Что такое эндотелий – или почему мы стареем? Фундаментальные исследования Эндотелий кровеносных сосудов как эндокринная ткань

743 0

Нарушение апоптоза эндотелиальных клеток

Как уже отмечалось, апоптоз рассматривается как активный процесс гибели клеток, который морфологически отличается от некроза.

Он встречается как в норме, так и на фоне разнообразных патологических процессов.

Полагают, что нарушение этого процесса вносит существенный вклад не только в развитие аутоиммунных болезней, но и играет важную роль в патогенезе сосудистых заболеваний человека (атеросклероз , антифосфолипидный синдром (АФС) , системные васкулиты и др.) .

Ряд веществ, играющих ключевые роли в развитии воспалительных и аутоиммунных реакций, также вызывают апоптоз эндотелия сосудов. Показано, что введение липополисахаридов (ЛПС) экспериментальным животным приводит к массивной гибели эндотелиальных клеток (ЭК) аорты . Этот феномен рассматривается как самое раннее проявление апоптоза, предшествующее фрагментации ДНК и нарушению целостности мембраны клетки .

Известно, что при активации тромбоцитов экспонирование ФС приводит к запуску свертывания крови . Отрицательно заряженные фосфолипиды принимают участие в фактор VIII и IХа-зависимои активации фактора X на ЭК. Аннексии V полностью ингибирует эту реакцию .

Подвергнутые апоптозу эндотелиальные клетки способны увеличивать скорость активации фактора X. При этом на их поверхности появляется ФС . Подобным образом происходит увеличение числа молекул анионных фосфолипидов на мембране моноцитов, которое сопровождается увеличением активности протромбиназного комплекса .

По данным ряда авторов, эндоксинстимулированные ЭК и тканевые факторы, продуцирующиеся моноцитами в процессе развития апоптоза этих клеток, обладают прокоагулянтной активностью . Важно отметить, что провоспалительные цитокины, эндотоксины, гипоксия, гомоцистеинемия подавляют активность тромбомодулина и гепарансульфата на поверхности эндотелия. В то же время они индуцируют апоптоз ЭК .

Все это свидетельствует о том, что нарушение нормальных механизмов апоптоза ЭК может иметь важное значение в развитии нарушений свертывания крови у больных системными васкулитами, атеросклеротическим поражением сосудов и особенно АФС .

В недавних исследованиях было показано, что плазма от больных с тромботической тромбоцитопенической пурпурой и гемолитико-уремическим синдромом вызывает апоптоз клеток микрососудистого эндотелия, полученных из кожи, почек и мозга .

Данный феномен сопровождался появлением на их мембране Fas (CD95) - молекулы, ассоциированной с апоптозом. Напротив, в эндотелиальных клетках легочных и печеночных микрососудов не наблюдалось подобных изменений. Эти данные позволяют обсуждать причины редкого поражения сосудов почек и легких при этих состояниях, а возможно и при некоторых формах васкулитов и антифосфолипидном синдроме.

Нарушение антикоагулянтной активности эндотелиальных клеток

В норме сосудистый эндотелий обладает мощной антикоагулянтной активностью. Подавление процесса свертывания крови происходит за счет нескольких механизмов.

Благодаря наличию на его поверхности: тромбомодулина и белка S, способствующих активации белка С ; гепарансульфата, который через активацию антитромбина III ускоряет образование тромбина

За счет синтеза: ингибиторов тканевых факторов, блокирующих образование комплекса тканевой фактор - VIIa-Xa ; аннексина V, предотвращающего связывания факторов свертывания ; тканевого активатора плазминогена.

Под влиянием разнообразных воздействий, включающих провоспалительные цитокины (ИЛ-1, ФНО-а), ЛПС, атерогенные субстанции (ЛП(а), гомоцистеин), гипоксию, гипертермию, инфекции, аутоантитела и иммунные комплексы (ИК) , ЭК быстро теряют свой антикоагулянтный потенциал и переходят в протромботическое состояние (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Связь между воспалением и гиперкоагуляцией

Изменение при активации или апоптозе функциональных свойств ЭК, нарушение целостности эндотелиального слоя и связанные с ними тромботические и/или окклюзионные изменения в сосудах имеют большое значение в патогенезе отдельных клинических синдромов (нефрит), а также некоторых форм системных васкулитов (геморрагическиай васкулит, артериит Такаясу, гигантоклеточный артериит (ГКА) , болезнь Кавасаки и др.).

Так, по данным J.D.Costing и соавт. (1992), при СКВ мишенью для аФЛ могут являться отдельные компоненты коагуляционного каскада, такие, как белок С и белок S, экспрессирующиеся на мембране эндотелия. Антитела к фосфолипидам, как и а-нДНК, могут перекрестно связываться с отрицательно заряженными эпитопами гликозаминогликана, являющегося основным компонентом нетромбогенного выстилающего слоя сосудистого эндотелия, и ингибировать гепаринзависимую активацию антитромбина III .

Низкая концентрации в плазме крови общего белка S обнаружена у больных с артериитом Такаясу, лейкоцитокластическим и геморрагическим васкулитами [А.А.Баранов и соавт., 1996; K.V.Salojin et al.,1996]. В активную фазу системных васкулитов отмечается снижение выработки эндотелием тканевого активатора плазминогена .

В то же время ЭК начинают синтезировать ряд прокоагулянтных субстанций. К ним относятся тканевые факторы, фактор V, ФАТ, фактор фон Виллебранда, ингибитор тканевого активатора плазминогена . Эти вещества также принимают участие в патогенезе васкулитов.

Ингибитор тканевого активатора плазминогена

Нарушение антикоагулянтной активности эндотелиальных клеток при васкулитах также может быть опосредовано через нарушение процесса фибринолиза.

Известно, что в норме разрушение фибрина происходит при участии протеолитического фермента - плазмина, который в свою очередь получается из плазминогена под воздействием урокиназы или тканевого активатора плазминогена. Тканевой активатор плазминогена наиболее важен для этого процесса.

Он вырабатывается в ЭК и высвобождается из них в кровоток. Его дальнейший метаболизм происходит по трем направлениям. Так, одна часть тканевого активатора плазминогена подвергается разрушению в клетках печени, другая соединяется с депозитами фибрина и активирует плазминоген, а третья необратимо инактивируется его ингибитором. При высокой концентрации последнего вещества в плазме крови быстрой (менее чем за 1) инактивации подвергается большое количество циркулирующего тканевого активатора плазминогена.

Как отмечалось выше, при системных васкулитах на фоне высокой активности воспалительного процесса в плазме крови выявляется низкий уровень тканевого активатора плазминогена. В некоторых случаях это происходит на фоне увеличения синтеза эндотелием его ингибитора . Причем данные нарушения регистрируются в течение длительного периода времени даже у клинически неактивных больных .

Фактор фон Виллебранда и антиген фактора фон Виллебранда

Многими исследователями при системных васкулитах отмечено увеличение концентрации в сыворотке крови фактора фон Виллебранда (ФВ) и антигена фактора фон Виллебранда (ФВ:Аг) [А.А.Баранов и соавт., 1993; A.D.Woolf et al., 1987; B.Bliel et al., 1991; A.D.Blann,1993].

Однако в настоящее время неясно, имеет ли этот феномен какое-либо патогенетическое значение, или он отражает лишь степень выраженности эндотелиальной дисфункции при этих заболеваниях.

Участие ФВ в развитии системных васкулитов и сосудистой патологии при диффузных заболеваниях соединительной ткани, по-видимому, непосредственно связано с его биологической ролью в организме человека. Известно, что ФВ участвует в адгезии тромбоцитов к субэндотелию в зоне сосудистого повреждения.

Он обеспечивает связь между мембранными гликопротеинами не активированных (GPIb-IX) тромбоцитов и субэндотелиальными молекулами (коллаген типа I и III и гепарансульфат); взаимодействуя с GPIIb/IIIa рецепторами, усиливает агрегацию тромбоцитов, а также способствует активации фактора VIII тромбином .

В плазме ФВ:Аг в основном представлен пулом, синтезированным эндотелием, который в норме циркулирует в виде мультимеров, однако наряду с ним встречается и незначительное количество необычно больших форм этого гликопротеида. Последние обладают способностью более эффективно связываться с рецепторами тромбоцитов (GPIb-IX, GPIIb-IIIa). В плазме также присутствуют субстанции, которые расщепляют большие формы ФВ:Аг до маленьких, не действуя, однако, на его фракцию, находящуюся в субэндотелии .

