CC BY
26
Oy*
Теоретична медицина
УДК 616.24:616.12-008.331.1-053.2:577.2 ВОЛОСОВЕЦ А.П.
Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца, г. Киев АБАТУРОВ А.Е, ПЕТРЕНКО Л.Л., КРИВУША Е.Л. Днепропетровская государственная медицинская академия
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ ЛЕГОЧНОЙ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ У ДЕТЕЙ
2. Молекулярные медиаторы развития легочной артериальной гипертензии
Резюме. В статье рассмотрены современные представления о патогенетических молекулярных механизмах развития легочной артериальной гипертензии, в основе которых лежат наследственно обусловленные или приобретенные нарушения функционирования генов, участвующих в поддержании сосудистого тонуса, ангиогене-зе, формировании экстрацеллюлярного матрикса. Рассмотренные патогенетические механизмы формирования легочной артериальной гипертензии позволяют отнести ее в группу ангиопролиферативных болезней, требующих разработки новых целевых лекарственных средств, способствующих восстановлению микроциркуляторно-го кровотока в легочной ткани и направленных не только на вазодилатацию, но и на ингибицию пролиферации. Ключевые слова: легочная артериальная гипертензия, молекулярно-генетические механизмы, дети.
Сокращения: АКМ — активные кислородсодержащие метаболиты, АМФ—аденозинмонофосфат, ГМФ — гуано-зинмонофосфат, ЛАГ — легочная артериальная гипертен-зия, ИЛАГ — идиопатическая ЛАГ, СЛАГ — семейная ЛАГ, 5HTR — серотониновый рецептор, Angt — ангиотензин, ANP — предсердный натрийуретический пептид, ArgRS — аргинин-тРНК синтаза, BMP — костные морфогенетиче-ские белки, BMPR2 — рецептор II типа костного морфо-генетического белка, CD36 — рецептор тромбоспондина, cIAP-1 — baculoviral IAP repeat-containing protein 1, COX — циклооксигеназа, DAG — диацилглицерол, EDCF — эндо-телиновый контрактильный фактор, EDHF—эндотелино-вый фактор гиперполяризации, EDNR — эндотелиновый рецептор, ET — эндотелин, FGF2 — фактор роста фибро-бластов 2, Flt-1 — fms-связанная тирозинкиназа 1, H2O2 — перекись водорода, HIF — индуцибельный гипоксией фактор, ICAM-1/CD54 — межклеточная адгезивная молекула 1, ICAM-2/CD102 — межклеточная адгезивная молекула 2, IFN — интерферон, IP-10/CXCL10 — интерферон-g-индуцируемый протеин 10 kDa, KDR — kinase insert domain receptor, MIP-1a/CCL3 — макрофагальный воспалительный протеин 1a, MIP-1ß/CCL4 — макрофагальный воспалительный протеин-1ß, MIG/CXCL9 — монокин, индуцирующий g-интерферон, MLCK — киназа легких цепей миозина, MMP — матриксная металлопротеиназа, NF-1 — нуклеарный фактор 1, NFAT — нуклеарный фактор активации Т-лимфоцитов, NF-IL6 — нуклеарный фактор IL6, NF-кВ — нуклеарный фактор кВ, NO — монооксид азота, NOS — нитрооксидсинтаза, PAI-1 — ингибитор
активатора плазминогена 1, PlGF — фактор роста плаценты, PDGF — тромбоцитарный фактор роста, PECAM-1/ CD31 — platelet endothelial cell adhesion molecule-1, PGI2 — простациклин, PGIS — простациклинсинтаза, PKC — про-теинкиназа C, PLA — фосфолипаза A, PLC — фосфолипаза С, PLd — фосфолипаза D, PPAR—активируемые перокси-сомальным пролифератором (мероксизонпролифератор-активированные) рецепторы, PpET — препроэндотелин, РгоЕТ-1 — проэндотелин-1, PSGL-1 — Р-селектиновый гликопротеинный лиганд 1, RANTES/CCL5 — регулятор активации нормальной Т-клеточной экспрессии и секреции, SERT — серотониновый транспортер, TGF-ß — трансформирующий фактор роста ß, TIMP-1 — тканевый ингибитор металлопротеиназ, Tph1 — триптофангидрок-силаза 1, TXA2 — тромбоксан A2, TXAS — тромбоксансин-таза, VCAM-1 — адгезивная молекула 1 сосудистого эндотелия, VEGF — сосудистый эндотелиальный фактор роста, VEGFR-2 — рецептор 2 сосудистого эндотелиального фактора роста, VE-кадгерин — эндотелиальный кадгерин, VIP — вазоактивный интестинальный пептид, vWF — фактор Виллебранда.
Молекулярные компоненты патогенеза ЛАГ
Развитие ЛАГ сопровождается значительными изменениями экспрессии множества генов. Исследование экспрессии 6800 генов легочной ткани показало, что у больных с ИЛАГ и СЛАГ наблюдается усиление экспрессии 133 и ингибиция экспрессии 174 генов [81].
