Физиология детского сердца и патогенетические механизмы, оказывающие влияние на процесс роста и развития сердечно-сосудистой системы у рожденных преждевременно: современный взгляд на проблему

Цель представленного аналитического обзора: изучение состояния тканевого гомеостаза сердца в процессе онтогенеза в условиях недоношенности в свете современных фундаментальных знаний по биологии стволовых клеток сердца, строению кардиомиоцитов, паракринным механизмам регуляции и другим патогенетическим механизмам, влияющим на рост, развитие и ремоделирование сердечно-сосудистой системы в детском возрасте и в отдаленной перспективе.

Стратегия поиска литературы. Поиск исследований и аналитических обзоров литературы проведен в базах данных Cochrane library, MEDLINE, Академия Google, PubMed и других базах в основном за период с января 2018 до декабря 2023 гг. Для включения независимым образом отбирались публикации / исследования, отражающие различные аспекты физиологии детского сердца у рожденных преждевременно (клинические и экспериментальные аспекты). Предпочтение отдавалось рандомизированным контролируемым исследованиям.

Результаты. На основании современных представлений о до- и постимплантационном (постнатальном) развитии и росте детского сердца дан анализ процессам постнатального роста и развития сердца детей, рожденных здоровыми доношенными и недоношенными при спонтанном естественном зачатии. Проведен анализ основных патогенетических механизмов, влияющих на рост и развитие детского сердца во внутриутробный и постнатальный период.

Заключение. Экспериментальные и клинические данные обоснованно требуют осознанной ревизии фундаментальных теоретических постулатов о регенеративных возможностях миокарда в различные периоды детского возраста, включая клиническую группу рожденных недоношенными, и практических установок по ведению беременности при угрозе прерывания и бесплодии (мероприятия в доимплантационный период при использовании вспомогательных репродуктивных технологий), по проводимой комбинированной / интенсивной (в том числе респираторной) терапии в неонатальный период, по длительному наблюдению в амбулаторных условиях за рожденными преждевременно с низкой, очень низкой и экстремально низкой массой тела детьми и взрослыми с целью профилактики, скрининга и лечения потенциальных последствий для здоровья сердечно-сосудистой системы на протяжении всей жизни.

1. Huckstep O.J., Williamson W., Telles F., Burchert H., Bertagnolli M., Herdman C. et al. Physiological stress elicits impaired left ventricular function in preterm-born adults. J. Am. Coll. Cardiol. 2018;71(12):1347– 1356. DOI: 10.1016/j.jacc.2018.01.046.

2. Crump C., Howell E.A., Stroustrup A., McLaughlin M.A., Sundquist J., Sundquist K. Association of preterm birth with risk of ischemic heart disease in adulthood. JAMA pediatrics. 2019;173(8):736–743. DOI: 10.1001/jamapediatrics.2019.1327.

3. Crump C., Sundquist J., Winkleby M. A., Sundquist K. Gestational age at birth and mortality from infancy into mid-adulthood: a national cohort study. Lancet Child Adolesc. Health. 2019;3(6):408–417. DOI: 10.1016/ S2352-4642(19)30108-7.

4. Lewandowski A.J. Cardiac remodeling in preterm-born adults: Longterm benefits of human milk consumption in preterm neonates. Breastfeeding Med. 2018;13(S1):S3–S4. DOI: 10.1089/bfm.2018.29071.ajl.

5. Vrselja A., Pillow J.J., Black M.J. Effect of Preterm Birth on Cardiac and Cardiomyocyte Growth and the Consequences of Antenatal and Postnatal Glucocorticoid Treatment. J. Clin. Med. 2021;10(17):3896. DOI: 10.3390/jcm10173896.

6. Popescu L.M., Curici A., Wang E., Zhang H., Hu S., Gherghiceanu M. Telocytes and putative stem cells in ageing human heart. J. Cell. Mol. Med. 2015;19(1):31–45. DOI: 10.1111/jcmm.12509.

7. Vukusic K., Sandstedt M., Jonsson M., Jansson M., Oldfors A., Jeppsson A., Dellgren G., Lindahl A., Sandstedt J. The atrioventricular junction: A potential niche region for progenitor cells in the adult human heart. Stem Cells Dev. 2019;28(16):1078–1088. DOI:10.1089/scd.2019.0075.

8. Herrero D., Albericio G., Higuera M., Herranz-López M., GarcíaBrenes M.A., Cordero A. et al. The vascular niche for adult cardiac progenitor cells. Antioxidants (Basel). 2022;11(5):882. DOI: 10.3390/antiox11050882.

9. Jonker S.S., Louey S., Giraud G.D., Thornburg K.L, Faber J.J. Timing of cardiomyocyte growth, maturation, and attrition in perinatal sheep. FASEB J. 2015;29(10):4346–4357. DOI: 10.1096/fj.15-272013.

10. Günthel M., Barnett P., Christoffels V.M. Development, proliferation, and growth of the mammalian heart. Mol. Ther. 2018;26(7):1599–1609. DOI: 10.1016/j.ymthe.2018.05.022.

11. Ellison G.M., Torella D., Karakikes I., Nadal-Ginard B. Myocyte death and renewal: modern concepts of cardiac cellular homeostasis. Nat. Clin. Pract. Cardiovasc. Med. 2007;4(Suppl. 1):S52–S59. DOI: 10.1038/ncpcardio0773.

