Эндотелиальные клетки в воспалении
Введение
Если вы в последнее время читали о сердечно-сосудистых заболеваниях или недавно разговаривали с врачом о профилактике или лечении сердечно-сосудистых заболеваний, возможно, вы встречали термин «эндотелиальная дисфункция». Концепция эндотелиальной дисфункции стала важной в последние годы для нашего понимания многих сердечно-сосудистых заболеваний, включая ишемическую болезнь сердца (ИБС), артериальную гипертензию, микрососудистую стенокардию (кардиальный синдром Х), диастолическую дисфункцию и другие.
Эндотелиальная дисфункция — это состояние, при котором эндотелиальный слой (внутренняя оболочка) малых артерий не может нормально выполнять все свои важные функции. В результате с тканями, которые снабжаются этими артериями, может случиться несколько неприятных процессов.
Функция эндотелиального слоя
В артериолах организма (небольших артериях, которые точно регулируют поток крови к тканям) эндотелиальный слой (или эндотелий) является внутренней оболочкой клеток, которая выполняет несколько критических функций.
Эндотелий поддерживает правильное расширение и сужение кровеносных сосудов. Эта функция мгновенно определяет, сколько крови поступает в различные ткани организма. Эндотелиальный «тонус» (баланс между дилатацией и сужением) также в значительной степени определяет кровяное давление человека и то, сколько работы сердце должно проделать, чтобы выкачать кровь в организм.
Кроме того, эндотелий также защищает ткани от различных токсических веществ; регулирует механизм свертывания крови; контролирует жидкость, электролиты и многочисленные другие вещества, которые проходят между кровью и тканями; и регулирует воспаление в тканях.
Все это означает, что правильное функционирование эндотелия имеет решающее значение для нормального функционирования тканей и органов организма.
Когда эндотелиальный слой не выполняет все эти функции адекватно — иными словами, при наличии эндотелиальной дисфункции — условие будет благоприятствовать развитию атеросклероза, гипертонии (артериальной гипертензии) и другим сердечно-сосудистым заболеваниям.
Причины эндотелиальной дисфункции
Поскольку эндотелий так важен для многих жизненно важных функций, проводится много исследований, чтобы понять все причины эндотелиальной дисфункции. В этот момент очевидно, что эндотелиальная дисфункция связана со снижением уровня оксида азота (NO) в стенках кровеносных сосудов.
Оксиды азота представляют собой газ, который образуется в результате метаболизма аминокислоты (L-аргинин). Оксиды азота, имеющие очень короткий период полураспада, действуют локально в кровеносных сосудах, помогая модулировать тонус сосудов и другие важные эндотелиальные функции.
Дефицит продукции NO приводит к избыточному сужению кровеносных сосудов (которое может вызвать артериальную гипертензию), способствует активации тромбоцитов (приводит к свертыванию крови), увеличивает стимуляцию воспаления в стенках кровеносных сосудов (что способствует атеросклерозу) и увеличивает проницаемость стенок сосудов для повреждения липопротеинов и различных токсинов.
Подводя итог, можно сказать, что эндотелиальная дисфункция характеризуется снижением уровня оксида азота (NO) в сосудах, что, в свою очередь, приводит к нескольким нарушениям функции кровеносных сосудов. Эти функциональные нарушения способствуют развитию сердечно-сосудистых патологий.
Кроме того, эндотелиальная дисфункция может непосредственно вызывать аномальное сужение мелких артерий, и считается, что она является основным фактором, вызывающим кардиальный синдром Х и, возможно, диастолическую дисфункцию.
Нарушения и расстройства, сопутствующие эндотелиальной дисфункции
Точные причины, по которым у человека развивается эндотелиальная дисфункция, все еще изучаются. Тем не менее, очевидно, что этому способствуют многочисленные медицинские расстройства, привычки и неизбежные жизненные события, в том числе:
- повышенное кровяное давление (артериальная гипертензия);
- сахарный диабет;
- повышенные уровни холестерина и триглицеридов ЛПНП;
- курение;
- сидячий образ жизни;
- эмоциональный стресс (считается, что стрессовая кардиомиопатия, также известная как «синдром разбитого сердца» или кардиомиопатия Такоцубо, возникает в результате острой и тяжелой формы эндотелиальной дисфункции);
- инфекционные заболевания;
- сердечная недостаточность;
- гипотиреоз;
- остеопороз;
- естественное старение;
- химиотерапия и лучевая терапия;
- генетические влияния.
