1.2 Роль воспаления в патогенезе ишемии и реперфузии миокарда.

уменьшения воспалительного повреждения сердца при ранней реперфузии необходимо понимание клеточных и молекулярных механизмов воспаления,

ишемии миокарда и реперфузии.

1.2.1 Патофизиология воспалительного ответа при инфаркте миокарда

Любое повреждение в организме, в том числе и ишемический некроз

обеспечивая формирование сайтов для взаимодействия с последующими компонентами, способствуют распространению комплемент-опосредованной воспалительной реакции [156,171]. Активация комплемента играет важную

активирующим действием на полиморфноядерные лейкоциты и моноциты,

которые, в свою очередь, выделяют большие количества активных форм кислорода (ROS).

Также было доказано увеличение продукции ROS в митохондриях в

условиях гипоксии [53]. В ряде исследований было показано, что ROS

являются не просто промежуточным продуктом метаболизма при клеточном стрессе, а играют важнейшую роль в трансдукции сигналов, в том числе и в процессах апоптоза и пролиферации, а также стимулируют выделение ИЛ-1

и ИЛ-6 [29,97,162,132]. Проведены исследования на животных, где выявлено,

что индукция синтеза ИЛ-6 минимальна при 4-часовой ишемии миокарда,

однако наблюдалось явное усиление его синтеза при 1-часовой ишемии и 3-

часовом периоде реперфузии. Недавние исследования говорят об индукции активными формами кислорода ядерного фактора каппа-В

18

Большинство исследований роли ROS в патогенезе ИМ основывались на применении акцепторов свободных радикалов. В исследованиях была показана эффективность антиоксидантов в экспериментальных моделях ИМ,

когда было получено уменьшение рамеров некроза миокарда при ишемии и реперфузии. В других исследованиях была выявлена эффективность антиоксидантов, которая определялась лишь на ранних сроках ишемии и уменьшалась при продлении реперфузии[155,62,135]. Однако в ранних исследованиях человеческой супероксиддисмутазы(СОД) на пациентах с ИМ, подвергшихся тромболитической терапии или ЧКВ, не было выявлено

ееэффективности [113,55]. В более поздней работе была выявлена

деградация I-kB. Таким образом, NF-kB освобождается от ингибирующего комплекса, транслоцируется в ядро клетки и активирует транскрипцию генов воспаления, в том числе цитокинов. [104].

Цитокины занимают особенно важное место в патофизиологической

цепи воспаления, так как они регулируют практически все процессы,

дальнейшего воспалительного ответа. Увеличение экспрессии мРНК данных цитокинов в экспериментальных моделях ИМ наблюдалось от первых часов до 1 суток как в пораженном миокарде(до 50 крат), так и в непораженном

(до 15 крат) [50,84]. При большом объеме поражения и высокой

воспалительной реактивности такое состояние цитокиновой системы может не возвращаться на исходный уровень довольно долго, а также может иметь

место вторая волна провоспалительной стимуляции, обусловленная

хронической фазой ремоделирования, затрагивающей также и непораженные участки, вовлекая в процесс весь миокард[120]. Увеличение экспрессии цитокинов приводит к последующему повышению активности матриксных металлопротеиназ, расширению зоны инфаркта и увеличению экспрессии коллагена [50].

Помимо ишемии существует такой мощный регулятор воспаления, как механический стресс. Он обусловлен гемодинамическим перерастяжением ткани миокарда и сильнее всего выражен в периинфарктной . зонеБыло доказано, что механическое растяжение миокарда увеличивает выделение ФНО-α. Механический стресс, вызванный ИМ, вызывает усиленную

20

активируя сигнальные пути с последующей активацией ядерных факторов

последующей реперфузией в значительной мере зависит от нейтрофилов.

Данные клетки выделяют оксиданты и протеазы, а также экспрессируют гены медиаторов, ответственных за рекрутирование воспалительных клеток

[88,60,77,9].

адгезии нейтрофилы взаимодействуют с эндотелиальными клетками. Один из наиболее опасных и значимых патологических процессов, феномен no reflow,

также связывают с активностью нейтрофилов. Ambrosio и соавторы на животных моделях продемонстрировали, что появление областей миокарда со значительно нарушенной реперфузией не было полностью обусловлено невозможностью восстановления коронарного кровотока в данных зонах.

коллатерального кровотока во время ишемии. Данное явление было связано с

21

аккумуляцией нейтрофилов и блокированием капилляров после поздней реперфузии миокарда [30].

исследования посткапиллярных венул на ранних стадиях острого воспаления.