Полагают, что при постоянной выработке клетками эндотелия антигена фактора фон Виллебранда имеет нормальную структуру . Стимуляция эндотелия (окислительный стресс, механическая травма, гистамин, мембраноатакующий комплекс комплемента и др.) сопровождается как усилением синтеза этого гликопротеида, так и его высвобождением из компонентов цитоплазмы эндотелия (тельца Weibel - Palade).

В последних хранятся мультимеры ФВ:Аг, обладающие высокой функциональной активностью в отношении связывания с мембранными рецепторами неактивированных тромбоцитов и адгезии последних к субэндотелию .

Усиление выработки ФВ:Аг отмечено при инфекциях, стимуляции ЭК эндотоксином и провоспалительными цитокинами ИЛ-1, ИФ-у, ФНО-а .

Высокая концентрация ФВ:Аг обнаружена у больных гранулематозом Вегенера и ГКА, имеющих сопутствующие инфекции [Т.В.Бекетова и соавт.,1996; M.C.Cid et al.,1996]. Способностью индуцировать его продукцию в культуре эндотелия обладают фракции IgG, выделенные из сывороток больных АФС или содержащие а-нДНК с активностью антител к эндотелиальным клеткам (АЭКА) .

Возможное участие антигена фактора фон Виллебранда в развитии системных васкулитов находит свое объяснение на примере гемолитико-уремического синдрома и тромботической тромбоцитопенической пурпуры (ТТП) , при которых увеличение в сыворотке крови макромолекулярной формы этого гликопротеида рассматривается в качестве одного из основных патогенетических механизмов данных заболеваний . При системных васкулитах также обнаружена продукция эндотелием подобных субстанций .

Известно, что основные морфологические изменения при ТТП и гемолитико-уремическом синдроме характеризуются тромботической васкулопатией . Наблюдаются сегментарные окклюзии артериол, капилляров и венул гиалиновыми тромбами. Наиболее выраженные изменения отмечаются в головном мозге, почках, сердце, селезенке.

На ранних стадиях заболевания тромбы в артериолах и капиллярах состоят преимущественно из тромбоцитов, без периваскулярной инфильтрации, в которых при иммуногистохимическом анализе обнаруживается большое количество ФВ:Аг и немного фибриногена или фибрина .

При первичном и вторичном антифосфолипидном синдроме в почках наблюдаются сходные изменения [З.С.Алекберова и соавт., 1995; Н.Л.Козловская и соавт.,1995; Е.Л.Насонов и соавт.,1995; M.A.Byron et al., 1987], а у больных СКВ описаны гломерулярные тромбы и депозиция фибрина при нефрите . Кроме того, при этом заболевании высокий уровень ФВ:Аг в сыворотке крови четко ассоциируется с поражением почек.

Подобная клинико-лабораторная взаимосвязь прослеживается и при некоторых формах васкулитов (гранулематоз Вегенера, узелковый полиартериит (УП) , геморрагический васкулит) [А.А.Баранов и соавт., 1993]. Не исключается, что в этих случаях изменения в микрососудах почек могут быть опосредованы через механизмы, сходные с таковыми при гемолитико-уремическом синдроме и ТТП.

В последнее время на мембранах молодых эритроцитов открыты рецепторы, подобные тромбоцитарным, с которыми могут взаимодействовать мультиформы фактора фон Виллебранда. Подобные структуры обнаружены и на мембранах эндотелия . Таким образом, ретикулоциты и другие юные формы эритроцитов могут прикрепляться к эндотелиальным клеткам через мультимеры ФВ, а затем участвовать в тромбообразовании.

Создается впечатление, что при определенном круге патологических состояний повышенный уровень антигена фактора фон Виллебранда может рассматриваться не только как маркер тяжелого поражения сосудов кожи и почек, но и принимать активное участие в их развитии.

Возможно, что поступление в кровоток избыточного количества аномальных форм ФВ:Аг, способных более эффективно связываться с мембранными рецепторами тромбоцитов, эритроцитов, и формирование затем тромбов в микрососудах усиливают уже имеющиеся при некоторых системных васкулитах нарушения реологии крови (криоглобулины, циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК) ) и способствуют дальнейшему прогрессированию ишемических изменений в тканях.

Важно отметить, что при системных васкулитах, а также при системной красной волчанке в активную фазу болезни высокий уровень ФВ:Аг нередко сочетается с нарушением фибринолитической активности плазмы крови .

Насонов Е.Л., Баранов А.А., Шилкина Н.П.

Эндотелий – это плоские клетки мезенхимного происхождения. Эндотелий выстилает поверхность сердечных полостей, лимфатических и кровеносных сосудов. Эндотелий считается эндокринным органом с активной деятельностью. Благодаря этому слою клеток происходит большое количество процессов в нашем организме: синтез низкомолекулярных веществ, белков, выполнение клетками функции рецепторов, ионных каналов. Нарушение функций эндотелия приводит к развитию различных заболеваний. В Юсуповской больнице большое внимание уделяют лечению пациентов с дисфункцией эндотелия в неврологическом, терапевтическом отделении.

Функция эндотелия

Функции эндотелия разнообразные:

  • Эндотелий влияет на свертывание крови, сосудистый тонус, способность почек фильтровать, артериальное давление, сократительную способность сердца, на метаболические процессы в мозге благодаря синтезу определенных субстанций.
  • Эндотелий оказывает влияние на давление крови в сосудах, степень напряжения стенок сосудов, оказывает механическое воздействие на ток крови по сосудам.

Эндотелий очень чувствителен к воздействию химических веществ – это может вызвать тромбоз, оседание липидных конгломератов и другие процессы. Большую роль в выполнении эндотелием своих функций играет окись азота. При физической нагрузке увеличивается ток крови, который механически раздражает слой эндотелия. Благодаря раздражению происходит синтез окиси азота. Окись азота вызывает расширение просвета сосудов. При повреждении эндотелия исчезает равновесие: не происходит релаксации в мышцах гладкой мускулатуры сосудов, просвет кровеносных сосудов остается суженый. Такое состояние называется дисфункцией эндотелия.

Антитела к антигенам эндотелия

Антитела (аутоантитела) к клеткам сосудистого эндотелия направлены организмом против собственных клеток (эндотелиоцитов). Антитела обнаруживаются в крови людей, болеющих аутоиммунными заболеваниями, наличие этих антител являются маркером для системных васкулитов и других заболеваний иммунной системы. Антитела к клеткам эндотелия – это группы иммуноглобулинов. Исследования показали, что антитела не являются причиной системных васкулитов, они появляются в результате воспалительного процесса, вырабатываются вторично в ответ на поражение клеток. Антитела вступают во взаимодействие только с большими и средними кровеносными сосудами, изредка взаимодействуют с микрососудами. Антитела к эндотелию определяются также при сахарном диабете, вирусных инфекциях, гипертонической болезни и гиперпролактинемии.

Дисфункция эндотелия

Общая масса эндотелия у человека составляет от 1600 до 1900 грамм – это самый большой эндокринный орган. Его функции в организме очень важны и поражение эндотелия приводит к дисфункции, развитию различных тяжелых заболеваний. Эндотелий вырабатывает окись азота, которая защищает сосудистую стенку от различного патологического влияния, предохраняет организм от развития атеросклероза, атеротромбоза. Нарушение синтеза окиси азота приводит к атеросклеротическим изменениям сосудов, образуются тромбы, развиваются тяжелые состояния, растут факторы риска развития сердечно-сосудистых осложнений. Исследования показали, что дисфункция эндотелия должна лечиться вместе с высоким артериальным давлением (существует взаимосвязь между дисфункцией эндотелия и развитием высокого артериального давления).

Современная оценка дисфункции эндотелия проходит с помощью двух методов – неинвазивного и инвазивного. Неинвазивные методы применяются чаще, они не сложные, не представляют особого риска или дискомфорта при проведении. Инвазивный метод проводится с помощью ацетилхолина, который вводится в коронарные сосуды. После введения химического вещества регистрируется изменение диаметра артерий, диагностируется состояние функции эндотелия. Такое исследование имеет высокую стоимость, техническую сложность – все эти факторы ограничивают применение методики. Исследования проводятся с помощью специального зонда во время диагностической коронарографии или эндоваскулярной операции на артериях, они помогают оценить состояние сосудов. Проводится внутрисосудистое исследование ультразвуком – это помогает оценить характер и степень поражения сосудистой стенки.

К неинвазивным методам относятся методика FMD, методика послужила основой для создания других неинвазивных методик с помощью УЗИ, разработаны методы исследования с помощью допплерографии и другие методики исследований функции эндотелия. В Юсуповской больнице проводится диагностическое обследование пациентов с нарушением функции эндотелия, проводится лечение атеросклероза, атеротромбоза, других заболеваний сосудов и сердца.