Диагностика
Делать формальный диагноз эндотелиальной дисфункции обычно нет необходимости. Некоторая степень дисфункции эндотелия может быть с уверенностью диагностирована у всех, кто имеет ишемическую болезнь сердца, гипертонию или основные факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний (особенно перечисленные выше).
Таким образом, обследование эндотелиальной функции пациента — это не то, чем обычно занимаются врачи. Но если эндотелиальная дисфункция заподозрена у человека без четких причин (например, у человека, предположительно, имеющего кардиальный синдром X), диагноз может быть подтвержден различными диагностическими тестами, которые измеряют способность кровеносных сосудов расширяться (во время катетеризации или с помощью ультразвукового исследования) в ответ на введение ацетилхолина.
Лечение эндотелиальной дисфункции
Функционирование эндотелия может быть улучшено с помощью мер, направленных на снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний, включая потерю веса, физические упражнения, прекращение курения, контроль гипертонии и диабета, которые всем нам обычно настоятельно рекомендуются.
Некоторые из этих мер контроля рисков были хорошо зарекомендованы для снижения эндотелиальной дисфункции. К ним относятся:
- применение статинов (фармацевтические препараты, направленные на борьбу с высокими уровнями холестерина в крови человека);
- средиземноморская диета;
- другие пищевые продукты, включая орехи, оливковое масло, темный шоколад, зеленый чай, растительные продукты;
- аэробные упражнения;
- потеря лишнего веса;
- применение ингибиторов АПФ (группа природных и синтетических химических соединений, применяющихся для терапии и профилактики сердечной и почечной недостаточности, для снижения артериального давления).
Кроме того, в настоящее время изучается несколько лекарственных препаратов, специально предназначенных для клинического улучшения эндотелиальной дисфункции. К перспективным агентам относятся нифедипин, эстроген, рунолазин, аспирин, L-аргенин и сильденафил.
Заключение
В последние годы медицинские исследования установили, что эндотелиальная дисфункция является важным фактором, способствующим возникновению многих видов сердечно-сосудистых расстройств. В то время как ведутся активные исследования по поиску путей улучшения лечения эндотелиальной функции и, следовательно, снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний, мы уже многое можем сделать сами для решения этой проблемы. В частности, следует уделять большое внимание физическим упражнениям, бросать курить и при наличии таких заболеваний, как гипертония или диабет, работать с докторами.
Источник
ЛЕКЦИЯ: ДИСФУНКЦИЯ ЭНДОТЕЛИЯ
— ЕСТЬ ЛИ СВЯЗЬ С ПАТОГЕНЕЗОМ АТЕРОСКЛЕРОЗА И ЕГО ОСЛОЖНЕНИЙ?
Д.А.Затейщиков
Кафедра кардиологии и общей
терапии УНЦ МЦ УД Президента РФ
Эндотелиальная выстилка сосудов регулирует
местные процессы гемостаза, пролиферации, миграции клеток крови в сосудистую
стенку и, наконец, сосудистый тонус. Сформировалось представление о дисфункции
эндотелия, по которой понимают дисбаланс между факторами, обеспечивающими все
эти процессы.
Нарушения в функции эндотелия, по-видимому,
занимают одно из ключевых мест в развитии многих сердечно-сосудистых заболеваний,
прежде всего в патогенезе атеросклероза и его осложнений.
После открытия Монкадой простациклина
— мощного сосудорасширяющего и антиагрегационного агента, синтезируемого в эндотелии,
стало понятно, что при помощи различных веществ эндотелий может изменять тонус
подлежащей гладкой мускулатуры. Однако подлинная революция произошла в 1980
г, когда Фуршготт и Завадский опубликовали в журнале Nature свою работу о факторе
релаксации эндотелия. В 1987 г. Монкада блестяще доказал природу этого фактора.
