Эндотелий и его роль в здоровье сосудов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Что такое эндотелий

Эндотелий — тонкая полупроницаемая мембрана, выстилающая все кровеносные и лимфатические сосуды, а также сердечные полости. В артериях и венах эндотелий служит барьером между кровью и гладкомышечными клетками. Стенки капилляров построены целиком из эндотелиальных клеток.

Рис. 1. Строение кровеносных сосудов.

Если выделить из организма взрослого человека все клетки эндотелия (энделиоциты), их вес составит 1,6 – 1,9 кг., общая площадь 700 – 100 м², а общая протяженность около 7 км.

Без этих цифр трудно представить, как может тонкая полупроницаемая мембрана, непрерывно вырабатывать биологически активные вещества, которые играют важнейшую роль в регуляции сосудистого тонуса, процессах клеточного роста, воспаления и тромбообразования.

Эндотелий производит свыше 30 гуморально-активных веществ, поэтому его называют самым крупным эндокринным органом [ 1 ].

Рассмотрим его роль. Эндотелий ответствен за множество процессов в системе кровообращения:

• Скольжение гуморальных веществ (транспортно-адгезионная). Благодаря эндотелиальному слою, всё содержимое крови (эритроциты, тромбоциты и др.) может легко и беспрепятственно скользить не прилипая к сосуду и не разрушая себя. Что-то вроде антипригарного тефлонового покрытия на посуде.
• Регуляция тонуса сосудов (вазомоторная). Эндотелий регулирует кровоток: сужает сосуды если его нужно ограничить (выброс пептидов эндотелина и ангиотензина II, тромбоксана А2, лейкотриенов, простагландинов, супероксид-аниона), или их расширяет, когда нужно увеличить кровоток в активно работающем органе (оксид азота, простациклин).
• Регуляция проницаемости сосудов. Интенсивность обмена веществ зависит от проницаемости эндотелия. За формирование щелей в эндотелии отвечают свободные радикалы (оксид азота, анион супероксида, анион пероксинитрита), и протеинкиназа С [ 2 ].
• Регуляция свертывания крови (гемостатическая). Эндотелий и тромбоциты имеют положительный заряд, а как известно положительные полюса отталкиваются. При нарушениях эндотелиальной клетки (из-за повреждения эндотелиального слоя, дефицита микроэлементов и др.), клетка меняет свой заряд на «минус» и тромбоциты тут же притягиваются друг к эндотелиальной клетке и образуют тромб. В норме эндотелий предупреждает образование тромбов и наоборот, активирует процесс свертывания крови закрывая этим брешь при повреждении сосудов.
• Расширение и восстановление сети кровеносных сосудов (ангиогенез). Эндотелиальные клетки делятся и образуют новые капилляры, через которые в ткани входят стволовые клетки и возобновляют поврежденный орган. Эндотелий производит межклеточные вещества (коллаген, фибронектин и др.) и факторы роста.
• Активно участвует в «тушении пожара» при местном воспалении. Эндотелий производит воспалительные медиаторы (интерлейкин 1, 6, 8 и др.), а так же пропускает из крови в ткани защитные антитела и лейкоциты, осуществляя тем самым защитные механизмы выживания.
• Участвует в обмене липидов с помощью рецепторов липопротеинов низкой плотности и липопротеинлипазы.

ПОВРЕЖДЕНИЯ

Дисфункция эндотелия

Эндотелий балансирует противоположные начала: усиление — ослабление сосудистого тонуса, агрегация — дезагрегация клеток крови, увеличение — уменьшение числа сосудистых клеток.

Результат определяется концентрацией синтезируемых им веществ, между которыми существуют строгая зависимость и равновесие. Но «маэстро кровообращения», — так эндотелий называл нобелевский лауреат, английский фармаколог Дж. Вейн, — с годами часто играет мимо нот.

Рис. 2. Регуляторные функции эндотелия. Нормальные или антиатерогенные эффекты, против дисфункции или атерогенных свойств. [ 3 ]

Беспорядочное усиление роли одних эндотельных веществ и ослабление «оппозиционной» работы других, ведет к дисфункции сосудистого эндотелия, которая является ранним маркером развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Дисфункция эндотелия — это, прежде всего, дисбаланс между продукцией вазодилатирующих, ангиопротективных, антипролиферативных факторов с одной стороны и вазоконстриктивных, протромботических, пролиферативных факторов, с другой стороны [ 4 ]. То есть, если в первом случае сосуды нормально расширены и скольжению в них ничего не мешает, то в случае нарушений эндотелия движению крови препятствует спазм сосудов и прилипание лейкоцитов к эндотелию.

