Комплексний механізм дисфункції ендотелію при атерогенній дисліпопротеїнемії.

Концепція структурно-метаболічної перебудови судинного ендотелію як ключової ланки патогенезу атеросклерозу сьогодні є загальноприйнятою. Разом з тим фактори, які ініціюють "проатерогенну ендотеліопатію", і процеси, що підтримують її подальший розвиток, залишаються предметом цілеспрямованого вивчення. Один із важливих аспектів цієї проблеми полягає у з’ясуванні причинно-наслідкових взаємозв’язків між цими факторами, аналіз яких на ґрунті власних та наявних у літературі даних визначив головну мету нашого дослідження.

Ендотеліальний моношар аорти досліджували з використанням світлооптичних, електронногістохімічних методик та морфометрично; рівень холестерину і тригліцеридів у плазмі крові піддослідних тварин, що утримувалися на атерогенній дієті (0,25 г/кг холестерину на добу), визначали відповідними біохімічними тестами.

І в клініці, і в експериментах порушення обміну холестерину формуються як комплексна патологія, яка обов’язково включає тригліцеридемію, причому рівень стерину в плазмі крові експериментальних тварин зростає у пропорціях, що цілком порівнянні з такими для тригліцеридів. При цьому порушуються не тільки ліпідотранспортні процеси, а й механізми обміну стерину між клітинами-реципієнтами і ЛП-частинками плазми крові. Якісні і кількісні зміни в структурі і складі ліпопротеїдів (ЛП) порушують нормальний обмін стерину між частинками, орієнтованими переважно на доставку зовнішнього енергетичного і пластичного матеріалу до місць його утилізації, і клітинами-реципієнтами та тими ЛП, що спеціалізовані на звільненні внутрішнього середовища організму від надлишкових та деградуючих продуктів тканинного метаболізму.

У реалізації проатерогенних ефектів дісліпопротеїнемії (ДЛП) одне з головних місць належить ліпопротеїдам низької густини (ЛПНГ), які через перекисно-окиснювальні процеси набувають надзвичайно широкого спектра негативних ендотеліотропних властивостей. Модифіковані ЛП-частинки безпосередньо впливають на склад і фізико-хімічні характеристики фосфоліпідного бішару клітинної мембрани, дискоординують функцію сигнал-трансдукторної (СТС) і ефекторних систем ендотеліоцітів, клітинний геном і репродуктивні процеси, інгібують NО-синтазний захист клітини, беруть активну участь в дезорганізації ліпідотранспортних механізмів ендотеліоцитів і всього організму.

Відомо, що навіть у фізіологічних умовах контакт поверхні ендотелію і ЛП плазми пов’язаний для останніх зі змінами, що зазвичай досить легко коригуються захисними системами організму. Однак через спровокований гіперхолестеринемією (ГХЕ) оксидантний стрес інтенсивність модифікуючого ЛП-частинки впливу ендотеліоцитів, насамперед, пов’язаного з їх везикулярним транспортним апаратом, значно посилюється. Ендотеліальні клітини захоплюють їх у процесі мікропіноцитозу, а потім знову звільняють шляхом екзоцитозу в кровоток, або в судинну стінку.

Кавеолярна локалізація ряду ензимів, що продукують метаболіти, які активно змінюють внутрішньовезикулярне середовище (АТФаза, НАДФ-оксидаза, NOS та ін.), зумовлює зростаючий вклад ендотелію в модифікацію ЛП. При цьому індуковані ГХЕ зміни ліпопротеїнліпазної активності на люмінальній поверхні цитолеми ендотеліоцитів також помітно впливають на перебіг атерогенної дисліпопротеїнемії. Внаслідок цього система ендотелію всього організму з її великою, збільшеною у кілька разів за рахунок мікропіноцитозних везикул контактною поверхнею цілком може претендувати на роль однієї з основних ділянок атерогенної модифікації ЛП і, насамперед, найменш резистентних до неї ЛПНГ.

Проте вплив ГХЕ на судинний ендотелій досить неоднозначний. Фосфоліпіди цитомембран, що є пастками для продуктів вільнорадикального окиснення, проявляють у певних межах властивості антиоксидантів. Неестерифікований холестерин, акумулюючись фосфоліпідним бішаром, перебудовує його внутрішню конфігурацію, обмежуючи доступність найбільш вразливих ненасичених жирних кислот щодо деструктивної дії перекисного окиснення ліпідів. Стабілізуючий ефект насичення плазмолеми холестерином модифікує її рідкокристалічну структуру і морфо-функціональний стан, змінює мікров’язкість та інші фізико-хімічні характеристики, що обмежує пасивну проникність мембрани, впливає на взаємодію з різними поза- та внутрішньоклітинними субстанціями. Стирол-залежний ефект конденсації, тобто "ущільнення", моделює алостеричні ефекти фосфоліпідного бішару, знижує активність іонообмінних механізмів.

