Роль воспаления при атерогенезе

История изучения. История изучения атеросклероза полна как открытий, так и разочарований, как догм, тормозивших прогресс в познании причин болезни, так и революционных прорывов в выяснении механизмов ее формирования. Но еще больше в ней гипотез и вопросов, оставленных предыдущи­ми поколениями исследователей, подтвердить которые было нелегко. Использование культур клеток, изучение липидного обмена на молекулярном уровне, мутации и экспрессии генов, иммуноферментный анализ, оценка состояния рецепторов клеток, изучение системы цитокинов и многие другие совре­менные методы исследования позволили раскрыть сущность целого ряда механизмов возникновения атеросклероза, пока­зали сложный характер этого процесса [1].

По определению экспертов ВОЗ, атеросклероз — это измене­ние интимы артерий (в отличие от артериол) с очаговым накопле­нием липидов, сложных углеводов и развитием соединительной ткани, кальциевых отложений и изменений в медии (Бюллетень ВОЗ, 1985). Атеросклероз — основная причина смерти в разви­тых странах. Это прогрессирующий патологический процесс, который начинается в детстве и дает клинические проявления в середине взрослой жизни [2]. Стенокардия как клиничес­кое проявление атеросклероза может встречаться у лиц старше 20 лет, но чаще у мужчин в возрасте 50—60 лет и у женщин стар­ше 60 лет. Если два десятилетия назад атеросклероз считали деге­неративным процессом с накоплением липидов и некротических отложений, то теперь ученые полагают, что это многофакторный процесс, ведущий к обширному накоплению гладких мышечных клеток (ГМК) в интиме вовлеченной в процесс артерии. Форму и содержание прогрессирующих повреждений при атеросклерозе демонстрируют результаты 3 фундаментальных биологических процессов: 1) накопление макрофагов, Т-лимфоцитов и ГМК в интиме; 2) формирование накопленными ГМК большого коли­чества матрицы соединительной ткани, включающей коллаген, эластин и протеогликаны; 3) накопление липидов, преимущест­венно в форме свободного холестерина и его эфиров как в клет­ках, так и в окружающей соединительной ткани.

Большой интерес вызвала так называемая мутагенная моно­клональная теория, выдвинутая E.P. Benditt и J.M. Benditt (1976) [3]. Ученые исходили из того, что ГМК фиброзных бляшек всегда гомозиготны и гомогенны по своему составу и, очевид­но, происходят из одного клона клеток, а возможно, из одной единственной ГМК и являются моноклональными (подтверж­дено, что 80% ГМК являются моноклональными). В связи с этим очевидно предположение, что под влиянием каких-либо повреждений происходит мутация одной ГМК и начинает­ся пролиферативный процесс, приводящий к формированию фиброзной бляшки. Здесь авторы проводят аналогию между опухолями доброкачественной природы, такими как лейомиома, и фиброзной бляшкой, считая, что их гипотеза может объяснить многие неясные вопросы атеросклероза, в частности, несовпадения в локализации липидных пятен и фиброзных бляшек, позволяет также рассматривать некоторые факторы риска с точки зрения их мутагенного воздействия.

Согласно мембранной теории, эфиры холестерина, в отли­чие от их неэстерифицированных форм, не включаются в двойной фосфолипидный слой мембраны и рассматривают­ся как защитный фактор клетки [4].

Согласно аутоиммунной теории патогенеза атеросклеро­за, предложенной А. Климовым и соавт., запуск атероскле­ротического процесса вызывают не столько липопротеины, сколько аутоиммунные комплексы, содержащие липопротеины в качестве антигена [5, 6]. Существует в настоящее время и вирусная гипотеза происхождения атеросклероза [7].

Теории о роли воспаления.В настоящее время мы знаем, что в патофизиологии атеросклероза решающую роль играет субклиническое хроническое воспаление. Концепция о роли воспаления в патогенезе атеросклероза и его осложнений обеспечила новую гипотезу связи факторов риска с клеточ­ными и молекулярными изменениями, лежащими в основе этой болезни. Согласно ей, фундаментальная роль воспаления в развитии атеросклероза может привести к новым терапевти­ческим подходам, избирательно воздействующим на воспали­тельный процесс, медленно «тлеющий» в атероме [8]. Мишенью воспаления обычно служат так называемые уязвимые атеро­склеротические бляшки (АБ) со значительным липидным ядром, обилием макрофагов и тонкой фиброзной покрыш­кой [9, 10]. Воспаление является филогенетически старейшим типом защитной реакции организма на различные повреж­дения и внедрение чужеродных агентов. Гипотезу о том, что в основе возникновения и прогрессирования атеросклероза может лежать воспалительный процесс, никак нельзя назвать новой. Такое предположение R. Virchow выдвинул еще в 1856 г. [11]. R. Ross и соавт. подчеркивают значительное сходство воспаления и атеросклероза [12]. В.И. Мазуров и соавт. ука­зывают на воспалительный характер поражения сосудов при атеросклерозе, свидетельством которого являются результаты морфологических исследований, а также обнаружение в пери­ферической крови маркеров воспаления [13]. Воспаление игра­ет главную роль на всех стадиях атеросклероза.