Список литературы

  • МКБ-10 (Международная классификация болезней)
  • Юсуповская больница
  • "Диагностика". - Краткая Медицинская Энциклопедия. - М.: Советская Энциклопедия, 1989.
  • «Клиническая оценка результатов лабораторных исследований»//Г. И. Назаренко, А. А. Кишкун. г. Москва, 2005 г.
  • Клиническая лабораторная аналитика. Основы клинического лабораторного анализа В.В Меньшиков, 2002 .
…"здоровье человека определяется здоровьем его сосудов".

Эндотелий – однослойный пласт специализированных клеток мезенхимного происхождения, выстилающих кровеносные, лимфатические сосуды и полости сердца .

Эндотелиальные клетки, выстилающие кровеносные сосуды, обладают удивительной способностью изменять свою численность и расположение в соответствии с локальными требованиями. Почти все ткани нуждаются в кровоснабжении, а оно в свою очередь зависит от эндотелиальных клеток. Эти клетки создают способную к гибкой адаптации систему жизнеобеспечения с разветвлениями во всех областях тела. Если бы не эта способность эндотелиальных клеток расширять и восстанавливать сеть кровеносных сосудов, рост тканей и процессы заживления были бы невозможны.

Эндотелиальные клетки выстилают всю сосудистую систему - от сердца до мельчайших капилляров - и управляют переходом веществ из тканей в кровь и обратно. Более того, изучение эмбрионов показало, что сами артерии и вены развиваются из простых малых сосудов, построенных исключительно из эндотелиальных клеток и базальной мембраны: соединительная ткань и гладкая мускулатура там, где это нужно, добавляются позднее под действием сигналов от эндотелиальных клеток.

В привычном человеческому сознанию виде эндотелий представляет собой орган весом 1,5-1,8 кг (сопоставимо с весом, например, печени) или непрерывный монослой эндотелиальных клеток длиной 7 км, или занимающий площадь футбольного поля, либо шести теннисных кортов. Без этих пространственных аналогий было бы трудно представить, что тонкая полупроницаемая мембрана, отделяющая кровоток от глубинных cтруктур сосуда, непрерывно вырабатывает огромное количество важнейших биологически активных веществ, являясь таким образом гигантским паракринным органом, распределенным по всей территории человеческого организма.

Гистология . Эндотелий в морфологическом отношении напоминает однослойный плоский эпителий и в спокойном состоянии представляется пластом, состоящим из отдельных клеток. По своей форме эндотелиальные клетки имеют вид очень тонких пластинок неправильной формы и различной длины. Наряду с клетками вытянутыми, веретенообразными часто можно видеть клетки с закругленными концами. В центральной части эндотелиальной клетки расположено ядро овальной формы. Обычно большинство клеток имеет одно ядро. Кроме того, встречаются клетки, у которых ядра нет. Оно распадается в протоплазме подобно тому, как это имеет место у эритроцитов. Эти безъядерные клетки, несомненно, представляют клетки отмирающие, закончившие свой жизненный цикл. В протоплазме эндотелиальных клеток можно видеть все типичные включения (аппарат Гольджи, хондриосомы, мелкие зерна липоидов, иногда зернышки пигмента и т. д.). В момент сокращения в протоплазме клеток очень часто появляются тончайшие фибриллы, образующиеся в экзоплазматическом слое и весьма напоминающие миофибриллы гладких мышечных клеток. Соединение эндотелиальных клеток друг с другом и образование ими пласта послужили основанием для сопоставления эндотелия сосудов с настоящим эпителием, что, однако, неправильно. Эпителиоидное расположение клеток эндотелия сохраняется только в нормальных условиях; при различных же раздражениях клетки резко изменяют свой характер и приобретают вид клеток, почти совершенно не отличимых от фибробластов. В эпителиоидном своем состоянии тела эндотелиальных клеток синцитиально связаны при помощи коротких отростков, которые часто бывают заметны в базальной части клеток. На свободной поверхности у них, вероятно, имеется тонкий слой экзоплазмы, образующей покровные пластинки. Многие исследования допускают, что между клетками эндотелия выделяется особое цементирующее вещество, которое и склеивает клетки. За последние годы получены интересные данные, позволяющие допустить, что легкая проницаемость эндотелиальной стенки мелких сосудов как раз зависит от свойств этого вещества. Подобные указания весьма ценны, но они нуждаются в дальнейшем подтверждении. Изучая судьбу и превращения возбужденного эндотелия, можно прийти к выводу, что в различных сосудах клетки эндотелия находятся на различных этапах диференцировки. Так, эндотелий синусных капилляров кроветворных органов непосредственно связан с окружающей его ретикулярной тканью и по своим способностям к дальнейшим превращениям не отличается заметно от клеток этой последней,- другими словами, описываемый эндотелий мало диференцирован и обладает некоторыми потенциями. Эндотелий крупных сосудов состоит, по всей вероятности, уже из клеток более высокоспециализированных, утративших способность к каким-либо превращениям, и поэтому его вполне можно сравнивать с фиброцитами соединительной ткани.

Эндотелий - это не пассивный барьер между кровью и тканями, а активный орган, дисфункция которого является обязательным компонентом патогенеза практически всех сердечно-сосудистых заболеваний, включая атеросклероз, гипертонию, ишемическую болезнь сердца, хроническую сердечную недостаточность, а также участвует в воспалительных реакциях, аутоиммунных процессах, диабете, тромбозе, сепсисе, росте злокачественных опухолей и т.д.

Основные функции сосудистого эндотелия :
высвобождение вазоактивных агентов : оксид азота (NO), эндотелин, ангиотензин I-AI (и, возможно, ангиотензин II-AII, простациклин, тромбоксан
препятствие коагуляции (свертыванию крови) и участие в фибринолизисе - тромборезистентная поверхность эндотелия (одинаковый заряд поверхности эндотелия и тромбоцитов препятствует "прилипанию" - адгезии - тромбоцитов к стенке сосуда; также препятствует коагуляции образование простациклина, NO (естественных дезагрегантов) и образование t-PA (тканевого активатора плазминогена); не мене важна экспрессия на поверхности клеток эндотелия тромбомодулина - белка, способного связывать тромбин и гепариноподобные гликозаминогликаны
иммунные функции - представление антигенов иммунокомпетентным клеткам; секреция интерлейкина-I (стимулятора T-лимфоцитов)
ферментативная активность - экспрессия на поверхности эндотелиальных клеток ангиотензинпревращающего фермента - АПФ (конверсия АI в АII)
участие в регуляции роста гладкомышечных клеток посредством секреции эндотелиального фактора роста и гепариноподобных ингибиторов роста
защита гладкомышечных клеток от вазоконстрикторных влияний

Эндокринная активность эндотелия зависит от его функционального состояния, которое в значительной мере определяется поступающей информацией, им воспринимаемой. На эндотелии находятся многочисленные рецепторы к различным биологически активным веществам, он воспринимает также давление и объем движущейся крови - так называемое напряжение сдвига, стимулирующее синтез противосвертывающих и сосудорасширяющих веществ. Поэтому чем больше давление и скорость движущейся крови (артерии), тем реже образуются тромбы.

Секреторную активность эндотелия стимулирует :
изменение скорости кровотока , например повышение артериального давления
выделение нейрогормонов - катехоламинов, вазопрессина, ацетилхолина, брадикинина, аденозина, гистамина и др.
факторы, выделяющиеся из тромбоцитов при их активации – серотонин, АДФ, тромбин

Наличие чувствительности эндотелиоцитов к скорости кровотока, выражающееся в выделении ими расслабляющего гладкие мышцы сосудов фактора, приводящего к увеличению просвета артерий, обнаружено у всех изученных магистральных артерий млекопитающих, включая человека. Выделяемый эндотелием фактор расслабления в ответ на механический стимул – высоколабильное вещество, принципиально не отличающееся по своим свойствам от медиатора эндотелий-зависимых дилататорных реакций, вызываемых фармакологическими веществами. Последнее положение утверждает «химическую» природу передачи сигнала от эндотелиальных клеток к гладкомышечным образованиям сосудов при дилататорной реакции артерий в ответ на увеличение кровотока. Таким образом, артерии непрерывно регулируют свой просвет соответственно скорости течения по ним крови, что обеспечивает стабилизацию давления в артериях в физиологическом диапазоне изменений величин кровотока. Этот феномен имеет большое значение в условиях развития рабочей гиперемии органов и тканей, когда происходит значительное увеличение кровотока; при повышении вязкости крови, вызывающей рост сопротивления кровотоку в сосудистой сети. В указанных ситуациях механизм эндотелиальной вазодилатации может компенсировать чрезмерное возрастание сопротивления кровотоку, ведущее к уменьшению кровоснабжения тканей, увеличению нагрузки на сердце и уменьшению минутного объема кровообращения. Высказывается мнение, что повреждение механочувствительности сосудистых эндотелиоцитов может быть одним из этиологических (патогенетических) факторов развития облитерирующего эндоартериита и гипертонической болезни.