Это оказался неорганический нитрат. Оказалось, что большинство веществ, влияющих
на тонус сосудов, на самом деле вызывает выделение NО из эндотелия, который
в свою очередь, и расслабляет гладкую мускулатуру. В том случае, когда указанные
вещества попадают непосредственно на гладкомышечную клетку, их действие может
быть прямо противоположным, т.е. вызывать вазоконстрикцию.
NO не только вызывает релаксацию гладкой
мускулатуры сосуда, но и угнетает адгезию и агрегацию тромбоцитов и макрофагальную
активность. Снижение его синтеза эндотелиальными клетками может быть связано
с факторами риска атеросклероза такими, как сахарный диабет, гипертония, гиперхолестеринемия.
Более того, все больше оснований считать что это один из главных механизмов
их действия.
Открыты еще несколько сосудорасширяющих
субстанций. Выделение эндотелиального фактора гиперполяризации вызывает открытие
калиевых каналов (наиболее вероятно, кальций-зависимых) в гладких мышцах, что
вызывает расслабление сосудов. В отличии от NO этот фактор выделяется не постоянно,
а только под действием некоторых стимулов: ацетилхолина, брадикинина, тромбина,
гистамина, субстанции Р, АДФ, АТФ. Считается, что в норме преобладает релаксация,
вызываемая NO, а действие фактора гиперполяризации эндотелия минимально. При
снижении секреции и/или продукции NO этот фактор обуславливает регуляцию тонуса
сосудов.
Простациклин — первый из обнаруженных
вазоактивных эндотелиальных факторов — является одним из конечных продуктов
метаболизма арахидоновой кислоты, образуется в эндотелиальных клетках, медии
и адвентиции сосудов при воздействии напряжения сдвига, гипоксии, а также некоторых
медиаторов, которые увеличивают также и синтез NO. Простациклин активирует аденилат-циклазу,
следствием чего является увеличение содержания циклического АМФ, который вызывает
релаксацию сосудов и препятствует активации тромбоцитов. Участие простациклина
в вазодилатации в норме, видимо, минимально, основной эффект его связан с ингибированием
агрегации тромбоцитов.
Натрийуретический пептид С-типа (НПС),
один из трех членов семейства натрийуретических пептидов. В отличие от предсердного
и мозгового натрийуретических пептидов этот фактор, по-видимому, образуется
в основном в эндотелии и некоторых клетках крови и участвует в локальной регуляции
сосудистого тонуса.
Менее всего изучен адреномедулин (АМ)
— вазоактивный пептид, впервые выделенный из клеток феохромоцитомы. Недавно
обнаружена способность эндотелиальных клеток человека секретировать этот пептид.
АМ действует как прямой вазодилататор на гладкомышечные клетки за счет увеличения
продукции циклического АМФ в результате активации аденилатциклазы.
Эндотелиальные клетки синтезируют и сосудосуживающие
факторы.
Эндопероксиды, тромбоксан А2,
простагландин Н2 непосредственно
действуют на гладкомышечные клетки, вызывая их сокращение. Они образуются в
клетках эндотелия под действием АХ, АДФ и некоторых других медиаторов.
Одними из наиболее мощных сосудосуживающих
веществ, являются т.н. эндотелины. Их семейство состоит, по крайней мере, из
трех сходных по структуре пептидов — эндотелина -1, эндотелина-2 и эндотелина-3,
при этом только первый тип синтезируется эндотелиальными клетками.
В физиологических концентрациях он действует
на эндотелиальные рецепторы, вызывая высвобождение факторов релаксации, а в
более высоких — активирует рецепторы на гладкомышечных клетках, стимулируя стойкую
вазоконстрикцию. Кроме указанного действия эндотелин обладает выраженной митогенной
активностью в отношении клеток эндотелия и гладкомышечных клеток. Из многих
других эффектов эндотелина следует отметить его способность вызывать экспрессию
так называемых адгезивных молекул.
Ведется разработка нового класса лекарственных
препаратов, и уже появились сообщения об эффективности в различных экспериментальных
моделях и в клинике антагонистов эндотелиновых рецепторов .
