Роль эндотелиально-мезенхимального перехода в развитии рестенозов после эндоваскулярного лечения пациентов с атеросклерозом артерий нижних конечностей

Облитерирующий атеросклероз артерий нижних конечностей в Европе и Северной Америке диагностируют примерно у 16% людей пожилой возрастной группы [1]. Чаще всего (47—65%) встречают поражение бедренно-подколенного сегмента, особенно у пациентов старше 60 лет [2]. Гемодинамически значимые поражения артерий бедренно-подколенного сегмента нередко сочетаются с другими поражениями на аорто-подвздошном уровне и/или уровне подколенно-берцового сегмента. Тактика лечения зависит от характера, протяженности поражения артерий и сопутствующих заболеваний.

Главными целями лечения больных с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей являются устранение симптомов заболевания, сохранение конечности и улучшение качества жизни пациента, а также снижение риска других сердечно-сосудистых заболеваний [3]. С развитием эндоваскулярных методов диагностики и лечения все чаще удается спасти пораженную конечность, улучшить прогноз заболевания, а также избежать открытых травматичных реконструктивных вмешательств на магистральных артериях нижних конечностей. Однако рестеноз остается важнейшей проблемой после чрескожной реваскуляризации при заболеваниях периферических артерий. Консервативная терапия, включающая низкомолекулярные гепарины, ацетилсалициловую кислоту, ингибиторы P2Y12-рецепторов тромбоцитов и прочие, не приводит в результате к существенным улучшениям в отношении снижения риска развития рестеноза [4].

Количество повторных окклюзий артерий бедренно-подколенного сегмента спустя 12 мес после эндоваскулярного вмешательства составляет от 35% до 42%, спустя 3 года — около 37—44% [5]. По данным ретроспективного исследования M. Conrad и соавт. [6], при эндоваскулярном вмешательстве на артериях бедренно-подколенного сегмента удалось достигнуть оптимального результата реваскуляризации в 97% случаев. Первичная проходимость при хронической ишемии 2Б ст. по Покровскому—Фонтейну составила 54,3%, вторичная проходимость — 92,6%, сохранение конечности — 95,4%. Первичная проходимость при ишемии свыше 2Б ст. составила 40,8% через 3 года, вторичная проходимость — 92,6%, процент сохранения конечностей — 89,7%. По данным H. Balmer и соавт. [7], количество рестенозов после эндоваскулярных вмешательств на артериях бедренно-подколенного сегмента составляет 65%, при вмешательствах на берцовых артериях — 56%; 6% пациентам в ходе наблюдения потребовалась ампутация конечности. Кроме того, авторами была отмечена отрицательная взаимосвязь между протяженностью участка, подверженного воздействию баллона, и частотой рестенозов. Однако, несмотря на высокую частоту рестенозов, большинству пациентов удавалось сохранить конечность.

Выделяют несколько потенциальных причин рестеноза вследствие эндоваскулярного вмешательства. Одна из ключевых — эластическое ремоделирование, в основе которого лежит процесс увеличения числа гладкомышечных клеток (ГМК) сосудов, называемый гиперплазией, или увеличение клеточной массы (гипертрофия). Увеличение толщины комплекса «интима — медиа» сопряжено с активацией, пролиферацией и миграцией ГМК, а также с перестройкой клеточных элементов и экстрацеллюлярного матрикса сосудистой стенки. В результате этого процесса увеличивается толщина стенки артерии, параллельно с этим ее эластические свойства снижаются, стенка становится ригидной. В свою очередь, гибель мигрировавших ГМК ослабляет фиброзное покрытие атеросклеротической бляшки за счет снижения синтеза внеклеточного матрикса, что приводит к разрыву этой бляшки [8—12].

В настоящее время в качестве важнейшего патогенетического механизма развития рестеноза после эндоваскулярных вмешательств рассматривается эндотелиально-мезенхимальный переход (endothelial mesenchymal transition — EndMT). Понимание мезенхимального перехода эндотелия после реконструктивных вмешательств и тщательное изучение возможностей предотвращать этот процесс будет способствовать снижению количества случаев рестеноза, улучшению отдаленных результатов лечения и качества жизни пациентов.

Эндотелиальные клетки могут приобретать мезенхимальные (миофибробластоподобные) свойства посредством явления, известного как эндотелиально-мезенхимальный переход [13, 14]. В ходе EndMT экспрессия эндотелиальных маркеров, таких как VE-кадгерин и CD31, снижается, тогда как экспрессия мезенхимальных маркеров, таких как альфа-актин гладких мышц (αSMA), N-кадгерин, кальпонин, виментин, коллаген I типа, фибронектин, специфический для фибробластов белок 1 (FSP-1), матричный металлопротеин (ММП)-2 и ММП-9, возрастает [15, 16]. EndMT сопровождается потерей межклеточных контактов и клеточной полярности эндотелиоцитов, что приводит к веретенообразной морфологии и приобретению ими мигрирующего и инвазивного фенотипа с усилением продукции внеклеточного матрикса, что наиболее свойственно для фибробластов [17].