Дисфункция эндотелия , наступающая при воздействии повреждающих агентов (механических, инфекционных, обменных, иммуннокомплексных и т.п.), резко меняет направление его эндокринной активности на противоположную: образуются вазоконстрикторы, коагулянты.

Биологически активные вещества, вырабатываемые эндотелием , действуют в основном паракринно (на соседние клетки) и аутокринно-паракринно (на эндотелий), но сосудистая стенка - структура динамичная. Ее эндотелий постоянно обновляется, отжившие фрагменты вместе с биологически активными веществами попадают в кровь, разносятся по всему организму и могут оказывать влияние на системный кровоток. Об активности эндотелия можно судить по содержанию его биологически активных веществ в крови.

Вещества, синтезируемые эндотелиоцитами, можно разделить на следующие группы :
факторы, регулирующие тонус гладкой мускулатуры сосудов :
- констрикторы - эндотелин, ангиотензин ІІ, тромбоксан А2
- дилататоры - оксид азота, простациклин, эндотелиальный фактор деполяризации
факторы гемостаза :
- антитромбогенные - оксид азота, тканевый активатор плазминогена, простациклин
- протромбогенные - тромбоцитарный фактор роста, ингибитор активатора плазминогена, фактор Виллебранда, ангиотензин IV, эндотелин-1
факторы, влияющие на рост и пролиферацию клеток :
- стимуляторы - эндотелин-1, ангиотензин II
- ингибиторы - простациклин
факторы, влияющие на воспаление - фактор некроза опухоли, супероксидные радикалы

В норме в ответ на стимуляцию эндотелий реагирует усилением синтеза веществ, вызывающих расслабление гладкомышечных клеток сосудистой стенки, в первую очередь оксида азота.

!!! основным вазодилататором, препятствующим тоническому сокращению сосудов нейронального, эндокринного или локального происхождени является NO

Механизм действия NO . NO является основным стимулятором образования цГМФ. Увеличивая количество цГМФ, он уменьшает содержание кальция в тромбоцитах и гладких мышцах. Ионы кальция - обязательные участники всех фаз гемостаза и сокращения мышц. цГМФ, активизируя цГМФ-зависимую протеиназу, создает условия для открытия многочисленных калиевых и кальциевых каналов. Особенно большую роль играют белки – К-Са-каналы. Открытие этих каналов для калия приводит к расслаблению гладких мышц благодаря выходу калия и кальция из мышц при реполяризации (затухание биотока действия). Активирование К-Са-каналов, плотность которых на мембранах очень велика, является основным механизмом действия оксида азота. Поэтому конечный эффект NO - антиагрегирующий, противосвертывающий и вазодилататорный. NO предупреждает также рост и миграцию гладких мышц сосудов, тормозит выработку адгезивных молекул, препятствует развитию спазма в сосудах. Оксид азота выполняет функции нейромедиатора, транслятора нервных импульсов, участвует в механизмах памяти, обеспечивает бактерицидный эффект. Основным стимулятором активности оксида азота является напряжение сдвига. Образование NO увеличивается также под действием ацетилхолина, кининов, серотонина, катехоламинов и др. При интактном эндотелии многие вазодилататоры (гистамин, брадикинин, ацетилхолин и др.) оказывают сосудорасширяющий эффект через оксид азота. Особенно сильно NO расширяет мозговые сосуды. Если функции эндотелия нарушены, ацетилхолин вызывает либо ослабленную, либо извращенную реакцию. Поэтому реакция сосудов на ацетилхолин является показателем состояния эндотелия сосудов и используется в качестве теста его функционального состояния. Оксид азота легко окисляется, превращаясь в пероксинитрат - ONOO-. Этот очень активный окислительный радикал, способствующий окислению липидов низкой плотности, оказывает цитоксическое и иммунногенное действия, повреждает ДНК, вызывает мутацию, подавляет функции ферментов, может разрушать клеточные мембраны. Образуется пероксинитрат при стрессах, нарушениях липидного обмена, тяжелых травмах. Высокие дозы ONOO- усиливают повреждающие эффекты продуктов свободного радикального окисления. Снижение уровня оксида азота проходит под влиянием глюкокортикоидов, подавляющих активность синтазы оксида азота. Ангиотензин II является главным антагонистом NO, способствуя превращению оксида азота в пероксинитрат. Следовательно, состояние эндотелия устанавливает соотношение между оксидом азота (антиагрегантом, антикоагулянтом, вазодилятатором) и пероксинитратом, увеличивающим уровень окислительного стресса, что приводит к тяжелым последствиям.

В настоящее время под дисфункцией эндотелия понимают - дисбаланс между медиаторами, обеспечивающими в норме оптимальное течение всех эндотелийзависимых процессов.

Функциональная перестройка эндотелия при воздействии патологических факторов проходит несколько стадий :
первая стадия – повышенная синтетическая активность клеток эндотелия
вторая стадия – нарушение сбалансированной секреции факторов, регулирующих тонус сосудов, систему гемостаза, процессы межклеточного взаимодействия; на этой стадии нарушается естественная барьерная функция эндотелия, повышается его проницаемость для различных компонентов плазмы.
третья стадия – истощение эндотелия, сопровождающееся гибелью клеток и замедленными процессами регенерации эндотелия.

Пока эндотелий цел, не поврежден , он синтезирует главным образом факторы противосвертывания, являющиеся также вазодилататорами. Эти биологически активные вещества препятствуют росту гладких мышц - стенки сосуда не утолщаются, диаметр его не меняется. Кроме того, эндотелий адсорбирует из плазмы крови многочисленные противосвертывающие вещества. Сочетание на эндотелии антикоагулянтов и вазодилататоров в физиологических условиях является основой для адекватного кровотока, особенно в сосудах микроциркуляции.

Повреждение эндотелия сосудов и обнажение субэндотелиальных слоев запускает реакции агрегации, свертывания, препятствующие кровопотере, вызывает спазм сосуда, который может быть очень сильным и не устраняется денервацией сосуда. Прекращается образование антиагрегантов. При кратковременном действии повреждающих агентов эндотелий продолжает выполнять защитную функцию, препятствуя кровопотере. Но при продолжительном повреждении эндотелия, по мнению многих исследователей, эндотелий начинает играть ключевую роль в патогенезе ряда системных патологий (атеросклероз, гипертония, инсульты, инфаркты, легочная гипертензия, сердечная недостаточность, дилатационная кардиомиопатия, ожирение, гиперлипидемия, сахарный диабет, гипергомоцистеинемия и др.). Это объясняется участием эндотелия в активизации ренин-ангиотензиновой и симпатической систем, переключением активности эндотелия на синтез оксидантов, вазоконстрикторов, агрегантов и тромбогенных факторов, а также уменьшением деактивации эндотелиальных биологически активных веществ из-за повреждения эндотелия некоторых сосудистых областей (в частности, в легких). Этому способствуют такие модифицируемые факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний, как курение, гипокинезия, солевая нагрузка, различные интоксикации, нарушения углеводного, липидного, белкового обменов, инфекция и др.

Врачи, как правило, сталкиваются с пациентами, у которых последствия эндотелиальной дисфункции стали уже симптомами сердечно-сосудистых заболеваний. Рациональная терапия должна быть направлена на устранение этих симптомов (клиническими проявлениями эндотелиальной дисфункции могут быть вазоспазм и тромбоз). Лечение эндотелиальной дисфункции направлено на восстановление дилататорного ответа сосудов.

Лекарственные препараты, потенциально способные воздействовать на функцию эндотелия, можно разделить на четыре основные категории :
замещающие естественные проективные эндотелиальные субстанции - стабильные аналоги PGI2, нитровазодилататоры, r-tPA
ингибиторы или антагонисты эндотелиальных констрикторных факторов - ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), антагонисты ангиотензин II-рецепторов, ингибиторы TxA2-синтетазы и антагонисты ТxФ2-рецепторов
цитопротективные вещества : свободнорадикальные скавенгеры супероксиддисмутазы и пробукол, лазароидный ингибитор продукции свободных радикалов
гиполипидемические препараты

В последнее время установлена важная роль магния в развитии эндотелиальной дисфункции . Было показано, что назначение препаратов магния способно через 6 месяцев существенно улучшить (почти в 3,5 раза больше по сравнению с плацебо) эндотелийзависимую дилятацию плечевой артерии . При этом также была выявлена прямая линейная корреляция - зависимость между степенью эндотелийзависимой вазодилятации и концентрацией внутриклеточного магния. Одним из возможных механизмов, объясняющих благоприятное влияние магния на эндотелиальную функцию, может быть его антиатерогенный потенциал.

Строение эндотелиальных клеток, клеток Купфера и Ито , мы рассмотрим на примере двух рисунков.


На рисунке справа от текста, изображены синусоидные капилляры (СК) печени - внутридольковые капилляры синусоидного типа, увеличивающиеся от входных венул к центральной вене. Печеночные синусоидные капилляры формируют анастомотическую сеть между печеночными пластинками. Выстилка синусоидных капилляров образована эндотелиальными клетками и клетками Купфера.


На рисунке слева от текста, изображена печеночная пластинка (ПП) и два синусоидных капилляра (СК) печени срезаны вертикально и горизонтально, чтобы показать перисинусоидальные клетки Ито (КИ). На рисунке отмечены также срезанные желчные канальцы (ЖК).


 Эндотелиальные клетки (ЭК) - сильно уплощенные чешуйчатые клетки с удлиненным маленьким ядром, слаборазвитыми органеллами и большим количеством микропиноцитозных везикул. Цитомембрана испещрена непостоянными отверстиями (О) и фенестрами, часто группирующимися в решетчатые пластинки (РП). Эти отверстия пропускают плазму крови, но не клетки крови, давая ей возможность доступа к гепатоцитам (Г). Эндотелиальные клетки не имеют базальной мембраны и не обладают фагоцитозом. Они соединены друг с другом с помощью небольших соединительных комплексов (не показаны). Вместе с клетками Купфера эндотелиальные клетки формируют внутреннюю границу пространства Диссе (ПД); его наружная граница образована гепатоцитами .


 Клетки Купфера (КК) - большие, непостоянные звездчатые клетки внутри печеночных синусоидных капилляров, частично на их бифуркациях.

Отростки клеток Купфера проходят без каких-либо соединительных устройств между эндотелиальными клетками и часто пересекают просвет синусоидов. Клетки Купфера содержат овальное ядро, много митохондрий, хорошо развитый комплекс Гольджи, короткие цистерны гранулярной эндоплазматической сети, множество лизосом (Л), остаточные тела и редкие кольцевые пластинки. Клетки Купфера также включают большие фаголизосомы (ФЛ), которые часто содержат отжившие свой срок эритроциты и инородные вещества. Также могут быть выявлены, особенно при суправитальной окраске, включения гемосидерина или железа.


Поверхность клеток Купфера демонстрирует непостоянные уплощенные цитоплазматические складки, называемые ламеллоподиями (ЛП) - пластинчатыми ножками, а также отростки, называемые филоподиями (Ф), и микроворсины (Мв), покрытые гликокаликсом. Плазмолемма формирует червеобразные тельца (ЧТ) с центрально расположенной плотной линией. Эти структуры могут представлять конденсированный гликокаликс.


Клетки Купфера - это макрофаги, весьма вероятно, формирующие самостоятельный род клеток. Они обычно происходят от других клеток Купфера вследствие митотического деления последних, но могут также происходить из костного мозга . Некоторые авторы полагают, что они являются активизированными эндотелиальными клетками.


Иногда случайное автономное нервное волокно (НВ) проходит через пространство Диссе. В некоторых случаях волокна имеют контакт с гепатоцитами. Края гепатоцитов отграничены межгепатоцитными углублениями (МУ), усеянными микроворсинками.




 Это звездчатые клетки, локализованные внутри пространств Диссе (ПД). Ядра их богаты конденсированным хроматином и обычно деформированы большими липидными каплями (ЛК). Последние присутствуют не только в перикарионе, но и в отростках клетки и видимы снаружи как сферические протрузии. Органеллы развиты плохо. Перисинусоидальные клетки демонстрируют слабую эндоцитотическую активность, но не обладают фагосомами. Клетки имеют несколько длинных отростков (О), которые контактируют с соседними гепатоцитами, но не образуют соединительных комплексов.

Отростки охватывают синусоидные капилляры печени и в некоторых случаях проходят через печеночные пластинки, вступая в контакт с соседними печеночными синусоидами. Отростки не постоянны, разветвлены и тонки; они могут быть также уплощенными. Накапливая группы липидных капель, они удлиняются и приобретают вид виноградной кисти.


Считается, что перисинусоидальные клетки Ито - это слабодифференцированные мезенхимные клетки, которые могут рассматриваться как гемопоэтические стволовые клетки, так как они могут в патологических условиях трансформироваться в жировые клетки, активные кровяные стволовые клетки или в фибробласты.


В нормальных условиях клетки Ито вовлечены в аккумуляцию жира и витамина А так же, как и в продукцию внутридольковых ретикулярных и коллагеновых волокон (KB).

1 Губарева Е.А. 1 Туровая А.Ю. 1 Богданова Ю.А. 1 Апсалямова С.О. 1 Мерзлякова С.Н. 1

1 ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации», Краснодар

В обзоре рассмотрена проблема физиологических функций эндотелия сосудов. История изучения функций сосудистого эндотелия начата с 1980 года, когда был открыт оксид азота Р. Фуршготом и И. Завадски. В 1998 году была сформирована теоретическая основа для нового направления фундаментальных и клинических исследований – разработки участия эндотелия в патогенезе артериальной гипертензии и других сердечно-сосудистых заболеваний, а также способов эффективной коррекции его дисфункции. В статье рассмотрены основные работы по физиологической роли эндотелинов, оксида азота, ангиотензина II и других биологически активных эндотелиальных веществ. Очерчен круг проблем, связанных с изучением поврежденного эндотелия, как потенциального маркера развития многочисленных заболеваний.

биологически активные вещества

дилятаторы

констрикторы

оксид азота

эндотелий

1. Гомазков О.А. Эндотелий – эндокринное дерево // Nature. – 2000. – № 5.

2. Меньщикова Е.В., Зенков Н.К. Окислительный стресс при воспалении // Успехи соврем. биол. – 1997. – Т. 117. – С. 155–171.

3. Одыванова Л.Р., Сосунов А.А., Гатчев Я. Окись азота (NO) в нервной системе // Успехи соврем. биол. – 1997. – №3. – С. 374‒389.

4. Реутов В.П. Цикл окиси азота в организме млекопитающих // Успехи соврем. биол. – 1995. – № 35. – С. 189–228.

5. Cooke J.P. Asymmetrical dimethylarginine: the Uber marker? // Circulation. – 2004. – № 109. – Р. 1813.

6. Davignon J., Ganz P. Role of endothelial dysfunction in atherosclerosis// Circulation. – 2004. – № 109. – Р. 27.

7. De Caterina R. Endothelial dysfunctions: common denominators in vascular disease // Current Opinion in Lipidology. – 2000. Vol. 11, № 1. – Р. 9–23.

8. Kawashima S. The two faces of endothelial nitric oxide synthase in the pathophysiology of atherosclerosis // Endothelium. – 2004. Vol. 11, № 2. – Р. 99–107.

9. Libby P. Inflammation in atherosclerosis// Nature. – 2002. – Vol. 420, № 6917. – Р. 868–874.

10. Tan K.C.B., Chow W.S., Ai V.H.G. Effects of angiotensin II receptor antagonist on endothelial vasomotor function and urinary albumin excretion in type 2 diabetic patients with microalbuminuria// Diabetes Metabolism Research and Reviews. – 2002. – Vol. 18, № 1. – Р. 71–76.

Эндотелий - активный эндокринный орган, самый большой в организме, диффузно рассеянный вместе с сосудами по всем тканям. Эндотелий, по классическому определению гистологов, - однослойный пласт специализированных клеток, выстилающих изнутри все сердечно-сосудистое дерево, весом около 1,8 кг. Один триллион клеток со сложнейшими биохимическими функциями, включающий системы синтеза белков и низкомолекулярных веществ, рецепторы, ионные каналы .

