manifesting mitochondrial respiratory chain deficiencies: a diagnostic study // Lancet Neurol. 2011. Vol. 10, N 9. P. 806–818. doi: 10.1016/s1474-4422(11)70155-7
  33. Dogan Sukru A., Pujol C., Maiti P., et al. Tissue-Specific Loss of DARS2 Activates Stress Responses Independently of Respiratory Chain Deficiency in the Heart // Cell Metab. 2014. Vol. 19, N 3. P. 458-469. doi: 10.1016/j.cmet.2014.02.004
  34. Di Lisa F., Itoh N. Cardiac Fgf21 synthesis and release: an autocrine loop for boosting up antioxidant defenses in failing hearts // Cardiovasc Res. 2015. Vol. 106, N 1. P. 1–3. doi: 10.1093/cvr/cvv050
  35. Redondo-Angulo I., Mas-Stachurska A., Sitges M., et al. Fgf21 is required for cardiac remodeling in pregnancy // Cardiovasc Res. 2017. Vol. 113, N 13. P. 1574–1584. doi: 10.1093/cvr/cvx088
  36. Cui Y., Giesy S.L., Hassan M., et al. Hepatic FGF21 production is increased in late pregnancy in the mouse // Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2014. Vol. 307, N 3. P. R290–R298. doi: 10.1152/ajpregu.00554.2013
  37. Redondo-Angulo I., Planavila A., Giralt M., Villarroya F. Involvement of fibroblast growth factor-21 in gestation-induced cardiac hypertrophy // Eur Heart J. 2014. Vol. 35, N 1. P. 513–850. doi: 10.1093/eurheartj/ehu324
  38. Li J., Li Y., Liu Y., et al. Fibroblast Growth Factor 21 Ameliorates NaV1.5 and Kir2.1 Channel Dysregulation in Human AC16 Cardiomyocytes // Front Pharmacol. 2021. Vol. 12. doi: 10.3389/fphar.2021.715466
  39. Liu C., Schönke M., Zhou E., et al. Pharmacological treatment with FGF21 strongly improves plasma cholesterol metabolism to reduce atherosclerosis // Cardiovasc Res. 2022. Vol. 118, N 2. P. 489–502. doi: 10.1093/cvr/cvab076
  40. Li J., Gong L., Zhang R., et al. Fibroblast growth factor 21 inhibited inflammation and fibrosis after myocardial infarction via EGR1 // Eur J Pharmacol. 2021. Vol. 910. doi: 10.1016/j.ejphar.2021.174470
  41. Сhen M., Zhong J., Wang Z., et al. Fibroblast Growth Factor 21 Protects Against Atrial Remodeling via Reducing Oxidative Stress // Front Cardiovasc Med. 2021. Vol. 8. doi: 10.3389/fcvm.2021.720581
  42. Aleem M., Maqsood H., Younus S., et al. Fibroblast Growth Factor 21 and Its Association With Oxidative Stress and Lipid Profile in Type 2 Diabetes Mellitus // Cureus. 2021. Vol. 13, N 9. P. e17723. doi: 10.7759/cureus.17723
  43. Lin W., Zhang T., Zhou Y., et al. Advances in Biological Functions and Clinical Studies of FGF21 // Diabetes Metab Syndr Obes. 2021. Vol. 14. P. 3281–3290. doi: 10.2147/dmso.s317096
  44. Balboa-Vásquez J., Domínguez-Reyes A., Escandón-San Martín Y., et al. Relación del factor de crecimiento de fibroblastos 21 con indicadores de masa y función muscular en personas mayores con sobrepeso u obesidad. Estudio exploratorio // Rev Esp Geriatr Gerontol. 2021. Vol. 56, N 2. P. 81–86. doi: 10.1016/j.regg.2020.11.004
  45. Ren F., Huang J., Dai T., Gan F. Retrospective analysis of factors associated with serum levels of fibroblast growth factor-21 in patients with diabetes // Ann Palliat Med. 2021. Vol. 10, N 3. P. 3258–3266. doi: 10.21037/apm-21-525
  46. Durnwald C., Mele L., Landon M.B., et al. Fibroblast Growth Factor 21 and Metabolic Dysfunction in Women with a Prior Glucose-Intolerant Pregnancy // Am J Perinatol. 2020. Vol. 38, N 13. P. 1380–1385. doi: 10.1055/s-0040-1712966
  47. Huang S.-Y., Wu D.-A., Tsai J.-P., Hsu B.-G. Serum Levels of Fibroblast Growth Factor 21 Are Positively Associated with Aortic Stiffness in Patients with Type 2 Diabetes Mellitus // Int J Environ Res Public Health. 2021. Vol. 18, N 7. doi: 10.3390/ijerph18073434
  48. Huang Z., Xu A., Cheung B.M.Y. The Potential Role of Fibroblast Growth Factor 21 in Lipid Metabolism and Hypertension // Curr Hypertens Rep. 2017. Vol. 19, N 4. doi: 10.1007/s11906-017-0730-5
  49. Zhang Y., Yan J., Yang N., et al. High-Level Serum Fibroblast Growth Factor 21 Concentration Is Closely Associated With an Increased Risk of Cardiovascular Diseases: A Systematic Review and Meta-Analysis // Front Cardiovasc Med. 2021. Vol. 8. doi: 10.3389/fcvm.2021.705273