Существуют несколько сигнальных путей EndMT. Важнейшим считается путь Gata4 — Twist1 — Snail. Gata4, Twist1, Snail1 и Slug (Snail2) являются ключевыми факторами транскрипции, которые управляют EndMT во время эмбрионального развития. Примечательно, что Snail, Slug и Twist1 регулируют EndMT во время формирования эндокардиальных подушек в атриовентрикулярном канале сердца [18—20]. Snail, Slug и Twist подавляют экспрессию генов эндотелиальных маркеров, таких как VE-cadherin, PECAM-1 и Claudin-5, и способствуют экспрессии мезенхимальных генов. Snail1 присутствует в эндотелиальных клетках, покрывающих бляшки коронарных артерий человека, а Gata4, Twist1 и Snail1 экспрессируются в эндотелиальных клетках аорты мышей. Gata4 регулирует экспрессию Twist1, которая, в свою очередь, индуцирует Snail1 в эндотелиальных клетках. Вышестоящие регуляторы, а также нижележащие мишени этого пути все еще неясны, но могут включать передачу сигналов TGF-β, Notch и Wnt. Эндотелиально-специфическая делеция Gata4 или Twist1 уменьшает размер поражения атеросклерозом у мышей, подтверждая, что путь Gata4 — Twist1 — Snail1 вносит весомый вклад в данный патологический процесс. Поскольку эти факторы транскрипции являются важными регуляторами EndMT, понимание механизмов последнего в сосудистом эндотелии представляет большой интерес для понимания молекулярных основ, контролирующих EndMT при атеросклерозе [21—23].

Образование атеросклеротических бляшек связано с накоплением мезенхимальных клеток (то есть ГМК, миобластов и фибробластов) в интиме артерии. Эти клетки имеют решающее значение в прогрессировании атеросклероза и развитии рестеноза, поскольку они секретируют провоспалительные молекулы, синтезируют белки внеклеточного матрикса и металлопротеиназы, которые способствуют росту бляшек, и регулируют их стабильность [24]. Происхождение неоинтимальных мезенхимальных клеток в бляшке изучается в течение десятилетий, но остается до конца не познанным. В патологических условиях ГМК и фибробласты адвентиции участвуют в формировании неоинтимы [25]. В последнее время, изучая атеросклеротические бляшки человека, исследователи предполагают существенное эндотелиальное происхождение неоинтимальных мезенхимальных клеток, которые экспрессируют как эндотелиальные (например, PECAM-1, Endocan и VE-кадгерин), так и мезенхимальные маркеры (например, αSMA, Notch3, Snail, SM22α, ассоциированный с фибробластами белок (FAP), FSP1 (S100A4) и виментин) [26—29].

Следует отметить, что эндотелиальные клетки чрезвычайно чувствительны к напряжению сдвига, создаваемого потоком крови, ориентированным по касательной к стенке сосуда. Эндотелий воспринимает напряжение сдвига посредством большого разнообразия механосенсорных комплексов, которые преобразуют механические стимулы в биохимические сигналы [30]. Нарушенный кровоток, характеризующийся низким колебательным напряжением сдвига, возникающим в точках разветвления и изгибов, вызывает образование бляшек, в то время как высокое равномерное напряжение сдвига является атеропротекторным. Примечательно, что вышеуказанные Snail, Twist1 и Gata4 экспрессируются в эндотелии в местах нарушения кровотока. Это может свидетельствовать о том, что нарушение кровотока индуцирует EndMT, возможно регулируя баланс между передачей сигналов FGF и TGF-β и активируя путь Gata4 — Twist1 — Snail [23]. Нарушение кровотока индуцирует не только продукцию Snail, Twist1 и Gata4, но и сигнальные механизмы, ассоциированные с воспалением, что благоприятствует EndMT при атеросклерозе.

Нарушения кровотока усиливает окислительный стресс в эндотелиальных клетках за счет производства активных форм кислорода. Высокие уровни Snail, Twist1 и Gata4 в эндотелиоцитах вызывают изменение морфологии и индукцию маркеров EndMT с одновременным подавлением экспрессии эндотелиальных генов, что указывает на индукцию EndMT за счет окислительного стресса, вызванного нарушением кровотока. Это, в свою очередь, усиливает воспаление сосудов, пролиферацию, апоптоз и старение эндотелиоцитов. Данные процессы способствуют взаимодействию моноцитов с эндотелием и дифференцировке пенистых клеток M1-типа, которые секретируют CCL4, IL-1β и TNFα. CCL4 может индуцировать EndMT за счет увеличения экспрессии эндогенного TGF-β в эндотелиальных клетках, предполагается, что взаимодействие между эндотелием и пенистыми клетками имеет значение для индукции EndMT во время атеросклероза, однако точные механизмы, связывающие напряжение сдвига стенки, вызванное нарушением движения крови, и активацию EndMT, нуждаются в дальнейших исследованиях [31].