Эндотелиоциты синтезируют субстанции, важные для контроля свертывания крови, регуляции сосудистого тонуса, артериального давления, фильтрационной функции почек, сократительной активности сердца, метаболического обеспечения мозга. Эндотелий способен реагировать на механическое воздействие протекающей крови, величину давления крови в просвете сосуда и степень напряжения мышечного слоя сосуда. Клетки эндотелия чувствительны к химическим воздействиям, которые могут приводить к повышенной агрегации и адгезии циркулирующих клеток крови, развитию тромбоза, оседанию липидных конгломератов (табл. 1).

Все эндотелиальные факторы делятся на вызывающие сокращение и расслабление мышечного слоя сосудистой стенки (констрикторы и дилятаторы). Основные констрикторы представлены ниже.

Большой эндотелин - неактивный предшественник эндотелина, содержащий 38 аминокислотных остатков, обладает менее выраженной вазоконстрикторной (по сравнению с эндотелином) активностью in vitro. Конечный процессинг большого эндотелина осуществляется при участии эндотелинпревращающего фермента.

Эндотелин (ЭТ). Японский исследователь М. Янагасава и соавт. (1988) описали новый эндотелиальный пептид, активно сокращающий гладкомышечные клетки сосудов. Открытый пептид, названный ЭТ, сразу стал предметом интенсивного изучения. ЭТ- сегодня один из самых популярных в списке биоактивных регуляторов. Это - вещество с наиболее мощной сосудосуживающей активностью образуется в эндотелии. В организме присутствуют несколько форм пептида, различающихся небольшими нюансами химического строения, но весьма не схожих по локализации в организме и физиологической активности. Синтез ЭТ стимулируют тромбин, адреналин, ангиотензин (АТ), интерлейкины, клеточные ростовые факторы и др. В большинстве случаев ЭТ секретируется из эндотелия «внутрь», к мышечным клеткам, где расположены чувствительные к нему ЕТА-рецепторы. Меньшая часть синтезируемого пептида, взаимодействуя с рецепторами ЕТВ-типа, стимулирует синтез NO. Таким образом, один и тот же фактор регулирует две противоположные сосудистые реакции (констрикцию и дилятацию), реализуемые различными химическими механизмами.

Таблица 1

Факторы, синтезируемые в эндотелии и регулирующие его функцию

Факторы, вызывающие сокращение и расслабление мышечного слоя сосудистой стенки

Констрикторы

Дилятаторы

Большой эндотелин (бЭТ)

Оксид азота (NO)

Ангиотензин II (АТ II)

Большой эндотелин (бЭТ)

Тромбоксан А2 (ТхА2)

Простациклин (PGI2)

Простагландин Н2 (PGН2)

Эндотелиновый фактор деполяризации (EDHF)

Ангиотензин I (АТ I)

Адреномедулин

Факторы прогоагуляционные и антикоагуляционные

Протромбогенные

Антитромбогенные

Тромбоцитарный фактор роста (ТФРβ)

Оксид азота (NO)

Ингибитор тканевого активатора плазминогена (ИТАП)

Тканевой активатор плазминогена (ТАП)

Фактор Виллебранда (VIII фактор свертывания)

Простациклин (PGI2)

Ангиотензин IV (АТ IV)

Тромбомодулин

Эндотелин I (ЭТ I)

Фибронектин

Тромбоспондин

Фактор активации тромбоцитов (ФАТ)

Факторы, влияющие на рост сосудов и гладкомышечных клеток

Стимуляторы

Ингибиторы

Эндотелин I (ЭТ I)

Оксид азота (NO)

Ангиотензин II (АТ II)

Простациклин (PGI2)

Супероксидные радикалы

Натриуретический пептид С

Эндотелиальный фактор роста (ECGF)

Гепариноподобные ингибиторы роста

Факторы провоспалительные и противовоспалительные

Провоспалительные

Противовоспалительные

Фактор некроза опухоли α (ФНО-α)

Оксид азота (NO)

Супероксидные радикалы

С-реактивный белок (С-РБ)

Для ЭТ выявлены подтипы рецепторов, не схожие по клеточной локализации и запускающие «сигнальные» биохимические реакции. Четко прослеживается биологическая закономерность, когда одно и то же вещество, в частности, ЭТ регулирует различные физиологические процессы (табл. 2).

ЭТ - это группа полипептидов, состоящая из трех изомеров (ЭТ-1, ЭТ-2, ЭТ-3), отличающихся некоторыми вариациями и последовательностью расположения аминокислот. Имеется большое сходство между структурой ЭТ и некоторыми нейротоксическими пептидами (яды скорпиона, роющей змеи).

Основной механизм действия всех ЭТ заключается в увеличении содержания в цитоплазме гладкомышечных клеток сосудов ионов кальция, что вызывает:

  • стимуляцию всех фаз гемостаза, начиная с агрегации тромбоцитов и заканчивая образованием красного тромба;
  • сокращение и рост гладких мышц сосудов, приводящие к вазоконстрикции и утолщению стенки сосудов и уменьшению их диаметра.

Таблица 2

Подтипы рецепторов ЭТ: локализация, физиологические эффекты
и участие вторичных посредников

Эффекты ЭТ неоднозначны и определяются рядом причин. Наиболее активен изомер - ЭТ-1. Он образуется не только в эндотелии, но и в гладких мышцах сосудов, нейронах, глие, мезенгиальных клетках почек, печени и других органах. Полупериод жизни - 10-20 мин, в плазме крови - 4-7 мин. ЭТ-1 причастен к ряду патологических процессов: инфаркту миокарда, нарушению ритма сердца, легочной и системной гипертезии, атеросклерозу и др. .

Поврежденный эндотелий синтезирует большое количество ЭТ, вызывающего вазоконстрикцию . Большие дозы ЭТ приводят к значительным изменениям системной гемодинамики: снижению частоты сердечных сокращений и ударного объема сердца, увеличению на 50 % сосудистого сопротивления в большом круге кровообращения и на 130 % в малом .

Ангиотензин II (AT II) - физиологически активный пептид прогипертензивного действия. Это гормон, образующийся в крови человека при активации ренин-ангиотензиновой системы, участвует в регуляции артериального давления и водно-солевого обмена. Этот гормон вызывает сужение выносящих артериол почечных клубочков . Он увеличивает реабсорбцию в почечных канальцах натрия и воды. АТ II суживает артерии и вены, а также стимулирует выработку таких гормонов, как вазопрессин и альдостерон, что приводит к повышению давления. Сосудосуживающая активность АТ II определяется его взаимодействием с AT I рецептором .

Тромбоксан А2 (ТхА 2) - способствует быстрой агрегации тромбоцитов, увеличивая доступность их рецепторов для фибриногена, чем активирует коагуляцию, вызывает вазоспазм и бронхоспазм. Кроме того, TхA2 является медиатором в опухолеобразовании, тромбозах и астме. ТхА2 вырабатывается также гладкими мышцами сосудов, тромбоцитами. Одним из факторов, стимулирующих выделение ТхА2, является кальций, который в большом количестве выделяется из тромбоцитов в начале их агрегации. ТхА2 сам увеличивает содержание кальция в цитоплазме тромбоцитов. Кроме того, кальций активирует сократительные белки тромбоцитов, что усиливает их агрегацию и дегрануляцию. Он активирует фосфолипазу А2, превращающую арахидоновую кислоту в простагландины G2, Н2 - вазоконстрикторы .

Простагландин H2 (PGH2) - обладает ярко выраженной биологической активностью. Он стимулирует агрегацию тромбоцитов и вызывает сокращение гладких мышц с формированием вазоспазма.

Группа веществ под названием дилятаторы, представлена следующими биологически активными веществами.

Оксид азота (NO) - это низкомолекулярная и не несущая заряда молекула, способная быстро диффундировать и свободно проникать через плотные клеточные слои и межклеточное пространство. По строению NO содержит неспаренный электрон, имеет высокую химическую активность и легко реагирует со многими клеточными структурами и химическими компонентами, что обусловливает исключительное многообразие ее биологических эффектов. NO способен вызывать различные и даже противоположные эффекты в клетках-мишенях, что зависит от наличия дополнительных факторов: окислительно-восстановительного и пролиферативного статуса и ряда прочих условий. NO влияет на эффекторные системы, контролирующие пролиферацию, апоптоз и дифференцировку клеток, а также на их устойчивость к стрессовым воздействиям. NO выполняет функции посредника в передаче паракринного сигнала. Действие NO вызывает быстрый и относительно кратковременный ответ в клетках-мишенях, обусловленный снижением уровня кальция, а также долговременные эффекты, обусловленные индукцией определенных генов. В клетках-мишенях NO и ее активные производные, такие как пероксинитрит, действуют на белки, содержащие гем, железосерные центры и активные тиолы, также ингибируют железосерные ферменты. Кроме того, NO рассматривают как один из мессенджеров внутри и межклеточной сигнализации в центральной и периферической нервной системе и рассматривают как регулятор пролиферации лимфоцитов. Эндогенный NO - важный компонент системы регуляции кальциевого гомеостаза в клетках и соответственно активности Са 2+ -зависимых протеинкиназ. Образование NO в организме происходит при ферментативном окислении L-аргинина. Синтез NO осуществляется семейством цитохром ‒ P-450-подобных гемопротеинов - NO-синтаз.

