evrazkarЕвразийский Кардиологический ЖурналEurasian heart journal2225-16852305-0748Евразийская ассоциация кардиологов10.38109/2225-1685-2023-3-44-52evrazkar-6409Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSВозможности оценки кислород-транспортной функции при идиопатической легочной гипертензии на фоне успешного применения селексипагаPossibility of evaluation of oxygen transport function in PAH patients on effective selexipag-based therapyhttps://orcid.org/0000-0001-7724-8184АллахвердиевЭ. С.AllakhverdievE. S.

Аллахвердиев Эльвин Сулейман оглы - врач-кардиолог, аспирант отдела легочной гипертензии и заболеваний сердца, ИКК имени А.Л. Мясникова, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России.

ул. Академика Чазова, д. 15 а, Москва 121552

Elvin S. Allakhverdiev - cardiologist, postgraduate student of department of pulmonary hypertension and heart disease, A.L. Myasnikov Scientific research  institute of clinical cardiology, E.I. Chazov National Medical Research Centre of cardiology.

Ac. Chazov St., 15 a, Moscow 121552

Elvin21128@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6227-2576РезухинаЕ. А.RezukhinaE. A.

Резухина Елизавета Алексеевна - врач-кардиолог, аспирант отдела легочной гипертензии и заболеваний сердца, ИКК имени А.Л. Мясникова.

ул. Академика Чазова, д. 15 а, Москва 121552

Elizaveta A. Rezukhina - cardiologist, postgraduate student of department of pulmonary hypertension and heart disease, A.L. Myasnikov Scientific research institute of clinical cardiology, E.I. Chazov National Medical Research Centre of cardiology.

Ac. Chazov St., 15 a, Moscow 121552

https://orcid.org/0000-0002-9908-2637СлатинскаяО. В.SlatinskayaO. V.

Слатинская Ольга Вадимовна - младший научный сотрудник кафедры  биофизики  биологического  факультета, МГУ имени  М.В. Ломоносова.

Ленинские Горы, д. 1, стр. 24, Москва 119991

Olga V. Slatinskaya - Junior Researcher, Department of Biophysics,  Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University.

Leninskie Gory,  Moscow 119991

https://orcid.org/0000-0002-9898-1665РодненковО. В.RodnenkovO. V.

Родненков Олег Владимирович - врач-кардиолог, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отдела легочной гипертензии и заболеваний сердца, ИКК имени А.Л. Мясникова, ФГБУ «НМИЦК им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России.

ул. Академика Чазова, д. 15 а, Москва 121552

Oleg V. Rodnenkov - cardiologist, Cand. Of Sci. (Med.), Senior Research Associate of department of pulmonary hypertension and heart disease, A.L. Myasnikov Scientific research institute of clinical cardiology, E.I. Chazov National Medical Research Centre of cardiology.

Ac. Chazov St., 15 a, Moscow 121552

https://orcid.org/0000-0002-7377-0773МаксимовГ. В.MaksimovG. V.

Максимов Георгий Владимирович – доктор биологических наук, профессор  кафедры биофизики биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Ленинские Горы, д. 1, стр. 24, Москва 119991; Ленинский Проект, д. 4, стр. 1, Москва 119049

Georgy V. Maksimov - Dr. of Sci. (Biol.), Professor of the Department of Biophysics, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University.

Leninskie Gory,  Moscow 119991; Leninskiy Prospekt 4, Moscow 119049

https://orcid.org/0000-0002-9022-8097МартынюкТ. В.MartynyukT. V.

Мартынюк Тамила Витальевна – доктор медицинских наук, руководитель отдела легочной гипертензии и заболеваний сердца, ИКК имени А.Л. Мясникова, ФГБУ «НМИЦК им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России; профессор кафедры  кардиологии факультета дополнительного профессионального образования, РНИМУ им. Н.И. Пирогова.

ул. Академика Чазова, д. 15 а, Москва 121552; ул. Островитянова, д. 1, Москва 117997

Tamila V. Martynyuk - Dr. of Sci. (Med.), Head of the Department, Professor  of pulmonary hypertension and heart disease, A.L. Myasnikov Scientific research institute of clinical cardiology,  E.I. Chazov National Medical Research  Centre of cardiology; Professor,  Department of Cardiology,  Faculty of Additional Professional Education, Pirogov Russian National Research  Medical University.