12. Payan S.M., Hubert F., Rochais F. Cardiomyocyte proliferation, a target for cardiac regeneration. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res. 2020;1867(3):118461. DOI: 1016/j.bbamcr.2019.03.008.

13. Mollova M., Bersell K., Walsh S., Savla J., Das L.T., Park S.Y. et al. Cardiomyocyte proliferation contributes to heart growth in young humans. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013;110(4):1446–1451. DOI: 10.1073/pnas.1214608110.

14. Lázár E., Sadek H. A., Bergmann O. Cardiomyocyte renewal in the human heart: insights from the fall-out. Eur. Heart J. 2017;38(30):2333– 2342. DOI: 10.1093/eurheartj/ehx343.

15. Tang Y., Nyengaard J.R., Andersen J.B., Baandrup U., Gundersen H.J.G. The application of stereological methods for estimating structural parameters in the human heart. Anat. Rec. (Hoboken). 2009;292(10):1630– 1647. DOI: 10.1002/ar.20952.

16. Eschenhagen T., Bolli R., Braun T., Field L.J., Fleischmann B.K., Frisén J. et al. Cardiomyocyte regeneration: A consensus statement. Circulation. 2017;136(7):680–686. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.029343.

17. Gong H., Wang T., Xu Q. Resident stem cells in the heart. Med. Rev. 2021;1(1):10–13. DOI: 10.1515/mr-2021-0003.

18. Velichko V., Nemkov A., Belostotskaya G., Kriventsov A., Komok V., Bunenkov N. et al. Study of heart stem cells in cardiac surgery patients of different ages. Aorta. 2022;10(S1):A066. DOI: 10.1055/s-0042-1750975.

19. Belostotskaya G., Sonin D., Galagudza M. Intracellular development of resident cardiac stem cells: An overlooked phenomenon in myocardial self-renewal and regeneration. Life. 2021;11(8):723. DOI: 10.3390/life11080723.

20. Belostotskaya G., Hendrikx M., Galagudza M., Suchkov S. How to stimulate myocardial regeneration in adult mammalian heart: Existing views and new approaches. biomed research international. 2020;2020:7874109. DOI: 10.1155/2020/7874109.

21. Leri A., Kajstura J., Anversa P. Role of cardiac stem cells in cardiac pathophysiology: A paradigm shift in human myocardial biology. Circ. Res. 2011;109(8):941–961. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.111.243154.

22. Olivetti G., Abbi R., Quaini F., Kajstura J., Cheng W., Nitahara J.A. et al. Apoptosis in the failing human heart. New Engl. J. Med. 1997;336(16):1131–1141. DOI: 10.1056 /NEJM199704173361603.

23. Kajstura J., Gurusamy N., Ogórek B., Goichberg P., Clavo-Rondon C., Hosoda T. et al. Myocyte turnover in the aging human heartnovelty and significance. Circ. Res. 2010;107(11):1374–1386. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.110.231498.

24. Omland T., De Lemos J.A., Sabatine M.S., Christophi C.A., Rice M.M., Jablonski K.A. et al. Prevention of events with Angiotensin Converting Enzyme Inhibition (PEACE) trial investigators. A sensitive cardiac troponin T assay in stable coronary artery disease. N. Engl. J. Med. 2009;361(26):2538–2547. DOI: 10.1056 /NEJMoa0805299.

25. Del Re D. P., Amgalan D., Linkermann A., Liu Q., Kitsis R.N. Fundamental mechanisms of regulated cell death and implications for heart disease. Physiol. Rev. 2019;99(4):1765. DOI: 10.1152/physrev.00022.2018.

26. Anversa P., Kajstura J., Rota M., Leri A. Regenerating new heart with stem cells. J. Clin. Invest. 2013;123(1):62–70. DOI: 10.1172/JCI63068.

27. Sedmera D., Thompson R.P. Myocyte proliferation in the developing heart. Dev. Dyn. 2011;240(6):1322–1334. DOI: 10.1002/dvdy.22650.

28. Porrello E.R., Olson E.N. A neonatal blueprint for cardiac regeneration. Stem Cell Res. 2014;13(3):556–570. DOI: 10.1016/j.scr.2014.06.003.

29. Senyo S.E., Steinhauser M.L., Pizzimenti C.L., Yang V.K., Cai L., Wang M. et al. Mammalian heart renewal by pre-existing cardiomyocytes. Nature. 2013;493(7432):433–436. DOI: 10.1038/nature11682.

30. Bergmann O., Bhardwaj R.D., Bernard S., Zdunek S., Barnabé-Heider F., Walsh S. et al. Evidence for cardiomyocyte renewal in humans. Science. 2009;324(5923):98–102. DOI: 10.1126/science.1164680.

31. Bruyneel A.A., Sehgal A., Malandraki-Miller S., Carr C. Stem cell therapy for the heart: blind alley or magic bullet? J. Cardiovasc. Transl. Res. 2016;9(5–6):405–418. DOI: 10.1007/s12265-016-9708-y.

32. Vagnozzi R.J., Molkentin J.D., Houser S.R. New myocyte formation in the adult heart: endogenous sources and therapeutic implications. Circ. Res. 2018;123 (2):159–176. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.118.311208.