Химаза, катепсин

Химаза и катепсин G относятся к группе клеточных ферментов, обладающих ангиотензин 2 – превращающими свойствами. Их активность и концентрация в плазме крови значительно возрастают при ряде сердечно-сосудистых заболеваний (гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, атеросклероз) и хронических воспалительных процессах. Так как химаза и катепсин G наряду с «классическим» АПФ участвуют в образовании ангиотензина 2, при их совместном действии выработка этого мощного вазоконстриктора резко возрастает.

СЛАЙД 6

«Бинарная активность ангиотензин-превращающего фермента

В 1963 году в лаборатории академика В.Н.Ореховича был открыт ангиотензин-превращающий фермент (АПФ) и обнаружено (Ю.Е.Елисеева, В.Н.Орехович 1963, 1970), что он обладает так называемым «бинарным» действием: способностью превращать ангиотензин-I (АI)в ангиотензин-II (АII), повышающий артериальное давление, и разрушать брадикинин (Бк), оказывающий на кровяное давление противоположное действие. Таким образом, в лаборатории В.Н.Ореховича впервые было показано, вопреки существовавшему в то время представлению, что две реакции, имеющие важное значение в организме – образование прессорного пептида А II и разрушение депрессорного пептида Бк – осуществляются одним ферментом. Это открытие позволило сформулировать принципиально новое представление о ключевой роли АПФ в функционировании ренин-ангиотензиновой и калликреин-кининовой систем.

Фрагменты брадикинина

Поскольку АПФ стимулирует превращение брадикинина, его фрагменты, образовавшиеся в результате этого процесса, по принципу отрицательной обратной связи могут стимулировать ингибиторы АПФ, что ослабляет расщепление брадикинина, необходимого для ряда других физиологических реакций.

СЛАЙД 7

Рецепторы ангиотензина II

Хотя в заголовке этого слайда и гиперссылке к нему указан только ангиотензин II, правильнее говорить о «рецепторах ангиотензинов», так как метаболитов ангиотензина I насчитывается не менее пяти, а клеточных рецепторов, способных соединяться с различными видами ангиотензинов, описано уже четыре и не исключается, что их может быть и больше.

Из всех рецепторов ангиотензина II наиболее изучены два вида – АТ₁ и АТ₂. Оба эти вида рецепторов являются классическими мембранными рецепторами, связанными с G-белками. Они имеют различную степень сродства к ангиотензину-II и ангиотензину-III и селективно блокируются различными химическими веществами. Физиологический эффект активации этих рецепторов также не одинаков. Через активацию рецепторов АТ₁ ангиотензин II вызывает сокращение гладкомышечных клеток сосудов, их пролиферацию и гипертрофию, повышает секрецию альдостерона и частоту сердечных сокращений, что увеличивает общее периферическое сосудистое сопротивление и минутный объем крови и вызывает подъем артериального давления. Выраженность этих реакций зависит от ряда факторов – концентрации ангиотензина-II в плазме, количества и чувствительности рецепторов АТ₁, а также фенотипа клетки. Через рецепторы типа АТ₂ инициируются физиологические реакции противоположные тем, которые возникают в ответ на стимуляцию рецепторов АТ₁ (см. соответствующую часть слайда). Хотя у взрослых людей рецепторов типа АТ₂ достаточно мало (их много больше у плода человека, где они участвуют в сложном процессе развития эмбриона), обнаружено, что число рецепторов АТ₂ на клеточной мембране значительно возрастает при повреждении сосудистого эндотелия, при инфаркте миокарда и развитии сердечной недостаточности. В этом явлении можно увидеть определенный саногенетический механизм, препятствующий вазоконстрикции, пролиферации гладкомышечных клеток артериол и гипертрофии кардиомиоцитов.

АТ₃ рецепторы обнаружены на мембране нейронов головного мозга. Функция их мало изучена. Тропностью к АТ₄ рецепторам обладает ангиотензин II, ангиотензин III и ангиотензин IV. Они найдены на мембране эндотелиальных клеток и мембране нейронов гипоталамуса. Предполагается, что с помощью этих рецепторов стимулируется выделение из эндотелия ингибитора активатора плазминогена.