Отдельное место в регуляции сосудистого
тонуса и пролиферативной активности клеток медии сосудов принадлежит нейрогуморальной
ренин-ангиотензиновой системе. Главным эффектором системы является ангиотензин
II (AT II), образующийся из ангиотензина I под действием ангиотензин-превращающего
фермента. Видимо, этот фермент присутствует в эндотелиальных клетках, что обеспечивает
образование AT II на поверхности эндотелия. Рецепторы к AT II имеют клетки различных
тканей, в т.ч. эндотелий и гладкие миоциты. Вазоконстрикцию и пролиферацию AT
II осуществляет через т.н.1-ый тип рецепторов, увеличивая уровень внутриклеточного
кальция и снижая цАМФ за счет блокады аденилатциклазы. Более подробное описание
свойств и механизмов действия различных типов ангиотензинов, рецепторов к AT
II можно найти, например, в обзоре C.M. Ferrario.
Методы исследования эндотелиальной
регуляции сосудистого тонуса.
Принцип методик клинической оценки сосудодвигательной
функции эндотелия, можно представить как измерение действия эндотелий-зависимого
стимула (фармакологического или механического) на диаметр сосуда и/или кровоток
по нему. Из фармакологических стимулов обычно используют ацетилхолин, а из механических
— временную окклюзию сосуда с измерением реакции крупного сосуда на реактивную
гиперемию. Действие стимулов изучается во время прямой ангиографической (чаще
всего коронарной) и ультразвуковой визуализации. Кровоток измеряют допплерографически,
в том числе внутрисосудистыми датчиками.
Коронароангиографическое исследование
— дорогостоящий и не всегда доступный метод. Его нельзя применять для наблюдения
за изменениями функции эндотелия под влиянием проводимого лечения. Поэтому все
большее распространение получают неинвазивные методы. Основной неинвазивной
методикой используемой для оценки сосудодвигательной функции эндотелия является
измерение реакции плечевой артерии на реактивную гиперемию. По нашим данным
эта методика позволяет выявить дисфункцию эндотелия у пациентов с артериальной
гипертонией и ишемической болезнью сердца.
Самый большой интерес, на наш взгляд,
представляют данные о влиянии различных лекарственных препаратов на функциональные
характеристики эндотелия.
Практически все гиполипидемические препараты
из группы ингибиторов ГМК-КоА-редуктазы (статинов) модулируют сосудодвигательную
функцию эндотелия. Так под действием правастатина, ловастатина и флювастатина
отмечена параллельная со снижением холестерина тенденция к «нормализации» реакции
коронарных сосудов, выражавшаяся в том, что степень сужения субэпикардиальных
сосудов в ответ на АХ была достоверно меньше в группе лечения. Возможно, полученные
результаты отчасти объясняют стабилизацию течения ИБС у лиц, получающих ингибиторы
ГМК-КоА редуктазы.
Уже однократная процедура афереза ЛНП,
в т.ч. окисленных ЛНП, улучшает функцию эндотелия. Восстановление функции эндотелия
у пациентов с гиперхолестеринемией наблюдалось даже после добавления в рацион
рыбьего жира.
Еще одно широко обсуждаемое направление
в превентивной терапии сердечно-сосудистых заболеваний — заместительная гормонотерапия
(ЗГТ) у женщин после менопаузы. Под действием эстрогенов удается восстановить
нарушения функции эндотелия сосудов, в т.ч. и коронарных.
Есть сведения и о возможности восстановления
эндотелиальной регуляции тонуса периферических сосудов в результате гипотензивной
терапии ингибиторами ангиотензин-превращающего фермента.
Недавно опубликованные результаты исследования
TREND, в котором изучали действие квинаприла на сосудодвигательную функцию эндотелия
коронарных артерий, показали возможность восстановления реакции артерии на ацетилхолин
через шесть месяцев терапии.
Исследование функции эндотелия коронарных
артерий может быть показано при выявлении минимальных поражений и отсутствии
ангиографических признаков атеросклероза. В этих случаях выявление парадоксальной
реакции на АХ может объяснить существующую клиническую картину. Особенно важными
могут оказаться результаты у лиц с факторами риска ИБС. Возможно, будет доказано,
что парадоксальная реакция сосудистого тонуса предшествует развитию атеросклеротических
изменений коронарных артерий. Тогда выявление сосудодвигательной дисфункции
эндотелия будет иметь диагностическое и прогностическое значение.
