Метилированные производные аргинина: монометиларгинин (MMA), асимметричный диметиларгинин (ADMA), симметричный диметиларгинин (SDMA)

Метилированные формы аминокислоты аргинина образуются в ходе естественных обменных процессов в клетках. Процесс метилирования аргинина – неотъемлемый этап в транскрипции генов, сигнальной трансдукции, репарации ДНК и процессинге РНК. Было показано, что метилированные аргинины являются независимыми предикторами (прогностическими параметрами) сердечно-сосудистых заболеваний.

Референсные значения выдаются лицам старше 18 лет.

Синонимы русские

Прогноз сердечно-сосудистых заболеваний.

Синонимы английские

Global analysis of protein arginine methylation, three main types of methylated arginine.

Метод исследования

Высокоэффективная жидкостная хроматография с тандемным масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ-МС/МС).

Единицы измерения

Нг/мл (нанограмм на миллилитр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозная кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Детям в возрасте до 1 года не принимать пищу в течение 30-40 минут до исследования.
• Детям в возрасте от 1 до 5 лет не принимать пищу в течение 2-3 часов до исследования.
• Не принимать пищу в течение 8 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
• Не курить в течение 1 часа до исследования.

Общая информация об исследовании

Оксид азота (NO) синтезируется из гуанидиновой группы аргинина через ферменты семейства NO-синтаз (NOS), которые состоят из трех изоформ. Один из них, конститутивный эндотелиальный фермент NOS (eNOS), стимулируется инсулином и кофакторами, такими как тетрагидробиоптерин. И наоборот, NOS ингибируется эндогенным асимметричным диметиларгинином (ADMA) и L-монометиларгинином (LMMA).

NO оказывает антиатерогенное действие, стимулируя высвобождение растворимой гуанилатциклазы (GC), продуцируя циклический гуанозинмонофосфат (cGMP) из циклического гуанозинтрифосфата (cGTP). Он образуется в эндотелии посредством превращения L-аргинина в L-цитруллин в присутствии эндотелиального NOS (eNOS), который зависит от никотинамидадениндинуклеотидфосфата (NADPH) и требует в качестве кофакторов Ca +2 / кальмодулин (CaM), флавин-адениндинуклеотид (FAD), флавин-мононуклеотид (FMN) и тетрагидробиоптерин (BH4).

ADMA – аминокислота внутриклеточного происхождения, которая естественным образом циркулирует в плазме, моче, тканях и клетках. Она образуется, когда остатки аргинина в ядерных белках метилируются под действием белка аргинин-метилтрансферазы (PRMT), который в значительной степени распределен по всему организму посредством посттрансляционных изменений, которые добавляют одну или две метильные группы к азотам гуанидина, включенным в белки (Figure 2). Существует два типа PRMT с несколькими изоформами: тип 1 катализирует образование ADMA, а тип 2 – образование симметричного диметиларгинина (SDMA); но оба фермента могут переносить метильный радикал, продуцируя NG-монометил-L-аргинин (L-NMMA). Из них только асимметрично метилированные соединения (ADMA и L-NMMA) являются ингибиторами NOS, SDMA – нет.

ADMA ингибирует три изоформы NOS и является эквипотентным с L-NMMA. Он также может разъединять фермент, генерировать супероксиды и взаимодействовать с другими мишенями в клетке. Почечная экскреция частично ответственна за элиминацию метиларгининов – в основном SDMA, но ADMA и L-NMMA также интенсивно метаболизируются и продуцируют цитруллин и диметиламин под действием диметиларгининдиметиламиногидролаз (DDAH). Исследования показали участие печени в метаболизме диметиларгининов. Гепатоциты в значительной степени экспрессируют y +-каналы в своих мембранах и содержат высокие концентрации DDAH. Метаболические исследования продемонстрировали важную роль печени в регулировании концентрации диметиларгинина в плазме.

ADMA имеет очень узкий диапазон нормальных концентраций в общей популяции. Даже незначительное увеличение ADMA ассоциируется с высоким сердечно-сосудистым риском. Следовательно, очень важно добиться высокой точности измерений.

