Патогенетические механизмы атеросклероза

Информация только для специалистов в сфере медицины, фармации и здравоохранения!
 556

Патогенетические механизмы атеросклероза

Карманные рекомендации по ведению пациентов
с атеросклерозом и дислипидемией

Авторы: Ежов М.В., Сергиенко И.В.

Монография представляет собой синтез исторических и современных аспектов изучения атеросклероза, а также включает в себя обновленные рекомендации по ведению дислипидемии Национального общества по изучению атеросклероза. Представляется обоснование более низкого целевого уровня холестерина, дается обзор последних исследований гиполипидемической терапии для профилактики сердечно-сосудистых осложнений атеросклеротического генеза.

Общие положения

Основным элементом атеросклеротического поражения является АСБ. По мере увеличения ее объема она вызывает сужение просвета артерии и способствует нарушению кровотока. Накопление липидов в сердцевине бляшки сопровождается увеличением ее размеров, в результате чего фиброзная покрышка бляшки под действием специфических энзимов (эластаз, металлопротеиназ) истончается и при определенных условиях может разорваться. Разрыв бляшки сопровождается активацией коагуляционного каскада крови, агрегацией тромбоцитов с образованием тромба, блокирующего просвет сосуда, и появлением характерных клинических проявлений ишемии органа, кровоснабжаемого пораженной артерией.

АСБ могут быть стабильными и нестабильными. Такая дифференциация для клинициста более важна, чем степень стенозирования артерии. Стабильность бляшки зависит от ее строения, размеров и конфигурации. Стабильные бляшки характеризуются толстой, плотной фиброзной покрышкой, богатой коллагеном [23]. Такие АСБ характеризуются медленным ростом в течение многих лет, они могут не оказывать значимого влияния на кровоснабжение органов. Нестабильные бляшки характеризуются тонкой (<65 мкм) фиброзной капсулой, признаками активного воспаления (инфильтрация фиброзной покрышки клетками воспаления, в основном макрофагами, активированными Т-клетками и тучными клетками), крупным липидным ядром (>40% от объема АСБ), участками микрокальциноза и кровоизлияниями в ядро (рис. 1) [24]. Ранним триггером атерогенеза является повреждние эндотелия различными факторами, воздействующими со стороны просвета артерии. Эти же факторы обусловливают высвобождение синглетного кислорода, что сопровождается окислением ЛНП. Окисленные ЛНП проникают в субинтимальное пространство и захватываются (моноцитами) макрофагами [25]. Активные формы кислорода (АФК) воздействуют на эндотелиальные клетки (ЭК) и вызывают их активацию. Активированные ЭК продуцируют молекулы клеточной адгезии и хемокины. Это способствует адгезии лейкоцитов, в особенности моноцитов, которые проникают в интиму, фагоцитируют окисленные ЛНП и потенцируют воспаление в сосудистой стенке. Макрофаги по мере накопления в них липидов превращаются в пенистые клетки. Эти клетки на первом этапе формирования атеросклероза, накапливаясь в интиме, образуют липидные пятна и полоски (стадия липоидоза) и становятся основой липидного ядра будущей бляшки [26].

Рисунок 1.  Фиброатерома с тонкой покрышкой

atherosclerosis_1_PIC1.jpg

По мере прогрессирования атеросклероза в участках отложения липидов разрастается соединительная ткань, чему способствует увеличение количества липидов, высвобождающихся в результате гибели (апоптоза) главным образом пенистых клеток, перегруженных липидами. Кроме того, могут быть активированы процессы, ведущие к неоваскуляризации ядра АСБ. При этом вновь образованные сосуды обладают повышенной проницаемостью и ломкостью, что ведет к кровоизлиянию в ядро бляшки и развитию локального воспаления. Одновременно с этим происходит рост соединительной ткани в участке атеросклеротического поражения. Количество клеточных элементов в ней уменьшается, а коллагеновые волокна утолщаются, формируя соединительнотканный каркас (покрышку) АСБ, который отделяет липидное ядро от просвета сосуда. Так формируется типичная фиброзная бляшка, выступающая в просвет сосуда и, по мере увеличения в объеме, нарушающая кровоток в нем [27]. Клиническое и прогностическое значение сформировавшейся АСБ во многом зависит именно от структуры ее фиброзной покрышки и размеров липидного ядра. При длительном формировании бляшки ее фиброзная покрышка обычно хорошо выражена и меньше подвержена повреждению и разрывам. При этом отмечается постепенное сужение просвета артерии, подвергающейся компенсаторному ремоделированию, в результате которого длительное время кровоток в участке атеросклероза не меняется и у пациента отсутствуют признаки ишемии. Однако по мере роста бляшки компенсаторные резервы артерии к ремоделированию ослабевают, и бляшка выступает в просвет сосуда, постепенно блокируя кровоток. В случае поражения коронарных артерий происходит постепенное прогрессирование стенокардии [28].

В некоторых случаях, обычно на относительно ранних стадиях формирования бляшки, ее липидное ядро хорошо выражено (до 30% и более от общего объема бляшки), а соединительнотканная капсула сравнительно тонкая и может легко повреждаться под действием различных факторов. Такие АСБ могут стать источником формирования эмболов (микротромбы, частицы самой АСБ), а атероматозное изъязвление служит основой для образования тромба. Эмболия частицами нестабильной АСБ может возникать как осложнение хирургических операций на аорте, при проведении ангиографии, тромболитической терапии [29]. Завершающей стадией атеросклероза является атерокальциноз – отложение солей кальция в атероматозные массы, межуточное вещество и фиброзную ткань, что существенно увеличивает плотность АСБ. Следует отметить, что при равномерном отложении кальциноз не увеличивает риск развития сердечно-сосудистых осложнений, тогда как гетерогенная кальцификация АСБ повышает риск подобных осложнений [30].

Роль липидов и липопротеидов

К липидам крови относят ХС, триглицериды (ТГ), фосфолипиды (ФЛ) и свободные жирные кислоты (ЖК). Все они имеют важное биологическое значение. ХС – обязательный компонент всех клеточных мембран, он также участвует в синтезе стероидных половых гормонов, в образовании желчных кислот. Эфиры ХС, которые образуются при этерификации свободного ХС с присоединением радикала жирной кислоты под действием фермента лецитинхолестеринацилтрансферазы (ЛХАТ), представляют собой наиболее активную метаболическую часть ХС. Они секретируются гепатоцитами в кровоток в составе липопротеидов очень низкой плотности (ЛОНП) [31].