Применение неинвазивных методов возможно
практически у всех пациентов как с доказанным атеросклерозом, так и лишь с его
факторами риска. Данные, полученные в результате обследования, могут отражать
распространенность процесса и даже, возможно, в какой-то степени позволяют косвенно
судить о состоянии эндотелия коронарных сосудов. Кроме того, есть основания
полагать, что степень дисфункции эндотелия будет учитываться при подборе адекватной
терапии и контролироваться во время лечения.
Дальнейшие исследования, вероятно, пойдут,
прежде всего, в направлении стандартизации описанных методик. Кроме того, перспективным
представляется расшифровка механизмов, лежащих в основе сосудодвигательной дисфункции
эндотелия.
Эндотелий и система гемостаза
Интересным аспектом участия эндотелия
в атерогенезе является участие его в большинстве гемостазиологических реакций.
Участие это осуществляется двояко. В клетках эндотелия синтезируется часть факторов
гемостаза, с другой стороны, эндотелий предоставляет свою поверхность для многих
процессов. Эндотелием синтезируются тканевой активатор плазминогена ингибитор
тканевого активатора плазминогена, тканевой фактор, тромбомодулин, рецепторы
плазмина, активаторов плазминогена.
Ключевым моментом гемостаза является
образование тромбина. Этот фермент участвует во множестве реакций начиная с
полимеризации фибрина и активации тромбоцитов до выделения эндотелием фактора
релаксации (NO).
Избыток тромбина удаляется антитромбином
III, однако большая его часть вылавливается специальным эндотелиальным рецептором
— тромбомодулином.
При помощи специальных методик можно
измерить в крови концентрацию комплекса тромбина и антитромбина III, можно измерить
уровень продуктов деградации фибрина или так называемый фибрин-мономер, однако
наиболее важное звено в утилизации тромбина — эндотелиальный механизм — остается
в таком случае за рамками возможностей измерения.
После воссоединения тромбина со своим
эндотелиальным рецептором — тромбомодулином тромбин примерно на 15 минут приобретает
новые свойства, теряя способность сворачивать тромбин он активирует протеин
С, который расщепляя в свою очередь V и VIII факторы гемостаза останавливает
процесс свертывания. В последнее десятилетие созданы прямые методики определения
большинства факторов гемостаза. В эксперименте можно измерять ответ на введение
в сосуд раствора тромбина. В клинике такой подход не применим. Нами было обосновано
применение для этой цели стандартного клинического теста с венозной окклюзией.
Во время венозной окклюзии происходит
выраженная активация эндотелия вен руки, что выражается в выделении тканевого
активатора плазминогена и его ингибитора, а также активация свертывания крови.
Если измерять количество протеина С до
и после венозной окклюзии, то изменение концентрации связано с активацией свертывания.
У тех больных, у которых протеин С во время венозной окклюзии потреблялся, и
соответственно, тромбомодулин хорошо удалял тромбин, активации свертывания не
происходило и уровень фибринопептида А — основного маркера тромбинемии — не
возрастал. У тех больных у которых потребления протеина С не наблюдалось, во
время венозной окклюзии происходила значимая активация свертывания крови. Результаты
дали нам возможность рекомендовать указанный тест для оценки свойств системы
тромбин-тромбомодулин-протеин С.
Оказалось, что при обострении ишемической
болезни сердца (при нестабильной стенокардии) происходят и изменения в системе
тромбин-тромбомодулин, то есть антитромботические свойства эндотелия меняются
во всем организме. Различия отмечается в динамике протеина С при венозной окклюзии.
Если при стабильном течении ИБС тромбомодулин хорошо удаляет тромбин, то обострение
болезни сопровождается заметным высоко достоверным — изменением реакции на противоположную.
