Введение к работе
Актуальность проблемы. Сердечно-сосудистые заболевания являются одной из главных причин инвалидизации и смертности населения во многих промышленно-развитых странах. По данным ВОЗ, распространенность сердечно-сосудистых заболеваний существенно растет с возрастом, и среди людей старше 60 лет достигает 72-74% [American Heart Association Statistics Committee, 2009].
Основной причиной сердечно-сосудистых заболеваний является развитие стенозирующих процессов в стенке сосудов, которые, вызывая сужение просвета пораженных артерий, приводят к органным и общим расстройствам кровообращения. Это комплексное хроническое заболевание, которое характеризуется возникновением в стенках артерий очагов повреждений с последующим образованием атеросклеротических бляшек.
Результаты исследований последних лет позволяют заключить, что патогенез атеросклероза тесно связан с защитной реакцией организма, когда попытка локализации зоны поражения приводит к чрезмерному фибропролиферативному клеточному ответу, вызывающего сужение просвета сосуда. Последовательность биологических событий внутри стенки сосуда, которые происходят в процессе такого избыточного "ремонта", включает проникновение в субэндотелиальное пространство клеток воспаления, накопление липидов, активацию и дегрануляцию тромбоцитов, миграцию и пролиферацию синтезирующих экстрацеллюлярный матрикс стромальных клеток. По мнению Р.Росс и многих современных авторов, ведущая роль в приводящем к стенозу сосудов фибропролиферативном клеточном ответе принадлежит проникающим из медии в интиму и там пролиферирующим гладкомышечным клеткам и/или макрофагам [Ross R. 1993]. Вместе с тем, появляются все новые данные об участии в атерогенезе стволовых клеток костномозгового происхождения. Эти данные позволяют предположить, что пролиферирующие в интиме клетки, скорее всего, имеют костномозговую
4 природу, а патогенез атеросклероза тесно связан с мобилизацией
стволовых клеток из костного мозга в кровоток и их последующей миграцией в
области повреждения интимы сосудов [Соболева Э.Л. 1994, Caplice N.M. et al.
2003, SataM. 2003].
Расшифровка клеточных механизмов формирования атеросклеротических поражений остается нерешенной фундаментальной задачей современной биологии и медицины. «Несмотря на значительные успехи в лечении сердечнососудистых заболеваний, они остаются главной причиной смертности в развитых странах. Выявление классических сердечно-сосудистых факторов риска (включая высокое кровяное давление, диабет и курение) играет ведущую роль в предотвращении заболевания. Тем не менее, многие индивидуумы, страдающие ишемической болезнью сердца (сужение просвета снабжающих сердце сосудов), имеют только один, а порой и ни одного из классических факторов риска. Поэтому необходимы новые биомаркеры, способные подтвердить традиционные индикаторы и пролить дополнительный свет на механизмы заболевания». Эти слова, опубликованные американскими учеными Gerszten R.E. и Wang T.J. в журнале Nature в 2008 году, как нельзя лучше подчеркивают актуальность и значимость работ, посвященных изучению механизмов развития стенозирующих процессов в стенке сосудов, а также важность поиска новых маркеров сердечно-сосудистых заболеваний.
Представленная работа посвящена актуальной проблеме современной медицины, а именно, вопросам изучения клеточных механизмов атеросклероза и проблемам выявления новых биомаркеров стенозирующих процессов в сосудах артериального русла человека.
Современное состояние исследований в данной области науки. Накоплен значительный фактический материал, который касается участия тромбоцитов в развитии сердечно-сосудистых патологий (ишемической болезни сердца, нарушений мозгового кровообращения, патологий периферических сосудов). Trip M.D. с соавт. представили сведения о том, что спонтанная активация тромбоцитов является независимым фактором риска повторных инфарктов миокарда. Показано, что повышенная активность
5 тромбоцитов увеличивает риск повторного инфаркта более чем в пять
раз [Trip M.D. et al. 1990]. В многоцентровом исследовании, которое длилось
более 6 лет, и в которое было включено более 3000 добровольцев, было
показано, что спонтанная агрегация тромбоцитов является независимым
фактором риска сердечно-сосудистых осложнений у здоровых людей. Это
большое проспективное исследование, впервые проведенное на популяции
здоровых индивидуумов, в котором параметры функциональной активности
тромбоцитов изучались совместно с традиционными факторами риска, такими
как, возраст, пол, уровень глюкозы крови, курение, повышенный уровень
артериального давления крови и уровень липопротеидов высокой плотности
[Breddin Н.К. et al. 1996]. Эти и другие данные последних лет указывают на
активное участие тромбоцитов в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний.