Примерно треть суточной потребности в ХС (700–800 мг) обеспечивается за счет поступающей в организм пищи; ХС всасывается в тонком кишеч-нике, участвуя в образовании хиломикронов (ХМ). Оставшиеся две трети необходимого ХС (1500–1600 мг) синтезируются в гепатоцитах. Синтез ХС осуществляется путем превращения ацетил-КоА в мевалоновую кислоту; этот процесс регулируется ГМГ-КоА-редуктазой [32]. Продуктами катаболизма ХС являются нейтральные стерины и желчь. Желчные кислоты не только играют важную роль в процессе пищеварения, они всасываются в тонком кишечнике обратно в кровь и поступают в печень, представляя собой дополнительный материал для ресинтеза ХС [26].

ТГ представляют собой сложные эфиры глицерина и ЖК. В норме они депонируются в жировой клетчатке (висцеральной и подкожной). При эмоциональном стрессе, значительной физической нагрузке они подвергаются липолизу, в результате чего образуются свободные ЖК, которые поглощаются клетками мышечной ткани в качестве субстрата для окисления в митохондриях и выработки энергии (синтеза АТФ). Вскоре после приема пищи концентрация ТГ в крови становится максимальной и через 10–12 ч возвращается к исходному уровню. Однако при патологических состояниях, например при дефекте гена постгепариновой липопротеинлипазы или при СД, гипертриглицеридемия (ГТГ) сохраняется длительное время и может способствовать развитию атеросклероза и атероматоза [26].

ФЛ являются составной частью клеточных мембран и различных Лп. К ФЛ также относятся такие полярные липиды, как фосфатидилхолин и сфингомиелин. В последнее время интенсивно изучается фермент липопротеидассоциированная фосфолипаза А2 (Лп-ФЛА2) [33]. Она секретируется лейкоцитами и проявляет свое действие в составе цир-кулирующих в крови Лп. Лп-ФЛА2 гидролизует ФЛ поверхностного монослоя окисленных ЛНП, образуя при этом эндогенные медиаторы воспаления – лизофосфатидилхолин и окисленные неэтерифицированные ЖК, которые задействованы в патогенезе атеросклероза [34]. Липиды являются гидрофобными веществами и не могут переноситься кровью в растворенном виде. В крови и межклеточной среде их переносят специфичные транспортные макромолекулы – Лп в форме липидно-белковых комплексов сферической формы, сформированных по единому принципу, но имеющих разную структуру. В центре Лп располагаются гидрофобные молекулы эфиров ХС и ТГ, снаружи, в виде монослоя, – свободный (неэтерифицированный) ХС, ФЛ и апобелки (рис. 2).

Рисунок 2. Строение ЛНП (ХС – холестерин, ТГ – триглицериды, Лп-ФЛА2 – липопротеинассоциированная фосфолипаза А2)

atherosclerosis_2_PIC2.jpg

Липопротеидные частицы различаются по размерам, плотности, количеству входящих в их состав ХС и ТГ. Компонентами липопротеидной частицы являются специфические апобелки (аполипопротеины), которые выполняют двоякую роль: с одной стороны, обеспечивают взаимодействие Лп с соответствующими рецепторами в печени и других тканях, с другой – регулируют скорость реакций липолиза липопротеидных частиц, богатых ТГ.

Основными Лп плазмы в порядке возрастания их гидратированной плотности и уменьшения размеров являются: ХМ, ЛОНП, ЛПП, ЛНП, ЛВП; среди последних выделяют две подфракции: ЛВП2 и ЛВП3 [26]. Особое место принадлежит липопротеиду (а) (Лп(а)). Лп(а) представ-ляет собой надмолекулярный комплекс, состоящий из ЛНП-подобной частицы, в которой апобелок В100 (апоВ100) ковалентно связан с уникальным апобелком(а) [апо(а)]. Апо(а) по своей структуре имеет сходство с плазминогеном и, следовательно, может подавлять процесс фибринолиза [35]. Рядом эпидемиологических, генетических исследований установлена несомненная независимая причинная и прямая связь Лп(а) с риском развития ССЗ атеросклеротического происхождения. Уровень Лп(а) в сыворотке крови генетически предопределен. Определение уровня Лп(а) в плазме крови для скрининговой оценки сердечно-сосудистого риска в общей популяции не рекомендуется; хотя уровень этого показателя следует определять у пациентов из группы высокого риска (раннее развитие ССЗ, СГХС, рецидив ССЗ, несмотря на оптимальную гиполипидемическую терапию, 10-летний риск фатального события по шкале SCORE ≥5 или у пациентов с наследственным анамнезом ранней ИБС, а также для рестратификации у пациентов с умеренным риском по шкале SCORE 1–5% (класс IIа, уровень С). Риск рассматривается как значительный, когда Лп(а) выше 80-й процентили (50 мг/дл) [36]. Различные Лп содержат присущие только им специфические белки – апобелки. Основные апобелки ХМ – апоВ48, апоЕ и апоCII. Первые два являются лигандами, обеспечивающими связывание ремнантов ХМ со скавенджер-рецепторами гепатоцитов. АпоCII является кофактором, активирующим липопротеинлипазу плазмы – фермент, гидролизующий липопротеидные частицы с высоким содержанием ТГ. В ЛОНП и ЛПП основными апобелками являются апоВ100 и апоЕ, которые выполняют функцию лигандов при связывании этих частиц с рецепторами печени. В ЛОНП, поскольку они, как и ХМ, подвергаются гидролизу под действием липопротеинлипазы, присутствует кофактор – апоCII. В ЛНП основным и единственным апобелком является апоВ100, благодаря которому они захватываются и выводятся из кровотока ЛНП-рецепторами гепатоцитов [26].

ЛВП содержат апоAI и апоАII. Оба апобелка являются лигандами для связывания ЛВП как с клетками периферических тканей посредством специфических рецепторов кассетных транспортеров АВСА1, так и со скавенджер-рецепторами В1 в печени. Основная функция этого класса Лп – обратный транспорт ХС из периферических тканей, в т. ч. из сосудистой стенки, к гепатоцитам. В клинической практике и в эпидемиологических исследованиях для оценки степени риска определяют уровни в крови общего ХС, ХС ЛНП и ЛВП, а также ТГ. В сомнительных случаях, например, при нормальных значениях пере-численных показателей у больного с ИБС, определяют уровни Лп(а) и апобелков, которые могут точнее охарактеризовать атерогенную ДЛП (табл. 1).