Различие в физиологическом действии ангиотензина II на рецепторы типов АТ₁ и АТ₂ вызвало у клиницистов и фармакологов стремление синтезировать вещества, способные избирательно блокировать ангиотензиновые рецепторы вида АТ₁, так как в этом случае все отрицательные эффекты действия ангиотензина II на сосуды удалось бы не только нейтрализовать, но и реализовать саногенетический эффект этого вазоконстриктора через его действие на рецепторы вида АТ₂. Такое вещество (пептид, близкий по строению к ангиотензину II) впервые было синтезировано в 1971 году и оно получило название саралазана. В дальнейшем, начиная с 90-х годов прошлого столетия, было синтезировано достаточно много непептидных блокаторов рецепторов вида АТ₁ (валсартан, ирбесартан, кандесартанлозартан и др.). Исследования показывают, что помимо непосредственного вазодилататорного и антипролиферативного воздействия ангиотензина II на рецепторы вида АТ₂, существует еще несколько позитивных эффектов применения блокаторов рецепторов вида АТ₁. Так при применении этих медикаментозных средств выявлено увеличение синтеза ангиотензина (1-7), обладающего вазодилатирующим и натрийуретическим действием, из ангиотензина I и ангиотензина II. Кроме того, блокаторы рецепторов АТ₁ свободно проникают через гематоэнцефалический барьер и, воздействуя на пресинаптические АТ₁ рецепторы симпатических нейронов в ЦНС, угнетают высвобождение норадреналина, что косвенно так же приводит к вазодилатации.

СЛАЙД 9

Функции эндотелия. Эндотелин

Важнейшую роль в регуляции сосудистого тонуса играет эндотелий кровеносных сосудов. Для справки укажем, что общая площадь эндотелия составляет 4000 м² , общая масса эндотелия – 1800 грамм, а число клеток – 1х10¹² . Именно эндотелиальный монослой является той частью сосудистой стенки, которая представляет конечное звено нейрогенной и гуморальной регуляции сосудистого тонуса, где она реализуется на клеточном уровне и моделирует внутриклеточные биохимические процессы.

На поверхности эндотелиальных клеток, обращенных в просвет сосуда, расположены многочисленные рецепторы, воспринимающие те или иные химические агенты, поступающие с кровью. Кроме веществ, имеющихся в плазме крови, эндотелий тесно взаимодействует с ее форменными элементами – тромбоцитами и лейкоцитами, стабилизирует тромбоциты и дополнительно получает арахидоновую кислоту, серотонин, факторы роста и другие, фиксированные оболочкой тромбоцитов, биологически активные вещества.

Эндотелий подвергается постоянно внутрисосудистому давлению крови, его поверхность испытывает воздействие самого тока крови – ламинарного в норме и турбулентного при патологии, что в конечном итоге оказывает влияние на биофизическое состояние клеточных мембран, их проницаемость и в конечном итоге, на процессы внутриклеточного метаболизма.

Не останавливаясь подробно на многих очень важных свойствах эндотелия, рассмотрим подробно механизм образования клетками эндотелия такого важного фактора, регулирующего сосудистый тонус, как эндотелин 1.

В 1988 году японский исследователь М.Янагасава с коллегами опубликовали в “Nature” статью о некоем эндотелиальном пептиде, способном в микроскопических количествах (одна миллионная часть миллиграмма!) вызывать сосудосуживающий эффект. В последующем исследованием функций эндотелина занимались и занимаются патологи и клиницисты многих стран мира. В результате этих исследований выяснилось, что процесс образования эндотелина включает несколько стадий. Вначале из предшественника эндотелина – препроэндотелина образуется так называемый «большой эндотелин» – проэндотелин, который в свою очередь трансформируется в активный полипептид – эндотелин, обладающий описанными свойствами.

Оксид азота – NO

Как известно, оксид азота образуется из L-аргинина под воздействием NO-синтазы. Имеется несколько изоформ NO-синтазы: эндотелиальная NO-синтаза, нейрональная NO-синтаза и индуцированная NO-синтаза (иNO-синтаза). Если оксид азота, образующийся под влиянием первых двух изоформ синтазы, участвует в передаче сигналов в нервной системе и обеспечивает расширение периферических сосудов (например, что нас особенно интересует, – коронарных артериол), то оксид азота, образующийся под влиянием индуцированной NO-синтазы, обладает цитостатическим и цитотоксическим действием. Не останавливаясь подробно на всех функция (физиологических и патологических) оксида азота, отметим, что его образование эндотелием коронарных сосудов усиливается под влиянием таких биологически активных веществ как ацетилхолин, гистамин, брадикинин, субстанция Р, а также при физической нагрузке. Уже указывалось, что эндотелий неповрежденных коронарных сосудов вырабатывает оксид азота под влиянием и небольших, физиологических доз эндотелина. Вазодилататорные эффекты оксида азота связаны с тем, что под его влиянием активируется фермент гуанилатциклаза, в результате чего происходит повышенное образование циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ), который, влияя на ионные каналы мембраны гладкомышечных клеток артериол, препятствует накоплению Са⁺⁺ в протоплазме этих клеток и, вследствие этого, способствует их расслаблению. Описано так же и прямое действие оксида азота на сократительные белки гладкомышечных клеток артериол, так как NO способен снижать их кальциевую чувствительность.