  50. Ong K.-L., Januszewski A.S., O’Connell R., et al. The relationship of fibroblast growth factor 21 with cardiovascular outcome events in the Fenofibrate Intervention and Event Lowering in Diabetes study // Diabetologia. 2014. Vol. 58, N 3. P. 464–473. doi: 10.1007/s00125-014-3458-7
  51. Gan F., Huang J., Dai T., et al. Serum level of fibroblast growth factor 21 predicts long-term prognosis in patients with both diabetes mellitus and coronary artery calcification // Ann Palliat Med. 2020. Vol. 9, N 2. P. 368–374. doi: 10.21037/apm.2020.03.28
  52. Haberka M., Machnik G., Kowalówka A., et al. Epicardial, paracardial and perivascular fat quantity, genes expression and serum cytokines in coronary artery disease and diabetes // Pol Arch Intern Med. 2019. doi: 10.20452/pamw.14961
  53. Gu L., Jiang W., Zheng R., et al. Fibroblast Growth Factor 21 Correlates with the Prognosis of Dilated Cardiomyopathy // Cardiology. 2021. Vol. 146, N 1. P. 27–33. doi: 10.1159/000509239
  54. Ianoș R.D., Pop C., Iancu M., et al. Diagnostic Performance of Serum Biomarkers Fibroblast Growth Factor 21, Galectin-3 and Copeptin for Heart Failure with Preserved Ejection Fraction in a Sample of Patients with Type 2 Diabetes Mellitus // Diagnostics. 2021. Vol. 11, N 9. P. doi: 10.3390/diagnostics11091577
  55. Chou R.-H., Huang P.-H., Hsu C.-Y., et al. Circulating Fibroblast Growth Factor 21 is Associated with Diastolic Dysfunction in Heart Failure Patients with Preserved Ejection Fraction // Sci Rep. 2016. Vol. 6, N 1. P. doi: 10.1038/srep33953
  56. Chen H., Lu N., Zheng M. A high circulating FGF21 level as a prognostic marker in patients with acute myocardial infarction // Am J Transl Res. 2018. Vol. 10, N 9. P. 2958-2966
  57. Gu L., Jiang W., Qian H., et al. Elevated serum FGF21 predicts the major adverse cardiovascular events in STEMI patients after emergency percutaneous coronary intervention // PeerJ. 2021. Vol. 9, N P. doi: 10.7717/peerj.12235
  58. Xu A., Zhang W., Chu S., et al. Serum Level of Fibroblast Growth Factor 21 is Independently Associated with Acute Myocardial Infarction // PloS One. 2015. Vol. 10, N 6. P. doi: 10.1371/journal.pone.0129791
  59. Han X., Chen C., Cheng G., et al. Serum fibroblast growth factor 21 levels are increased in atrial fibrillation patients // Cytokine. 2015. Vol. 73, N 1. P. 176–180. doi: 10.1016/j.cyto.2015.02.019
  60. Basurto L., Gregory M.A., Hernández S.B., et al. Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) and fibroblast growth factor-21 (FGF-21) as biomarkers of subclinical atherosclerosis in women // Exp Gerontol. 2019. Vol. 124. doi: 10.1016/j.exger.2019.05.013
  61. Прощай Г.А, Дударенко С.В, Парцерняк А.С, и др. Фактор роста фибробластов 21 с позиции перспективного маркера метаболических нарушений и преждевременного старения при полиморбидной сердечно-сосудистой патологии у лиц молодого и среднего возраста // Неотложная кардиология и кардиооваскулярные риски. 2020. Т. 4, № 2. С. 1002–1005.
  62. Алиева А.М, Резник Е.В, Гасанова Э.Т., и др. Клиническое значение определения биомаркеров у больных с хронической сердечной недостаточностью // Архивъ внутренней медицины. 2018. Т. 8, № 5. С. 333–345. doi: 10.20514/2226-6704-2018-8-5-333-345

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Внутриклеточные механизмы, участвующие в контроле выработки FGF21 и его воздействия на сердце [3].1 — сердечная патология; 2 — кровоток; 3 — стресс; 4 — метаболизм жирных кислот; 5 — апоптоз; 6 — реактивные формы кислорода.

Скачать (42KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Основные свойства рекомбинантного белка FGF21.1 — сердце; 2 — печень; 3 — инфаркт миокарда; 4 — оксидантный стресс; 5 — стресс эндоплазматического ретикулума; 6 — диабетическая кардиомиопатия; 7 — митохондриальная дисфункция; 8 — миокардиальная ишемия; 9 — белая жировая ткань; 10 — бурая жировая ткань; 11 — провоспалительные стимулы; 12 — гипертрофические стимулы; 13 — кровоток; 14 — эндокринная активность; 15 — ауто-/паракринная активность.

Скачать (24KB)
Метаданные

© Алиева А.М., Байкова И.Е., Резник Е.В., Валиев Р.К., Ахматов И.З., Аракелян Р.А., Сарыев М.Н., Никитин И.Г., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах