Monocitų pogrupiai ir jų ryšys su uždegimo rodmenimis sergančiųjų lėtiniu širdies nepakankamumu kraujyje

Tikslas - apibendrinti skirtinguose moksliniuose straipsniuose pateikiamas žinias apie monocitų pogrupius bei jų sąsajas su uždegimo rodmenimis sergančiųjų lėtiniu širdies nepakankamumu kraujyje. Uždaviniai:

1. Išsiaiškinti, kas žinoma apie monocitų pogrupius ir veiksnius, lemiančius skirtingų pogrupių susiformavimą.
2. Išsiaiškinti skirtingų monocitų pogrupių funkcijas.
3. Išsiaiškinti, kokie faktai atrasti aškinantis monocitų reikšmę LŠFN patogenezėje.
4. Išsiaiškinti, kas žinoma apie galimybę monocitų skaičių naudoti kaip prognostinį LŠFN išgyvenamumo rodmenį.
5. Apibendrinti literatūroje pateikiamas žinias apie monocitų išskiriamus citokinus kaip gydymo taikinius siekiant gerinti LŠFN prognozę.
6. Susisteminti literatūros šaltiniuose pateikiamas žinias apie monocitų ryšį su uždegimo rodmenimis esant LŠFN.

Tyrimo metodai: mokslinių straipsnų paieškai pasirinkta kompiuterinė bibliografinė medicininė duomenų bazė „PubMed” (MEDLINE). Straipsnių publikavimo data turėjo atitikti 2011 – 2021 metų laikotarpį, t.y., būti nesenesni nei 10 – ies metų. Paieška atlikta naudojant šių raktinių žodžių kombinacijas anglų kalba: „Monocyte Subsets in Chronic Heart Failure“, „Role of Monocytes in Chronic Heart Failure”, “Cardiac Monocytes” ir šias raktinių žodžių kombinacijas lietuvių kalba: „Monocitų pogrupiai“. Iš gautų publikacijų rezultatų į apžvalgą buvo įtrauktas 21 mokslinis straipsnis.

Tyrimo išvados: monocitai yra skirstomi į tris pogrupius pagal paviršinių CD14 ir CD16 žymenų raišką: klasikinius (CD14++ CD16-), tarpinius (CD14++ CD16+) bei neklasikinius (CD14+ CD16+). Klasikiniams monocitams būdinga labiau išreikšta fagocitozė bei polinkis diferencijuotis į makrofagus. Tarpiniai monocitai išsiskiria antigeno pristatymo funkcija, gausia uždegiminių bei priešuždegiminių citokinių sinteze. Neklasikiniai monocitai pasižymi priešuždegiminiu poveikiu, endotelio patruliavimo funkcija. Visgi skirtingų monocitų pogrupių reikšmę sunku išskirti, nes jų atliekamos funkcijos persidengia tarpusavyje ir yra panašios. Monocitai - tai makrofagų bei dendritinių ląstelių pirmtakai, uždegiminių citokinų šaltinis. Monocitai yra atsakingi už uždegiminio proceso valdymą, pavojingų organizmui patogenų sunaikinimą, pažeistų audinių reparaciją, tačiau sutrikus uždegimą skatinančių bei slopinančių faktorių pusiausvyrai – gali sąlygoti užsitęsusį ir žalingą uždegiminį procesą. LŠFN patogenezėje nustatyti sąryšiai tarp poinfarktinės širdies miokardo remodeliacijos, lėtinio širdies funkcijos nepakankamumo ir miokardo uždegiminio proceso, kurio metu stebimas monocitų telkimąsis miokarde. Absoliutus monocitų skaičius turi svarbią prognostinę vertę ir yra atvirkščiai proporcingas prognozuojamam ilgalaikiui mirtingumui tarp LŠFN sergančių pacientų. Monocitų kiekis, NYHA klasė bei kairiojo skilvelio išstūmimo frakcijos reikšmė gali būti prognostiniai mirtingumo rodikliai mažėjančia reikšme. Širdies raumeniniame audinyje besitelkiantys monocitai skatina uždegiminį procesą išskirdami tokias chemines medžiagas kaip TNFα, MCP-1, bei TGF β taip sukurdami uždegiminę aplinką, sąlygojančią miokardo remodeliaciją ir fibrozę. Moksliniais tyrimais kaip ypač reikšmingas LŠFN išskirtas tarpinių monocitų pogrupio bei jo išskiriamų citokinų: TNFα, IL-1, IL-6, IL-8 bei MCP-1 koncentracijų padidėjimas tarp sergančiųjų lėtiniu širdies nepakankamumu. Taip pat nustatytas tiesioginis ryšys tarp absoliutaus monocitų skaičiaus padidėjimo širdies audiniuose bei LŠFN ligos sunkumo. Manoma, jog uždegiminių citokinų skatinamas uždegimas LŠFN metu galėtų būti terapinis taikinys siekant geresnių ligos išeičių. Atlikta keletas eksperimentinių tyrimų su žmonėmis, kuriais buvo siekta slopinti uždegiminius procesus veikiant į citokinus, tačiau gaunami rezultatai – prieštaringi. Kitas į monocitus nukreiptas galimas LŠFN gydymas - monocitų telkimosi raumeniniame audinyje blokavimas. Visgi esamų tyrimų rezultatų galimos terapijos, nukreiptos prieš monocitus / makrofagus ar jų produkuojamus citokinus, efektyvumui vertinti nepakanka, todėl šios srities tyrimų tęstinumas gilindamas žinias apie monocitų pogrupių ryšį su LŠFN uždegiminiais rodmenimis galėtų būti naudingas LŠFN ligos gydymui.