Если устойчивые АБ характеризуются хроническим вос­палительным инфильтратом, то уязвимые и разорванные АБ отличаются активным воспалением, вовлекающим тонкую волокнистую покрышку. Существование многократных типов уязвимых АБ наводит на мысль, что атеросклероз — диф­фузный воспалительный процесс. Идентификация морфо­логических и молекулярных маркеров, способных отличить устойчивые бляшки от уязвимых, позволяет своевременно выделять группу пациентов с высоким риском развития ост­рых сердечно-сосудистых и мозговых сосудистых осложнений до появления клинических симптомов [14].

Внимание исследователей привлекает возможность исполь­зования изображений атеросклероза, получаемых с помощью позитронной эмиссионной томографии на молекулярном и метаболическом уровнях. Этот метод имеет определенные преимущества перед плоскостной сцинтиграфией и однофотон­ной эмиссионной компьютерной томографией вследствие более высокой разрешающей способности и большей возможности маркировать различные биохимические и метаболические про­цессы, особенно с использованием меток 11С и 18F. Для этого была предложена меченая фтордиоксиглюкоза (18F-ФДГ), при­меняемая для получения изображений метаболически активных клеток в миокарде, головном мозге и злокачественных новооб­разованиях. Эта способность данного радиофармпрепарата поз­волила исследовать изображения макрофагов в АБ. Результаты исследований на экспериментальных моделях у кроликов, нахо­дящихся на холестериновой диете, свидетельствуют об активном включении 18F-ФДГ в области атеросклероза с большим количес­твом макрофагов. В данных работах была показана возможность визуализировать воспаление АБ in vivoс помощью 18F-ФДГ [15].

Процесс атерогенеза имеет сходство с обычным воспалением. Оба процесса состоят из одних и тех же функциональных реак­ций, где главным действующим компонентом являются клетки рыхлой соединительной ткани: эндотелиальные, ГМК, моноци­ты, макрофаги, нейтрофилы, тромбоциты, Т- и В-лимфоциты. Признаки локального неспецифического воспалительного про­цесса при атеросклерозе выявляются на начальных стадиях развития патологии артерий, а также в фазу дестабилизации и повреждения АБ. В большей степени изучена роль воспаления в процессе дестабилизации АБ и доказано, что липиды не при­частны к механизму разрушения АБ [16].

Несмотря на то что коронарное русло на всем протяже­нии подвергается атерогенному эффекту системных фак­торов риска, атеросклеротическое повреждение возникает в участках эндотелия артериальной стенки. Низкий окис­лительный стресс модулирует экспрессию в эндотелии гена, индуцирующего атерогенный фактор, и формирует раннюю АБ. Индивидуальная природа прогресса, стабилизации или регресса каждой бляшки зависит не только от формирования и течения атеросклероза, но и от сосудистого ответа, т.е. ремо­делирования атеросклеротически измененной стенки сосуда. Механизмы, вовлеченные в ремоделирование подверженной атеросклерозу артериальной стенки, не полностью понятны. Однако изучение динамического взаимодействия между низ­ким эндотелиальным окислительным стрессом и биологией сосудистой стенки представляется очень важным. При этом необходимо учитывать, что АБ с чрезмерным экспансив­ным ремоделированием можно считать бляшкой высокого риска. Это обусловлено низким эндотелиальным окислитель­ным стрессом, который ведет к непрерывному накаплива­нию липидов, вызывает воспаление, окислительный стресс, разрушение матрикса и, в конечном счете, дальнейшее про­грессирование экспансивного ремоделирования локальной сосудистой стенки. Углубление знаний в области патобиоло­гии атеросклероза и ремоделирования сосудов могло бы иден­тифицировать коронарный тромбоз бляшки высокого риска и способствовать применению инновационных диагностичес­ких и/или терапевтических стратегий в лечении больных ИБС и предотвращении острых коронарных синдромов (ОКС) [17]. L.G. Spagnoli и соавт. на основании собственных наблюде­ний делают вывод, что развитие атеросклероза сосредоточено на молекулярных механизмах, затрагивающих прогресси­рование бляшки. Что же касается воспалительных маркеров в сыворотке крови, то они отражают воспаление АБ [18].

С-реактивный белок (СРБ) в периферической крови является важным предиктором сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), и хроническое воспаление может быть механизмом, через кото­рый стресс воздействует как фактор риска развития ССЗ [19].

