Материал: Метаболизм клеток эндотелия в норме и при патологии Учебное пособие

–регистрацию изменения объема органа или части тела в фазы притока

иоттока крови или дыхательного цикла;

–рентгеноконтрастный метод исследования;

–магнитно-резонансную томографию (МРТ);

–ультразвуковое исследование периферических артерий с проведением

ианализом проб;

–исследование в плазме крови концентрации эндотелиальных медиаторов солей азотной кислоты – нитритов и нитратов;

–оценку количества белка в моче;

–оценку поврежденных (десквамированных) эндотелиоцитов как показатель повреждения эндотелия;

–определение концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе. Клиническая оценка данных методов исследования заключается в

оценке возможности клеток эндотелия вырабатывать NO в ответ на фармакологические (лекарственные) и физические стимулы. Анализ стимулов исследуют путем ангиографического и ультразвукового определения [2].

В настоящее время в медицинской практике используют циркулирующие маркеры эндотелиальной дисфункции. Сложность в выявлении NO связана с химическими особенностями полураспада. Концентрацию NO определяют по количеству в плазме крови и в моче продуктов метаболизма оксида азота – нитрита и нитрата. К маркёрам эндотелиальной дисфункции можно отнести – эндотелин-1, фактор Виллебранда, тканевой активатор плазминогена, тромбомодулина, С- реактивного белка. Эндотелин-1 это пептид, вызывающий сужение кровеносных сосудов, уменьшение кровотока в них, а также стимулирующий клеточное деление. Фактор Виллебранда – гликопротеин, содержание этого фактора соотносится со степенью проявления атеросклероза. Увеличение содержания данного фактора говорит о повреждении эндотелия [19]. Тканевой активатор плазминогена, ингибитор активатора плазминогена-1 повышаются при атеросклерозе и его осложнениях.

Таким образом, анализ литературных данных позволяет сформировать данные о наиболее информативных маркёрах эндотелиальной дисфункции. Многочисленные исследования подтверждают, что в патогенезе и клинике многих серьезных заболеваний, таких, например, как сахарный диабет и его осложнения, артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, атеросклероз большое значение имеет структурная и функциональная особенность организации клеток сосудистого эндотелия [4, 7]. Более того, десятки открытий доказали, что эндотелиальная дисфункция носит характер мультидисциплинарной проблемы. На схеме 1 показана эндотелиальная дисфункция в контексте рассмотрения различных заболеваний. Следовательно, исследование корреляции эндотелиальной дисфункции и процессов, увеличивающих сосудистый резерв, является достаточно актуальным для молекулярной и клинической медицины.

16

причиной развития тромбофилии и формирования тромбов внутри кровеносных сосудов. Ухудшение тромборезистентности наблюдается при атеросклерозе, артериальной гипертензии, сахарном диабете и некоторых других патологических состояниях [9].

Нарушение контактов между клетками эндотелия может приводит к нарушению адгезивных свойств между лейкоцитами и тромбоцитами и составляет третью форму дисфункции эндотелия – адгезивную. Это может иметь важное значение при таких патологических состояниях как воспаление, тромбоз, ишемия, шок. Процесс адгезии представляется как жизненно важный и в тоже время достаточно сложный поскольку обеспечивает поддержание целостности тканей, способствует миграции лейкоцитов и отвечает за реакции иммунного ответа [1]. Вариативность адгезивной формы нарушения клеток эндотелия обусловлена функционированием следующих пяти классов молекул:

1.Интегрины – представителями этого семейства являются CD29 (β1), CD18 (β2), CD61 (β3), CD49 (β7). По структуре это гетеродимерные молекулы, действие которых аналогично клеточно-субстратным и межклеточным адгезивным молекулам.

2.Иммуноглобулины ICAM-1, ICAM-2, VCAM-1, PECAM-1

представлены как адгезивные рецепторы участвующие в межклеточной адгезии.

3.Селектины – представлены L-, P- и E-селектинами. Важным структурным компонентом этих молекул является лектинподобный домен, отвечающий за адгезию лейкоцитов к клеткам эндотелия.

4.Кадгерины являются кальций-зависимыми молекулами белковой природы, способствующими адгезии лейкоцитов к клеткам эндотелия.

5.Хоминговые рецепторы представлены MAdCAM-1 (mucosaladressin cellular adhesion molecule – 1), CD34, GlyCAM-1 и отвечают данные рецепторы за проникновение лимфоцитов в лимфоидную ткань.

Причиной развития четвертой ангиогенной формы эндотелиальной дисфункции является сбой в регуляции ангиогенеза или его стимуляции. Данный процесс складывается из нескольких этапов: повышение проницаемости эндотелия, повреждение базальной мембраны, миграция эндотелиоцитов, затем их пролиферация, созревание и восстановление сосудов. Протекание этапов ангиогенеза возможно за счет участия различных факторов роста [42]. Так, васкулоэндотелиальный фактор роста (VEGF) является важнейшим регулятором процесса образования новых кровеносных сосудов в органе или ткани и синтезируется он клетками эндотелия и клетками, в которых нарушено кровоснабжение. В результате этого появляются новые обходные пути кровотока. Интенсивность ангиогенеза обеспечивает адаптацию организма к патологическому состоянию и репаративным процессам [16, 30].

На состояние клеток эндотелия оказывает также влияние тромбоцитарный фактор роста (bFGF), основной фактор роста фибробластов (bFGF) и трансформирующий фактор роста [18].

18

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что нарушение эндотелиальной функции несомненно занимает важное положение при рассмотрении причин различных заболеваний.

Действие повреждающих факторов (различные яды, биологически активные вещества, пониженное содержание кислорода и др.) на эндотелиоциты имеет существенное значение при формировании патологического ответа, это может проявляться в виде сужения сосудов, особенно артерий, образования тромбов, повышения активности свертывающей кровяной системы с накоплением фибриногена. Продолжительность действия неблагоприятных факторов определяет степень хронизации процесса и устойчивость разрушительных действий. Следовательно, длительная активация клеток эндотелия опасна развитием «порочного круга» эндотелиальной дисфункцией.

2.3 Патобиохимические аспекты эндотелиальной дисфункции

Доказано, что эндотелиальная дисфункция развивается под влиянием оксидативного стресса, синтеза вазоконстрикторов, цитокинов и фактора некроза опухоли. Предполагают, что влияние указанных факторов на клетки эндотелия может приводить к серьезному дефекту клеточных мембран, сбою в регуляции клеточных процессов, дисфункции гипоталамо-гипофизарной системы, повышенному синтезу эндотелинов. Митохондриальная дисфункция представляет огромную угрозу для клетки и связана с нарушением выработки белков, обеспечивающих работу дыхательной цепи и отвечающих за снабжение энергией клетки. Возрастные особенности стареющей клетки характеризуются различными мутациями мДНК, следовательно, нарушается равновесие между выработкой и регуляторными механизмами, защищающими клетку от негативных воздействий [29].

При рассмотрении окислительного стресса важно отметить, что он возникает при большой концентрации свободных радикалов в клетке и недостаточной антиоксидантной защиты [29]. Также, доказано, что свободные радикалы могут подавлять оксид азота и таким образом напрямую действовать на развитие патологии эндотелия [15]. Следовательно, процесс окисления является достаточно сильным губительным сигналом для организма. С точки зрения липидного обмена, следует обратить более подробное внимание на процесс перекисного окисления липидов, в ходе которого образуются продукты, приводящие к повреждению эндотелиальных клеток, запуская в клетке свободно-радикальные реакции в клеточных мембранах. Отмечают, что NADH/NADPH-оксидаза фермент плазматической мембраны макрофагов является начальным звеном окислительного стресса. При повышенной концентрации холестерина в крови в сосудах снижается образование NO за счет усиления действия ингибиторов NO-синтетазы. К таким ингибиторам можно отнести L-глутамин, а также метилированное производное аминокислоты L-аргинина – асимметричный диметиларгинин.

19

Снижение образование NO также может развиваться при снижении содержания кофактора NO-синтазы – тетрагидробиоптерина [13].

Оксид азота образуется из аминокислоты L-аргинина, данная реакция протекает при участии кофакторов и кислорода, а также различных изоформ NO-синтазы. Основными формами данного фермента являются нейрональная, или мозговая (nNOS), индуцибельная (iNOS) и эндотелиальная (eNOS). Образовавшийся оксид азота проникает из эндотелия в гладкомышечные клетки сосудов и приводит к активации важного посредника внутриклеточной передачи сигналов – гуанилатциклазу. На следующем этапе увеличивается концентрация циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ), в то время как содержание кальция снижается. Дальше можно наблюдать расслабление гладкомышечных клеток сосудов и вазодилатацию.

С точки зрения прочности оксид азота, высвобождающийся клетками эндотелия это нестабильное вещество в химическом отношении. Биологическая активность NO может подавляться растворенным кислородом, супероксидными анионами и гемоглобином. Благодаря этому оксид азота является значимым метаболитом сосудистого русла. Интересным доказанным фактом, является тот факт, что оксид азота сам влияет на активность других метаболитов-регуляторов [19].

Математически обоснованно, что существует зависимость между маркёрами окислительного стресса и эндотелиальной дисфункцией. Развитие эндотелиальной дисфункцией может развиваться вследствие сниженного синтеза, высвобождения или подавления синтеза NO [13].

Обращает на себя внимание метаболическая цепочка образования пероксиазотистой кислоты которая переходит в двуоксид азота и активный гидроксильный радикал. Это приводит к эндотелий-зависимой дилатации, а гидроксильный радикал разрушительно действует на клетки и усиливает воспалительный процесс [15].

Анализ приведенных биохимических аспектов функционирования эндотелия позволяет утверждать, что сосудистый эндотелий это такая метаболически активная структура, регулирующая основные цепочки превращений веществ. Различные научно обоснованные факты о функциях эндотелия доказывают, что эндотелий создает определенную преграду на пути в интерстициальную ткань различных веществ из кровотока, а также и то, что эндотелий – это центральное звено в регуляции сосудистого тонуса.

20