В последние годы появляются новые данные об участии в атерогенезе клоногенных клеток-предшественников. Начатые в группе Э.Л.Соболевой в 1986 году исследования позволили обнаружить в интиме атероматозной аорты человека не только терминальные клетки (Т-лимфоциты, моноциты/макрофаги, тучные клетки), но и стволовые колониеобразующие клетки костномозгового происхождения. В клональных тест-системах in vitro клетки, выделенные из интимы пораженных атероматозом сосудов, были способны формировать колонии различных линий дифференцировки. Такие колониеобразующие клетки (КОЕ) гемопоэтической линии формировали клеточные колонии-клоны моноцитов/макрофагов, лимфоцитов, тучных клеток, а КОЕ стромальной линии дифференцировки (КОЕ-ф) - колонии остеобластов, миофибробластов, адипоцитов [Соболева и соавт. 1986, SobolevaE.L. et al. 1994].
Обнаружение стромальных колониеобразующих клеток в интиме атероматозной аорты человека дает основание полагать, что атеросклероз является специфическим, но нежелательным проявлением единых механизмов регенерации тканей. Т.е. накопление костномозговых стволовых клеток и их пролиферацию в интиме можно рассматривать как стандартную реакцию костного мозга на очаги воспаления и/или липоидоза в сосудистой стенке, а фиброз интимы и последующий стеноз сосуда есть следствие изоляции этих
6 очагов стромальными стволовыми клетками костного мозга. Эти выводы
подтверждаются исследованиями тканей умерших больных женщин, ранее
перенесших пересадку костного мозга мужчин. Было показано, что у этих
женщин в интиме атероматозных аорт содержались производные мужских
стромальных клеток, в то время как в здоровых сосудах они отсутствовали
[CapliceKM. ].
Мобилизация стромальных стволовых КОЕ-ф из костного мозга в
кровоток и их последующая миграция в область повреждения должна
сопровождаться увеличением их количества в периферическом кровотоке.
Однако, стромальные КОЕ-ф в периферической крови долгое время
обнаружить не удавалось. Считалось, что стромальные стволовые клетки не
способны циркулировать в крови, а так называемые «региональные» или ткань
специфичные стволовые клетки полностью обеспечивают потребности
отдельных тканей в материале для их восстановления. Впервые обнаружить в
периферической крови человека клоногенные стромальные клетки позволило
культивирование клеток мононуклеарной фракции, которые были выделены из
крови пациентов с ИБС. Клональные тест-системы выявили в крови у
пациентов с первичной гиперлипидемией и коронарным атеросклерозом
наличие клоногенных клеток, которые in vitro формировали стромальные
фибробластоподобные колонии. Клетки в этих колониях были способны
синтезировать коллагеновый фибриллярный и/или остеоидный внеклеточный
матрикс, а на своей поверхности экспрессировали остеонектин - неколагеновый
белок костной ткани [Soboleva E.L. et al. 1994]. Увеличение в крови у пациентов
с ИБС количества циркулирующих стволовых клеток-предшественников со
стромальным фенотипом (когда содержание таких клеток в крови у здоровых
людей и у пациентов с нестенозированными сосудами невелико) могло бы
служить прогнозом наличия/развития стенозирующего атеросклеротического
поражения. Однако, в настоящее время, отсутствуют как методики
количественного анализа, так и единое понимание фенотипического описания
таких клеток со стромальным фенотипом [Не Q. et al. 2007]. Это делает
проблему количественного определения и последующего клинического анализа
7
диагностической значимости определения уровня циркулирующих
стромальных клеток-предшественников нерешенной практической задачей.
Формирование склеротических бляшек, вызывая утолщение стенки и
сужение просвета сосуда, со временем может вызывать дефицит
кровоснабжения тканей и развитие клинических симптомов. Одним из
эффективных и наиболее распространенных методов лечения стенозирующего
поражения сосудов является ангиопластика - расширение стенозированного
участка артерии с помощью катетера и установка в зону атероматозного
повреждения специального стента. Такая процедура радикально улучшает
проходимость сосуда и за счет армирования просвета с помощью стента
способна предотвратить его схлопывание (recoil) после завершения
эндоваскулярного вмешательства. Эффективность ангиопластики существенно
возросла с внедрением в клиническую практику стентов со специальным
лекарственным покрытием, уменьшающем развитие рестеноза (повторного
сужения просвета сосуда в ранее стентированном сегменте). Подобные стенты
обеспечивают локальную доставку лекарства, которое, воздействуя на
клеточном уровне на миграцию/пролиферацию клеток, секрецию
внеклеточного матрикса и воспаления, способствуют ингибированию утолщения интимы [Costa М.А. and Simon D.I. 2005]. Хотя внедрение в клиническую практику стентов с лекарственным покрытием и снизило частоту возникновения рестенозов, проблема их возникновения все же сохранилась. Даже при использовании стентов, элюирующих такие вещества как сиролимус, паклитаксель или эверолимус, частота рестеноза внутри стента или по его краям составляет 5-9% и остается одной из важных проблем у пациентов, которые перенесли реваскуляризацию [Rensing B.J. et al. 2001, Morice M-C. et al. 2002, Sousa J.E. et al. 2005].