Ac. Chazov St., 15 a, Moscow 121552; Ostrovitianov str. 1, Moscow 117997

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии имени Академика Е.И. Чазова» Минздрава РоссииРоссияE.I. Chazov National Medical Research Center of CardiologyRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»РоссияLomonosov Moscow State University; NUST MISISRussian FederationФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии имени Академика Е.И. Чазова» Минздрава России; Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. ПироговаРоссияE.I. Chazov National Medical Research Center of Cardiology; Pirogov Russian National Research Medical UniversityRussian Federation202311102023034452Copyright © Аллахвердиев Э.С., Резухина Е.А., Слатинская О.В., Родненков О.В., Максимов Г.В., Мартынюк Т.В., 20232023Аллахвердиев Э.С., Резухина Е.А., Слатинская О.В., Родненков О.В., Максимов Г.В., Мартынюк Т.В.Allakhverdiev E.S., Rezukhina E.A., Slatinskaya O.V., Rodnenkov O.V., Maksimov G.V., Martynyuk T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.heartj.asia/jour/article/view/6409

В сложном  патогенезе идиопатической легочной гипертензии (ИЛГ), включающем изменения биохимических и биофизических  процессов  в различных  типах клеток,  как причины нарушения структуры  и функции легочных сосудов,  воспаления и тромбоза в них, важную роль играет и гипоксия, которая может быть обусловлена конформационными изменениями в молекулах гемоглобина с изменением их структуры и нарушением кислород-транспортной функции.

Цель

Цель: исследовать изменения конформации и способности  гемоглобина (Гб) связывать кислород в эритроцитах крови из кубитальной вены у пациентов с ИЛГ и здоровых людей методом спектроскопии комбинационного рассеяния (КР-спектроскопии, Раман-спектроскопии).

Материал и методы

Материал и методы. В исследование  включено 39 пациентов с впервые установленной ИЛГ с функциональным классом I (ВОЗ) – 2 пациентов, II – 13 пациентов, III  – 22 пациентов,  IV – 2 пациента. 15 пациентов ранее не получали ЛАГ-специфическую  терапию. У 24 больного  проводился  «отмывочный»  период пробной  терапии в течение 5-7 дней. Группу контроля составили 10 здоровых добровольцев.

Результаты

Результаты. Установлено, что спектры комбинационного рассеяния Гб эритроцитов  цельной крови и суспензии  эритроцитов  (СЭ) пациентов с ИЛГ имеют существенные  отличия от группы контроля. Для группы ИЛГ характерно увеличение вероятности нахождения гема в «куполообразной конформации»,  что характерно для дезоксигенированной формы  Гб, выявлены конформационные  изменения порфиринового макроцикла гема и плотности упаковки глобина. Значительную роль в изменении кислородтранспортной функции Гб при ИЛГ выполняет конформационные изменения мембраносвязанного  Гб (Гбмс), для которого  характерно увеличение вклада симметричных  колебаний  пиррольных  колец  в  гемопорфирине и увеличение плотности  упаковки глобина  относительно  контроля,  что требует дальнейшего  исследования.  Вероятно, причиной снижения способности  кислород-транспортной  функции Гбмс является снижение эффективности электростатического взаимодействия с белком полосы 3. На клиническом примере показаны позитивные изменения показателей спектроскопии  у пациента ИЛГ с эффективным  применением селексипага.

Заключение

Заключение. Впервые показана возможность  использования неинвазивного метода  КР-спектроскопии  для исследования  изменений кислород-транспортной функции эритроцитов пациентов с ИЛГ, что может  служить  дополнительным методом в диагностическом алгоритме данного заболевания.

In the complex pathogenesis of idiopathic  pulmonary  arterial hypertension (IPAH), which includes changes  in biochemical  and  biophysical  processes in various cell  types  as  the cause  of structural and  functional  impairment, inflammation and thrombosis  of the pulmonary vessels,  hypoxia also plays an important role due to conformational changes  in hemoglobin  molecules  with changes  in their structure and oxygen  transport function impairment.

Aim

Aim: Using the method of Raman (Raman scattering) spectroscopy,  to study changes  in the conformation  and ability of hemoglobin  (Hb) to bind oxygen  in blood erythrocytes from the cubital vein in IPAH patients and healthy people. Materials and methods:  The study included 39 patients with newly diagnosed IPAH with functional  class  I – 2 patients, II – 13 patients, III – 22 patients, IV – 2 patients.  15 patients were treatment naive. In 24 patients a “washout” period of trial therapy was conducted  for 5–7 days. The control group included 10 healthy volunteers.

