Молекулярные патобиохимичесие механизмы атеросклеротического поражения сосудистой стенки

 
 

Лекция №54 
 

Тема: Молекулярные патобиохимичесие механизмы атеросклеротического поражения сосудистой стенки

(4 часа) 
 
 
 
 
 
 
 
 

План: 
 

1. Взаимодействие нативных  и модифицированных липопротеидов с эндотелием сосудов.
2. Взаимодействие модифицированных ЛП с макрофагами артериальной стенки и роль этих клеток  в развитии атеросклеротических поражений.
3. Взаимодействие гладкомышечных клеток с липопротеидами. Роль этих клеток в атерогенезе.
4. Участие лимфоцитов в атерогензе.
5. Липидные пятна  и фиброзные бляшки как морфологические проявления атеросклероза.
6. О регресси атеросклеротических поражений.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Взаимодействие нативных и модифицированных липопротеидов с эндотелием.

 

      На протяжении всей жизни, включая внутриутробный период, плазменные ЛП, как и другие компоненты крови, находятся в постоянном контакте с эндотелиальным покровом кровеносных сосудов.

      В настоящее время известны , по крайней мере , три функции эндотелия относительно ЛП плазмы крови. Первая – эндотелий является тем местом, где проявляется свое действие ЛПЛ. Будучи тесно связанной с мембраной эндотелиальных клеток, ЛПЛ на поверхности эндотелия расщепляет триглицериды ХМ и ЛПОНП.

      Вторая – эндотелий вовлечен в катоболизм ЛПНП, который происходит после захвата и интернализации ЛП-частиц эндотелиальными клетками при участии апо В, Е- и скэвенджер-рецепторов, а также других механизмов. Так как общая масса эндотелия  в организме человека составляет более 100г, реально допустить, что какая-то часть ЛПНП катоболизирует постоянно в эндотелиальных клетках.

      Третья – эндотелий, прямо или косвенно, овлечен в процесс накопления ЛП в  субэндотелиальном пространстве (интиме), что имеет прямое отношение к развитию атеросклероза. Рассмотрим более подробно эту фунцию эндотелия.

      Эндотелиальные клетки имеют, помимо апо В,Е-рецепторов, скэвенджер-рецепторы  и поэтому обладают способностью захватывать модифицированные ЛПНП. Однако опыты, проведенные на культуре эндотелиальных клеток , показали, что не смотря на активный захват ацетилированных ЛПНП  этими клетками с помощью  скэвенджер-рецепторов, никогда не наблюбалось накопления а клетках значительных количеств ХС и его эфиров. По-видимому , это можно объяснить тем, что эндотелиальным клеткам  присуща высокая ретроэндоцитозная активность, благодаря которой происходит удаление избыточных количеств захваченных ЛП из клетки. Ещё один путь, предохраняющий эндотелиальную клетку  от накопления в ней ХС и функционирующий в целостном организме – удаление НЭХС из клеточной мембраны с помощью ЛПНП.

      Повышение скорости обнавления эндотелиальных клеток под влиянием различных факторов, призванное обеспечить интегральную целостность эндотелия , способствует повышенному захвату регенерирующими клетками плазменных ЛП ( нативных, предмодифицированных и модифицированных) и тем самым липопротеиновой инфильтрации интимы.

      Согласно гипотезе , получившей название “ ответ на повреждение” (Ross R., Glomset J., 1973; Ross R., Harker L., 1976 ), именно повреждение эндотелия является пусковым механизмом в развитиии атеросклеротического процесса. По мнению авторов, главную роль в его развитии играет следующая цепь событий: повреждение эндотелия – адгезия тромбоцитов ( возможно, при участии ФАТ; см. раздел “ Факторы, активирующие тромбоциты” - секреция тромбоцитами фактора роста  - пролиферация  ГМК – атеросклероз. ГМК могут продуцировать свой митогенный фактор, и процесс, таким образом, приобретает неконтролируемый пролиферативный характер. При этом ЛП  плазмы отводится не ведущая, а вспомогательная роль. Предполагается, что при адгезии тромбоцитов  на поврежденные участки  эндотелия активируется образование этими клетками тромбоксанов (в частности, тромбоксана А2), который стимулирует агрегацию тромбоцитов, сокращение  в данном участке просвета артерии и образование тромба. Здесь гипотеза “ ответ на раздражение ” переплетается  с тромбогенной теорией, согласно которой  образование тромбов является первопричиной  в развитии атеросклеротического  процесса ( она впервые была предложена С.Rokitansky в середине  прошлого столетия ).

      В пользу предложенной гипотезы  свидетельствует  преимущественная локализация атеросклеротических поражений  в строго  определённых участках аорты  и артерий ( в дуге аорты и области  бифуркаций, в местах  отхождения  артерий , их разветвлений,  в извитых участках  артерий , в участках выше места сужения), где особенно  сильно проявляется действие таких гемодинамических факторов, как АД, напряжение сдвига, турбулентность тока крови, удар  пульсовой волны, способствующих повреждению эндотелия.