Зміни, що відбуваються за цих обставин, порушують здатність СТС ендотеліоцитів адекватно реагувати на зовнішні сигнали. При цьому визначально важливою стає дисфункція іонних насосів і проникності плазмолеми, які призводять до електролітного дисбалансу з накопиченням некомпартменталізованого Са2+ у цитозолі. Внаслідок цього "обхідним" шляхом реалізуються Са2+-залежні метаболічні і цитокінетичні ефекти, що зазвичай забезпечуються рецептор-контрольованими механізмами, за участю складної системи вторинних посередників і в тому числі відбувається активація метаболічного циклу арахідонової кислоти. Наслідком цього стає підвищення каталітичної здатності цикло- і ліпооксигеназ і водночас опосредковане генетичним апаратом клітини інгібування конститутивних NO-синтаз з обмеженням захисної антиоксидантної функції NO.

Рецептор-незалежне порушення кальцієвого гомеостазу клітини і пов’язане з цим стимулювання мембранотропної активності фосфоліпази А2 призводить до зниження компактності фосфоліпідного бішару, знімаючи захисні ефекти холестерину. Підвищення доступності структурованих у мембрані найбільш реакційно спроможних залишків ненасичених жирних кислот сприяє аутокаталітичному процесу вільнорадикальної модифікації її ліпідних і білкових компонентів, продукти якого порушують клітинний метаболізм і роботу різних регуляторних механізмів ендотеліальної клітини. Важливе місце у цьому процесі належить оксистеролам, високотоксичним продуктам перекисного окиснення холестерину.

Кількісні і якісні зміни, зумовлені екзогенним холестерином у ліпідотранспортній системі організму, поєднуються з перебудовою цитолеми всіх клітинних елементів, що безпосередньо контактують з кров’ю. Під впливом пов’язаних з цим екзо- і ендогенних факторів фундаментальні властивості їх глікокаліксу суттєво змінюються. У присутності супутніх хронічній ГХЕ ліпаз, ізолецитину, ферментів про- і антигемостазу з протеолітичними властивостями, продуктів клітинної секреції та оксидантних процесів, явища дисоціації глікокаліксу, що покриває ендотеліальний моношар, набувають закономірного характеру. Надлишок ендотеліотропних факторів знижує антиагрегантні властивості ендотеліальної поверхні, змінює суспензійну стабільність крові, створюючи передумови тромбозу. Дезінтеграція глікокаліксу і зміна від’ємного заряду мембранних фосфоліпідів підвищують адгезивність клітинної поверхні при її взаємодії з транспортними фосфоліпідами плазми. Разом з тим високоспеціалізована контактна ланка рецепторного апарату клітин зазнає пошкоджень, а плазмолема стає більш доступною для будь-яких травмуючих її впливів.

За таких обставин вже на початкових етапах патологічного процесу формуються передумови прогресуючої ендотеліальної дисфункції з порушенням проникності, координації метаболізму і регуляторних функцій ендотеліального моношару на тканинному, клітинному і мембрано-молекулярному рівнях. Суттєвим фактором такого перебігу подій є висока активність продуктів недостатньо контрольованого клітинами перкисного окиснення, що в якості "сурогатних месенджерів" прямо або опосередковано впливають на фундаментальні регуляторно-метаболічні процеси, такі як робота іонних насосів, сигнал-трансдукторних механізмів, надскладної системи протеїнкіназ і фосфатаз, цитоплазматичний і нуклеарний компарменти ДНК і РНП.

Десинхронізація системи вторинних месенджерів набуває багатофакторного характеру. Так, підвищення рівня Са2+ в клітині через дисфункцію іонних каналів і лабіалізацію його внутрішньоклітинних депо посилюється процесами дифузії внаслідок зниження бар’єрних властивостей цитомембран, що атакуються продуктами перекисного окиснення ліпідів, клітинний контроль за яким обмежується через дисбаланс про- і антиоксидантних систем, механізмів підтримки внутрішньоклітинного гомеостазу і пригнічення такого поліфункціонального інструмента його забезпечення, як конституативні NO-синтази. Оксидантний стрес, зініційований хронічною ГХЕ, стає облігатною ланкою патогенезу ендотеліальної дисфункції і атеросклеротичного ураження стінки судини.