Помимо вышеуказанного, установлено, что EndMT, связанный с прямыми иммунными ответами, запускается в ответ на воздействие провоспалительных цитокинов, таких как TNF-α, IL-1β и их комбинации. Аналогичным образом EndMT, индуцированный воспалением, характеризуется потерей эндотелиальных фенотипов и усилением мезенхимальных характеристик, а эндотелиальные и мезенхимальные маркеры жестко контролируются медиаторами EndMT, такими как ZEB1, β-катенин, Akt/NF-κB, Notch1, BMP-4, Sp1, фосфоинозитид-3-киназа PI3K и EZH2 [32].

Проведенные исследования показали, что TNF-α управляет EndMT посредством активности Akt/NF-κB как в эмбриональном, так и в постнатальном эндотелии клапанов, обнаружено, что экспрессия EndMT-связанного белка с участием α-SMA была значительно повышена, тогда как VE-кадгерин был значительно подавлен в ответ на TNF-α в эндотелиоцитах аортального клапана свиньи (PAVEC), но не в эндотелиоцитах аорты свиньи. Предполагая важность определения молекулярного механизма EndMT в контексте гетерогенности эндотелия во время воспаления, та же группа авторов продемонстрировала неоднородную восприимчивость к EndMT в PAVEC в ответ на TNF-α. При стимуляции TNF-α нетрансформирующие клетки, которые поддерживают экспрессию маркеров эндотелиальных клеток, и трансформирующие клетки, которые приобретают экспрессию мезенхимальных маркеров, выделяли с использованием трехмерных систем культивирования на основе мембран. Изучаемые клетки характеризовались измененной экспрессией эндотелиальных маркеров, таких как VE-кадгерин и эндотелиальная синтаза оксида азота, и приобретали мезенхимальные маркеры, такие как α-SMA, Notch1, MMP-9, BMP-4 и TGFβ в PAVECs [33].

Новые исследования показали, что эндотелиальная дисфункция, вызванная метаболическими нарушениями, такими как ожирение, гипергликемия и дислипидемия, критически связана с индукцией EndMT. Несколько работ продемонстрировали, что высокий уровень глюкозы индуцирует EndMT, что приводит к повышенной экспрессии мезенхимальных маркеров, таких как α-SMA, FSP-1, коллаген I типа, фибронектин, виментин и MMP-2, а также к снижению экспрессии эндотелиальных маркеров CD31 и VE-кадгерин в различных типах эндотелиальных клеток [34—36]. Было показано, что EndMT на фоне высоких уровней глюкозы происходит посредством Smad2/3, Snail, Rho-ассоциированной киназы 1 (ROCK1), сывороточного фактора ответа (SRF), а также белков NOD2 и ERK в эндотелии клубочков. Продемонстрировано, что в эндотелии аорты человека (НАЕС) и эндотелиальных клетках пупочной вены человека (HUVEC) высокое содержание глюкозы также индуцирует EndMT через регуляторы, такие как ангиотензин II, поли(АДФ-рибоза)-полимераза-1 (PARP-1), эндотелин-1 (ET-1), Smad, Akt, p38 и ERK. Также было доказано, что окисленные липопротеины низкой плотности ускоряют EndMT в клетках HAEC и способствуют атеросклерозу, тогда как липопротеины высокой плотности (ЛПВП) ингибируют EndMT, индуцированный TGFβ1, что позволяет предположить антифиброзные эффекты ЛПВП [33].

Таким образом, EndMT как потенциальный патогенетический механизм развития и прогрессирования атеросклероза, а также возникновения рестеноза является сложным и многогранным процессом, регулируемым разнообразными условиями и опосредуемым множеством сигнальных путей и каскадов.

Развитие рестеноза при заболеваниях артерий нижних конечностей (облитерирующем атеросклерозе), в особенности после эндоваскулярных вмешательств, является одной из важных проблем современной сердечно-сосудистой хирургии. Ключевыми задачами лечения больных с периферическим атеросклерозом являются снижение количества осложнений и уменьшение числа повторных оперативных вмешательств, что в итоге призвано снизить частоту ампутаций конечностей и улучшить прогноз заболевания. Среди большого количества изучаемых механизмов развития рестеноза одним из наиболее сложных и многогранных является эндотелиально-мезенхимальный переход.

Дальнейшее изучение EndMT и возможностей влияния на него будет способствовать углублению фундаментальных знаний в развитии атеросклероза и его осложнений, включая рестеноз, что позволит оптимизировать методы диагностики и лечения больных с заболеваниями периферических артерий, в том числе при эндоваскулярных вмешательствах.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.