Кроме того, оксид азота уменьшает активность тромбоцитов и лейкоцитов, тормозит пролиферативную активность гладкомышечных клеток артериол. Все эти свойства оксида азота позволяют считать его одним из важнейших факторов, обеспечивающих вазодилатацию коронарных сосудов при адекватных нагрузках на миокард, обладающий нормальными, неповрежденными атеросклерозом, коронарными сосудами. Весьма важно и антитромботическое действие этого радикала.

Простациклин PGI₂

Простациклин PGI₂ является мощным эндотелиальным вазодилататорным фактором, обеспечивающим расширение коронарных сосудов. Простациклин – это один из метаболитов арахидоновой кислоты. Синтез простациклина осуществляется под воздействием фермента циклооксигеназы, которая в равной мере способна катализировать образование и другого метаболита арахидоновой кислоты – антагониста простациклина – тромбоксана А₂.

Возможность образования из одного и того же источника двух биологически активных веществ с диаметрально противоположным физиологическим действием (простациклин – вазодилататор, препятствующий так же и агрегации тромбоцитов; тромбоксан – вазоконстриктор, стимулятор тромбообразования) демонстрирует сложную систему взаимоуравновешенных факторов, продуцируемых эндотелием кровеносных сосудов и обеспечивающую эффективное кровоснабжение органов и тканей в зависимости от их физиологических потребностей. Кроме того, простациклин, равно как и другие биологически активные вещества, способные оказывать вазодилататорный эффект на кровеносные сосуды, является звеном определенного саногенетического механизма, обеспечивающего при развитии той или иной сердечно-сосудистой патологии защиту организма от ее последствий.

Тканевый активатор плазминогена. Ингибиторы активаторов плазминогена

Плазминоген (профермент) – это один из основных компонентов фибринолитической системы плазмы крови, в которую помимо его входят: плазмин (фермент), активаторы плазминогена, ингибиторы плазмина и ингибиторы активаторов плазминогена.

При активации фибринолитической системы плазмы крови происходит образование мощного протеолитического фермента плазмина, который и обеспечивает в дальнейшем протеолиз ряда факторов свертывания крови, деградацию фибриногена и фибрина.

Профермент – плазминоген, предшественник плазмина, является гликопротеином (92 кD), который вырабатывается гепатоцитами, эозинофилами крови и почками.

Активаторы плазминогена разделяются на две группы: внутренние активаторы (образуются сосудистой стенкой) и внешние (вырабатываются тканями). К числу внутренних активаторов плазминогена относятся факторы свертывания крови XII и XI, а также прекалликреин и высокомолекулярный кининоген. Однако, основным активатором плазминогена является тканевый активатор (ТРА-сериновая протеаза, вырабатываемая эндотелиальными клетками, моноцитами, мегакариоцитами и мезотелиальными клетками.

Группа ингибиторов плазмина состоит из ₂-антиплазмина (серпин), ₂-макроглобулина, ₁-антитрипсина и антитромбина III.

В группе ингибиторов активаторов плазминогена (ИАП-1, ИАП-2, ИАП-3) наиболее действенным является ИАП-1, который игибирует тканевый активатор плазминогена (ТРА), что, в целом, препятствует фибринолизису в месте образования тромба на стенке сосуда.

Предсердный натрийуретический пептид (ПНУП)

Одним из биологически активных веществ, обладающих вазодилататорным действием, а также регулирующих водно-солевой обмен, является предсердный натрийуретический пептид (ПНУП), или как его еще называют, «натрийуретический фактор», «натрийуретический гормон».

ПНУП вырабатывается осмо- и волюмчувствительными клетками предсердий при повышении внутрипредсердного давления крови и при учащении сердечного ритма выше 125 ударов в минуту. Гормон образуется из прогормона и, претерпев ряд биохимических превращений, высвобождается в кровеносную систему в виде двух пептидов, которые, собственно, и обладают вазодилятационным и нарийуретическим действием.

Под влиянием ПНУГ происходит расширение кровеносных сосудов (в первую очередь – коронарных), уменьшается секреция ренина и альдостерона, уменьшается образование и активность антидиуретического гормона, подавляются некоторые эффекты ангиотензина 2. Являясь прямым антагонистом ренин-альдостероновой системы, ПНУП обеспечивает увеличение выведения воды и натрия почками, что, в конечном итоге, уменьшает ОЦК.