Патогенетично значущим наслідком прогресуючого дисбалансу про- і антиоксидантних систем клітини є обмеження коригуючих можливостей цГМФ-залежного контррегуляторного механізму, що контролює контрактильну функцію цитоскелету. Активування через надлишок некомпартменталізованого Са2+ в цитозолі його волокон і їх напруження у навколоконтактних зонах ендотеліоцитів супроводжується деформуванням периферії клітин з дилатацією міжклітинних щілин, що різко знижує селективність гістогематичного бар’єра. Разом з тим руйнується комунікативна функція міжклітинних контактів і структурно-функціональна консолідація ендотеліального моношару на тканинному рівні. Під електронним мікроскопом патологічно зростаюча морфо-функціональна гетерогенність ендотеліоцитів позначається різним ступенем гідратації цитоплазматичного матриксу, збільшенням об’єму чи, навпаки, стоншенням тіла клітин з надмірним підвищенням його електронно-оптичної щільності, деформацією клітинної поверхні, явищами мікроклазматозу, гіпертрофією і гіперплазією органел або "збідненням" ними клітин на тлі добре визначених ознак внутрішньоклітинної альтерації, надмірною структуралізацією та дрібновогнищевим лізисом елементів цитоскелету, ознаками підвищення або пригнічення активності везикулярного транспорту, секреторно-пластичної функції і лізосомального апарату ендотеліоцитів, накопиченням в їх цитоплазмі ліпідоподібних включень.

Посилення структурно-метаболічної гетерогенності ендотеліоцитів поєднується з порушенням їх ауто- і паракринної функції, що якісно змінюючи міжсистемну взаємодію різних клітинних популяцій стінки судини, крові і тканин, помітно впливає на подальший розвиток патологічного процесу. Експресія цитокінів і факторів росту з властивостями локальних гормонів, глікопротеїдів, молекул адгезії і хемокінів у незвичайній кількості і співвідношенні негативно діє на фундаментальні аспекти життєдіяльності клітини. Впливаючи на функціональну активність і взаємодію клітин стінки судини і крові, ці фактори діють як модулятори імунних процесів. Разом з тим в ендотелії стимулюється експресія вазоактивних речовин, до широкого спектра яких разом з ейкозаноїдами входять ангіотензин, ендотелін, фактори про- і антигемостазу як ендотеліального, так і позасудинного походження.

Зрушення, що поступово надають загальній патологічній картині риси системного імунозапального процесу, є важливим компонентом його розвитку. Кооперуючись з продуктами оксидантного стресу, ці фактори за якісних змін фізико-хімічних характеристик цитомембран, електролітного гомеостазу та метаболізму ендотеліоцитів формують відносно стійкі взаємозв’язки, порушуючи функцію і структурну стабільність усіх залучених в цю ситуацію естра- та позаклітинних систем, що забезпечують збалансованість вазодилататорних і вазоконстрикторних механізмів стінки судин.

Рецепторопосредкований вплив на ендотелій більшості гуморальних факторів, що присутні в крові при хронічній ГХЕ, реалізується через фосфоліпазу С і фосфоінозитоловий обмін, стимулюючи відтворення вазоконстрикторів тромбіну, ангіотензину ІІ, ендотеліну, тромбоксану та інших антагоністів вазодилататорів, що набувають домінування у визначенні тонусу судинної стінки. Один з об’єктів такого впливу, регуляторний NO-синтазний механізм, не тільки втрачає можливість реалізовувати свої численні функції, але й парадоксально трансформується з ключового фактора забезпечення клітинного і тканинного гомеостазу в джерело агресивних метаболітів, що активно підтримують патологічний процес. Головними чинниками цього феномену є зумовлене генетичними механізмами, що запрацьовують за умов ГХЕ обмеження відтворення конститутивних ізоформ NOS; підвищення рівня ендогенних індукованих ГХЕ інгібіторів ензиму; порушення взаємодії їх молекулярних комплексів з кавеолярною мембраною-носієм; обмеження наявності L-аргініну; десинхронізація і блокування роботи доменів NO-синтазного макромолекулярного комплексу, а саме – втрата біологічної активності тетрагідробіоптерином і гіперактивність Са2+-кальмодулінового механізму через надлишок Са2+ у цитозолі. Все це призводить до часткової переорієнтації каталітичного процесу з відтворення NO на напрацювання Н2О2.