По определению ряда исследователей - NO - «двуликий Янус»:

  • NO как усиливает процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) в мембранах клеток и липопротеинах сыворотки, так и ингибирует их;
  • NO вызывает вазодилятацию, но может вызывать и вазоконстрикцию ;
  • NO индуцирует апоптоз, но оказывает защитный эффект в отношении апоптоза, индуцированного другими агентами;
  • NO способен модулировать развитие воспалительной реакции и ингибировать окислительное фосфорилирование в митохондриях и синтез АТФ .

Простациклин (PGI2) - образуется преимущественно в эндотелии. Синтез простациклина происходит постоянно. Он подавляет агрегацию тромбоцитов, кроме того, оказывает вазодилятирующее действие за счет стимуляции специфических рецепторов гладкомышечных клеток сосудов, что приводит к повышению активности в них аденилатциклазы и к увеличению образования в них цАМФ.

Эндотелий зависимый гиперполяризующий фактор (EDHF) - по своей структуре он не идентифицирован, как NO или простациклин. EDHF вызывает гиперполяризацию гладкомышечного слоя артериальной стенки и соответственно его релаксацию. G. Edwards и соавт. (1998) было установлено, что EDHF не что иное как К+, который выделяется эндотелиоцитами в миоэндотелиальное пространство стенки артерии при действии на последнюю адекватного раздражителя. EDHF способен играть важную роль в регуляции артериального давления.

Адреномедулин содержится в сосудистой стенке, обоих предсердиях и желудочках сердца, спинномозговой жидкости. Имеются указания на то, что адреномедулин может синтезироваться легкими и почками. Адреномедулин стимулирует продукцию эндотелием NO, что способствует вазодилятации, расширяет сосуды почек и увеличивает скорость клубочковой фильтрации и диурез, повышает натрийурез, снижает пролиферацию гладкомышечных клеток, препятствует развитию гипертрофии и ремоделирования миокарда и сосудов, ингибирует синтез альдостерона и ЭТ.

Следующая функция сосудистого эндотелия - участие в реакциях гемостаза за счет выделения протромбогенных и антитромбогенных факторов.

Группа протромбогенных факторов представлена следующими агентами.

Тромбоцитарный фактор роста (PDGF) является наиболее хорошо изученным представителем группы белковых факторов роста. PDGF может изменять пролиферативный статус клетки, влияя на интенсивность белкового синтеза, но, не затрагивая при этом усиления транскрипции генов раннего ответа, как c-myc и c-fos. Сами тромбоциты не синтезируют белок. Синтез и процессинг PDGF осуществляется в мегакариоцитах - клетках костного мозга, предшественниках тромбоцитов - и запасается в α-гранулах тромбоцитов. Пока PDGF находится внутри тромбоцитов, он недоступен для других клеток, однако при взаимодействии с тромбином происходит активация тромбоцитов с последующим высвобождением содержимого в сыворотку. Тромбоциты являются главным источником PDGF в организме, но вместе с тем показано, что некоторые другие клетки также могут синтезировать и секретировать этот фактор: это в основном клетки мезенхимального происхождения.

Ингибитор тканевого активатора плазминогена-1 (ИТАП-1) - продуцируется эндотелиоцитами, клетками гладких мышц, мегакариоцитами и мезотелиальными клетками; депонируется в тромбоцитах в неактивной форме и является серпином. Уровень ИТАП-1 в крови регулируется очень точно и возрастает при многих патологических состояниях. Его продукция стимулируется тромбином, трансформирующим фактором роста β, тромбоцитарным фактором роста, ИЛ-1, ФНО-α, инсулиноподобным фактором роста, глюкокортикоидами. Основная функция ИТАП-1 - ограничить фибринолитическую активность местом расположения гемостатической пробки за счет ингибирования ТАП. Это выполняется легко за счет большего содержания его в сосудистой стенке по сравнению с тканевым активатором плазминогена. Таким образом, на месте повреждения активированные тромбоциты выделяют избыточное количество ИТАП-1, предотвращая преждевременный лизис фибрина.

Ингибитор тканевого активатора плазминогена 2 (ИТАП-2) - основной ингибитор урокиназы.

Фактор фон Виллебранда (VIII - vWF) - синтезируется в эндотелии и мегакариоцитах; стимулирует начало тромбообразования: способствует прикреплению рецепторов тромбоцитов к коллагену и фибронектину сосудов, усиливает адгезию и агрегацию тромбоцитов. Синтез и выделение этого фактора возрастает под влиянием вазопрессина, при повреждении эндотелия. Поскольку все стрессорные состояния увеличивают выделение вазопрессина, то при стрессах, экстремальных состояниях тромбогенность сосудов возрастает.

АТ II быстро метаболизируется (период полураспада - 12 мин) при участии аминопептидазы А с образованием АТ III и далее под влиянием аминопептидазы N - ангиотензина IV, обладающих биологической активностью. АТ IV, предположительно, участвует в регуляции гемостаза, опосредует угнетение клубочковой фильтрации.

Важная роль отводится фибронектину - гликопротеиду, состоящему из двух цепей, соединенных дисульфидными связями. Вырабатывается он всеми клетками сосудистой стенки, тромбоцитами. Фибронектин является рецептором для фибринстабилизирующего фактора. Способствует адгезии тромбоцитов, участвуя в образовании белого тромба; связывает гепарин. Присоединяясь к фибрину, фибронектин уплотняет тромб. Под действием фибронектина клетки гладких мышц, эпителиоцитов, фибробластов повышают свою чувствительность к факторам роста, что может вызвать утолщение мышечной стенки сосудов и повышение общего периферического сопротивления сосудов.

Тромбоспондин - гликопротеид, который не только вырабатывается эндотелием сосудов, но находится и в тромбоцитах. Он образует комплексы с коллагеном, гепарином, являясь сильным агрегирующим фактором, опосредующим адгезию тромбоцитов к субэндотелию.

Фактор активации тромбоцитов (ФАТ) - образуется в различных клетках (лейкоциты, эндотелиальные клетки, тучные клетки, нейтрофилы, моноциты, макрофаги, эозинофилы и тромбоциты), относится к веществам с сильным биологическим действием.

ФАТ задействован в патогенезе аллергических реакций немедленного типа. Он стимулирует агрегацию тромбоцитов с последующей активацией фактора XII (фактора Хагемана). Активированный фактор XII, в свою очередь, активирует образование кининов, наибольшее значение из которых имеет брадикинин.

Группа антитромбогенных факторов представлена нижеперечисленными биологически активными веществами.

Тканевой активатор плазминогена (tPA, фактор III, тромбопластин, ТАП) - сериновая протеаза катализирует превращение неактивного профермента плазминогена в активный фермент плазмин и является важным компонентом системы фибринолиза. ТАП является одним из ферментов, наиболее часто вовлекаемых в процессы деструкции базальной мембраны, внеклеточного матрикса и инвазии клеток. Он продуцируется эндотелием и локализован в стенке сосудов. ТАП представляет собой фосфолипопротеин, эндотелиальный активатор, высвобождаемый в кровоток под действием разных стимулов.

Основные функции сводятся к инициации активации внешнего механизма свертывания крови. Он обладает высоким сродством к циркулирующему в крови ф.VII. В присутствии ионов Са2+ ТАП образует комплекс с ф.VII, вызывая его конформационные изменения и превращая последний в сериновую протеиназу ф.VIIа. Возникающий комплекс (ф.VIIа-Т.ф.) превращает ф.Х в сериновую протеиназу ф.Ха. Комплекс ТАП-фактор VII способен активировать как фактор X, так и фактор IX, что, в конечном итоге, способствует образованию тромбина.

Тромбомодулин - протеогликан, содержащийся в сосудах и являющийся рецептором для тромбина. Эквимолярный комплекс тромбин-тромбомодулин не вызывает превращения фибриногена в фибрин, ускоряет инактивацию тромбина антитромбином III и активирует протеин C, один из физиологических антикоагулянтов крови (ингибиторов свертывания крови). В комплексе с тромбином тромбомодулин функционирует в качестве кофактора. Связанный с тромбомодулином тромбин в результате изменения конформации активного центра приобретает повышенную чувствительность в отношении инактивации его антитромбином III и полностью теряет способность взаимодействовать с фибриногеном и активировать тромбоциты.