Таблица 1. Характеристики липопротеидов

  ХМ ЛОНП ЛПП ЛНП Лп(а) ЛВП2 ЛВП3
Атерогенность Умеренная Высокая Антиатерогенные
Плотность (г/мл) <0,95 0,95–1,006 1,006–1,019 1,019–1,063 1,05–1,12 1,063–1,125 1,125–1,210
Диаметр (нм) 100–1000 30–80 25–50 18–28 21–26 10–20 5–10
Апобелок апоB48, CI, CII, CIII, E апоB100, CI, CII, CIII, E апоЕ, B100 апоB100, апо(а) апоAI, AII, AIV, CI, CII, CIII, D, E
% белка <2 10 18 25 33 57
% ХС 8 22 29 50 30
% ФЛ 7 18 22 21 60
% ТГ 84 50 31 4 10

Экзогенный и эндогенный метаболизм липидов и липопротеидов

Для более наглядного представления механизмов развития ДЛП рассмотрим два основных пути метаболизма липидов и Лп: экзогенный (рис. 3) и эндогенный (рис. 4).

Рисунок 3. Экзогенный обмен холестерина (ЛПЛ – липопротеинлипаза, SR-BI – скавенджер-рецептор класса В)

atherosclerosis_3_PIC3.jpg

В тонком кишечнике жиры пищи подвергаются гидролизу и всасываются эпителиальными клетками в виде свободных ЖК, ХС и моноацилглицеридов. Там же, в эпителиальных клетках, происходит ресинтез ТГ, из кишечника ХМ через лимфатическую систему попадают в грудной лимфатический проток. Одновременно энтероциты формируют ЛВП, которые содержат апоAI и апо АI-АII. ХМ в качестве апобелков содержат только апоВ48. В лимфатической системе происходит обмен апобелков – в частности, ХМ помимо апоВ48 приобретают также апоCII и апоЕ, донорами которых служат ЛВП. Процесс гидролиза ХМ происходит на поверхности капилляров артериального русла под действием липопротеинлипазы с участием апоCII в качестве кофактора. В результате образуются более мелкие частицы (ремнанты ХМ) и свободные ЖК, которые связываются с альбумином. ЖК откладываются в висцеральной и подкожной жировой клетчатке. Ремнанты поступают в печень, связываясь с рецепторами гепатоцитов к апоВ48 и апоЕ, и подвергаются дальнейшему гидролизу до ЖК и ХС, из которых гепатоциты синтезируют эндогенные ЛОНП [26].

Рисунок 4. Эндогенный обмен холестерина (ПЛ – печеночная липаза, ЛПЛ – липопротеинлипаза, ЛНП-R – рецептор к ЛНП, ЛНП – липопротеиды низкой плотности, ЛВП – липопротеиды высокой плотности, ЛПОНП – липопротеиды очень низкой плотности, СЕТР – cholesteryl ester transfer protein или белок-переносчик эфиров холестерина)

atherosclerosis_4_PIC4.jpg

Уровень ХМ в крови достигает своего максимума вскоре после приема пищи и зависит от ее состава. Пища с высоким содержанием насыщенных ЖК, рафинированных углеводов ведет к значительному повышению уровня ХМ, однако в физиологических условиях он через 9–12 ч возвраща-ется к исходному. Пища с низким содержанием жиров, богатая клетчаткой и сложными углеводами, не вызывает существенного повышения уровня ХМ. У больных с ДЛП выведение ХМ из крови замедляется, и их уровень в течение длительного времени остается повышенным. Это характерно для пациентов с метаболическим синдромом (МС), ожирением, СД. Уровень ХС в крови зависит от трех факторов: абсорбции ХС пищи, син-теза эндогенного ХС и экскреции/реабсорбции билиарного ХС. В любом случае при повышении синтеза и/или снижении катаболизма ХС его уровень в крови возрастает [26].

Всасывание ХС в эпителии тонкого кишечника обеспечивается особым транспортным белком, подобным белку Ниманна – Пика (NPC1L1, Niemann – Pick Cl-like 1). Понимание особенностей экзогенного метаболизма ХС привело исследователей к разработке такого препарата, как эзетимиб – ингибитор всасывания ХС в кишечнике. В клетках печени происходит синтез ЛОНП, богатых ТГ, в состав которых входят апоВ100 и апоЕ, обеспечивающие функции лигандов. Попав в кровоток, ЛОНП, как и ХМ, подвергаются гидролитическому расщеплению под действием постгепариновой липопротеинлипазы. В результате ЛОНП теряют часть ТГ и превращаются в более мелкие и плотные липидные частицы – липопротеиды промежуточной плотности (ЛПП), часть из которых в свою очередь подвергается гидролизу, а другая часть захватывается гепатоцитами посредством апоВ100 и апоЕ рецепторов. Гидролизованные ЛПП теряют часть ТГ, которые транспортируются к ЛВП, в обмен на эфиры ХС. Этот процесс осуществляется при помощи специфического белка – переносчика эфиров ХС (СЕТР, cholesteryl ester transfer protein). Гидролизованные ЛПП, теряя ТГ и ЖК, превращаются в ЛНП, содержащие до 40% эфиров ХС, а из апобелков – исключительно апоВ100. Из кровотока ЛНП выводятся всеми клетками, содержащими на плазматической мембране рецепторы к апоВ100 (ЛНП-рецепторы), но преимущественно гепатоцитами [26].

Повреждение эндотелия

Первичным процессом для локального развития атеросклеротического поражения в стенке сосуда является эндотелиальная дисфункция. Эндотелий регулирует сосудистый тонус через высвобождение вазодилататорных и констрикторных факторов, модулирует сократительную активность гладкомышечных клеток (ГМК) сосуда [38, 39]. В норме преобладает высвобождение вазодилататорных факторов, к которым относятся: 

  • монооксид азота (NO) – молекула, регулирующая сосудистый гомеостаз и поддерживающая базальный тонус сосудов, нормализуя их реактивность, способность к дилатации, уровень АД. Обладает антиагрегационными, антиадгезивными, антитромбогенными, противовоспалительными и ингибирующими неоангиогенез свойствами;

  • эндотелиальный фактор гиперполяризации (EDHF) – субстанция, биохимически идентичная брадикинину. Она способна вызывать гиперполяризацию ГМК, при этом происходят снижение их чувствительности к вазоконстрикторным факторам и повышение вазодилатации через индукцию синтеза NO и простациклина;

  • простациклин I2 (PGI2) – простагландин, образующийся из ФЛ. Действует как антиагрегант и противосвертывающий фактор;

  • натрийуретический пептид С-типа и адреномедуллин, действующие как прямые вазодилататоры за счет увеличения продукции цАМФ в результате активации аденилатциклазы [40].