В ходе исследования плазменные концентрации ADMA, SDMA и L-аргинина определяли одновременно методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. У пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями концентрация ADMA в плазме была на 20 % выше и показала тенденцию к увеличению при наличии традиционных факторов риска (повышенный уровень триглицеридов, индекс массы тела). Риск ишемической болезни сердца (ИБС) был в 2,35 раза выше с увеличением концентрации АДМА на 1 мкмоль/л. При пороговой концентрации ADMA выше 1,75 мкмоль/л риск развития ССЗ был в 6-7 раз выше. Также было установлено, что ADMA является маркером острого цереброваскулярного события. У 363 шведских пациентов с инфарктом, кардиоэмболией или приступом транзиторной ишемии, было обнаружено увеличение концентрации через квартили АДМА. Средняя концентрация ADMA в нижнем квартиле была ниже 0,48 мкмоль/л и в высшем квартиле более 0,56 мкмоль/л. Средняя концентрация ADMA в контрольной группе составила 0,5 мкмоль/л. Повышенные концентрации ADMA наблюдались при кардиоэмболическом инфаркте (0,55 мкмоль/л) и при транзиторной ишемической атаке (ТИА) (в среднем 0,54 мкмоль/л). ADMA оказался важным маркером для прогноза TИA. Пациенты с хронической сердечной недостаточностью и гипергомоцистеинемией также имели повышенные уровни ADMA в плазме.

В одном исследовании "случай-контроль" проанализировали связь между концентрацией ADMA и повышенным риском острых коронарных событий. Обследуемое население состояло из здоровых мужчин среднего возраста, некурящих, без ИБС в анамнезе. В наивысшем квартиле концентрации в плазме ADMA > 0,62 мкмоль/л риск острых коронарных событий в течение пяти лет был почти в четыре раза выше.

Nijveldt и сотр. осмотрели 52 тяжелобольных пациентов с органной недостаточностью из хирургического отделения интенсивной терапии (ОИТ), блок (реанимация). Смертность в ОИТ в этой группе составила 40 %. Концентрации ADMA были значительно выше у тяжелобольных (в среднем 0,74 мкмоль/л) по сравнению со здоровой контрольной группой (медиана 0,42 мкмоль/л). Риск смерти был в 17,2 раза больше в высшем квартиле концентрации ADMA (1,05 мкмоль/л) и возрастал в 32 раза при увеличении ADMA на 1,0 мкмоль/л.

Данные свидетельствуют также о взаимосвязи между уровнем ADMA и уровнем холестерина. В группе пациентов с гиперхолестеринемией концентрация ADMA в плазме была почти в два раза выше, чем у лиц того же возраста с нормальным уровнем холестерина. В ассоциированных группах ADMA показала положительную связь с холестерином ЛПНП (липопротеины низкой плотности – "плохой" холестерин). Окисление ЛПНП в стенке сосудов может быть ответственно за влияние этого липопротеина на повышение ADMA через ингибирование активности DDAH.

У пациентов с болезнью накопления гликогена I типа (GSD-I) часто отмечается гиперлипидемия с аномальными профилями липопротеинов. Следовательно, у этих пациентов высок риск развития атеросклероза. Поэтому функция эндотелия у пациентов с GSD-I оценивалась с учетом уровня ADMA. Уровень ADMA был одинаковым у детей с GSD-I и в сопоставимой по возрасту здоровой контрольной группе. Boger и соавт. также обнаружили значительное увеличение уровня ADMA (до 2,1 мкмоль/л) у людей с гиперхолестеринемией по сравнению с контролем.

Оксид азота (NO), продуцируемый эндотелиальными клетками под действием эндотелиальной NO-синтазы (eNOS), имеет первостепенное значение в поддержании эндотелиального гомеостаза. Окислительный стресс, расщепление эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS), воспаление играют основную роль в патофизиологии ADMA – ингибитора NO, управляя синтезом оксида азота и приводя к эндотелиальной дисфункции. Увеличение ADMA является совокупным результатом снижения выведения и уменьшения активности катаболизма ADMA под действием DDAH. Возможным молекулярным механизмом, который вызывает повышение ADMA при сердечно-сосудистых заболеваниях, является разобщение eNOS, приводящее к снижению биодоступности NO. Низкие уровни NO связаны с нарушением функции эндотелия. Асимметричный диметиларгинин (ADMA) является естественным продуктом метаболизма и ингибитором NO, обнаруживаемым в крови человека. Показано, что повышенные уровни ADMA являются наиболее сильным маркером риска, помимо традиционных факторов риска сердечно-сосудистых событий, а также общей и сердечно-сосудистой смертности у людей с ишемической болезнью сердца.

В клинических исследованиях пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями, включая ишемическую болезнь сердца, хроническую сердечную недостаточность, легочную гипертензию, инсульт, были показаны повышенные концентрации ADMA в плазме по сравнению со здоровыми людьми. Уровень ADMA был также увеличен у пациентов с гиперхолестеринемией, атеросклерозом, гипертонией, хронической почечной недостаточностью и другими клиническими состояниями.