Ситуація потенціюється здатністю факторів, що пригнічують еNOS, стимулювати високопродуктивну індуцибельну ізоформу ензиму, що напрацьовує токсичні об’єми пероксинітриту. Виснажуючи обмежені ресурси клітини, іNOS перетворюється на активного постачальника токсичних, агресивних продуктів, які підтримують оксидантний стрес. При цьому запальні цитокіни виконують роль тригерів, що переключають напрацювання NO з еNOS на іNOS. Пероксинітрит і вторинні продукти його метаболізму дезорганізують регуляторні механізми клітини, обмежують їх функціональні можливості і ініціюють у клітинах дистрофічні та альтеративні зміни. Вони легко долають мембранні бар’єри, пошкоджуючи генетичний і контрактильний апарат ендотеліоцитів, пригнічуючи ферменти гліколізу і тканинного дихання.

Підвищення пасивної, малоселективної проникності ендотеліального моношару по міжклітинним стикам, які під впливом ангіотензину ІІ, цитокінів і інших факторів секреторно-пластичної активності клітин піддаються дилатації внаслідок перебудови цитоскелету і деформації периферійних зон ендотеліоцитів, призводить до накопичення в субендотеліальних шарах стінки судини різних продуктів порушеного метаболізму. Це провокує в ній реактивні зміни, що супроводжуються залученням формених елементів крові та розвитком детально вивченого процесу формування атеросклеротичних бляшок.

Таким чином, аналіз становлення і розвитку ендотеліальної дисфункції при хронічному порушенні ліпідного гомеостазу організму свідчить про надзвичайну складність процесу, що стало причиною появи багатьох гіпотез щодо механізмів атерогенезу. Навіть при його ініціюванні таким чітко визначеним фактором як ГХЕ, компенсаторно-пристосувальні і патологічні зміни, що активуються у судинному ендотелії, швидко набирають характеру розгалуженого, з численними причинно-наслідковими зв’язками, процесу, що складається з більш-менш послідовних фаз, накладання яких одна на одну зазвичай супроводжується їх об’єднанням у єдиний патогенетичний ланцюг з вираженими взаємопотенціюючими ефектами.

Початкові етапи проатерогенної ендотеліопатії, зумовленої дісліпопротеїнемією і насамперед ГХЕ, визначаються модифікацією плазмолеми зі зниженням каталітичної спроможності віскозотропних ензимів, асоційованих з фосфоліпідним бішаром через ефект його конденсації, що порушує електролітичний гомеостаз клітини, стимулюючи Са2+-залежне активування метаболізму арахідонової кислоти на фоні пригнічення NO-синтазної регуляторно-захисної системи ендотеліоцитів.

Подовження впливу факторів, які зініціювали цю ситуацію, сприяє її поступовому трансформуванню в оксидантний стрес, найбільш суттєвим патологічним ефектом якого є подальша модифікація цитомембран, що знімає захисні ефекти інкорпорованого в них стеролу. Підвищення доступності ненасичених жирних кислот фосфоліпідів, найбільш вразливих для АФК і продуктів оксидантного стресу, надлишок яких разом з прямим дезінтегруючим впливом на всі внутрішньоклітинні структури дискоординує сигнал-трансдукторну та ефекторні системи ендотеліоцитів, формує ситуацію "метаболічного хаосу" зі взаємопотенціюванням різних спровокованих цим негативних процесів, що замикаються за принципом множинних вадних кіл зі взаємостимулюючими властивостями. При цьому різко зростає модифікуючий вплив везикулярної системи судинного ендотелію на ЛП-частинки, що транспортуються нею, перетворюючи ендотеліальний моношар на одне з основних місць відтворення атерогенних ЛПНГ.

Подальші етапи розвитку ендотеліальної дисфункції реалізуються як на внутрішньоклітинному, так і на міжсистемному рівнях, що разом з ліпідотранспортною системою крові включає її формені елементи і клітини стінки судини, які активно продукують цілий комплекс вазоактивних факторів, циркулюючих гормонів, цитокінів, патогенетично інтегруючи оксидантний стрес і явища імунозапального процесу із залученням через підвищення неселективної проникності ендотеліального бар’єру субендотеліальних шарів судин, що піддаються атеросклеротичному ураженню.

О.С. Гавриш.

Національний науковий центр "Інститут кардіології ім. акад. М.Д. Стражеска" АМН України, м. Київ.