Основные молекулярные структуры, определяющие развитие ЛАГ, представлены в табл. 1.
Характерно, что изменение экспрессии некоторых генов — некдин-связанного протеина, индуцибельного гена B94 протеина тумор-некротизирующего фактора, ДНК последовательности клона 322B1 хромосомы 22q11— 12, метиониновой аминопептидазы, CO-029 опухоль-ассоциированного антигена, триггера 1 транспортабельного элемента, кавеолина, субъединицы репликационного протеина A 70 kDa, ArgRS, P311 HUM (3.1), аполипопро-теина E, ингибитора моноцитарно-нейтрофильной эла-стазы, гена тромбомодулина, BMP3b, кальциневрина A2, p126 (ST5), фактора транскрипции цинкового пальца hEZF (EZF) — наблюдается при любых формах ЛАГ. Но изменения экспрессии генов рецептора III TGF-b, BMP2, митогенактивируемой протеинкиназы киназы 5 (MAPKK5), RACK 1, аполипопротеина C-III, ламинино-
Таблица 1. Изменение продукции или экспрессии некоторых молекулярных структур, патогенетиче-
ски значимых для развития ЛАГ, 449]
Молекулы Изменение продукции или экспрессии Целевые клетки
TGF0R2 4 EC, SMC
BMPR2 4 EC, SMC
NO 4 EC, SMC
pgi2 4 EC, SMC
Кавеолин-1 4 EC
BAX 4 EC
Калиевые каналы 4 SMC
Тромбомодулин 4 EC
ET-1 t EC, SMC
Тканевой фактор t EC
vWF t EC, SMC
5-липоксигеназа t EC
VEGF t EC, SMC
VEGF-рецепторы t EC, SMC
HIF-1a t EC, SMC
SERT t SMC
Серотониновые рецепторы t SMC
RANTES/CCL5 t Mj
IL-6 t EC
MIP-1a/CCL3 t M j
Фракталкин t T
PDGF t EC, SMC
TGF-b t SMC
Тенасцин t SMC
MMP2 t SMC
MMP14 t SMC
TIMP-1 t SMC
Примечания: EC — эндотелиоциты, SMC — глад-комышечные клетки, Mj — макрофаги, T — Т-лимфоциты.
вого рецептора 1 характерны исключительно для пациентов с ИЛАГ (табл. 2) [81].
Эндотелий-ассоциированные медиаторы, участвующие в развитии ЛАГ
Эндотелиоциты принимают непосредственное участие в регуляции тонуса и роста сосудов, артериального давления, обеспечении оптимального уровня свертываемости крови, проницаемости стенок сосудов, зашиты организма от инфекционных агентов, продуцируя в определенных условиях множество таких биологически активных веществ, как ва-зоконстрикторы (Ап$ II, простагландин Н2, ТХ^, супероксидный анион, EDCF, ЕТ), вазодилататоры (аденозин, N0, Н202, PGI2, EDHF, С-натрийуретический пептид) факторы коагуляции (Ап^-ИУ, РА1-1, тромбоцитактивирующий фактор, PDGF, тромбопластин, vWF, ЕТ-1), антитромботиче-ские факторы (антитромбин, гепарин, N0, PGI2, тканевый активатор плазминогена, тромбомодулин), продукты экс-трацеллюлярного матрикса (ламинин, коллаген, протеогли-каны, протеазы, фибронектин), факторы, обеспечивающие защиту организма (хемокины, адгезивные молекулы, интер-фероны, провоспалительные цитокины), факторы роста (инсулиноподобные факторы роста, FGF2, TGF, VEGF) [79, 101, 218, 219].
Таблица 2. Гены, изменения экспрессии которых характерны исключительно для ИЛАГ
Гены Изменения экспрессии
Гены протеинов суперсемейства TGF-b
TGF-P3 4
TGF-PRIII (B-гликан)
BMP4 t
BMP2 4
Smadl 4
Гены киназ
TYK тирозиновой киназы t
p21/Cdc 42/Rac 1-активируемой киназы t
Киназы 6 G-рецепторов t
MAP (microtubule affinity regulating kinase 3) t
CaM киназы II 4
Циклинзависимой киназы 9 4
MAPK-активируемой протеинкиназы 3 4
Казеиновой киназы 2 a1 t
MAPKK5 t
Онкогены и канцерсвязанные гены
Эндогенного ретровируса; онкогена t
Метастаз-ассоциированного мульти-функционального протеина t
Ламининового рецептора 1 (67 кйа) t
Фактора транскрипции 2 пре-В-клеточного лейкоза t
Репликационного протеина А2 (32 кйа) t
RAB33A t
В условиях физиологической нормы экспрессия генов эндотелиоцитов достаточно стабильная. Внешние или внутренние причинно--значимые разрешающие факторы, изменяющие условия функционирования или повреждающие эндотелий легочных сосудов, обусловливают изменение спектра биологически активных веществ, продуцируемых эндотелиоцитами. Активация эндотелиоцитов может быть связана с влиянием гипоксии, гемодинамических факторов, патоген-ассоциированных молекулярных структур (РАМР) инфекционных агентов, провоспалительных цитокинов (IL-1b, TNF-a, IFN-g) и др. Активация эндотелиоцитов обусловливает вазоконстрикцию, повышение коагуляционно-го потенциала крови, пролиферацию эндотелиоцитов [23, 57, 80, 147, 216].