При отсутствии воспаления редко наблюдается взаимодействие лейкоцитов и

эндотелия сосудов. После запуска воспаления наблюдается качение

лейкоцитов по сосудистой стенке посткапиллярных венул(но не артериол и артерий малого диаметра) со скоростью значительно меньшей скорости кровотока в данных сосудах. Некоторые клетки останавливаются и через

несколько минут меняют форму, очевидно, в ответ на местные

хемотаксические стимулы. Далее следует экстравазация во внесосудистое пространство. Для каждой из этих стадий необходимо участие определенных видов молекул адгезии [98].

Селектины – семейство молекул адгезии, отвечающее за захват

лейкоцитов сосудистой стенкой из кровотока до их адгезии и диапедеза во внесосудистое пространство. Семейство селектинов состоит из трех видов

названия клеток, в которых они были впервые выявлены. Экспрессия L-

селектинов происходит в гемопоэтических клетках лейкоцитарного ряда. Е-

селектины экспрессируются только в клетках эндотелия после их активации

провоспалительными медиаторами, Р-селектин мобилизуется на клеточной поверхности без необходимости в синтезе новых белков. Индуцирующими агентами являются тромбин, гистамин, компоненты комплемента, свободные

радикалы, лейкотриен C4/D4 и цитокины [100]. Важным свойством селектинов является то, что они способствуют прикреплению и роллингу

лейкоцитов в посткапиллярных венулах при условиях стресса. Все три селектина способствуют выходу лейкоцитов в ткани. Недавние исследования на трансгенных мышах помогли лучше понять роль селектинов в движении лейкоцитов. Мыши с дефицитом L-селектинов имели замедленный транспорт

отклонениям в воспалительном ответе. Однако блокирование Р-селектина у мышей с дефицитом Е-селектина мышиным антителом к Р-селектину значительно снижало миграцию нейтрофилов, что свидетельствует о перекрестных функциях Р- и Е-селектинов [82, 148].

Роль селектинов в ишемии-реперфузии до конца не определена. L-

селектин, в основном экспрессируемый нейтрофилами, может иметь большое значение в рекрутировании лейкоцитов. Экспрессия Р-селектина резко

23

повышается в клетках эндотелия при условиях ишемии и реперфузии. Он накапливается в тельцах Вейбеля-Палада и быстро транспортируется к

клеточной поверхности при воздействии тромбина и/или оксидативного

стресса в условиях реперфузии, и гистамина, выделяемого в тех же условиях тучными клетками. Эксперименты показали, что моноклональные антитела к селектинам Р иL уменьшали некроз миокарда, сохраняли функцию эндотелия коронарных сосудов и снижали аккумуляцию нейтрофилов в ишемизированном миокарде кошек [167].

В настоящее время считается, что роль селектинов заключается в

поддержании краевого скопления лейкоцитов при гемодинамическом стрессе вследствие ишемии и реперфузии. Транзиторная природа данного явления важнее ввиду того, что это позволяет лейкоцитам определить присутствуют

ли в эндотелии специфические триггерные факторы, активирующие интегрины и поддердживающие каскад воспаления.

Несмотря на то, что роллинг предшествует сцеплению лейкоцитов с поверхностью сосудов в условиях кровотока, селектины не обеспечивают стойкую адгезию и трансмиграцию до воздействия другого вида молекул адгезии – интегринов.

Интегрины – семейство гетеродимерных мембранных гликопротеинов,

содержащие α- и β-субъединицы. Эти субъединицы связаны нековалентными связями и транспортируются к клеточной поверхности в комплексе. Для стойкой адгезии нейтрофилов требуется активация β2 (CD18) интегринов.

Неподвижные нейтрофилы, прикрепленные к поверхности эндотелия

часто изменяют форму и принимают черты биполярной конфигурации мигрирующих клеток. Возможно, это происходит вследствие взаимодействия

с поверхностными хемокинами. Затем следует трансэндотелиальная

миграция и инфильтрация нейтрофилов в воспаленные ткани.

24

последовательностей. Хемокин СХС интерлейкин-8 (ИЛ-8) играет основную роль в локализации нейтрофилов в ишемизированных тканях.

При реперфузии миокарда активность ИЛ-8 значительно повышается в

течение 1 часа и остается на высоком уровне в течение24 часов. Кроме того,

рекомбинантный ИЛ-8 значительно усиливал адгезию нейтрофилов в

изолированных кардиомиоцитах собак. Данная адгезия вызывала

цитотоксическое действие по отношению к кардиомиоцитам. В других работах с использованием животных моделей ИМ, предлагается вариант

последовательного выделеня хемоаттрактантов: вначале С5 компонент

комплемента, образуемый в интерстициальной жидкости, затем ИЛ-8, в

основном синтезируемый инфильтрирующими нейтрофилами [85].