      Эндотелиальные клетки кровеносных сосудов продуцируют фактор, расслабляющий гладкую мускулатуру  сосудов  и получивший  в английской литературе название “endothelium derived relaxing factor (EDRF) ”. Это – коротко живущее вещество , идентифицированное  с окисью азота (NO )[Moncada S., Higgs E., 1991 ].

      Эндотелиальный расслабляющий фактор вместе с простациклином  участвует  в регуляции сосудистого  тонуса; вызывает расширение  сосудов  и угнетает агрегацию тромбоцитов[ Botting R., Vane J., 1989]. Экспериментальные исследования показали, что перекисно-модифицированные ЛПНП задерживают  образование или инактивируют упомянутый фактор [Chil j. еt al., 1992]. Предстоит  ещё выяснить, в какой степени это действие перекисно-модифицированных ЛП проявляется  в целостном организме.

      Эндотелиальные  клетки продуцируют  ещё один фактор – пептид, обладающий сосудосуживающим  действием  и названный эндотелином [ Yanagisawa M. Et al., 1992]. Исследования, проведенные с использованием культивируемых  эндотелиальных клеток  и изолированных кровеносных сосудов, выявили , что перекисно-модифицированные  ЛПНП  в этом случае  стимулируют образование эндотелина [ Boulanger C. Et al., 1992], т.е. способствуют сокращению артерий. Перекисно-модифицированные ЛПНП, следовательно, могут участвовать  в атерогенезе и развитии ИБС путем опосредованного влияния на систему  свертывания  крови и функционированое состояние артериальной стенки. 
 
 

2. Взаимодействие модифицированных ЛП с макрофагами артериальной стенки и роль  этих клеток  в развитии атеросклеротических поражений.

 
 

      Многие виды модификаций  ЛП, протекающие  в организме человека и животных, приводят к образованию частиц, утративших или ослабивших своюспособность взаимодействовать  с апо В, Е- рецепторами клеток паренхиматозного  и соединительнотканного  типа , но приобревших повышенную способность взаимодействовать со  скэвенджер-рецепторами  или другими рецепторами  клеток РЭС. Такая  направленность  модификации  ЛП рассматривается как атерогенная.

      Среди клеток РЭС особую роль в захвате  модифицированных ЛП и развитии атеросклероза  играют моноциты\ марофаги. В настоящее время  накопилось  достаточно убидительных данных о том, что проникновение  ЛП в интиму  артериальной стенки  и появление в ней модифицированных  ЛП ведут  к миграции  в артериальную стенку  плазменных моноцитов ( напомним , что  моноциты , попавшие  в артериальную стенку, называются макрофагоми). В целом миграцию моноцитов  можно рассматривать  как ответ на “ сигнал о помощи” со стороны  артериальной стенки, однако механизмы , контролирующие  этот процесс, недостаточно ясны. Описано несколько хемотаксических факторов  для моноцитов ; перекисно-модифицированные  ЛПНП, тромбин, активатор плазминогена, фибронектин, тромбоцитарный фактор роста, калликреин,  фрагменты эластина и коллагена. Хнмотаксическая активность обнаружена также в среде культивируемых фибробластов, эндотелиальных клеток и ГМК.

      Проникновение моноцитов в артериальную стенку предшествует их адгезии на поверхности эндотелия, по-видимому, в ответ на появление  в интиме  модифицированных  ЛП и секрецию хемотаксических веществ, хемоаттрактантов. Обращает на себя внимание образование  перемычек  между отдельными клетками, что свидетельствует о наличии моноцитарной  клеточной кооперации.

      Однако далеко не все моноциты, проникшие в интиму  артерий, возвращаются из неё в крооток в форме макрофагов. Значительная часть макрофагов  после захвата ими модифицированных ЛП и накопления  в них ЭХС транформируется  в пенистные клетки и остается в интиме  артерий. Подавляющая часть  пенистных клеток  гибнет, при этом  в интиму изливаются  накопленные в клетках ЭХС, НЭХС и кристаллы моногидрата ХС. Образуются очаговые скопления ХС и создается угроза  развития сильных липидных пятен, а затем  и атеросклеротических бляшек. Пенистую клетку можно рассматривать  как клетку- предшественницу  развития атеросклероза, а вместе с тем и как клетку спутницу атеросклеротических поражений; недаром пенистые клетки на различных стадиях их распада можно встретить в любой прогрессирующей атеросклеротической бляшке.

      Модификация  ЛП может привести к тому, что измененные частицы приобретают аутоантигенные свойства, в таких случаях к ним образуются антителаи, а конечном счете, формируется  циркулирующие иммунные комплексы ЛП- антитело. При инкубации таких иммуных комплексов с макрофагами наблюдается резкое накопление в них ЭХС, появление кристаллов моногидрата ХС и превращение  макрофагальной клетки в пенистую.