Монооксид азота
Монооксид азота, продуцируемый эндотелиоцитами, выполняет определенную роль в регуляции тонуса легочных сосудов. Эндотелиальная NOS (eNOS), катализируя конверсию L-аргинина в цитруллин, производит NO, который активирует гуанилатциклазу, что приводит к повышению внутриклеточной концентрации цГМФ в гладкомышечных клетках, вызывая их релаксацию [23, 144]. При ЛАГ наблюдается снижение уровня NO в стенках легочных артерий, несмотря на то что экспрессия eNOS может быть даже повышенной. Считают, что внутриклеточно произведенный NO не высвобождается из клетки во внеклеточное пространство, а захватывается аппаратом Гольджи [180].
Нарушение баланса продукции простаноидов
Простаноиды — простагландины (PGE2, PGI2, PGD2, PGF2a) и тромбоксаны являются дериватами арахидоновой кислоты и оказывают свое действие, связываясь со специфическими G-протеиновыми рецепторами [8].
Простаноиды активно участвуют в регуляции апоптоза, миграции клеток и модуляции синтеза разнообразных молекул эндотелиоцитами (табл. 3).
Развитие ЛАГ сопровождается нарушением баланса продукции различных простаноидов за счет снижения синтеза вазодилататора и ингибитора пролиферации гладкомышеч-ных клеток PGI2, при усилении продукции вазоконстрик-тора и индуктора пролиферации гладкомышечных клеток TXA2 [163].
Эндотелиоциты отличаются высоким уровнем содержания COX-1 и PGIS, а тромбоциты — COX-1 и TXAS, в связи с чем при активации PLA2 преобладающим метаболитом арахидоновой кислоты у эндотелиоцитов является PGI2, а у тромбоцитов — TXA2 [169]. Активация эндотелиоцитов сопровождается ингибицией продукции PGI2 и увеличением продукции TXA2 [8].
PGI2, образующийся из простагландина H2 под действием PGIS, является одним из важнейших эндогенных вазодилататоров, действие которого связано с его способностью стимулировать образование цАМФ. PGI2 также ингибирует агрегацию тромбоцитов и пролиферацию глад-комышечных клеток сосудов [160, 208, 209]. PGI2 вызывает физиологические эффекты, взаимодействуя с двумя видами G-протеиновых рецепторов — мембранными рецепторами PGI2 (IP), которые активируют аденилатциклазу, и внутриклеточными рецепторами PPARP/5, ингибирующими
пролиферацию клеток [97, 142, 170]. У больных с ЛАГ наблюдается дефицитарная экспрессия рецепторов PGI2 и ингибиция активности PGIS в эндотелиоцитах мелких и средних легочных артерий [177].
При ЛАГ наблюдается не только усиленная продукция как эндотелиоцитами, так и тромбоцитами одного из самых мощных вазоконстрикторов — ТХА2, но и увеличение экспрессии его рецепторов (ТР) на эндотелиоцитах, тромбоцитах, гладкомышечных клетках сосудов и клетках правого желудочка сердца [56, 181].