Когда после трехгодичного наблюдения
за 164 больными нестабильной стенокардией мы разделили исходную группу на тех,
у кого за время наблюдений не было конечных точек (т.е. инфаркта или коронарной
смерти), и успешно переживших этот период, то оказалось, функция эндотелия наряду
с уровнем фибриногена при первичном обследовании различались достоверно. Проявлением
гемостазиологической дисфункции эндотелия, связанным с прогнозом у больных с
нестабильной стенокардией, оказалась реакция протеина С на венозную окклюзию,
т.е. нарушения в системе тромбомодулина- протеина С.
Однако не только обострение ишемической
болезни сердца сопровождается изменениями в функциональном состоянии эндотелия.
Существенно отличался уровень ТАП и ИТАП у больных с доказанным коронарным атеросклерозом
по сравнению с контрольной группой без такового.
В течение 3-х лет мы наблюдали за 134
больными ИБС. Отмечались случаи нефатального инфаркта миокарда и коронарной
смерти. При помощи многофакторного дискриминантного анализа, в который были
включены характеристики клинического состояния, факторы риска атеросклероза,
показатели гемостаза, оценивали значимость этих факторов в отношении прогноза
больных. На первое место по предсказующей ценности вышел тканевой активатор
плазминогена, а на втором оказался фибриноген, кроме того в группу прогностически
значимых признаков вошел уровень холестерина. Точность прогноза составила 71.83%.
При этом более высокий уровень маркера эндотелиальной активности, тканевого
активатора плазминогена, соответствовал худшему прогнозу.
Мы продемонстрировали, что существенную
роль в регуляции гемостазиологической функции эндотелия играет собственный гормональный
фон — была выявлена зависимость выделения ингибитора тканевого активатора плазминогена
от уровня эндогенного вазопрессина.
Эстрогены в физиологических концентрациях
влияют не только сосудодвигательную функцию эндотелия, но и на уровень ингибитора
тканевого активатора плазминогена, снижают уровень липопротеина (а).
Воспаление и дисфункция эндотелия
Все больше фактов за то, что в патогенезе
атеросклероза не последнюю роль играют реакции, которые принято относить к воспалительным.
Одним из ключевых моментов процесса атерогенеза — миграция моноцитов через эндотелий.
Активная роль эндотелиальной выстилки сосудов состоит в синтезе т.н. адгезивных
молекул, которые распознавая специфические места связывания на лейкоцитах, направляют
их в субэндотелиальный слой. В настоящее время описаны т.н. селектины, из них
на эндотелии экспрессируются Р- и Е- типы, иммуноглобулино -подобные молекулы
и некоторые представители семейства интегринов. Показано, что часть этих молекул
появляется на эндотелиальной мембране после активации эндотелиоцита. Активирующим
выработку адгезивных молекул стимулом может служить факторы риска атеросклероза,
такие, как например, гиперхолестеринемия. Существенную роль в активации эндотелиоцитов
могут играть компоненты системы комплимента. Действие «комплекса, атакующего
мембраны» — конечного продукта каскада активации системы комплимента, на эндотелий
вызывает секрецию интерлейкина 8, белка хемотаксиса моноцитов-1, экспрессию
адгезивных молекул (Р- и Е- селектинов) и секрецию фактора фон Виллебранта.
Эндотелий осуществляет и синтез целого
ряда факторов роста, участвующих в формировании атеросклеротического поражения.
Увеличение их продукции так же происходит под действием медиаторов воспаления
и факторов риска атеросклероза.
В течение последних лет ведется поиск
инфекционного агента (или агентов), ответственных за инициацию воспаления. Главным
кандидатом на сегодняшний день является Chlamydia pneumoniae. Хламидии могут
размножаться внутри эндотелиальных клеток и макрофагов, вызывая локальное воспаление
и активацию атеросклеротического процесса. Применение соответствующей антибактериальной
терапии улучшает клиническое течение ишемической болезни сердца.
Таким образом, на сегодняшний день сформулирована
концепция эндотелиальной дисфункции как ключевого звена атерогенеза. Созданы
и внедряются в клиническую практику, методы изучения функции эндотелия. Обнаружено,
что действие многих современных эффективных лекарств связано с воздействием
на функциональное состояние эндотелиоцита. Ведется разработка новых подходов
к направленной коррекции дисфункции эндотелия.
Источник