      Миграцию моноцитов\макрофагов  в интиму артерий с общебиологических позиций  следует квалифицировать как одно из проявлений  защитной функции РЭС, направленной на захват  и удаление  из сосудистой стенки модифицированных ЛП. Вместе  с тем макрофаги, выполняя  эту функцию и превращаясь  в пенистые клетки, погибают на “ поле боя ”, и их гибель можно рассматривать как запускающее и усиливающее атеросклеротический процесс  событие. Макрофаг, следовательно, действует и как “ друг ”, и как “ злодей ”.

      Такое разнонаправленное в смысле жизненной целесообразности выполнение  функции этими клетками, по–видимому , можно объяснить с позиции эволюционного развития. Прежде всего , следует отметить , что атеросклероз – заболевание, наиболее четко проявляющееся  в пострепродуктивный период жизни человека. Далее, на протяжении длительного эволюционного периода продолжительность  жизни наших предков была очень короткой , и атеросклероз у них, естественно, не успевал развиться. Поэтому  в процессе эволюции не происходило отбора индивидуумов, устойчивых к развитию этого заболевания. В настоящее время, когда продолжительность жизни человека значительно возросла , он  расплачивается за это атеросклерозом  - преимущественно новым заболеванием, которое проявляется сравнительно редко  несколько тысячелетий назад, но в гигантских маштабах в наше время. Функция же макрофагов захватывать чужеродно изменившиеся ЛП оставалось той же самой. 
 

3. Взаимодействие гладкомышечных клеток с липопротеидами. Роль этих клеток в атерогенезе.

 

      Одной из характерных  морфологических черт атеросклероза является пролиферация ГМК  в интиме . Некоторые авторы придают этому явлению  ведущее значение в развитии атеросклеротических  поражений: моноклональная  теорият ; гипотеза “ ответ на повреждение”, другие рассматривают ее как ответную защитную реакцию на накопление в интиме ХС ?. Пролиферация ГМК в интиме предшествует их миграции из медии, где эти клетки составляют основу средней оболочки артерии и выполняет сократительную функцию, придающую артериям эластичность. Миграция ГМК из медии в интиму происходит под влиянием хемотаксических факторов, экспрессируемых эндотелиальными клетками, макрофагами и фибробластами  интимы артерий, по-видимому, в ответ на появление в ней  модифицированных ЛП, пролиферация ГМК – под влиянием факторов роста. Впрочем, некоторые факторы роста, такие, как тромбоцитаный и фибробластный, обладают и хемотаксической активностью. В опытах in vito [ Ross R.,?1989], что тромбоцитарный фактор роста (PDGF) взаимодействует со специфическими  рецепторами на поверхности ГМК. Присоединение тромбоцитарного фактора к рецептору инициирует каскад реакций, включающих расщепление фосфатидилинозитдифосфата, активацию протеинкиназы С и увеличение концентрации внутриклеточного кальция. Кульминационным этапом являются активация синтеза ДНК и митоз.

      Мигрировавшие в интиму клетки и подвергшиеся в ней пролиферация ГМК резко изменяет свои свойства и превращает в “ метаболически активные” клетки, что, по- видимому, эквивалентно понятию “ синтезирующий тип ГМК ”, который можно наблюдать in vitro в результате так называемой фенотипической модуляции. Суть ее состоит в том , что в первичной структуре  ГМК при определенных подобранных условиях происходит спонтанное превращение обычного контрактильного типа клеток в Синтезирующий тип , сопсобный образовывать коллаген, эластин, гликозамингликаны, т.е. соединительнотканный матрикс будущей атеросклеротической бляшки?. Интересно отметить, что ГМК синтезирующего типа, обладающие апо В, Е-рецепторами и не содержащие скэвенджер-рецепторов, оказались способными при инкубации с нативными ЛПНП , но обогащенными НЭХС, аккумулировать ЭКХ. То же самое происходит, если к ГМК добавить ЛПНП, объединенные  ТГ с помощью ЛПЛ. Предполагается, что в первом случае вследствие наличия концентрационного градиента происходит прямой переход НЭХС из ЛПНП на клеточную мембрану, а из последней – в цитоплазму клетки, где НЭХС подвергаются эстерификации. Так как   при ГХС частицы ЛПНП обогащаются НЭХС, указанный механизм может быть  ответственным за  накопление  ЭХС в ГМК и, в какой-то степени, в макрофагах. Во втором случае ЛПНП , объединенные ТГ, захватываются  ГМК с помощью  апо В, Е-рецепторов, но остается неясным, почему происходит накопление  в клетке ЭХС, другими словами, почему изменение  липидного состава  в сердцевине ЛП- частицы ведет к поломке механизмов регуляции клеточного гомеостаза ХС. И здесь  опять-таки следует заметить, что секреторные клетками артериальной  стенки, в том числе макрофагами, липаза могут модифицировать в ней ЛПНП и ускорить их захват ГМК и самими макрофагами, способствуя накоплению в этих клетках ЭХС .