Эндотелин-1
В настоящее время показано, что легочная гипертензия ассоциирована с высокой продукцией ЕТ-1 эндотелиоцитами легочных сосудов [21, 64]. Эндотелиальный фактор констрикции, выделенный М. Yаnаgisаwа и соавт. [3] в 1980 году, был идентифицирован в 1988 году и получил название эндотелина. В настоящее время эндотелиновое семейство,
Таблица 3. Процессы и эндотелиальные медиаторы, регулируемые простаноидами [8, 11, 152]
Простаноиды Эффект Эндотелиальный медиатор
15d-PGJ2 - ICAM-1
15d-PGJ2 - VCAM-1
pgi2 - VCAM-1
PPARb(5 агонист - VCAM-1
15d-PGJ2 - Е-селектин
PPARb(S агонист - MCP-1
15d-PGJ2 - PDGF-A, B
15d-PGJ2 - MIG/CXCL9, IP-10/ CXCL10, ITAC/CXCL11
15d-PGJ2 - MHC II
15d-PGJ2 + PAI-1
15d-PGJ2 -/+ NO
TPb агонист - NO
15d-PGJ2 - ET-1
pge2 - ET-1
pge2 + VEGF
15d-PGJ2 + VEGF
pge2 + CXCR-4
15d-PGJ2 - TF
15d-PGJ2 - KDR, Flt-1
15d-PGJ2 + uPA
15d-PGJ2 + CD36
txa2 + p53, TSP-1
15d-PGJ2 + cIAP-1
Процесс
15d-PGJ2 +/- Апоптоз
TPb агонист +/- Апоптоз
pge2 + Миграция, ангиогенез
pgi2 + Миграция, ангиогенез
принадлежащее к суперсемеиству неприлизина, представлено 4 гомологичными по химической структуре эндотели-нами — ЕТ-1, ЕТ-2, ЕТ-3 и ЕТ-4. Молекулы всех ET состоят из 21 аминокислотного остатка. Однако, несмотря на высокую гомологичность, гены различных ET расположены на разных хромосомах: ген ЕТ-1 расположен на хромосоме 6 (6p24.1), ген ЕТ-2 — на хромосоме 1, а ген ЕТ-3 — на хромосоме 20 (20q13.2—q13.3) [47, 110]. В ткани легкого самые высокие концентрации характерны для ЕТ-1. Факторами, стимулирующими продукцию ЕТ-1, являются: 1) механическая стимуляция эндотелия; 2) гипокапния; 3) влияние биологически вазоактивных веществ (тромбина, ионов Ca2+, адреналина, Angt II, вазопрессина, допамина, эритропоэ-тина); цитокинов (TNF-a, IL-l, IL-ip, IL-6); факторов роста (TGF-b, FGF2, инсулиноподобных факторов роста); липи-дов (липопротеидов низкой и высокой плотности). Субстанциями, ингибирующими синтез ET, являются NO, цГМФ, ANP, PGI2, брадикинин [85, 174, 187]. Продуценты ЕТ-1 — эндотелиоциты, эпителиоциты, гладкомышечные клетки, тканевые макрофаги, кардиомиоциты, нейроны [174]. Под воздействием индукторов эндотелиногенеза в клетках первоначально синтезируется PpET, продукция которого регулируется факторами транскрипции — АР-1 (c-fos и c-jun), NF-1, GATA-2. PpET состоит из 203 аминокислотных остатков. В цитоплазме клетки PpET расщепляется специфическими эндопептидазами с образованием большого ЕТ-1 или РгоЕТ-1, состоящего из 38 аминокислотных остатков [119]. Расщепление эндотелинпревращающим ферментом молекулы РгоЕТ-1 в области Trp21 (Endothelin Converting Enzyme — ЕСЕ) Val22 [179] ведет к образованию ЕТ-1 [53]. В
эндотелиоцитах ЕТ-1 сохраняется в удлиненных везикулах, известных как тельца ^Ы1Ье1-Ра1аёе [215]. Концентрация ЕТ-1 в плазме крови здоровых людей составляет 0,7—5 пг в 1 мл. Элиминация ЕТ-1 из плазмы крови преимущественно осуществляется легкими, время полураспада ЕТ-1 составляет приблизительно 7 минут [154, 175].
Эндотелины взаимодействуют с тремя типами эндоте-линовых рецепторов — EDNRA, EDNRВ, EDNRС. Рецепторы EDNRA связывают преимущественно ЕТ-1, а EDNRВ — ЕТ-1, ЕТ-2 и ЕТ-3, EDNRС — ЕТ-3. EDNRA расположены в основном на гладкомышечных клетках сосудов, опосредуя вазоконстрикторный эффект ЕТ-1, и на гладкомышечных клетках респираторного тракта, кардиомиоцитах, гепато-цитах, нейронах, остеобластах, меланоцитах, адипоцитах и разнообразных клетках репродуктивной системы. EDNRВ расположены на эндотелиоцитах, гладкомышечных клетках некоторых сосудов (аорты, брыжеечных артерий, коронарных артерий, вен), гепатоцитах, нейронах, нейроглиях, остеобластах [48, 101, 110, 119]. Гены данных рецепторов расположены на хромосомах 4 ^31.23) и 13 (13q22) соответственно [110]. Экспрессия EDNRВ максимально выражена на цитоплазматической мембране эндотелиальных клеток. EDNRВ представлены двумя изоформами — EDNRВ1, участвующими в эндотелийзависимой вазодилатации, и EDNRВ2, обусловливающими вазоконстрикторный эффект (табл. 4) [63, 219].