Results

Results: It  was  established  that the  Raman  spectra  of Hb  of whole  blood erythrocytes and isolated red blood cells (RBC) of IPAH patients have significant differences  from the control  group.  The IPAH group  was characterized  by an increase  in the probability of finding heme in a «dome-shaped  form», which is typical for the deoxygenated  form of Hb, changes  in the conformation  of globin  and the porphyrin macrocycle   were revealed. A significant role in the change in the oxygen-transport function of Hb in IPAH was played  by a change in the conformation  of membrane-bound hemoglobin, which was characterized by an increase in the contribution of symmetrical vibrations of pyrrole rings in hemoporphyrin  relative to the control,  which required further study. Probably, the reason  for the decrease  in the ability of the oxygen  transport function of membrane-bound hemoglobin was the decrease  in the efficiency of electrostatic interaction  with the  protein  of band 3. In clinical case  positive  changes  in spectroscopy  parameters were shown in IPAH patient with the effective  use of selexipag.

Conclusions

Conclusions: For the first time, the possibility  of using a non-invasive method of Raman spectroscopy  to study changes in the oxygen transport function of erythrocytes in IPAH patients has been  proven,  which  can serve  as an additional method in the diagnostic algorithm of this disease.

идиопатическая легочная гипертензияРаман-спектроскопиякомбинационное рассеяниеэритроцитконформациягемоглобингемселексипагidiopathic pulmonary arterial hypertensionRaman spectroscopyerythrocyteconformationhemoglobinhemeselexipagReferencesЧазова И.Е., Мартынюк Т.В., Валиева З.С. и соавт. Евразийские клинические рекомендации по диагностике и лечению легочной гипертензии. Евразийский Кардиологический Журнал. 2020;1:78-122. https://doi.org/10.38109/2225-1685-2020-1-78-122Chazova I.E., Martynyuk T.V., Valieva Z.S. et al. Eurasian Guidelines for the diagnosis and treatment of pulmonary hypertension. Eurasian Нeart Journal 2020;1:78-122. (In Russ.). https://doi.org/10.38109/2225-1685-2020-1-78-122Резухина Е.А., Родненков О.В., Мартынюк Т.В. Портрет типичного пациента с легочной артериальной гипертензией для назначения агониста простациклиновых рецепторов селексипага. Евразийский Кардиологический Журнал. 2023;(1):94-99. https://doi.org/10.38109/2225-16852023-1-94-99Rezukhina E.A., Rodnenkov O.V., Martynyuk T.V. Patient and disease characteristics of pulmonary arterial hypertension patients for prostacyclin receptor agonist selexipag treatment initiation. Eurasian heart journal. 2023;(1):94-99. (In Russ.). https://doi.org/10.38109/2225-16852023-1-94-99Trip P., Nossent E.J., Man F.S. de et al. Severely reduced diffusion capacity in idiopathic pulmonary arterial hypertension: patient characteristics and treatment responses. Eur. Respir. J. 2013;42 (6):1575-1585. https://doi.org/10.1183/09031936.00184412Trip P., Nossent E.J., Man F.S. de et al. Severely reduced diffusion capacity in idiopathic pulmonary arterial hypertension: patient characteristics and treatment responses. Eur. Respir. J. 2013;42 (6):1575-1585. https://doi.org/10.1183/09031936.00184412Hoeper M.M., Bogaard H.J., Condliffe R. et al. Definitions and diagnosis of pulmonary hypertension. J. Am. Coll. Cardiol. 2013;62(25):42-50. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2013.10.032Hoeper M.M., Bogaard H.J., Condliffe R. et al. Definitions and diagnosis of pulmonary hypertension. J. Am. Coll. Cardiol. 2013;62(25):42-50. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2013.10.032Savarese G., Paolillo S., Costanzo P. et al. Do changes of 6-minute walk distance predict clinical events in patients with pulmonary arterial hypertension? A meta-analysis of 22 randomized trials. J.Am. Coll. Cardiol. 2012;60(13):1192-1201. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2012.01.083Savarese G., Paolillo S., Costanzo P. et al. Do changes of 6-minute walk distance predict clinical events in patients with pulmonary arterial hypertension? A meta-analysis of 22 randomized trials. J.Am. Coll. Cardiol. 2012;60(13):1192-1201. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2012.01.083Maksimov G.V., Maksimova N.V., Churin A.A. et al. Study of conformational changes in hemoglobin protoporphyrin in essential hypertension. Biochemistry (Moscow). 2001;66:295-259. https://doi.org/10.1023/a:1010251813632Maksimov G.V., Maksimova N.V., Churin A.A. et al. Study of conformational changes in hemoglobin protoporphyrin in essential hypertension. Biochemistry (Moscow). 