Введение к работе
Актуальность проблемы. Сердечно-сосудистые заболевания являются одной из ведущих причин инвалидности и смертности населения развитых стран мира. Необходимость совершенствования существующих и разработки новых средств их лечения требует изучения факторов риска, развития стратегий диагностики и профилактики, фармакологических и хирургических методов. Целью подобных разработок является, в частности, устранение последствий острого коронарного синдрома, представленного нестабильной стенокардией, острым инфарктом миокарда, внезапной сердечной смертью.
Острое критическое состояние может быть вызвано закупоркой коронарной артерии в результате ряда причин, что приводит к нарушению метаболизма миокарда, его сократимости, развитию некроза. Восстановление коронарного кровотока - реперфузия - за кратчайшие сроки с момента возникновения поражения позволяет сократить зону инфаркта, восстановить сократительную способность миокарда, снизить возможность появления осложнений и наступления летального исхода. Современная реперфузионная терапия способна ограничивать размер инфаркта примерно на 50% у половины пациеіггов. В ряде случаев терапия не обеспечивает восстановления функции поврежденного миокарда из-за развития сопутствующих осложнений. При этом функциональное восстановление миокарда наблюдается только при достаточной реканализации инфаркт-связанной артерии и адекватном восстановлении системы микроциркуляции и тканевой перфузии зоны инфаркта.
Микроциркуляция представляет собой значительную долю системы кровообращения, реализующую доставку циркулирующей крови и обмен кислородом, нутриентами и метаболитами жизнедеятельности к клеткам органов и тканей организма. Нарушения функций этой системы могут быть вызваны рядом патологических процессов, в том числе и распространенным при остром коронарном синдроме явлением отсутствующего кровотока (no-reflow). Вклад в развитие no-reflow вносят функциональные и структурные изменения на уровне тканевой микроциркуляции, агрегация клеток крови, развитие воспалительных процессов, гиперпродукция активных форм кислорода, активация системы врожденного иммунитета при ишемии/реперфузии и микроэмболизация [Rezkalla S.H. and Kloner R.A., 2002]. Существующие на сегодняшний день представления о молекулярных и клеточных механизмах no-reflow, как и других нарушениях микроциркуляции, игнорируют роль одного из возможных участников этого процесса, люминального покрытия сосудистого эндотелия -эндотелиального гликокаликса (ЭГК). Эта комплексная и многокомпонентная структура принимает участие в ряде функций, поддерживающих метаболизм системы кровообращения [Pries A.R. et al., 2000]. В условиях патологии происходит полная или частичная потеря
гликокаликса, что приводит к нарушению целостности сосудистой стенки и изменению ее функции. Роль ЭГК при нарушениях микроциркуляции исследована мало и весьма неполно.
Группа гликозидазных ферментов (гиалуронидазы и гепариц/гепараназы) принимает участие в катаболизме компонентов ЭГК гликозаминогликанов (ГАГ), благодаря чему такие биокатализаторы становятся эффективным инструментом исследования функции гликокаликса в норме и патологии. Функционирование гликозидаз происходит в условиях сахаридного микроокруження (низкомолекулярные сахара кровотока; ГАГ гликокаликса и их фрагменты), регулирующего структуру и специфические активности ферментов. Поэтому исследование поведения гликозидазных ферментов в естественном микроокружении и разработка подходов к стабилизации их активностей являются обоснованными как для изучения функционирования гликокаликса в условиях модельной патологии, так и для разработки новых подходов лечения заболеваний, связанных с нарушением функционирования системы микроциркуляции.
Цели и задачи исследования. Целью нашего исследования стало доказательство участия эндотелиального гликокаликса и его структурных компонентов в развитии нарушений микроциркуляторного русла, что в ряде случаев определяет тяжесть развития сердечно-сосудистых поражений и усложняет проводимую терапию.
В соответствии с целью диссертационной работы были поставлены следующие задачи:
-
Изучить инактивирующее гликирование нативной (ГУ) и модифицированной хондроитинсульфатом (ГУ-ХС) гиалуронидазы сахаридными маркерами нарушения углеводного обмена (моно- и дисахариды кровотока) и модельными сахаридами продуктов деградации ЭГК (N-ацетилгексозамины);
-
Определить инактивирующее действие фрагментов гиалуронана общей формулы GlcA~(-GlcNHAc-GlcA-)„-GlcNHAc (где п варьируется от 0 до 4) и их смеси на эндогликозидазную активность ГУ и ГУ-ХС;
-
Изучить действие производных ГУ на процесс восстановления микроциркуляции кожи на модели ишемии/реперфузии задней конечности крысы методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) при введении препаратов до ишемии и перед реперфузией;
-
Сравнить на модели ишемии/реперфузии задней конечности крысы действие белковых и гликозаминогликановых производных на восстановление микроциркуляции после ишемии/реперфузии при введении исследуемых соединений до ишемии и перед реперфузией.
Научная новизна. В работе впервые исследовано гликирующее действие углеводных производных различной природы (низкомолекулярных нейтральных моно- и дисахаридов
кровотока, N-ацетилгексозаминов как модельных компонентов продуктов деградации ЭГК и олигомеров ГАГ гиалуронана различной длины) на эндогликозидазную активность нативной ГУ и ее производного, оригинального ковалентного конъюгата ГУ-ХС. На основании полученных данных разработан специфичный ферментный тест для выявления присутствия продуктов деградации ЭГК, возникающих при ишемии/реперфузии.
На модели ишемии задней конечности крысы изучено влияние полученных ферментных производных на характер восстановления постышемической кожной микроциркуляции с помощью метода лазерной допплеровской флоуметрии при превентивном (до ишемии) и остром (перед реперфузией) введении исследуемых препаратов. Получены экспериментальные данные об участии гликокаликса в нарушениях микроциркуляции после ишемии/реперфузии, подтверждено значение стабильной гиалуронидазной активности для скорейшего восстановления микроциркуляции и антиишемическое действие свободного хондроитинсульфата и его смеси с нативной гиалуронидазой.
Практическая значимость работы. Полученные данные демонстрируют участие поверхностной структуры сосудистого эндотелия - ЭГК - в развитии патологических нарушений микрососудистой циркуляции, в частности, при регионарном ишемическом воздействии с последующей реперфузией. Изучение подобных патологических процессов и разработка способов их коррекции представляет значимый научно-практический интерес для разработки терапевтических подходов по лечению заболеваний, связанных с нарушениями микроциркуляции.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях: XII Международной научно-практической конференции «Наукоемкие химические технологии» (Россия, Волгоград, 2008); ХШ International biotechnology symposium and exhibition (КНР, Далянь, 2008); Всероссийская конференция с международным участием «Тромбозы, кровоточивость, ДВС-синдром: современные подходы к диагностике и лечению» (Россия, Москва, 2008 и 2010); IV и V Всероссийские конференции по клинической гемостазиологии и гемореологии в сердечнососудистой хирургии с международным участием (Россия, Москва, 2009 и 2011); VII и VIII международные конференции "Системное кровообращение, микроциркуляция и гемореология (от ангиогенеза до центрального кровообращения)" (Россия, Ярославль, 2009 и 2011). Апробация диссертационной работы была проведена на межлабораторном семинаре НИИ экспериментальной кардиологии ФГБУ РКНПК МЗнСР РФ 16 июня 2011 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ: 9 статей и 8 тезисов докладов конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы (пять глав), описання материалов и методов исследования, результатов и их обсуждения (три главы), заключения, выводов и списка цитируемой літератури. Работа содержит 140 страниц печатного текста, 19 рисунков, 11 таблиц и 170 ссылок.