ЕТ-1 также вызывает и бронхоконстрикцию, способствует развитию воспаления, усиливая хемотаксис, адгезию и активацию нейтрофилов. При легочной гипертензии снижается способность легких утилизировать ЕТ-1, что
Таблица 4. Краткая характеристика эндотелиновых рецепторов [101]
Характеристика EDNRA (59 kDa) EDNRB1 (64/44 kDa) ednrB2 (64/44 kDa)
Экспрессия рецепторов на эндоплазматической мембране клеток различных сосудистых регионов
Эндотелиоциты +
Гладкомышечные клетки сосудов + +
Коронарные артерии + +
Легочные артерии + + +
Внутриклеточное расположение рецепторов
Цитоплазма + + +
Ядро +
Сарколемма + + +
Функции Сокращение гладкомышеч-ной клетки Расслабление гладкомы-шечной клетки Сокращение гладкомышеч-ной клетки
Вазоконстрикция, пролиферация гладкомышечных клеток Вазодилатация Вазоконстрикция
Внутриклеточные сигнальные пути Гетеротримерные О-протеины Внутриклеточные ионы Са2+ G-протеины
PL PL PL г Нсв' г '-О' г А2 Мобилизация PL PL PL г 4св' г LD' г A2
Внутриклеточные ионы Са2+ Синтез N0 Внутриклеточные ионы Са2+
Мобилизация Синтез РО12 Мобилизация
Активация Са2+-каналов Высвобождение EDHF Активация Са2+-каналов
МАРК MAPK
приводит к повышению его уровня в циркулирующей крови. ЕТ-1, активируя EDNRA, через G^-белок индуцирует внутриклеточные фосфолипазы (PLC, PLp, PLA2) и через Gt-протеин ингибирует аденилатциклазу [62, 165]. Повышение активности PLC приводит к образованию инозитол-1,3,5-трифосфата (IP3, IP4) и DAG. IP3, IP4 увеличивают активность мембранных низковольтажных Са2+-каналов (VOC), способствуют высвобождению ионов Са2+ из саркоплазма-тического ретикулума, обеспечивая повышение внутриклеточной концентрации Са2+, что приводит к сокращению миозина [60]. DAG активирует PKC, которая фосфорилиру-ет киназу легких цепей миозина (MLCK), обусловливая сокращение миозина [101]. Однако ЕТ-1, активируя EDNRB1, индуцирует внутриклеточные сигнальные пути, которые обусловливают продукцию и вазодилатирующих факторов — NO, PGI2, EDHF [101]. У больных с ЛАГ гиперпродукция ЕТ-1 сопровождается резким уменьшением синтеза PGI2, NO и VIP [98, 100]. ЕТ-1 увеличивает экспрессию HIF-1a, который активирует синтез VEGF [59]. Повышение активности PLA2 усиливает метаболизм арахидоновой кислоты. Повышение уровня внутриклеточной концентрации Са2+ приводит к активации COX-1, индуцируя продукцию EDCF [56, 217]. ЕТ-1 способствует активации фактора транскрипции NFAT, который, в свою очередь, индуцирует экспрессию антиапоптотического протеина Bcl-2, ингибирующего апоптоз эндотелиоцитов [207].
Серотонин
Развитие ЛАГ сопровождается повышением уровня концентрации серотонина (5-гидрокситриптамин — 5HT), который играет важнейшую роль в патогенезе данного заболевания [187]. Показано, что ЛАГ сопровождается усилением экспрессии в эндотелиоцитах гидроксилазы Tph1, которая участвует в синтезе серотонина из триптофана [120, 121]. Серотонин оказывает влияние на клетку, взаимодействуя с мембранными рецепторами 5HTR или попадая во внутриклеточное пространство при помощи SERT. В настоящее время показано, что в развитии легочной гипертензии из 14 идентифицированных 5HTR принимают участие 5HTR1B, 5HTR2A и 5HTR2B [120]. У пациентов с ИЛАГ наблюдается высокая частота встречаемости L-типа полиморфизма промотора гена SLC6A4 SERT (65—75 %), который сопровождается высокой экспрессией SERT в тромбоцитах и клетках гладких мышц легочных артерий. Предполагают, что LL-SERT генотип связан с ранней манифестацией легочной гипертензии [49, 189, 190—192]. Ген SLC6A4 расположен на длинном плече хромосомы 17 (17q11.1—q12) [120]. SERT сигналы ведут к серотонинзависимому ремоделированию сосудов и пролиферации сосудистых гладкомышечных клеток [188]. Препараты, подавляющие аппетит, синтезированные на основе фумарата, вызвали в 60-х годах прошлого века в Швейцарии резкое увеличение количества больных с ЛАГ [89]. В последующем было установлено, что производные фенфлурамина являются лигандами SERT [173]. Так, активация SERT сопровождается генерацией АКМ, которые фосфорилируют p42/44, ERK1/2 MAP киназы. Активация рецепторов 5-HT1B/D приводит к индукции Rho-киназы, без активации которой не происходит серотонин-индуцированная пролиферация гладкомышечных клеток. Активность Rho-киназы обусловливает констрикцию ле-
гочных сосудов, а также транслокацию в ядро клетки ERK, фосфориляцию фактора транскрипции GATA4, что индуцирует пролиферацию гладкомышечных клеток (рис. 1) [40, 133]. Серотонин ингибирует ВМР сигнальный путь Smad и экспрессию ВМР-индуцибельных генов [187]. Также серотонин ингибирует вольтаж-зависимые калиевые каналы Kv1.5, что приводит к активации Са2+-каналов L-типа и повышению уровня внутриклеточной концентрации ионов Ca2+, обусловливая сокращение гладкомышечных клеток стенок легочных сосудов [120]. Серотонин стимулирует продукцию представителя семейства кальций-связывающих белков S100 протеина S100A4 (метастазина 1), который активирует MAPK ERK1/2 и фактор транскрипции GATA4, стимулируя миграцию и пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов [163].