Многоцентровое исследование CARDIAC было направлено на оценку взаимосвязи между уровнями ADMA в плазме и риском ишемической болезни сердца. Это исследование показало, что проявлению сердечно-сосудистых заболеваний, когда они связаны с другими факторами риска, такими как гипертония, гиперхолестеринемия, сахарный диабет и курение, сопутствуют высокие плазменные концентрации ADMA. Концентрация ADMA более 1,75 микромоль/литр значительно увеличивала риск сердечно-сосудистых событий.

Михоут и др. продемонстрировали, что высокие уровни ADMA в плазме способствуют развитию гипертонии, гломерулярного фиброза и "синдрома капиллярной утечки". Уровни ADMA в сыворотке являются прогностическими факторами выживаемости при сердечно-сосудистых повреждениях. ADMA тесно связан с толщиной комплекса интима-медиа артериальной стенки сонной артерии и массой левого желудочка, особенно при гипертрофии желудочков.

Zoccali и коллеги были первыми, кто показали, что повышенный уровень ADMA связан с трехкратным повышением риска тяжелых сердечно-сосудистых событий и смертности у пациентов, находящихся на гемодиализе. Валконен и его коллеги продемонстрировали в исследовании "случай-контроль", что повышение ADMA было связано с четырехкратным повышением риска острых коронарных событий у клинически здоровых, некурящих мужчин. У пациентов со стабильной стенокардией предоперационный ADMA указывает на риск развития рестеноза или тяжелых клинических явлений после коронарного вмешательства. Кроме того, у людей без основного сердечно-сосудистого заболевания, которые проходят лечение в отделении интенсивной терапии, ADMA является маркером риска смертности. Таким образом, достаточное число клинических исследований показали, что связь между повышенными уровнями ADMA и основными сердечно-сосудистыми событиями и общей смертностью является устойчивой и распространяется на различные группы пациентов.

Независимым фактором риска цереброваскулярных и сердечно-сосудистых заболеваний считается обструктивное апноэ во сне (ОАС), которое встречается у 2 % женщин и 4 % мужчин среднего возраста. Повышенные уровни ADMA ингибируют синтез NO, в то время как окислительный стресс снижает его биодоступность, нарушая тем самым функцию эндотелия и способствуя атеросклерозу. В нескольких клинических исследованиях сообщается об увеличении окислительного стресса и уровня ADMA у пациентов с ОАС.

ОАС и ХОБЛ являются одними из наиболее распространенных легочных заболеваний. Многие пациенты имеют оба расстройства; этот "синдром перекрытия" вызывает более выраженную ночную гипоксемию, чем только одно из этих заболеваний. Барчело с соавт. исследовали влияние ОАС на суточные изменения ADMA и обнаружили, что уровни ADMA были в значительной степени связаны с индексом возбуждения (P = 0,046). Они также предположили, что уровни ADMA могут зависеть либо от индекса ожирения, либо от метаболической дисфункции, а не только от одной ОАС.

Потенциальными механизмами повышенных уровней ADMA в плазме при почечной недостаточности являются повышенное метилирование, усиление протеолиза, нарушение почечной экскреции и нарушение метаболизма DDAH. Высокий уровень ADMA может быть значительным фактором риска развития почечной дисфункции на ранних стадиях развития ХБП (хронической болезни почек).

У взрослых пациентов с почечной недостаточностью ADMA в 2-6 раз выше, чем у здоровых людей, из-за снижения почечной экскреции и снижения ферментативной деградации. Образование ADMA также связано с метаболизмом и увеличением в сыворотке уровня гомоцистеина. Существует значительное взаимодействие сывороточного фибриногена и ХБП с риском как фатальных/нефатальных коронарных событий, так и смерти.

Высокий уровень ADMA был связан с низким уровнем NO (основная особенность при ХБП) и повышенным гомоцистеином. Клинические исследования показали, что ADMA, фибриноген, гомоцистеин, ЛПНП и другие параметры сердечно-сосудистого риска влияют на пациентов с ХБП.

Основным фактором для высоких уровней ADMA в плазме при почечной недостаточности является снижение активности DDAH, которая, в свою очередь, может быть связана с повышенным окислительным стрессом и/или гипергомоцистеинемией. Расмуссен и соавт. предположили, что повышенный уровень гомоцистеина является независимым предиктором сердечно-сосудистых событий у пациентов с терминальной почечной недостаточностью (ТПН).