Жидкое состояние крови поддерживается благодаря ее движению, адсорбции факторов свертывания эндотелием и, наконец, благодаря естественным антикоагулянтам. Важнейшие из них - это антитромбин III, протеин С, протеин S и ингибитор внешнего механизма свертывания.

Антитромбин III (АТ III) - нейтрализует активность тромбина и других активированных факторов свертывания крови (фактора XIIa, фактора XIa, фактора Xa и фактора IXa). В отсутствие гепарина комплексирование АТ III с тромбином протекает медленно. При связывании остатков лизина АТ III с гепарином в ее молекуле происходят конформационные сдвиги, способствующие быстрому взаимодействию реактивного места АТ III с активным центром тромбина. Это свойство гепарина лежит в основе его антикоагулянтного действия. АТ III образует комплексы с активированными факторами свертывания крови, блокируя их действие. Эта реакция в сосудистой стенке и на эндотелиальных клетках ускоряется гепариноподобными молекулами.

Протеин С - синтезируемый в печени витамин-К-зависимый белок, который связывается с тромбомодулином и превращается тромбином в активную протеазу. Взаимодействуя с протеином S, активированный протеин С разрушает фактор Va и фактор VIIIa, прекращая образование фибрина. Активированный протеин С может также стимулировать фибринолиз. Уровень протеина С не столь жестко связан с наклонностью к тромбозам, как уровень АТ III. Кроме того, протеин С стимулирует выделение тканевого активатора плазминогена эндотелиальными клетками. Кофактором протеина С служит протеин S.

Протеин S - фактор протромбинового комплекса, кофактор протеина С. Снижение уровня АТ III, протеина С и протеина S или их структурные аномалии ведут к повышению свертываемости крови. Протеин S - витамин К - зависимый одноцепочечный плазменный протеин, является кофактором активированного протеина С, вместе с которым регулирует скорость свертывания крови. Протеин S синтезируется в гепатоцитах, эндотелиальных клетках мегакариоцитах, клетках Лейдинга, а также в клетках мозга. Протеин S функционирует как неэнзиматический кофактор активированного белка C, сериновая протеаза, участвующая в протеолитической деградации факторов Va и VIIIa.

Все факторы, влияющие на рост сосудов и гладкомышечных клеток, делятся на стимуляторы и ингибиторы. Основные стимуляторы представлены ниже.

Ключевой активной формой кислорода является супероксид анион-радикал (Ō2), образующийся при присоединении одного электрона к молекуле кислорода в основном состоянии. Ō2 представляет опасность тем, что способен повреждать белки, содержащие железо-серные кластеры, такие как аконитаза, сукцинатдегидрогеназа и НАДН-убихинон оксидоредуктаза. При кислых значениях рН Ō2 может протонироваться с образованием более реакционноспособного пероксидного радикала. Присоединение двух электронов к молекуле кислорода или одного электрона к Ō2 приводит к образованию Н2О2, которая является окислителем умеренной силы.

Опасность любых реакционно-активных соединений в значительной степени зависит от их стабильности. Экзогенно возникшие Ō2 могут проникать в клетку и (наряду с эндогенными) участвовать в реакциях, приводящих к различным повреждениям: перекисном окислении ненасыщенных жирных кислот, окислении SH-групп белков, повреждении ДНК и др.

Фактор роста эндотелиальных клеток (beta-Endothelial Cell Growth Factor) - обладает свойствами ростового фактора эндотелиальных клеток. 50 % аминокислотной последовательности молекулы ECGF соответствует структуре фактора роста фибробластов (FGF). Оба эти пептида также обнаруживают сходную аффинность к гепарину и ангиогенную активность in vivo. Основной фактор роста фибробластов (bFGF) считается одним из важных индукторов опухолевого ангиогенеза.

Главные ингибиторы роста сосудов и гладкомышечных клеток представлены следующими веществами.

Эндотелиальный натрийуретический пептид С - вырабатывается, главным образом, в эндотелии, но обнаруживается также в миокарде предсердий, желудочков и в почках. Вазоактивным действием обладает CNP, выделяющийся из эндотелиальных клеток и паракринно воздействующий на рецепторы гладкомышечных клеток, вызывая и вазодилятацию. Синтез CNP усиливается в условиях дефицита NO, что имеет компенсаторное значение при развитии артериальной гипертензии и атеросклерозе.

Макроглобулин α2 - это гликопротеин, который относится к α2-глобулинам и представляет собой одну полипептидную цепь с молекулярной массой 725000 кДа. Нейтрализует плазмин, оставшийся неинактивированным после взаимодействия с α2-антиплазмином. Угнетает активность тромбина.

Кофактор II гепарина - гликопротеин, одноцепочечный полипептид с молекулярной массой 65000 кДа. Его концентрация в крови равна 90 мкг/мл. Инактивирует тромбин, образуя с ним комплекс. Реакция значительно ускоряется в присутствии дерматансульфата.

Сосудистый эндотелий также вырабатывает факторы, влияющие на развитие и течение воспаления.

Они делятся на провоспалительные и противовоспалительные. Ниже представлены провоспалительные факторы.

Фактор некроза опухоли-α (ФНО-α, кахектин) - это пироген, во многом дублирует действие ИЛ-1, но кроме того, играет важную роль в патогенезе септического шока, вызванного грамотрицательными бактериями. Под влиянием ФНО-α резко увеличивается образование макрофагами и нейтрофилами Н2О2 и других свободных радикалов. При хроническом воспалении ФНО-α активирует катаболические процессы и тем самым способствует развитию кахексии.

Цитотоксическое действие ФНО-α на опухолевую клетку связано с деградацией ДНК и нарушением функционирования митохондрий.

Индикатором эндотелиальной дисфункции может служить С-реактивный белок (С-РБ). Накоплено достаточно сведений о взаимосвязи С-РБ с развитием поражений сосудистой стенки и его непосредственном участии в этом процессе. Ввиду этого уровень С-РБ рассматривается сегодня в качестве надежного предиктора осложнений сосудистых заболеваний мозга (инсульт), сердца (инфаркт), периферических сосудистых нарушений. С-РБ опосредует инициальные стадии повреждения сосудистой стенки: активацию эндотелиальных молекул адгезии (ICAM-l, VCAM-l), секрецию хемотаксических и провоспалительных факторов (МСР-1 - хемотаксический для макрофагов белок, ИЛ-6), способствуя привлечению и адгезии иммунных клеток к эндотелию. Об участии С-РБ в повреждении сосудистой стенки свидетельствуют, кроме того, и данные о депозитах С-РБ, обнаруженных в стенках пораженных сосудов при инфаркте миокарда, атеросклерозе, васкулитах.

Основной противовоспалительный фактор - оксид азота (его функции представлены выше).

Таким образом, сосудистый эндотелий, находясь на границе между кровью и другими тканями организма, полностью выполняет свои основные функции за счет биологически активных веществ: регуляция параметров гемодинамики, тромборезистентность и участие в процессах гемостаза, участие в воспалении и ангиогенезе.

При нарушении функции или структуры эндотелия резко меняется спектр выделяемых им биологически активных веществ. Эндотелий начинает секретировать агреганты, коагулянты, вазоконстрикторы, причем часть из них (ренин-ангиотензиновая система) оказывает влияние на всю сердечно-сосудистую систему. При неблагоприятных условиях (гипоксия, нарушения обмена веществ, атеросклероз и т. п.) эндотелий становится инициатором (или модулятором) многих патологических процессов в организме .

Рецензенты :

Бердичевская Е.М., д.м.н., профессор, зав. кафедрой физиологии ФГОУ ВПО «Кубанский государственный университет физической культуры, спорта и туризма» г. Краснодар;

Быков И.М., д.м.н., профессор, зав. кафедрой фундаментальной и клинической биохимии ГБОУ ВПО КубГМУ Минздравсоцразвития России, г. Краснодар.

Работа поступила в редакцию 03.10.2011.

Библиографическая ссылка

Каде А.Х., Занин С.А., Губарева Е.А., Туровая А.Ю., Богданова Ю.А., Апсалямова С.О., Мерзлякова С.Н. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ СОСУДИСТОГО ЭНДОТЕЛИЯ // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 11-3. – С. 611-617;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29285 (дата обращения: 18.07.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»