Фактор Виллебранда, тромбомодулин, молекулы адгезии
Практически при всех формах ЛАГ у больных наблюдается высокая концентрация vWF в сочетании со снижением экспрессии мембранного рецептора тромбина тромбомоду-лина и увеличенная продукция Р-селектина (маркера эндо-телиальной дисфункции) [6].
Фактор vWF, связывая гликопротеидный рецептор тромбоцитов Ib/IX с субэндотелиальным коллагеном, фиксирует тромбоциты в местах повреждения эндотелия. Повышенная продукция vWF увеличивает коагуляционный потенциал крови и коррелирует с возникновением преждевременной смерти. Дефицит экспрессии тромбомодулина сопровождается недостаточностью синтеза антикоагуляционного белка С [23, 107, 124, 214].
SERT
5-НТ
1BD
( МАРК ) .
ж"-
Rho-киназа
ч
Вазоконстрикция
Пролиферация
Рисунок 1. Значение серотонина в развитии вазо-констрикции и пролиферации гладкомышечных клеток легочных сосудов [40]
Таблица 5. Молекулы адгезии и их участие в миграции лейкоцитов[78]
Молекулы адгезии Стадии миграции лейкоцитов
L-селектин Связывание, роллинг
P-селектин
E-селектин
VCAM-1 Адгезия
VLA-4
ICAM-1
а^-интегрин (CD18)
JAM-A Трансмиграция
JAM-C
Коннексин 43
Коннексин 37
Индукция экспрессии Р-селектина, который в состоянии покоя, как и vWF, сохраняется в тельцах ^е&е1-Ра1аёе, на поверхности мембраны эндотелиоцитов в результате его взаимодействия с лейкоцитарным PSGL-1 обеспечивает роллинг моноцитов, нейтрофилов, эффектор-ных Т-лимфоцитов, В-клеток, натуральных киллеров [115].
При ЛАГ наблюдается усиление экспрессии эндоте-лиальных адгезивных молекул ICAM-1/CD54, УСАМ-1, которые взаимодействуют с лейкоцитарными интегри-нами (1САМ-1 — с |2-интегрином, УСАМ-1 — с а4|1-интегрином/УЬА-4) (табл. 5). Усиление экспрессии эндоте-лиоцитами молекул адгезии способствует рекрутированию лейкоцитарных популяций, их трансмиграции и развитию воспалительного процесса [6, 77]. Также при ЛАГ увеличивается экспрессия представителя иммуноглобулинового суперсемейства — адгезивной молекулы PECAM-1/CD31 — трансмембранного гликопротеина, имеющего 6 экстрацел-люлярных иммуноглобулиноподобных доменов. РЕСАМ-1 является механосенситивной молекулой, которая в ассоциации с УЕ-кадгерином и VEGFR-2 реагирует на изменения кровотока в сосудистом русле [78].
Факторы роста УБОР, и РйОБ
В состоянии «покоя» эндотелиоциты не секретируют VEGF, FGF2. Однако после индукции наблюдается активная продукция данных факторов роста клетками эндотелия. При ЛАГ характерен высокий уровень экспрессии VEGF и FGF2 [23, 51, 58].
Семейство VEGF состоит из пяти представителей: VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D и P1GF. УEGF-А наиболее активно экспрессирован в области плексиформ-ных поражений, сопровождающих тяжелое течение ЛАГ. VEGF — основной митоген, фактор выживания и диффе-ренцировки эндотелиальных клеток, а FGF2, наряду с серо-тонином, является одним из ведущих индукторов пролиферации гладкомышечных клеток [70].