Стенозирующие поражения сосудов тесно связаны с защитной реакцией организма на воспаление, когда чрезмерный фибропролиферативный клеточный ответ приводит к сужению просвета сосуда. Последовательность биологических событий внутри стенки сосуда, которые происходят в процессе избыточного клеточного ответа, во всех случаях включает проникновение в
8
субэндотелиальное пространство клеток гематогенного происхождения.
Профиль инфильтрации зон повреждения клетками воспаления (лимфоциты,
моноциты, макрофаги, нейтрофилы и т.д.) определяет характер и динамику
локального воспалительного процесса. Резюмируя вышесказанное, можно
заключить, что в развитие стенозирующих процессов в стенках сосудов
вовлекаются различные клеточные популяции (стромальные и гемопоэтические
клетки-предшественники, тромбоциты, клетки воспаления). При разных
способах реваскуляризации возможны существенные различия в механизмах
развития стенозов, которые необходимо учитывать при поиске эффективных
путей по предотвращению повторного сужения просвета сосуда. Пока не
выявлены эти механизмы, невозможно делать какие-либо специфические
рекомендации по предупреждению рестенозов. Специфическое воздействие на
какие-либо клеточные пулы без учета их действительной роли в развитии
приводящего к стенозированию сосуда воспалительного процесса может
приводить в лучшем случае к неэффективной, а иногда даже и к вредной
реакции.
Цель исследования. Изучение роли клеток крови (циркулирующих клеток-предшественников, тромбоцитов и эффекторных клеток воспаления) в патогенезе стенозирующих поражений сосудов.
Задачи исследования:
-
разработка методических подходов, позволяющих адекватно выявлять и анализировать роль тромбоцитов, циркулирующих клеток-предшественников и эффекторных клеток воспаления в развитии стенозирующих процессов в стенках сосудов;
-
исследование функциональной активности тромбоцитов и взаимодействия тромбоцитов с циркулирующими клетками-предшественниками у пациентов со стенозирующими поражениями коронарных и периферических артерий;
-
изучение взаимосвязи уровня в крови циркулирующих клеток-предшественников со стромальным фенотипом с развитием стенозирующих поражений коронарных и периферических артерий;
9
4. оценка участия циркулирующих в крови пациентов со
стенозирующими поражениями коронарных артерий клеток-предшественников и эффекторных клеток воспаления в развитии рестеноза пораженных участков артерий после имплантации внутрикоронарных стентов.
Научная новизна и практическая значимость работы. Расшифровка клеточных механизмов формирования атеросклеротических поражений остается нерешенной актуальной фундаментальной задачей биологии и медицины. Исследование роли клеток крови в развитии стенозирующих процессов внутри артерий, как атеросклеротической природы, так и после реваскуляризации тканей, позволит получить новые данные о механизмах развития этих процессов и внести коррективы в раннюю, недоступную другими методами диагностику, тактику предупреждения и лечения стенозирующих поражений сосудов. Современная диагностика атеросклероза включает комплекс как простых, так и сложных, дорогостоящих методов исследования: анализы крови, нагрузочные тесты, мониторирование ЭКГ, эхокардиографию, ультразвуковую диагностику, сцинтиграфию миокарда, ангиографию сосудов. Эти методы позволяют выявить клинически манифестирующие и зачастую терминальные изменения сосудов. При этом визуализация крупных атеросклеротических бляшек не отражает полной картины течения заболевания, в первую очередь активности протекающего процесса и прогноза развития патологии на ближайший период.
В настоящем исследовании показано, что повышение в крови содержания
остеонектин-положительных клеток-предшественников может служить
маркером наличия стенозирующего повреждения стенки сосуда, и дает
основание к поиску его очага. Определение в крови уровня циркулирующих
клеток-предшественников со стромальным фенотипом позволит дополнить
спектр существующих методов высоко информативным анализом,
отражающим динамику атеросклеротического репродуктивного
воспалительного процесса.
