Глава 1. Современные представления о роли апоптоза и его маркерах в развитии атеросклероза и его осложнений

1.1. Система апоптоза, пролиферации клеток и эндотелиальной дисфункции при атеросклеротическом поражении сосудистой стенки

В 1972 г. J.F. Кеrr и его коллеги описали новую форму гибели клеток, отличную от некроза, которую назвали апоптозом (в переводе с древнегреческого — «опадение» или «листопад»). Апоптоз представляет собой форму клеточной гибели, которая находится под контролем генетических механизмов и необходима для поддержания тканевого гомеостаза [208]. Апоптотическая гибель клеток характеризуется серией морфологических изменений, начиная от усадки клеточной мембраны до конденсации ядерного хроматина, фрагментации клеток и, наконец, поглощения апоптотических телец фагоцитами и соседними клетками. Основная его функция — поддержание постоянства клеточного состава и уничтожение дефектных клеток без развития воспалительной реакции [195].

В запрограммированном каскаде гибели клетки выделяют четыре основные фазы [165].

В первой — фазе инициации или сигнализации — клетки получают индуцирующие сигналы. Это достигается путем присоединения определенных молекул [таких как фактор некроза опухоли-α (TNF-α), Fas ligand] к трансмембранным рецепторам (Fas и др.) на поверхности клетки с последующим набором белков домена смерти (например, FADD), необходимых для активации каспазы-8 [27].

Во второй — контрольной или эффекторной фазе — происходит активация каспаз с потерей митохондриального мембранного потенциала. Каспазы представляют собой семейство цистеиновых протеаз, которые участвуют в трансдукции и выполнении апоптотической программы. Они находятся в виде неактивных проферментов, которые активируются протеолитическим расщеплением. В центральных переходах на пути апоптоза расположены каспазы 3, 8 и 9 [87].

Третья — фаза выполнения — находится под контролем семейства белков Bcl-2, которые ингибируют высвобождение цитохрома С или фактора, индуцирующего апоптоз из митохондрий. Семейство белков Bcl-2 содержит как ингибиторы (Bcl-2, Bcl-xL и др.), так и индукторы (Bcl-xS, Bax, Bid, Bad, Bak и др.) клеточной гибели [190]. Соотношение между антиапоптотическими и проапоптотическими белками определяет дальнейшую судьбу клетки. После получения соответствующего сигнала Bax или Bak подвергаются конформационным изменениям и перемещаются в митохондриальную мембрану, где они вызывают выделение цитохрома С в цитозоль [34].

Четвертая — фаза деградации геномной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) — приводит к необратимой потере жизнеспособности клетки. Погибшие клетки удаляются из ткани в результате фагоцитоза с помощью различных механизмов (рис. 1.1) [290].

Рис. 1.1. Схема активации системы апоптоза

Нужно отметить, что на активацию маркеров системы апоптоза оказывают влияние гемодинамические характеристики скорости кровотока. Ламинарный кровоток в основном наблюдается на относительно прямолинейных участках сосудов. В зонах извитости или отхождения боковых ветвей профиль кровотока меняется от «притупленного» параболического до асимметричного. При этом зонами повышенного риска являются анастомозы, в которых, как правило, наиболее часто образуются участки НИ. Наиболее значимыми точками формирования турбулентного кровотока являются: участок сосуда напротив анастомоза; участок стенок протеза выше уровня линии анастомоза; участок стенок проксимальнее места соединения, «пятка» анастомоза. Эти зоны наиболее благоприятны для НИ и прогрессирования атеросклероза. Воздействие положительного напряжения сдвига усиливает контакты эндотелиальных клеток (ЭК) друг с другом с последующим стимулированием сигналов их выживания. Например, белок внеклеточного матрикса (фибронектин) активирует адгезионные киназы, фосфорилирование которых инактивирует проапоптотический белок p53, что позволяет клеткам выжить [175]. T.N. Fitzgerald (2008) в своем исследовании доказал, что воздействие ламинарного кровотока уменьшает пролиферацию и увеличивает апоптоз гладкомышечных клеток (ГМК) путем фосфорилирования отношения Вах/Всl-2 в 1,8 раза при увеличении активности каспазы 3 в 3 раза [169].

Апоптоз признан одним из основных механизмов, которые лежат в основе развития атеросклеротического поражения [88]. В нормальных условиях происходит динамическое равновесие между гибелью и пролиферацией клеток при их совместном воздействии на функционирование клеток эндотелия, однако сдвиги в ту или иную сторону в этом соотношении обусловливают развитие атеросклеротического поражения [208]. Такие атерогенные факторы, как липопротеиды низкой плотности, провоспалительные цитокины, гипоксия и др., являются мощными индукторами апоптоза и пролиферации клеток. Активация системы апоптоза происходит путем повышения количества проапоптотических маркеров p53, Fas/Fas ligand на фоне снижения количества антиапоптотических белков семейства Bcl-2 и др. [86, 140, 276].

В настоящее время получены доказательства наличия апоптоза во всех клетках атеросклеротической бляшки: ГМК, макрофагах, лимфоцитах и ЭК [116]. Наиболее часто он протекает в макрофагах, что позволяет предположить участие этих клеток в его индукции путем выработки провоспалительных медиаторов. Уровень маркеров апоптоза в атеросклеротической бляшке варьирует от 10% в области фиброзных покрышек и до 40% в области клеток, богатых макрофагами и Т-лимфоцитами. Апоптотическая гибель связана с появлением фосфатидилсерина на поверхности клеток, который обладает сильным сродством для ионов кальция. Возможность того, что кальцификация атеросклеротических бляшек является следствием апоптотической гибели клеток, представляет интерес для фармакологических вмешательств [236].