Взаимодействие VEGF с рецептором VEGFR-2 активирует PLC, преимущественно РЦ^, и PLCB3. Фосфолипаза
-'CP3-
PLCg принимает участие в тубулогенезе, дифференцировке и
синтезе ДНК, а РЦср3 — в реорганизации актина, миграции и пролиферации клетки [44]. Возбуждение VEGFR-2 также приводит к активации факторов транскрипции STAT1 и STAT3, усилению продукции PGI2 и повышению экспрес-
сии eNOS в эндотелиоцитах [43, 102, 223]. В свою очередь, STAT3 усиливает транскрипцию генов VEGF. Наличие при ЛАГ положительной обратной связи между процессами активации STAT3 и продукции VEGF обусловливает их пролонгированную гиперэкспрессию. Длительная активность STAT3 сопровождается постоянной продукцией антиапоп-тотических протеинов, в частности Bcl-2, что обусловливает формирование апоптозрезистентных и гиперпролифери-рующих эндотелиоцитов, играющих определяющую роль в образовании плексиформных поражений с тонкостенными расширениями [102]. Активация VEGFR-2 также инакти-вирует каспазу-9 и Bad [223]. Возбуждение VEGFR-2, активируя компоненты сигнальных внутриклеточных путей p38 MAPK и паксиллина, обусловливает миграцию эндотелиальных клеток [36]. Миграция клеток в субэндотелиальное пространство приводит к формированию слоя клеток и появлению экстрацеллюлярного матрикса между эндотелием и внутренней эластической пластиной. Данное морфологическое образование является патогномоничным для ЛАГ и получило название неоинтима [140].
FGF2 — представитель большого семейства гепарин-связывающих факторов роста, который синтезируется как эндотелиоцитами, так и макрофагами и фибробластами. Данный фактор роста проявляет свое пролиферативное действие через активацию специфического рецептора FGFR гладкомышечных клеток, что приводит к индукции PKC и, как следствие, к синтезу противоапоптотических протеинов — сурвивина, XIAP и Bcl-XL [58]. FGF2 также играет ключевую роль в ангиогенезе [69].
Протеины семейства PDGF (PDGF-A, PDGF-A, PDGF-С, PDGF-D) действуют как мощные митогены и хемоаттрактанты на гладкомышечные клетки легочных сосудов и являются факторами роста для фибробластов и глиальных клеток [10, 150, 156]. Индуцируют экспрессию PDGF TGF-P, эстроген IL-1, FGF2, TNF-a и липополи-сахарид. PDGF-B преимущественно экспрессирован эндо-телиоцитами, мегакариоцитами и нейронами, PDGF-A и PDGF-C — эпителиоцитами, мышечными клетками, предшественниками нейронов, PDGF-A — фибробластами [10]. ЛАГ сопровождается повышенным уровнем продукции PDGF и экспрессии его рецепторов PDGFR-a, PDGFR-p. Рецепторы PDGFR активируют внутриклеточные сигнальные пути Ras-MAPK, PI3K и PLC, стимулируя перестройку актиновых нитей и мобилизацию ионов Ca2+ [151]. Применение иматиниба — антагониста PDGFR подавляет процесс ремоделирования сосудистой стенки при ЛАГ [177].
Моноамины
При ЛАГ в ткани легкого характерно увеличение концентрации естественных моноаминов — диаминов (путрес-цина, кадаверина), олигоаминов (спермидина, спермина), которые способны усиливать процессы сосудистого ремо-делирования [94, 202].
Значение медиатора неадренергической, нехолинергической системы — вазоактивного интестинального пептида в развитии ЛАГ
В настоящее время многочисленными исследованиями показано, что представитель суперсемейства секрети-
нов вазоактивный интестинальный пептид, как медиатор неадренергической, нехолинергической системы, играет ключевую физиологическую роль в вазодилатации легочных сосудов, ингибиции процессов пролиферации гладко-мышечных клеток. VIP нейтрализует вазоконстрикторное действие гипоксии, ET, лейкотриена D4, амилоидного b-пептида [177, 220]. Показано, что TGF-b и цилиарный нейротрофический фактор, действуя синергично, индуцируют синтез VIP. Активированный изоформами TGF-b комплекс Smad2,3/Smad4, транслоцируясь в ядро клетки, способен взаимодействовать с двумя различными сайтами цитокин-реагирующего элемента CyRE промотора гена VIP, усиливая его транскрипцию [130, 177]. VIP и питуи-тарный пептид, взаимодействуя с G-рецепторами VPAC1 и VPAC2, которые высоко экспрессируются клетками ткани легкого, активируют аденилатциклазу, что ведет к индукции образования цАМФ, продукции NO [87]. В дополнение к сосудистым эффектам VIP оказывает противовоспалительные эффекты: 1) модулирует пролиферацию и активацию T-клеток; 2) ингибирует факторы транскрипции NF-kB, NFAT; 3) ингибирует синтез провоспалитель-ных цитокинов (TNF-a, IL-6, IL-12, IL-18), хемокинов (RANTES); 4) усиливает продукцию противовоспалительного IL-10. Показано, что у больных с ЛАГ наблюдается снижение продукции VIP, а мутации в интронах 1, 2, 3 и 4 (g.448G>A g.501C>T g.764T>C g.2267A>T g.2390C>T g.3144T>C g.3912A>G g.4857A>G) гена VIP могут привести как к повышению давления в легочных сосудах, так и к облитерации сосудов [90, 221].