Эндотелий производит не только сосудорасширяющие, но и сосудосуживающие вещества. В сосуде с «нормальным» эндотелием, баланс его секреторной активности всегда сдвинут в сторону сосудорасширяющих факторов — готовность противостоять усилению тонуса.

Но в стареющем организме или в случае различных заболеваний (ишемии, системной или легочной гипертензии, сахарном диабете и др.), секреторный фенотип эндотелия меняется в сторону сосудосуживающих влияний: вместо расширения сосудов — их сокращение.

Таким образом, эндотелий играет ключевую роль в поддержании нормального тонуса, текучести крови, а также ограничении сосудистого воспаления.

Рис. 3. Регуляция тонуса сосудов.

Нарушение тонко регулируемого баланса приводит к развитию эндотелиальной дисфункции.

Так, при наличии факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний, эндотелиальные клетки теряют способность поддерживать регулируемый механизм: создаются условия для захвата эндотелием липидов и лейкоцитов (моноциты и Т-лимфоциты), стимулируется воспалительный ответ, и появляются жировые полоски, первая ступень формирования атероматозной бляшки.

Если состояние сохраняется, наблюдается прогрессирование атеросклероза и превращение жировой полоски в атеромную бляшку. Бляшка подвергается разрыву и создаются условия для тромбогенеза и окклюзии сосуда. Клинические синдромы, такие, как стабильная и нестабильная стенокардия, острый инфаркт миокарда, перемежающаяся хромота, и инсульт связаны, в частности, с нарушением эндотелиального контроля сосудистого тонуса, тромбозом, и структурными изменениями сосудистой стенки. [ 5 ]

Практически все сердечно-сосудистые заболевания имеют эндотелий-зависимое происхождение: атеросклероз, гипертоническая болезнь, коронарная недостаточность, инфаркт миокарда, диабет и инсулиновая резистентность, нарушения обмена (гиперхолестеролемия, гиперлипидемия и др.) и др. Именно поэтому эндотелий является главной мишенью для профилактики и лечения патологических процессов, приводящих или реализующих сердечно-сосудистые заболевания. [ 6 ]

ПОЧЕМУ?

Почему повреждается эндотелий

Ведущая концепция профилактической кардиологии основана на оценке и коррекции факторов сердечно-сосудистого риска. Объединяющим началом для всех факторов является то, что рано или поздно, прямо или косвенно, все они вызывают повреждение сосудистой стенки, и прежде всего, в ее эндотелиальном слое. Поэтому можно полагать, что одновременно они же являются факторами риска дисфункции эндотелия как наиболее ранней фазы повреждения сосудистой стенки, атеросклероза и артериальной гипертензии, в частности. [ 7 ]

Эндотелий — буквально передовая часть кровеносной системы. Но это уникальное положение клеток эндотелия на границе между циркулирующей кровью и тканями делает их и наиболее уязвимыми для разных риск-факторов циркулирующих в крови.

Именно эндотелий первым встречается с высоким уровнем сахара, высоким давлением, свободными радикалами, окисленными липопротеинами низкой плотности, с гиперхолестеринемией и др. Все это приводит к ускоренному развитию атеросклероза, ангиопатий (спазмов), цереброваскулярных заболеваний, которые увеличивают эндотелиальное повреждение [ 8, 9 ]. В конечном счете, нарушается регионарное кровообращение и микроциркуляция, и в ткани возникает ишемия.

Что же повреждает эндотелиальный слой сосудов?

Причиной повреждения эндотелия может быть: [ 10 ]

• Гемодинамические сдвиги: пристеночное напряжение вследствие высокого давления, турбулентных потоков, венозного застоя и др;
• Гипергликемия. Основной причиной поражения сосудов при сахарном диабете является хроническая гипергликемия [ 11 ]. Уровень сахара в крови свыше 5,5 ммоль/л способен поражать эндотелий, вызывать его воспаление;
• Высокое количество гомоцистеина в крови (гиперцистеинемия). Норма — до 9 ммоль/л. Если концентрация выше 9, то в 6 раз повышается риск ишемической болезни сердца, а если выше 15 — в 2 раза выше риск болезни Альцгеймера;
• Нарушение жирового обмена (дислипидемия). Нарушение состава липопротеинов крови (высокий холестерин и др.);
• Хроническая гипоксия и гипоксимия;
• Свободнорадикальное повреждение эндотелия;
• Возрастные изменения;
• Асимметричный диметиларгинин (ADMA);
• Отравляющие вещества из внешней среды:
  – бытовые химикаты, моющие средства, косметика;
  – нитраты и пестициды которые используются в с/х для улучшения роста растений и защиты от вредителей. При несоблюдении норм безопасности химикаты накапливаются в растениях и попадают в организм с пищей. Могут попадать и с водой (дожди смывают их в подземные воды, которые могут использоваться для питья).
  – некачественные, испорченные или просроченные пищевые продукты;
  – алкогольные напитки или суррогаты спиртного (метил, этиленгликоль);
  – токсические газы, дым (сигарет и др.) или испарения химикатов;
  – употребление наркотических веществ;
  – побочное действие лекарственных препаратов и др.
• Эндогенные интоксикации (почечная печеночная недостаточность, панкреатит и др.);
• Генетические дефекты.