Мощным стимулятором выработки ПНУП помимо повышения внутрипредсердного давления крови и учащения сердечного ритма, является гипернатриемия. Действие ПНУП усиливается в присутствии ионов K, Mg, Ca, при развитии ацидоза и ингибируется солями тяжелых металлов. Важно отметить, что действие ПНУП развивается медленно и сохраняется в течение нескольких часов.

В центральной нервной системе вырабатывается аналогичный ПНУП – мозговой натрийуретический пептид, с функциями, сходными с ПНУП (расширение сосудов головного мозга, натрийуретический эффект). Имеются данные и о том, что ПНУП вырабатывается и клетками печени. Вазодилатационные и натрийуретические свойства ПНУП позволяют отнести его к разряду биологически активных веществ, препятствующих развитию хронической сердечной недостаточности.

Фактор Виллебранда

Фактор Виллебранда – VIII фактор свертывания крови играет важную роль в тромбообразовании, обеспечивая, в частности, адгезию тромбоцитов. Генетически обусловленное нарушение образования фактора Виллебранда приводит к развитию гемофилии (болезни Виллебранда).

Эндотелин

Важнейшее место в регуляции сосудистого тонуса занимает эндотелий кровеносных сосудов. Для справки укажем, что общая площадь эндотелия составляет 4000 м² , общая масса эндотелия – 1800 грамм, а число клеток – 1х10¹² . Именно эндотелиальный монослой является той частью сосудистой стенки, которая представляет конечное звено нейрогенной и гуморальной регуляции сосудистого тонуса, где она реализуется на клеточном уровне и моделирует внутриклеточные биохимические процессы.

На поверхности эндотелиальных клеток, обращенных в просвет сосуда, расположены многочисленные рецепторы, воспринимающие те или иные химические агенты, поступающие с кровью. Кроме веществ, имеющихся в плазме крови, эндотелий тесно взаимодействует с ее форменными элементами – тромбоцитами и лейкоцитами, стабилизирует тромбоциты и дополнительно получает арахидоновую кислоту, серотонин, факторы роста и другие, фиксированные оболочкой тромбоцитов, биологически активные вещества.

Эндотелий подвергается постоянно внутрисосудистому давлению крови, его поверхность испытывает воздействие самого тока крови – ламинарного в норме и турбулентного при патологии, что в конечном итоге оказывает влияние на биофизическое состояние клеточных мембран, их проницаемость и в конечном итоге, на процессы внутриклеточного метаболизма.

Не останавливаясь подробно на многих очень важных свойствах эндотелия, рассмотрим подробно механизм образования клетками эндотелия такого важного фактора, регулирующего сосудистый тонус, как эндотелин.

В 1988 году японский исследователь М.Янагасава с коллегами опубликовали в “Nature” статью о некоем эндотелиальном пептиде, способном в микроскопических количествах (одна миллионная часть миллиграмма!) вызывать сосудосуживающий эффект. В последующем исследованием функций эндотелина занимались и занимаются патологи и клиницисты многих стран мира. В результате этих исследований выяснилось, что процесс образования эндотелина включает несколько стадий. Вначале из предшественника эндотелина – препроэндотелина образуется так называемый «большой эндотелин» – проэндотелин, который в свою очередь трансформируется в активный полипептид – эндотелин, обладающий описанными свойствами.

Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС). Ангиотензин II

Пусковым процессом, обеспечивающим начало функционирования ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, является образование ренина в юкстагломерулярном аппарате (ЮГА) нефрона.

Ренин представляет собой простой мономерный фермент с относительной молекулярной массой 38 kDa и нейтральным рН. Попав в кровь, ренин взаимодействует с субстратом – ангиотензиногеном, представляющим собой состоящий из 14-ти аминокислот фрагмент синтезируемого в печени альфа 2 –глобулина, и превращает его в декапептид ангиотензин-I. Полупериод жизни активного ренина плазмы составляет 10 – 12 мин. Ангиотензин-I под влиянием ангиотензин превращающего фермента (АПФ) теряет нейтрализующие его два радикала и превращается в октапептид – ангиотензин-II, который обладает мощным гипертензивным действием, являясь наиболее сильным из прессорных веществ, известных в настоящее время: его сосудосуживающая активность в 50 раз выше, чем у адреналина. Будучи столь сильным вазоконстриктором, ангиотензин II повышает артериальное давление не только непосредственно за счет влияния на гладкую мускулатуру сосудов и секрецию альдстерона, но и опосредованно – через ЦНС и симпатическую нервную систему, а также путем высвобождения катехоламинов из мозгового слоя надпочечников.