ADMA, как и его биологически неактивный региоизомер, симметричный диметиларгинин (SDMA), в норме можно обнаружить в плазме человека и моче в низких концентрациях. Концентрации обоих диметиларгининов повышены у пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности. Интересно, что ADMA и SDMA плохо устраняются во время гемодиализа. Вероятно, это связано с высоким уровнем связывания обеих молекул с белками плазмы. Высокие концентрации ADMA у пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности могут способствовать увеличению частоты сердечно-сосудистых осложнений, так как в клинических исследованиях была обнаружена связь между ADMA и утолщением интимы сонной артерии. Метаанализ 22 исследований с 6 168 пациентами выявил корреляцию между уровнями ADMA и толщиной интима-медиа сонной артерии. Эта связь была сильнее у пациентов с ХБП, чем у пациентов с нормальной функцией почек. У пациентов с эссенциальной гипертензией отмечается повышенный уровень ADMA в сыворотке по сравнению с контрольной группой.

Возможным молекулярным механизмом, который вызывает повышение ADMA при сердечно-сосудистых заболеваниях, может быть разобщение eNOS, приводящее к снижению биодоступности NO и увеличению продукции перекиси водорода при патологических состояниях, таких как атеросклероз и сахарный диабет 2-го типа (СД2). McLaughlin с коллегами сообщили, что уровни ADMA в плазме были выше у женщин среднего возраста с ожирением и/или резистентностью к инсулину по сравнению со здоровыми ровесниками, а повышенные уровни ADMA падали с потерей веса. Концентрация ADMA в плазме положительно коррелировала с нарушением инсулин-опосредованной утилизации глюкозы. Следовательно, повышенная концентрация ADMA может быть биомаркером инсулинорезистентности или СД2.

Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной заболеваемости и смертности при ревматоидном артрите (РА). Асимметричный диметиларгинин участвует в патогенезе эндотелиальной дисфункции, его можно использовать в качестве биомаркера субклинического атеросклероза.

ADMA уменьшается во время нормальной беременности, но увеличивается у женщин с преэклампсией еще до ее развития. У женщин с высоким уровнем ADMA в начале беременности отмечается четкая корреляция с эндотелиальной дисфункцией. Это относится только к тем беременным, у которых впоследствии развивается преэклампсия, что позволяет предположить, что ADMA может быть маркером риска этого осложнения беременности. Точный механизм повышения ADMA у этих пациенток пока не установлен, но считается, что изменения в почечной функции могут объяснить наблюдаемые различия между группами с нормальной беременностью и преэклампсией.

Когда назначается исследование?

• При сердечно-сосудистых заболеваниях (ССЗ).
• При ишемической болезни сердца.
• При генетической предрасположенности к ССЗ, аритмии.
• Перенесенный инфаркт миокарда.
• При избыточной массе тела, осложненных формах сахарного диабета.
• При неоплазии.
• Контроль при профилактике сердечно-сосудистых заболеваний.

Что означают результаты?

Референсные значения*

Компонент	Возраст	Референсные значения
Монометиларгинин (MMA)	Старше 18 лет	94,2–316,5 нг/мл
Асимметричный диметиларгинин (ADMA)	Старше 18 лет	< 100 нг/мл – низкий; 100–123 нг/мл – промежуточный; > 123 нг/мл – высокий.
Симметричный диметиларгинин (SDMA)	Старше 18 лет	< 73 нг/мл – низкий; 73–135 нг/мл – промежуточный; > 135 нг/мл – высокий.
Соотношение (ADMA+SDMA)/MMA	Старше 18 лет	12,2–21,6
Соотношение ADMA/MMA	Старше 18 лет	6,5–10,2
Соотношение SDMA/MMA	Старше 18 лет	4,3–13
Соотношение ADMA/SDMA	Старше 18 лет	0,58–1,39

* Референсные значения выдаются лицам старше 18 лет.

Интерпретация соотношений соединений

Соотношение MMA/ADMA – индикатор сосудистых патологий и атеросклероза.

Низкий показатель MМА/ADMA коррелирует с толщиной интимы аорты.

Соотношение MMA/SDMA – индикатор сердечно-сосудистых заболеваний

Монометиларгинин (MMA)

Высокий уровень MМА обладает защитным свойством для сердечно-сосудистой системы.

Повышение концентрации ММА в плазме может наблюдаться у пациентов с хронической почечной недостаточностью, находящихся на гемодиализе. При этом диализ снижает его концентрацию.

Кроме того, его уровень повышается при артериальной гипертензии и атеросклерозе.

Асимметричный диметиларгинин (ADMA)

Высокий уровень ведет к снижению синтеза оксида азота и нарушению нормальной работы сосудистой стенки, окислительному стрессу, ингибированию предшественников эндотелиальных клеток. Эти состояния ведут к развитию атеросклероза.