Медиаторы, синтезированные из липидов, также являются важными

факторами в регуляции аккумулирования нейтрофилов при.

Активированные нейтрофилы выделяют лейкотриен B4, который выступает в роли хемоаттрактантного агента. Фактор активации тромбоцитов(ФАТ) –

синтезируется эндотелиальными клетками в ответ на воздействие тромбина и действует как сильный агент хемотаксиса, обеспечивающий адгезию нейтрофилов к эндотелию [125].

Механизмы нейтрофил-индуцированного повреждения миокарда были

микроциркуляторной обструкции, указанной выше, известно, что

нейтрофилы способны напрямую повреждать паренхиму органов путем

выделения специфических токсических продуктов. Известно, что

нейтрофилы, аккумулирующиеся в ишемизированной и реперфузируемой зоне, выделяют протеолитические ферменты и активные формы кислорода,

повреждающие окружающие ткани. Однако в условиях in vivo эти продукты синтезируются только адгезированными нейтрофилами. Таким образом,

лиганд-специфичная адгезия нейтрофилов к кардиомиоцитам может иметь

межклеточной адгезии-1 (ICAM-1). Однако в отличие от β-2 интегринов с их ограниченной распространенностью среди клеток, ICAM-1 может экспрессироваться многими клеточными типами в зависимости от различных условий. Проведен ряд работ по изучению адгезии нейтрофиловin vivo на животных. Межклеточная адгезия возникала только в условиях стимуляции миоцитов цитокинами, индуцирующими экспрессию ICAM-1, и активации интегрина Mac-1. In vitro активация нейтрофилов достигалась стимуляцией цитокинами ИЛ-1, ФНО-α и ИЛ-6 [68, 67]. Было выяснено, что связывание нейтрофилов с активированными кардиомиоцитами имело специфичную зависимость от взаимодействия Mac-1–ICAM-1 и полностью блокировалось антителами к ICAM-1, CD11b and CD18. Адгезированные нейтрофилы оказывали цитотоксический эффект, проявлявшийся длительным мышечным сокращением. Нейтрофил-индуцированная цитотоксичность также изучалась

в других исследованиях, где было выявлено, что взаимодействие Mac- 1/ICAM-1 активировало окислительный взрыв в нейтрофилах, что приводило к оксидативному повреждению миоцитов [59].

26

1.2.2 Роль воспалительного ответа в процессах заживления при

реперфузии миокарда

Экспериментальные и клинические данные говорят о том, что после

открытия инфаркт-ответственного сосуда происходит заживление даже при реперфузии необратимо поврежденного миокарда. Роль реперфузионного воспаления в заживлении тканей выявлена в нескольких экспериментальных

моделях.

Инфильтрирующе пораженный миокард мононуклеары и тучные

(МСР), действующим совместно с ТФР-β1. МСР усиленно экспрессируется в

эндотелии венул ишемизированных сегментов миокарда. При отсутствии реперфузии значительной индукции МСР не наблюдается[96]. Усиленный рекрутмент моноцитов может способствовать репаративным процессам, что объясняет положительный эффект реперфузии даже на поздних сроках, когда нет возможности спасти пораженный миокард.

Исследованы моноцитарно-тканевые взаимодействия, ответственные за аккумуляцию моноцитов в зонах инфаркта. Реперфузия ишемизированного миокарда стимулирует выделение различных фрагментов фибронектина в межклеточное пространство миокарда.

27

Клеточно-связывающие фрагменты фибронектина, выделяемые в

данных условиях, индуцируют протеолиз моноцитарного поверхностного клеточного очень позднего антигена-5 (VLA-5). Этот процесс регулируется сериновыми протеазами, активируемыми в ответ на повреждение миокарда.

После рекрутирования моноциты дифференцируются в макрофаги.

Локальное индуцирование колониестимулирующего фактора может играть большую роль в данном процессе, обеспечивая условия для созревания моноцитов. Точная роль макрофагов в процессе заживления исследована не полностью, однако известно, что они могут служить источником цитокинов и

факторов роста. Кроме того, они могут регулировать метаболизм

внеклеточного матрикса через синтез матриксных металлопротеиназ и их

тучными клетками медиаторы могут потенциально влиять на функции фибробластов. Было доказано, что гистамин стимулирует рост и хемотаксис фибробластов и синтез коллагена. Кроме того, тучные клетки – важные источники TGF-β, основного фактора роста фибробластов(bFGF) и

эндотелиального фактора роста сосудов(VEGF), а также факторов,

регулирующих рост фибробластов, метаболизм межклеточного матрикса и ангиогенез [95,199,101].

28