Кроме того, установлена прямая зависимость продуцирования корой надпочечников альдостерона от концентрации ангиотензина-II, поскольку последний, а также его активные метаболиты – ангиотензин-III и IV стимулируют синтез альдостерона, который в свою очередь увеличивает реабсорбцию натрия в почечных канальцах и через стимуляцию выработки антидиуретического гормона (вазопрессина), приводит к задержке воды и увеличению объема циркулирующей крови.

Система ренин – ангиотензин реализует свое действие через клеточные рецепторы, которые и опосредуют следующие физиологические ее эффекты: сужение сосудов и рост их гладкомышечных клеток, освобождение альдостерона, простациклинов и катехоламинов, секрецию пролактина и адренокортикотропина, активацию глигогенолиза. Рецепторы ангиотензина-II – это молекулы, находящиеся на поверхности клетки, которые связывают ангиотензин-II и превращают экстрацеллюлярный сигнал в дискретный интрацеллюлярный сигнал. В настоящее время наиболее изучены два подтипа этих рецепторов, которые обозначаются как АТ₁ и АТ₂. Они имеют различную степень сродства к ангиотензину-II и ангиотензину-III и селективно блокируются различными химическими веществами. Физиологический эффект активации этих рецепторов также не одинаков. Через активацию рецепторов АТ₁ ангиотензин II вызывает сокращение гладкомышечных клеток сосудов, их пролиферацию и гипертрофию, повышает секрецию альдостерона и частоту сердечных сокращений, что увеличивает общее периферическое сосудистое сопротивление и минутный объем крови и вызывает подъем артериального давления. Выраженность этих реакций зависит от ряда факторов – концентрации ангиотензина-II в плазме, количества и чувствительности рецепторов АТ₁, а также фенотипа клетки. Через рецепторы типа АТ₂ инициируются физиологические реакции противоположные тем, которые возникают в ответ на стимуляцию рецепторов АТ₁. Хотя у взрослых людей рецепторов типа АТ₂ достаточно мало (их много больше у плода), при применении лекарственных веществ – блокаторов рецепторов типа АТ₁ ангиотензин, связывающийся в избыточном количестве с рецепторами типа АТ₂, будет вызывать вазодилатацию, снижение пролиферации гладкомышечных и эндотелиальных клеток.

Рассматривая функционирование ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, следует указать, что образование ренина происходит не только в почках. Ренин – ангиотензиновая система широко представлена в сосудистом русле, сердце, мозге и ряде других органов, что еще раз доказывает ее биологическое значение в плане поддержания постоянства сосудистого тонуса.

Следует отметить, что количества образующегося в организме ангиотензина II зависит, прежде всего, от уровня секреции ренина, в регуляции которой участвуют интраренальные рецепторы, почечные симпатические нервы и ряд гуморальных факторов. Резюмируя изложенное, можно заключить, что наличие прямой зависимости между уровнем ренина в плазме и инкрецией альдостерона позволяет говорить о единой ренин - ангиотензин - альдостероновой системе с двумя эффекторами - ангиотензином II и альдостероном; который, кстати, в здоровом организме по принципу обратной связи тормозит выработку ренина.

Тромбоксан А₂, простагландин Н₂

Эти вещества, вырабатываемые клетками эндотелия кровеносных сосудов, являются мощными вазоконстрикторами. Кроме того, они способны активировать агрегацию тромбоцитов и тромбообразование. И тромбоксан А_2, и простагландин Н₂ образуются в результате метаболизма арахидоновой кислоты при развитии воспаления, аллергических реакций, а также активно вырабатываются эндотелием кровеносных сосудов при поражении их атеросклерозом.

Тромбоцитарный ростовой фактор

Тромбоцитарный ростовой фактор содержится в -гранулах тромбоцитов, выделяется в месте повреждения сосудов и тканей, способен стимулировать пролиферацию фибробластов и гладкомышечных клеток артериол.

Ангиотензин VI

Ангиотензин VI – пептид, активный метаболит ангиотензина II, воздействует на метаболизм клеток, соединяясь с рецепторами вида АТ₄, способствует реабсорбции натрия почками, отеку сосудистой стенки. Кроме того, ангиотензин VI стимулирует высвобождение из эндотелия сосудов ингибитора активатора плазминогена 1-го типа (ИАП-1), что, в конечном итоге, способствует тромбообразованию.