К вазоконстрикторным (повреждающим стенку сосуда) факторам относятся эндотелин-1 (ET-1), тромбоксан А2, простагландин F2α, супер-оксид-анион [41].

Кроме того, эндотелиоциты синтезируют множество других факторов. В субэндотелиальное пространство попадают компоненты базальной мембраны, коллаген, эластин, ламинин, протеазы и их ингибиторы, тромбоспондин, мукополисахариды, витронектин, фибронектин, фактор Виллебранда и другие белки. Кроме того, в просвет сосуда эндотелиоциты выделяют факторы, регулирующие реактивность тром-боцитов и текучесть крови. Это гликозаминогликаны (GAG), комплексы гепарин (гепарин-сульфат)-антитромбин III, тромбин-тромбомодулин-протеин C, плазминоген. Гепарин является естественным прямым антикоагулянтом, он активирует антитромбин III, который в свою очередь ингибирует тканевые активаторы плазминогена. В норме ЭК производят достаточный объем гепарина для поддержания нормального антикоагуляционного баланса внутри сосуда, т. е. эндотелий действует как мощная антикоагулянтная система, в которой белки свертывания крови не активируются, а клеточные компоненты крови не образуют конгломератов.

Под воздействием ФР способность ЭК выделять вазодилататоры уменьшается, тогда как образование вазоконстрикторов сохраняется или увеличивается. Такие ФР, как ГХС, гипергликемия, АГ, эндотоксины) оказывают повреждающее действие на структуру гликокаликса, покрывающего монослой эндотелия. Кроме того, к факторам повреждения эндотелия также относятся гомоцистеин, Лп(а), С-реактивный белок (СРБ) и антитела к окисленным формам ЛНП (окЛНП). Интегрально воз-действие вредоносных факторов ведет к дисфункции эндотелия, которая характеризуется следующей цепью патологических процессов:

  • нарушением целостности гликокаликса;

  • повышением проницаемости эндотелия;

  • апоптозом эндотелиоцитов, разрывом связей между ними (аноикоз) с образованием дефектов в монослое [42].
В норме эндотелий препятствует проникновению в интиму таких крупных молекул, как ЛНП и Лп(а). Однако при повышении проницаемости эндотелия в сочетании с повышенным содержанием ЛНП в кровотоке происходит захват ЛНП эндотелиоцитами с последующим их проникновением в интиму (субэндотелиальное пространство). Проникновение ЛНП и ЛОНП в интиму происходит за счет связывания апоВ100 с гликозаминогликанами и эластином интимы [43]. Следует отметить, что малые плотные частицы ЛНП (образующиеся, например, при СД) могут проникать в интиму через межклеточные промежутки. При дальнейшем повреждении эндотелия проникновение ЛНП в интиму становится нерегулируемым. Дополнительный риск ССО связан с проникновением в интиму Лп(а), обладающего протромботическим свойством [36].

Окисление ЛНП

Как уже говорилось, эндотелий способен регулировать тонус гладкой мускулатуры стенки сосудов путем выделения NO. Реакцию образования NO из терминального гуанидинового атома азота L-аргинина катализируют ферменты семейства NO-синтаз (NOSs). Один из этих ферментов, эндотелиальная NO-синтаза (eNOS), Ca2+-зависима. Она постоянно находится в клетках различных типов, включая клетки эндотелия. Активность превращения L-аргинина в NO определяется балансом между синтезом и распадом NO путем его реакции с супер оксид-анионом (O2-). В физиологических условиях O2- заметно не влияет на концентрацию NO. Однако при наличии факторов сердечно-сосудистого риска продукция O2- быстро становится избы-точной. Источником O2- в этих условиях становятся восстановленная бета-НАДФ(H+)-оксидаза (NOX), индуцируемая NO-синтаза (NOS II), а также синтезируемые лейкоцитами миелопероксидаза (МПО) и липоксигеназа. При повышенных концентрациях O2- разрушает NO с образованием пероксинитрита (ONOO-), который является мощным оксидантом [44]. Оба аниона участвуют в формировании окЛНП. К другим вариантам модификации ЛНП в интиме относятся их агрегация, гликирование, деградация (фрагментация) апоB, гидролиз ФЛ. Модифицированные ЛНП стимулируют синтез молекул адгезии, хемокинов, факторов роста, увеличивают пролиферацию ГМК и деградацию коллагена, повышают активность коагуляционных факторов в крови, запуская таким образом иммуновоспалительные процессы в сосудистой стенке [45].

Активация эндотелия и адгезия лейкоцитов

В основе воспалительной реакции в сосудистой стенке лежат процессы дальнейшего повреждения эндотелия АФК (англ.: reactive oxygen species, ROS). Под действием окислительного стресса, при продолжающемся повреждающем воздействии на эндотелий АФК, в зоне повреждения происходят активация эндотелия и экспрессия им молекул адгезии и цитокинов, в частности хемокинов, что ведет к проникновению в сосудистую стенку лейкоцитов. Наибольшую роль в этом процессе играют моноциты, однако показана важная роль нейтрофилов и Т-лимфоцитов [46]. Механизм привлечения и проникновения через эндотелий разных типов лейкоцитов имеет общие принципы и этапы, однако он реализуется в различные сроки и при помощи различных комбинаций молекул адгезии (интегринов, селектинов, адгезивных рецепторов суперсемейства иммуноглобулинов), хемокинов и их рецепторов на лейкоцитах. Такая вариабельность основного механизма ведет к привлечению специфических популяций лейкоцитов на разных стадиях поражения [47].