Aim – to summarize information from various stientific articles about monocyte subsets and their relationship with inflammatory biomarkers in patients with congestive heart failure . Objectives:

1. Find out what is already known about monocyte subsets and factors that determine their formation.
2. Analyse the functions of different monocyte subsets.
3. Ascertain what is discovered about the role of monocytes in the pathogenesis of congestive heart failure (CHF) .
4. Find out what is known about the possibilities of using monocyte count as a prognostic marker of survival rate in CHF.
5. Summarize information in the scientific literature about using monocyte-derived cytokines as treatment targets in order to improve CHF prognosis.
6. Summarize scientific literature information about the relationship of monocytes with biomarkers of inflammation during CHF.

Methods: Digital bibliographic medical data base „PubMed” (MEDLINE) was used to search for scientific articles. The date of publication was set in the range of 2011 – 2021 years, i.e., the publications were no older than 10 years old. The search was made using these English key word combinations: „Monocyte Subsets in Chronic Heart Failure“, „Role of Monocytes in Chronic Heart Failure”, “Cardiac Monocytes” and these Lithuanian key word combinations: „Monocitų pogrupiai“ (“Monocyte subsets”). Out of all obtained publications, 21 scientific articles were used for the summary.

Conclusions: moncytes are separated into three subsets based on the expression of cell surface markers CD14 and CD16: classical (CD14++ CD16-), intermediate (CD14++ CD16+) and non-classical (CD14+ CD16+). Classical monocytes exhibit higher levels of phagocytic activity as well as tendency to differentiate into macrophages, intermediate monocytes stand out with their antigen-presenting function and ability to synthesize great amounts of pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines. Non-classical monocytes exhibit anti-inflammatory properties and endothelium patrolling function. However, it is difficult to distinguish the significance of different monocyte subsets because their functions are similar and overlapping. Monocytes are the precursors of macrophages and dendritic cells, they are the source of pro-inflammatory cytokines. Monocytes are responsible for inflammatory process control, destruction of dangerous pathogenes, reparation of damaged tissues, however, impaired balance of pro- and anti-inflammatory factors could cause harmful and prolonged inflammatory process. In CHF several connections were found among post-infarctic miocardium remodelation, chronic heart failure and inflammatory process in the miocardium. It was observed that during the latter process monocytes accumulate in the myocardium. Absolute monocyte count has has an important prognostic value and is inversely proportional for long-term mortality prognosis among CHF patients. Decreasing monocyte count, NYHA class and left ventricle ejection fraction could be prognostic mortality factors. Monocytes that accumulate in the myocardium induce inflammatory process by producing such chemicals like TNFα, MCP-1, bei TGF β. In this way monocytes create an inflammatory environment which causes remodelation and fibrosis of the myocardium. Scientific evidence shows that an increase of intermediate monocyte count and an increase of their cytokines TNFα, IL-1, IL-6, IL-8 bei MCP-1, which are observed in CHF patients, could be a significant factor in CHF. It has also been determined that there is a direct corellation between an increase of absolute monocye count in heart tissues and the severity of CHF. It has been thought that the inflammation that is caused by pro-inflammatory cytokines during CHF could be a potential therapeutic target in order to improve the outcome. Several experiments with humans were performed with aims to inhibit inflammatory processes by targeting cytokines, however the results were contradictory. Another CHF treatment that is monocyte-targetet could be an inhibition of accumulation of monocytes in the myocardium. Still, the current experimental results are not enough to evaluate the efficiency of therapeutics that are targeted against monocytes/macrophages or their produced cytokines, therefore further studies on the relationship of monocyte subsets and the inflammatory biomarkers could be greatly beneficial for CHF treatment.