Причины повышения:

• неправильное питание и образ жизни;
• повышенный уровень ЛПНП;
• высокий уровень глюкозы в крови;
• инсулинорезистентность;
• гиперглицеридемия;
• высокое артериальное давление;
• курение;
• воспалительные процессы в ЖКТ, вызванные Helicobacter pilori;
• глаукома.

Снизить уровень ADMA возможно посредством диализа.

При обнаружении пониженного показателя следует включить в рацион омега-3-жирные кислоты, больше фруктов и овощей, снизить употребление сладкого и соленого.

Повышение может также наблюдаться у женщин с гестационным сахарным диабетом, имеется положительная корреляция с уровнем глюкозы.

У детей с гипертензией ADMA завышен и положительно коррелирует с повышением артериального давления.

Симметричный диметиларгинин (SDMA)

Причины повышения:

• неправильное питание и образ жизни;
• повышенный уровень ЛПНП;
• высокий уровень глюкозы в крови;
• высокое артериальное давление;
• курение;
• глаукома.

Кто назначает исследование?

Терапевт, кардиолог, онколог, эндокринолог, флеболог, хирург, педиатр, акушер-гинеколог, геронтолог, ревматолог, нефролог.

Литература

• Arlouskaya Y. et al. Asymmetric Dimethylarginine (ADMA) and Symmetric Dimethylarginine (SDMA) Concentrations in Patients with Obesity and the Risk of Obstructive Sleep Apnea (OSA) //Journal of clinical medicine. – 2019. – Т. 8. – № 6. – P. 897.
• Atamer A. et al. The Effects of Asymmetric Dimethylarginine (ADMA), Nitric Oxide (NO) and Homocysteine (Hcy) on Progression of Mild Chronic Kidney Disease (CKD): Relationship Between Clinical and Biochemical Parameters. – INTECH Open Access Publisher, 2012.
• Badran M. et al. Nitric oxide bioavailability in obstructive sleep apnea: interplay of asymmetric dimethylarginine and free radicals // Sleep disorders. – 2015.
• Böger R. H., Zoccali C. ADMA: a novel risk factor that explains excess cardiovascular event rate in patients with end-stage renal disease //Atherosclerosis Supplements. – 2003. – Т. 4. – № 4.– P. 23–28.
• Bouras G. et al. Asymmetric dimethylarginine (ADMA): a promising biomarker for cardiovascular disease? //Current topics in medicinal chemistry. – 2013. – Т. 13. – № 2. – P. 180–200.
• Di Franco M. et al. Asymmetric dimethyl arginine as a biomarker of atherosclerosis in rheumatoid arthritis //Mediators of inflammation. – 2018.
• Kasapkara Ç. S. et al. Asymmetric dimethylarginine (ADMA) and L-arginine levels in children with glycogen storage disease type I //Journal of Pediatric Endocrinology and Metabolism. – 2013. – Т. 26. – № 5-6. – P. 427–431.
• Hsu C. N., Tain Y. L. Impact of Arginine Nutrition and Metabolism during Pregnancy on Offspring Outcomes // Nutrients. – 2019. – Т. 11. – № 7. – P. 1452.
• Hsu C. N., Tain Y. L. Impact of Arginine Nutrition and Metabolism during Pregnancy on Offspring Outcomes //Nutrients. – 2019. – Т. 11. – № 7. – P. 1452.
• Lajer M. et al. Plasma concentration of asymmetric dimethylarginine (ADMA) predicts cardiovascular morbidity and mortality in type 1 diabetic patients with diabetic nephropathy // Diabetes Care. – 2008. – Т. 31. – № 4. – P. 747–752.
• Landim M. B. P., Casella Filho A., Chagas A. C. P. Asymmetric dimethylarginine (ADMA) and endothelial dysfunction: implications for atherogenesis //Clinics. – 2009. – Т. 64. – № 5. – P. 471–478.
• Lee W. et al. Asymmetric dimethylarginine (ADMA) is identified as a potential biomarker of insulin resistance in skeletal muscle //Scientific reports. – 2018. – Т. 8. – № 1. – P. 2133.
• López‐Alarcón M. et al. Serial determinations of asymmetric dimethylarginine and homocysteine during pregnancy to predict pre‐eclampsia: a longitudinal study //BJOG: An International Journal of Obstetrics & Gynaecology. – 2015. – Т. 122. – № 12. – P. 1586–1592.
• Sibal L. et al. The role of asymmetric dimethylarginine (ADMA) in endothelial dysfunction and cardiovascular disease //Current cardiology reviews. – 2010. – Т. 6. – № 2. – P. 82–90.