10 Впервые обнаружено, что у пациентов с ИБС генерализованно
повышена агрегационная активность тромбоцитов в ответ на воздействие
низких доз целого ряда физиологических индукторов. При этом, тромбоциты,
взаимодействуя с клетками-предшественниками способны участвовать в
развитии стенозирующих процессов в сосудистой стенке.
Ряд экспериментальных фактов, впервые обнаруженных в настоящем исследовании, заставляет по-новому взглянуть на проблему внутристентового рестеноза. Выяснено, что рестеноз стентов является реакцией на повреждение сосуда, отличной от атероматоза. Рестеноз сопровождается развитием локальных воспалительных реакций в стенке сосуда. В этих реакциях активно участвуют эффекторные клетки воспаления, являющиеся мощными стимуляторами пролиферативной и синтетической активности локальных фибробластов. Нами показано, что при использовании стентов с лекарственным покрытием, в развитие рестенозов активно вовлекаются эозинофильные гранулоциты.
Практическая значимость исследования заключается в том, что ранняя диагностика наличия у пациентов стенозирующих поражений сосудов артериального русла может позволить предупредить или предотвратить развитие многих инвалидизирующих болезней и болезней со смертельным исходом: ИБС, атеросклеротическое поражение сосудов головного мозга, почечных артерий и других. Правильная и своевременная диагностика развития рестенозов позволит найти новые варианты предупреждения и лечения осложнений после реваскуляризации тканей. Внедрение разработанных в ходе выполнения работы научных результатов и диагностических методик возможно практически во всех амбулаторных и госпитальных медицинских учреждениях, а также организациях, занимающихся диспансеризацией больших групп населения.
Связь работы с научными темами и программами. Ряд исследований проводился в рамках тем НИР ФГУ РКНПК Росмедтехнологий №155 «Роль циркулирующих стромальных клеток-предшественников и эффекторных
11 клеток воспаления в развитии рестеноза стентов с лекарственным
покрытием» и №128 «Циркулирующие костномозговые стромальные клетки и
стенозирующий атеросклероз сосудов артериального русла человека», а также,
грантов РФФИ № 05-04-48922-а «Клеточно-молекулярные аспекты атерогенеза.
Роль мезенхимальных стволовых клеток костномозгового происхождения и
вирусного инфицирования сосудистой стенки в атерогенезе» и №08-04-01530-а
«Клеточно-молекулярные аспекты атеросклероза. Роль циркулирующих
костномозговых стромальных стволовых клеток-предшественников в
атерогенезе».
Публикации и апробация работы. По материалам диссертации
опубликована 33 научные работы (включая 4 патента) в рецензируемых
отечественных и зарубежных изданиях. Результаты работы были доложены на
32 международных конгрессах и симпозиумах, в том числе, на следующих
научных конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция
"Перспективы кардиологии в России в XXI веке" г. Москва, 8-10 июня 2009
года, «IV Всероссийская конференция по клинической гемостазиологии и
гемореологии в сердечно-сосудистой хирургии», 4-6 февраля 2009 года;
Российский Национальный Конгресс Кардиологов «Повышение качества и
доступности кардиологической помощи», 7-9 октября 2008; Всероссийская
научно-практическая конференция «Прогресс кардиологии и снижение
сердечно-сосудистой смертности», 2-4 июня 2008 г.; Москва; XIII
Международная научно-практическая конференция «Пожилой больной.
Качество жизни», 29сентября-1 октября 2008, Москва; NATO Advanced Research
Workshop "Translational knowledge for heart health" May 12-16, 2008; 76rd
Congress of the European Atherosclerosis Society, Helsinki, 2007; The World
Congress of the International Academy of Cardiovascular Sciences, Sapporo, 2006;
XIV International Symposium on Atherosclerosis, Rome 2006; NATO Advanced
Research Workshop "Stress induced biochanges in the heart", February 2-7, Antalya,
2005; 74th Congress of the European Atherosclerosis Society, Seville, 2004; и т.д.
Материалы диссертации доложены на ученом совете ИЭК РКНПК
Росмедтехнологий (Москва, 25 июня 2009 года).
12 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из
Похожие диссертации на Тромбоциты и ядросодержащие клетки крови в развитии стенозирующих поражений артерий
![Жизнеспособность лейкоцитов и гемопоэтических стволовых клеток пуповинной крови [Электронный ресурс]](/i/i/4492/185644.png "Жизнеспособность лейкоцитов и гемопоэтических стволовых клеток пуповинной крови [Электронный ресурс] Абдуллаев Руслан Тагирович")