2001;66:295-259. https://doi.org/10.1023/a:1010251813632Максимов Г.В., Родненков О.В., Лунева О.Г. и соавт. Изучение роли плазматической мембраны эритроцитов в формировании гипоксии у больных с хронической сердечной недостаточностью. Терапевтический архив. 2005;77 (9):70-73.Maksimov G.V., Rodnenkov O.V., Luneva O.G. et al. The role of plasmatic erythrocytic membrane in formation of hypoxia in patients with chronic cardiac failure. Ter. Arkh. 2005;77 (9):70-73 (In Russ.).Brazhe N.A., Abdali S., Brazhe A.R. et al. New Insight into Erythrocyte through In Vivo Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Biophys. J. 2009;97(12):3206-3214. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.09.029Brazhe N.A., Abdali S., Brazhe A.R. et al. New Insight into Erythrocyte through In Vivo Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Biophys. J. 2009;97(12):3206-3214. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.09.029Torres Filho I.P., Terner J., Pittman R.N. et al. Measurement of hemoglobin oxygen saturation using Raman microspectroscopy and 532-nm excitation. J. Appl. Physiol. 2008;104(6):1809-1817. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00025.2008Torres Filho I.P., Terner J., Pittman R.N. et al. Measurement of hemoglobin oxygen saturation using Raman microspectroscopy and 532-nm excitation. J. Appl. Physiol. 2008;104(6):1809-1817. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00025.2008Semenova A.A., Semenov A.P., Gudilina E.A. et al. Nanostructured silver materials for noninvasive medical diagnostics by surfaceenhanced Raman spectroscopy. Mendeleev Communications. 2016;26(3):177-186. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2016.04.001Semenova A.A., Semenov A.P., Gudilina E.A. et al. Nanostructured silver materials for noninvasive medical diagnostics by surfaceenhanced Raman spectroscopy. Mendeleev Communications. 2016;26(3):177-186. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2016.04.001Slatinskaya O.V, Luneva O.G., Deev L.I. et al. The Hemoglobin Conformation in Erythrocytes at Different Levels of Oxygen Partial Pressure. Biophysics (Oxf). 2021;66(5):797-803. https://doi.org/10.1134/S0006350921050225Slatinskaya O.V, Luneva O.G., Deev L.I. et al. The Hemoglobin Conformation in Erythrocytes at Different Levels of Oxygen Partial Pressure. Biophysics (Oxf). 2021;66(5):797-803. https://doi.org/10.1134/S0006350921050225Slatinskaya O.V, Luneva O.G., Deev L.I. et al. Conformational changes that occur in heme and globin upon temperature variations and normobaric hypoxia. Biophysics (Oxf). 2020;65(2):213-221. https://doi.org/10.1134/S0006350920020220Slatinskaya O.V, Luneva O.G., Deev L.I. et al. Conformational changes that occur in heme and globin upon temperature variations and normobaric hypoxia. Biophysics (Oxf). 2020;65(2):213-221. https://doi.org/10.1134/S0006350920020220Wood B.R., Caspers P., Puppels G.J. et al. Resonance Raman spectroscopy of red blood cells using near infrared excitation. Analytical and bioanalytical chemistry. 2007;387(5):1691-1703. https://doi.org/10.1007/s00216-006-0881-8Wood B.R., Caspers P., Puppels G.J. et al. Resonance Raman spectroscopy of red blood cells using near infrared excitation. Analytical and bioanalytical chemistry. 2007;387(5):1691-1703. https://doi.org/10.1007/s00216-006-0881-8Huang Z., Louderback J.G., Goyal M. et al. Nitric oxide binding to oxygenated hemoglobin under physiological conditions. Biochim. Biophys. Acta (BBA)-General Suj. 2001;1568(3):252-260. https://doi.org/10.1016/s0304-4165(01)00227-6Huang Z., Louderback J.G., Goyal M. et al. Nitric oxide binding to oxygenated hemoglobin under physiological conditions. Biochim. Biophys. Acta (BBA)-General Suj. 2001;1568(3):252-260. https://doi.org/10.1016/s0304-4165(01)00227-6Космачевская О.В., Насыбуллина Э.И., Блиндарь В.Н. и совт. Связывание эритроцитарного гемоглобина с мембраной как способ осуществления сигнально-регуляторной функции (обзор). Прикладная биохимия и микробиология. 2019;55(2):107-123. https://doi.org/10.1134/S0555109919020090Kosmachevskaya O.V., Nasybullina E.I., Blindar V.N. et al. Binding of erythrocyte hemoglobin to the membrane as a way to implement the signal-regulatory function (review). Applied biochemistry and microbiology. 2019;55(2):107-123 (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S0555109919020090

The authors declare that there are no conflicts of interest present.