Рано или поздно, эти факторы сердечно-сосудистого риска нарушают тонкий баланс между функциями эндотелия, что в конечном итоге, реализуется в прогрессировании атеросклероза и сердечно-сосудистых инцидентах.

КАК УЗНАТЬ?

Диагностика функций эндотелиальных клеток

Регуляция тонуса сосуда является одной из главной функций эндотелия. Этот процесс может измеряться несколькими способами [ 12 ].

• Определение вазорегулирующей функции эндотелия.

Для этого может использоваться количественная вазография, чтобы исследовать изменение в диаметре сосудов, в ответ на вливание судорасширяющих средств, типа ацетилхолина или серотонина. В здоровом сосуде они вызывают расширение. При эндотелиальной дисфункции расширение будет незначительным или будет наблюдаться спазм. [ 13 ]

• Определение поток-зависимой дилатации радиальной артерии в ишемическом тесте верхней конечности.

Без этого популярного теста не обходится ни одна научная работа по изучению функции сосудистого эндотелия в Украине. Однако его проведение требует дорогостоящего ультразвукового сканера высокого разрешения и фиксирующего устройства для датчика. К тому же определить реактивность артерии, диаметр которой прирастает всего на долю миллиметра, достаточно сложно без высокой квалификации оператора.

Конечно, в крови можно обнаружить концентрацию и активность эндотелиальных маркеров: оксид азота, эндотелин-1, тромбомодулин, молекулы клеточной адгезии и т.д. Но тестирование не изолированного показателя, а процесса, который контролирует эндотелий, может сказать намного больше.

КОРРЕКЦИЯ

Васкулярная медицина

Коррекция нарушений эндотелия — важное направление терапии сердечно-сосудистых заболеваний. Появилось даже новое стратегическое понятие — васкулярная медицина — учение об эндотелии и процессах, проистекающих в его клетках.

Современная терапевтическая стратегия в отношении эндотелиальной патологии направлена на удержание или восстановление равновесия описанных выше факторов. В целом речь идет об ограничении действия одних эндотелиальных факторов, компенсации дефицита других и восстановлении их функционального баланса.

Например, нитрат-содержащие препараты компенсируют дефицит эндогенного NO; антагонисты Ca++ «сдерживают» активность ангиотензина II и эндотелина в гладких мышцах сосудов, облегчая вазодилататорный эффект NO; ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента помимо снижения синтеза ангиотензина II препятствуют разрушению кининов; недавно появившиеся ингибиторы эндотелин-превращающего фермента и антагонисты рецепторов эндотелина-1 тормозят активность пептида. Однако базовое лечение эндотелиальных дисфункций пока отсутствует. [ 14 ]

Общая стратегия такова: необходимо нормализовать синтез оксида азота и устранить агрессивные для эндотелия факторы — гипергликемия (снизить уровень сахара в крови), и артериальная гипертензия (снизить артериальное давление) [ 15, 16 ].

Отказ от курения приводит к улучшению функции эндотелия [ 17 ].

Прием антиоксидантов (витамин Е, С) способствует коррекции функции эндотелия и тормозит утолщение интимы сонной артерии [ 18, 19 ].

Физические нагрузки улучшают состояние эндотелия даже при сердечной недостаточности [ 20 ].

Улучшение контроля уровня сахара в крови у больных с сахарным диабетом само по себе уже является фактором коррекции дисфункции эндотелия [ 21 ], а нормализация липидного профиля у пациентов с гиперхолестеринемией приводила к нормализации функции эндотелия [ 22 ], что значительно уменьшало частоту острых сердечно-сосудистых инцидентов [ 23 ].

###

℗

Бикарбонатные спа-процедуры активизируют синтез оксида азота, вызывают расширение сосудов и нормализуют давление. Как? Почему? Об этом мы подробно рассажем далее.

Однако, перед этим мы познакомимся с оксидом азота, который как ключ к решению проблем с эндотелием, а значит и всей кровеносной системе. Вы заинтригованы? Так вперёд!