В качестве наиболее общего примера механизма взаимодействия эндотелия и лейкоцитов можно привести механизм привлечения моноцита подкласса Ly6Chigh (Gr1+) у мышей [48]. Он состоит из следующих этапов:

  1. Захват. На этом этапе циркулирующий в крови моноцит, имеющий на своей мембране гликопротеиновый лиганд P-селектина 1 (PSGL-1, SELPLG, CD162), образует связь с P-селектином – молекулой адгезии, постоянно синтезируемой эндотелиоцитом. Дополнительный синтез селектинов и VCAM-1 активируется транскрипционным ядерным факто-ром NF-κB [49].

  2. Перекатывание. Захваченный моноцит начинает связываться также с E-селектином (через лиганд PSGL-1 и рецептор CD44) и продвигаться по поверхности эндотелия. На моноцит через соответствующие рецепторы начинают оказывать влияние хемокины, важнейшими из которых считаются CCL2 (MCP-1) (рецептор на моноците – CCR2), CXCL8 (интерлейкин-8, ИЛ-8) (рецептор – CXCR1/2) и CX3CL1 (фракталкин) (рецептор – CX3CR1). На данном этапе часть хемокинов, иммобилизованных на поверхности активированного эндотелия с помощью гликозаминогликанов (GAG), взаимодействует (через рецепторы, сопряженные с G-белком, GPCR) с моноцитарным интегрином VLA-4 (α4β1-интегрина) и изменяет его конфигурацию.

  3. Адгезия. Активированный интегрин VLA-4 приобретает высокую аффинность к эндотелиальным молекулам адгезии VCAM-1 и ICAM-1, за счет чего замедляет движение и фиксируется на эндотелии [50].

  4. Диапедез и трансмиграция. Проникновение моноцитов через эндотелий может осуществляться как парацеллюлярно (между эндотелиоцитами), так и трансцеллюлярно (сквозь мембрану эндотелиоцита). В этом процессе основную роль играют эндотелиальные молекулы адгезии ICAM-1/2, VCAM-1, JAM-B/C, VE-кадгерин, различные моноцитарные интегрины, ESAM, а также PECAM1 (CD31), CD99, JAM-A, вырабатываемые как эндотелием, так и моноцитами, при непосредственном контроле хемокинов. В результате моноцит оказывается в субэндотелиальном пространстве.
Адгезия T-лимфоцитов происходит в основном за счет воздействия интегрина αLβ2 (LFA-1) через ICAM-1. Основные рецепторы Т-лимфоцитов – CXCR3/6 и CCR5, с которыми связываются хемокины CXCL9/10/11/16 и CCL5 (RANTES).

Для моноцитов подкласса Ly6Clow фракталкин играет большую роль в их выживании [51], а их перемещение по эндотелию происходит медленнее и может быть достаточно длительным («патрулирование» эндотелия). Эти моноциты также несут рецептор CCR5.

Нейтрофилы, как и «воспалительные» моноциты Ly6Chigh, несут рецепnоры CXCR2 и CCR1/2/5, с которыми связываются хемокины CXCL1, CXCL8 (IL-8), CCL2 (MCP-1) и CCL5.

CXCL1-опосредованная адгезия моноцитов представляет собой отдельный механизм, реализуемый при высвобождении из окЛНП лизофосфатидилхолина (лизоФХ, англ.: LPC), образующегося при окислении фосфатидилхолина при участии липопротеид-ассоциированной фосфолипазы А2 (Лп-ФЛА2, англ.: Lp-PLA2). LPC при воздействии окис-ленных ЖК преобразуется в лизофосфатидную кислоту (ЛФК, англ.: LPA). Ненасыщенная ЛФК, связываясь с рецепторами LPA1/3 на эндотелиоцитах, вызывает активацию синтеза ими хемокина CXCL1, который участвует в адгезии моноцитов аналогично другим GAG-связанным хемокинам [52]. Таким образом, активируется гуморальный и клеточный механизм с вовлечением Т-лимфоцитов, пусковым моментом которого является повреждение эндотелия.

Активность лейкоцитов в интиме

Макрофаги

Роль макрофагов в атерогенезе изучена наиболее полно. Под воздей-ствием окЛНП в эндотелиоцитах увеличивается экспрессия цитокинов и факторов роста, в частности моноцитарного (М-КСФ, M-CSF) и гранулоцитарно-моноцитарного (ГМ-КСФ, GM-CSF) колониестимулирующих факторов. Под воздействием этих факторов, а также вырабатываемого лейкоцитами лейкотриена-B4 (LTB-4) большая часть проникших в интиму моноцитов Ly6Chigh дифференцируется в макрофаги [46]. Активация макрофагов происходит по двум основным путям. Под воздействием цитокинов, производимых Th1 (ИФγ), макрофаг активируется по классическому, первому типу (M1) [53, 54]. На поверхности таких «воспалительных» макрофагов М1 экспрессируются определенные типы скавенджер-рецепторов, чувствительные к окЛНП, в частности CD36, TLR (толл-рецепторы) 2/6, MSR1 (макрофагальный скавенджер-рецептор 1, SR-A1, CD204) и OLR1 (окЛНП-рецептор 1, LOX-1). Фагоцитоз окЛНП, опосредованный этими типами рецепто-ров, активизирует выработку макрофагами целого ряда активных химических соединений, среди которых основную роль играют про-воспалительные цитокины ИЛ-1β, ИЛ-6, фактор некроза опухоли (ФНО, TNF)-α), матриксные металлопротеиназы (ММП), хемокины, АФК и тромбоцитарный фактор роста (ТФР, PDGF). Хемокины стимулируют привлечение новых моноцитов в сосудистую стенку, создавая, таким образом, порочный круг. Макрофаги, захватившие большое количество окЛНП, трансформируются в так называемые пенистые (ксантомные, англ.: foam) клетки. Эти клетки постепенно теряют способность к миграции и накапливаются в интиме, являясь основой для формирования липидного ядра АСБ.

Второй тип макрофагов (М2) возникает при альтернативной активации макрофагов противовоспалительными цитокинами (ИЛ-4, ИЛ-10,ИЛ-13, трансформирующий ростовой фактор β (TGF-β)) [55, 56]. Такие макрофаги начинают экспрессировать ИЛ-1РА, ИЛ-10, G-CSF [57]. По-видимому, основная роль M2-макрофагов – клиренс апоптотических клеток (АК), стимуляция ГМК и фибробластов к пролиферации и синтезу внеклеточного матрикса (ВКМ), что способствует образованию фиброзной ткани [58].