Эндотелиально-мезенхимальный клеточный переход
Под влиянием разрешающих патогенетически значимых медиаторов — TGF-b, FGF2 происходит модуляция экспрессии генов некоторых эндотелиоцитов, которая постепенно изменяет их фенотип. Первоначально в эндоте-лиоцитах ингибируется синтез E-кадгерина, b-катенина,
Волосовець О.П.
НацЬнальний медичний уиверситет 1м. О.О. Богомольцу, м. Ки1в Абатуров О.£., Петренко A.A., Кривуша О.А. Дн1пропетровська державна медична академ1я
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧН МЕХАШЗМИ РОЗВИТКУ Й СУЧАСН МЕТОДИ ЛкУВАННЯ ЛЕГЕНЕВОТ АРТЕИАЛЬНОТ ППЕРТЕНЗП У Д|ТЕЙ 2. Молекуляры мед1атори розвитку легеневоТ артер1альноТ ппертензм
Резюме. У статп розглянутi cy4acHi уявлення про па-тогенетичнi молекулярнi мехашзми розвитку легенево! артерiальноi ппертензи, в 0CH0Bi яких лежать спадково обумовлеш або набутi порушення функцiонування гешв, що беруть участь у шдгримщ судинного тонусу, ангiогенезi, формуваннi екстрацелюлярного матриксу. Розглянутi па-тогенетичнi мехашзми формування легенево! артерiальноi гiпертензii дозволяють зарахувати ii до групи ангiопролiфе-ративних хвороб, що вимагають розробки нових цiльових лiкарських засобiв, яы сприяють вiдновленню мшроцир-куляторного кровотоку в легеневш тканинi й направлен не лише на вазодилатацiю, але й на шпбщш пролiферацii.
Kro40Bi слова: легенева артерiальна гiпертензiя, молекулярно-генетичш механiзми, дiти.
Tie-2, тирозинкиназный рецептор III типа/Flk-l, других эндотелий-специфических протеинов и активируется синтез экстрацеллюлярных матриксных металлопротеиназ, что приводит к потере контакта данных клеток с окружающими эндотелиоцитами и их миграции в субэндотелиаль-ное пространство. Последующая активация экспрессии ассоциированных с транслокацией протеинов Notchl или Notch4 обусловливает переход эндотелиоцита в фибро-бласт или в гладкомышечно-подобную клетку, экспресси-рующую a-актин [14].
Заключение
Современные представления о молекулярных механизмах развития легочной артериальной гипертензии позволяют не только верифицировать данную патологию как заболевание, которое обусловлено мутациями или приобретенными нарушениями функционирования генов BMPR2, ALK-1, эндоглина, SERT, VIP, а также, возможно, и других генов, участвующих в поддержании сосудистого тонуса, ангиогенезе, формировании экс-трацеллюлярного матрикса, но и отнести ЛАГ к группе ангиопролиферативных болезней. По всей вероятности, назрела необходимость смены стратегии лечения ЛАГ с парадигмы «вазодилатация» на «вазодилатация и инги-биция пролиферации». Разработка новых целевых лекарственных средств, которые будут ингибировать основные патогенетические молекулярные структуры, вызывающие вазоконстрикцию, пролиферацию, миграцию эндотелиоцитов, гладкомышечных клеток, синтез белков экстрацел-люлярного матрикса, и которые будут способствовать восстановлению микроциркуляторного кровотока в легочной ткани, позволит надеяться, что в недалеком будущем медицина достигнет реальных успехов в лечении ЛАГ у детей, которые будут измеряться не пятилетней выживаемостью, а качеством жизни.
Список литературы находится в редакции Получено 20.04.10 □
Volosovets A.P.
National Medical University named after A.A. Bogomolets, Kyiv AbaturovA.Ye., Petrenko L.L., Krivusha Ye.L. Dnipropetrovsk State Medical Academy, Ukraine
MOLECULAR-GENETIC MECHANISMS OF PULMONARY ARTERIAL HYPERTENSION DEVELOPMENT AND CURRENT METHODS OF ITS TREATMENT IN CHILDREN
2. Molecular Mediators of Pulmonary Arterial Hypertension Development
Summary. Current approaches to pathogenetic molecular mechanisms of pulmonary arterial hypertension development are discussed in the article. These mechanisms are based on genetically determined or acquired disorders of functioning of genes which participate in vessel tonus support, angiogenesis and extracellular matrix forming. The described pathogenetic mechanisms of pulmonary arterial hypertension development allow attribute the pathology to the group of angioproliferative diseases. This requires the development of new target drugs, which will restore the microcirculatory blood flow in pulmonary tissue and will be targeted not only on vasodilatation but on proliferation inhibition as well.
Key words: pulmonary arterial hypertension, molecular-genetic mechanisms, children.