Дендритные клетки

Дендритные клетки (дендроциты) экспрессируют набор поверхностных молекул, характерный для других антигенпредставляющих клеток. Основными типами дендритных клеток являются миелоидные и плазмоцитоидные. Миелоидные дендроциты образуются в результате миелоидного гемопоэза, они инициируют и стимулируют иммунный ответ. Плазмоцитоидные дендроциты являются клетками лимфоидного происхождения. Они являются основными интерферон-продуцирующими клетками крови, в основном I типа, а также ИЛ-4 и ИЛ-10, которые переключают дифференцировку нулевых Т-хелперов в Т-хелперы 2 типа [59].

Дендритным клеткам в настоящее время отводится роль «регулировщиков» естественного и адаптивного иммунного ответа при атерогенезе. CD11c+-популяция дендроцитов, регулируемая фракталкином, присутствует в еще не поврежденных, но подверженных атеросклерозу участках сосудистой стенки [60]. На начальных этапах атерогенеза часть моноцитов дифференцируется в интиме в CD11c+-дендроциты, которые во многом схожи с макрофагами: они так же поглощают липиды и продуцируют провоспалительные цитокины. Считается, что CD11c+ является основной антигенпредставляющей популяцией клеток для Т-лимфоцитов, стимулирующей дифференциацию Т-лимфоцитов и запуск ими адаптивного иммунного ответа. Другая популяция дендроцитов, экспрессирующая хемокин CCL17 (CCL17+-дендроциты), подавляет функцию Тreg и способствует привлечению Т-хелперов [61]. На болеепоздних этапах атерогенеза активная популяция плазмацитоидных дендроцитов (pDC), имеющая толл-рецепторы TLR7/9 для фагоцитоза фрагментов и ДНК АК, вырабатывает ИФ-α, который стимулирует Т-хелперы к выработке TRAIL – проапоптотического цитокина семейства ФНО и ИФ-γ.

Лимфоциты

Основную роль в адаптивном иммуновоспалительном ответе при атерогенезе играют Т-хелперы (CD4+) и регуляторные Т-лимфоциты (Тreg, Т-супрессоры), оказывающие противоположные эффекты. Дисбаланс между этими двумя популяциями T- лимфоцитов в пользу T- хелперов играет важную роль в усугублении атерогенного процесса. Проникшие в интиму «наивные» T-хелперы (Th0) посредством TCR (T-cell receptor) распознают антигены, в частности окЛНП, представленные главным комплексом гистосовместимости на поверхности макрофага. Реакция с антигеном при участии ИЛ-12 и ИЛ-18 приводит к дифференцированию («активации») Th0-хелперов в проатерогенные Th1-лимфоциты, реализующие клеточный иммунный ответ [62]. Активные Th1-лимфоциты продуцируют интерферон-γ (ИФ-γ, IFN-γ), ФНО-α, ИЛ-2, ИЛ-17, ИЛ-18 и экспрессируют CD40-лиганд (CD40L, CD154), основным источником которого являются тромбоциты [63]. Взаимодействие CD40L со своим рецептором CD40, представляемым на своей поверхности дендроцитами, макрофагами, ЭК и ГМК, является пусковым механизмом для активного воспалительного ответа, который характеризуется дальнейшей гиперпродукцией макрофагами цитокинов, хемокинов, факторов роста и ММП [62, 64].

Th2-лимфоциты, реализующие антительный ответ, дифференцируются под воздействием ИЛ-4. Основной производимый ими цитокин, ИЛ-10, подавляет окЛНП-индуцированную выработку ИЛ-12 моноцитами, снижает уровень ИФ-γ и переключает дифференциацию Th0-клеток с Th1- на Th2-путь [65, 66].

Регуляторные Т-лимфоциты (Тreg, Т-супрессоры) реализуют атеропротективные эффекты через продукцию ИЛ-10 и TGF-β [67]. Гомеостаз Тreg подавляется хемокином CCL17 и ИФ-γ [68]. B-лимфоциты, по-видимому, также оказывают в основном протективные эффекты, которые стимулируются ИЛ-5, производимым Th2-клетками [69].

Из этого следует, что Т-лимфоциты регулируют процессы атерогенеза, выполняя как проатерогенную, так и антиатерогенную роль.

Нейтрофилы

При ГЛП увеличивается число циркулирующих нейтрофилов, которые также привлекаются в сосудистую стенку посредством специфичных рецепторов к хемокинам [70]. Нейтрофилы играют важную роль на самых ранних этапах атерогенеза, поскольку сами производят АФК, а также протеазу катепсин G и кателицидин LL-37 (лиганд для CXCR2), которые являются мощными агентами хемотаксиса моноцитов [71, 72]. В дальнейшем катепсин G, а также нейтрофильные эластазы блокируют действие ингибитора внешнего пути свертывания (TFPI), что является звеном формирования тромба [73]. Нейтрофилы, являясь короткоживущими клетками, быстро подвергаются апоптозу. Несмотря на то, что они играют важную роль в поддержании хронического воспаления при атеросклерозе, они также способны оказывать противовоспалительные эффекты посредством толл-рецептора-3 (TLR3, CD283 ) [74].

Тучные клетки

Тучные клетки, иммунные клетки соединительной ткани, участвуют в адаптивном иммунитете и являются аналогами циркулирующих базофилов крови. Их основная роль в атерогенезе состоит в дополни-тельной продукции ИЛ-6, ИФ-γ и ФНО-α. При активации тучных клеток посредством IgE или при участии ИЛ-1 они также вырабатывают триптазы, стимулирующие синтез MCP-1 и ИЛ-8 [75]. Кроме того, гепарин и триптазы, так же как и другие продуцируемые тучными клетками ферменты (химазы), потенцируют преобразование моноцитов в тучные клетки, а гистамин стимулирует их апоптоз. Тучные клетки также вырабатывают фактор роста фибробластов (bFGF), способствующий неоваскуляризации АСБ, однако одновременно протеазы и гистамин снижают прочность новых сосудов, что повышает риск геморрагического повреждения бляшки. Протеазы тучных клеток опосредуют деградацию ВКМ, стимулируют апоптоз ЭК и коллагенсинтезирующих ГМК и, как следствие, являются фактором формирования участков эндотелиальных повреждений и дестабилизации АСБ [76–78].

Формирование атеросклеротической бляшки

Дальнейшее развитие атеросклеротического процесса является результатом постоянного взаимопотенцирования процессов, протекающих в артериальной стенке с участием клеточных и гуморальных факторов [80]. В условиях, когда в интиме находится большое количество окЛНП, а лейкоциты и эндотелиоциты продуцируют цитокины, которые не только обладают собственным токсическим эффектом, но и ингибируют антиатерогенные механизмы, атерогенный каскад может стать неуправляемым (рис. 5, 6). Последующие этапы атерогенеза фактически протекают параллельно, а длительность формирования бляшки и ее дестабилизация зависят от преобладания некоторых из приведенных механизмов над остальными [81].

Миграция и пролиферация гладкомышечных клеток

В норме ГМК располагаются в средней оболочке артерий и выполняют сократительную функцию, регулируя тонус сосуда. Под влиянием факторов роста, преимущественно PDGF, происходит миграция ГМК в интиму через внутреннюю эластическую мембрану. После этого под воздействием FGF, ИЛ-1 и ФНО-α происходит пролиферация ГМК в интиме, где они участвуют в формировании внеклеточного соединительного матрикса будущей АСБ [84]. При этом ГМК начинают секретировать ИЛ-1, ИЛ-6, MCP-1 , M-CSF, FGF и TGF-β. Некоторые ГМК также приобретают способность к нерегулируемому захвату окЛНП (путем прямого эндоцитоза, т. к. не имеют скавенджер-рецепторов). Такие ГМК, будучи перегружены липидами, трансформируются в своеобразные макрофагоподобные миоцитарные пенистые клетки, формируя таким образом фиброзно-липидный каркас бляшки [85].

Ремоделирование внеклеточного матрикса

ВКМ состоит из гликопротеинов, протеогликанов (версикан, бигликан, аггрекан, декорин), фибрина, эластина, фибронектинов. Все эти компоненты продуцируются ГМК под влиянием PDGF и TGF-β. Под действием цитокинов происходит значительное изменение структуры ВКМ. Так, ИФ-γ ингибирует синтез коллагена, а провоспалительные цитокины ИЛ-1 и ФНО-α стимулируют выработку ММП нескольких типов [86]. ММП влияют не только на ВКМ, но и на синтез цитокинов: ММП-1, -2, -3, -9, -12, -14, -17 активируют продукцию ФНО-α, а ММП-2, -3 и -9 также активируют синтез ИЛ-1β, ММП-12 способствует миграции моноцитов [87]. Имеются данные и о противовоспалительном эффекте ММП-2, -3, -9, -14 посредством активации TGF-β и ИЛ-1РА [88]. По-видимому, двойственность эффектов ММП обусловлена балансом остальных атерогенных и антиатерогенных механизмов, протекающих в АСБ. В конечном итоге очаговое нарушение синтеза ВКМ и его деградация являются факторами, вызывающими локальное истончение покрышки АСБ.

Мобилизация эндотелиальных прогениторных клеток

Повреждение эндотелия и формирование АСБ вызывают продукцию цитокинов, которые привлекают эндотелиальные прогениторные клетки (ЭПК) к сосудистой стенке [89]. В репарации эндотелия помимо ЭПК принимают участие и активированные М2-макрофаги посредством выработки ими G-CSF [90], который облегчает выход ЭПК в кровеносное русло. Стимулированное цитокинами высвобождение протеаз, таких как эластаза, катепсин G и ММП-9, предотвращает адгезивное взаимодействие ЭПК с клетками стромы [91, 92]. Далее ЭПК привлекаются и мобилизуются в зону повреждения. Важным направляющим сигналом является фактор SDF-1 (stromal cell-derived factor 1), который вырабатывается костным мозгом и многими другими тканями. У здоровых лиц SDF-1 не выходит из костного мозга. В условиях ишемии, воспаления и гипоксии под воздействием индуцированного гипоксией фактора-1 (HIF-1) происходит выход SDF-1 [93–96]. Оксид азота, эстрогены, ЛВП, сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF) и эритропоэтин также способствуют повышению плазменного титра ЭПК и привлечению ЭПК в область повреждения через расширение фосфатидилинозитол-3-фосфат (PIP3)/Akt-пути [97–99]. Связывание ЭПК с поврежденным эндотелием осуществляется с помощью молекул клеточной адгезии (Р/Е-селектин, ICAM-1) [100]. При повреждении эндотелия происходит активация тромбоцитов экспонированными белками матрикса с адгезией тромбоцитов к лишенной эндотелия поврежденной области сосудистой стенки. Активация тромбоцитов ведет к формированию микротромбов и экспрессии SDF-1, что направляет ЭПК к поврежденному эндотелию. Более того, ЭПК способны адгезироваться не только к эндотелию, но также к тромбоцитам через взаимодействие с Р-селектином и GPIIb-интегрином [101–103]. Под воздействием напряжения сдвига ламинарного кровотока адгезировавшиеся ЭПК начинают дифференцироваться в ЭК [104, 105].

Рисунок 5 . Клеточный и гуморальный механизмы формирования АСБ. ЛФК – лизофосфатидная кислота, ФХ – фосфатидилхолин, оЖК – окисленные жирные кислоты, HSP – белки теплового шока, МПО – миелопероксидаза, ATII – ангиотензин II, GM-CSF – гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, M-CSF – макрофагальный колониестимулирующий фактор, PDGF – тромбоцитарный фактор роста, FGF – фактор роста фибробластов, VEGF – фактор роста эндотелия сосудов, LTB4 – лейкотриен B4, MHCII – главный комплекс гистосовместимости класса II, TCR – Т-клеточные рецепторы, PDC – плазмацитоидные дендроциты

atherosclerosis_5_PIC5.jpg

Рисунок 6. Схема роста АСБ (Williams KJ, T abas I, 1995, 2007) [82, 83]. (ГМК – гладкомышечные клетки, ЛНП – липопротеиды низкой плотности)

atherosclerosis_6.jpg

Неоваскуляризация

Васкуляризация АСБ может привести к ее дестабилизации и увеличивает опасность разрыва, что повышает вероятность тромбоза и, следовательно, ИМ, инсульта [106, 107]. Зоны неоваскуляризации внутри бляшки часто инфильтрируются T- лимфоцитами [29]. В то же время в процессе неоваскуляризации участвуют практически все клеточные элементы, экспрессирующие цитокины. При этом провоспалительные цитокины и факторы роста стимулируют появление новых сосудов в бляшке, а противовоспалительные цитокины препятствуют этому процессу, сохраняя стабильность бляшки (феномен Януса) [108, 109]. Из этого правила есть исключения. В частности, ИЛ-18 подавляет постишемическую неоваскуляризацию [110], а eNOS имеет потенциально проангиогенные свойства, обладая антиатерогенными эффектами (в случае нормальной продукции NO, а не патологической продукции супероксида) [97, 111]. Ангиогенез у пациента с ИБС включает положительные и отрицательные моменты. Положительный момент – компенсация недостаточности коронарного кровотока за счет роста капилляров. Отрицательный – прорастание сосудов в АСБ и ее дестабилизация.

Кальцификация бляшки

Кальцификация АСБ начинается уже на стадии формирования липидных полос и продолжается на протяжении всех этапов атерогенеза. Интерес к этому процессу в настоящее время обусловлен тем, что данный компонент бляшки можно достоверно визуализировать неинвазивно – методом МСКТ. В связи с этим открыт вопрос о том, является кальциноз АСБ фактором ее стабильности или же нестабильности. Формально кальциноз можно считать защитным механизмом, поскольку он увеличивает прочность бляшки. АСБ, имеющая плотную кальцинированную покрышку, намного более устойчива к разрыву, чем нормальная сосудистая стенка или «мягкая» бляшка. Однако это касается только гомогенной кальцификации. Анализ структуры кальцинированных бляшек у пациентов с нестабильной стенокардией и ОКС выявил множественные мелкие включения кальция, у пациентов с ХИБС – более крупные и равномерные кальцинаты [112]. По-видимому, зоны соединения между кальцинированными и мягкими участками АСБ более восприимчивы к повышенному давлению из-за различий в жесткости и в целом более уязвимы. Такие поражения с фокусным обызвествлением более подвержены диссекции и разрыву в процессе баллонной ангиопластики [113]. Механизм сосудистого кальциноза, по-видимому, аналогичен процессу минерализации костной ткани, поскольку у этих процессов один и тот же субстрат – фосфаты и гидроксиапатиты кальция [114, 115]. Механизм развития обызвествления АСБ связывают с наличием особых популяций ГМК, которые способны к усиленному захвату ионов кальция, что приводит к минерализации матрикса [116, 117]. Также в АСБ присутствует γ-карбоксиглутаминовая кислота, связывающая ионы кальция и усиливающая минерализацию бляшки. Кроме того, при атеросклерозе происходит адгезия стромальных клеток костного мозга в АСБ, где они трансформируются в клетки костной ткани.

К маркерам кальциноза относятся остеопонтин (OPN), остеопротегерин (OPG), RANKL (лиганд рецептора – активатора NF-κB) и остеонектин (ОN). Все они вырабатываются различными клетками, присутствующими в сосудистой стенке при прогрессировании атеросклероза, и регулируют кальцификацию бляшки, а также способны регулировать выработку цитокинов и факторов адгезии [118, 119].

Значение кальцинирования АСБ неоднозначно – «макрокальциноз» свидетельствует о наличии АСБ с плотной покрышкой и о небольшом размере липидного ядра. «Микрокальциноз» может способствовать повреждению АСБ и ее дестабилизации.

Апоптоз

АК возникают в процессе развития и прогрессирования АСБ практически из всех типов клеток, но основной вклад вносят макрофаги и пенистые клетки, находящиеся в липидном ядре. При этом апоптоз макрофагов приводит к увеличению липидного ядра, в то время как апоптотические ГМК отвечают за истончение фиброзной капсулы с риском ее разрыва [120, 121]. Распределение АК неоднородно в пределах АСБ, они чаще возникают в зонах более выраженного влияния провоспалительных клеток и цитокинов, намного реже – в зонах повышенного синтеза противовоспалительных цитокинов [65]. Основные факторы апоптоза ГМК и макрофагов – ИЛ-1, ФНО-α и ИФ-γ, запускающие рецептор-зависимый Fas/FasL-механизм апоптоза, а также каспаза-1, которая также стимулирует синтез ИЛ-1 и ИЛ-18 [122, 123]. В то же время макрофаги стимулируют апоптоз ГМК [124]. Несмотря на то, что физиологически апоптоз является невоспалительным процессом, при атеросклерозе апоптоз имеет провоспалительный потенциал и является фактором дестабилизации бляшки. АК , разрушаясь, высвобождают собственную ДНК, которая также поглощается M2-макрофагами посредством скавенджер-рецепторов. При этом стимулируется выработка макрофагами хемокинов, привлекающих нейтрофилы, и других цитокинов. В то же время апоптотические нейтрофилы поддерживают привлечение моноцитов благодаря AcAMP-сигнализации [125, 126].

Следовательно, апоптоз может рассматриваться как патологический процесс, который дестабилизирует АСБ за счет роста липидного ядра и активации воспаления.

Дестабилизация бляшки и формирование тромба

Физиологические антитромботические свойства эндотелия нарушаются при воздействии ИЛ-1, ФНО-α и эндотоксинов [127]. При этом возрастает прокоагулянтная активность эндотелия и подавляется антикоагулянтная, опосредованная системой тромбомодулин – протеин C (фактор свертывания XIV), благодаря снижению транскрипции гена их рецептора. Ограничение активации протеина С вызывает формирование тромба. Кроме того, провоспалительные цитокины подавляют активность сосудистых гепариноподобных веществ [128]. В то же время подавление антикоагулянтных медиаторов может влиять на воспалительный процесс. Тромбомодулин оказывает противовоспалительный эффект, подавляя MAPK- и NF-κB-пути. Активированный протеин C подавляет NF-κB-путь моноцитов [129]. С другой стороны, провоспалительные цитокины изменяют фибринолитические свойства ЭК, они уменьшают продукцию тканевого активатора плазминогена и увеличивают продукцию его ингибитора PAI-1, что ведет к снижению тромболитической активности эндотелия [130]. Кроме того, ИЛ-6 является тромбогенным фактором, повышая число тромбоцитов в очаге атеросклероза [131]. Нарушение функции эндотелия само по себе способствует тромбообразованию, что является важным звеном в развитии сердечно-сосудистых осложнений у больных с атеросклерозом.


Ссылки на другие главы:





Последние статьи