Внутрисосудистое воспаление является ответом на пов­реждающее воздействие перекисного окисления липидов и, возможно, инфекции [20]. Различные факторы риска, вклю­чая артериальную гипертонию, сахарный диабет и курение, усиливаются вредными эффектами окисленных липопро- теидов низкой плотности (ОЛНП) и вызывают хроническую воспалительную реакцию, результат которой — уязвимая бляшка, склонная к разрыву и тромбозу. Результаты эпи­демиологических и клинических исследований указывают на высокую корреляцию между маркерами воспаления и риском развития сердечно-сосудистых осложнений.

В настоящее время наиболее надежным и доступным для клинического использования считается высокочувствитель­ный СРБ. С воспалительным повреждением артерий при ИБС непосредственно связаны СРБ и ОЛНП. При этом моноциты и матриксные металлопротеиназы (ММП) могут играть глав­ную роль в разрыве АБ. Моноциты активизируются в участках воспаления моноцит-хемоаттрактантным белком-1 (МХБ-1). При сравнении индивидуального и сочетанного действия СРБ и ОЛНП на MMП-1, изучаемых на моноците, было выявлено, что СРБ и ОЛНП не активизируют MMП-1 в контрольных моноцитах, хотя и увеличивают синтез MMП-1, α-фактора некроза опухоли (ФНО-α), гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ). Кроме того, дополнение экзогенного MХБ-1 или простагландина Е2 (ПГЕ2) повышает синтез моноцитами MMП-1, ФНО-αи ГМ-КСФ. Следовательно, комбинация СРБ и ОЛНП может обуслов­ливать усиление роли моноцитов при воспалении. Первый, увеличивая МХБ-1, привлекает больше моноцитов и непос­редственно с помощью активизированных моноцитов уве­личивает синтез MMП-1. Второй, увеличивая синтез ПГЕ2, также повышает уровень MMП-1 [21].

В атеросклеротически измененных артериях воспали­тельный ответ вовлекает не только соответствующие клет­ки стенки артерии, но также циркулирующие лейкоциты. Лимфоциты, как и макрофаги, обязательно участвуют в этом процессе [22]. При активации иммунной системы хрупкий баланс между воспалительным и противовоспалительным состоянием поддерживается врожденной (неспецифической) и адаптивной иммунными системами. Адаптивная иммунная система характеризуется способностью изменять экспрес­сию рецепторов на новые аутосомные или чужеродные тела. Ее функция заключается в поддержании клеточного и гумо­рального иммунитета и в регулировании иммунного ответа. Клетки адаптивной иммунной системы включают Т-хелперы (CD4+), цитотоксические T-киллеры (CD8+) и B-лимфоциты. После активации антигеном T-клетки CD4+ могут быть диф­ференцированы по крайней мере на 3 группы: 1) Th1, который вовлекается в клеточный иммунитет и секретирует провоспалительные цитокины типа γ-интерферона (ИФН-γ); 2) интер­лейкин-2 (ИЛ-2), лимфотоксин, Th2, поддерживающие гумо­ральную устойчивость и секретирующие противовоспали­тельные цитокины типа ИЛ-4 и ИЛ-10; 3) регулирующие T-клетки (CD4+CD25 +), которые секретируют трансформи­рующий β-фактор роста (ТФР-β) и ИЛ-10. Лимфоциты вносят вклад в ускорение формирования АБ.

Клетки CD4+CD28 — редко встречающаяся форма лимфо­цитов, являются долгожителями. Они секретируют высокие уровни цитотоксичного ИФН-γ. Эти клетки чаще встречаются в нестабильной бляшке и увеличивают лизис эндотелиальных клеток у больных с ОКС [23].

Достаточно доказательств в пользу концепции, что защит­ная волокнистая покрышка не всегда стабильна и факти­чески может подвергаться непрерывному и динамическому ремоделированию, проявляя при этом значительную мета­болическую активность. Фибриллы интерстициального коллагена придают биомеханическую силу волокнистой покрышке. Баланс между процессами синтеза и деграда­ции, тесно управляемый воспалительными медиаторами, регулируется уровнем коллагена. Как было указано выше, лимфокин ИФН-γ может заблокировать de novoсинтез ГМК промежуточного коллагена — главного источника этого внеклеточного матричного белка в стенке артерии. Провоспалительные цитокины индуцируют экспрессию ферментов, расплавляющих артериальную внеклеточную матрицу. В частности, ММП, включая промежуточные коллагеназы и желатиназы, могут разрушить коллагеновые волокна, придающие силу и упругость волокнистой пок­рышке бляшки [24]. Недавно выявлено, что некоторые эластолитические катепсины, также регулируемые провоспали- тельными медиаторами и экспрессируемые в атероме, могут ослабить эластин — другой важный компонент внеклеточ­ной матрицы артерий. Примеры включают сульфгидрилзависимые протеиназы катепсинов S и K [25, 26].

Популяция ГМК бляшки также влияет на уровень внекле­точной матрицы. В участках фатального тромбоза механи­чески ослабленные и типично разорванные бляшки имеют немного ГМК [27]. Гибель этих клеток в атеросклероти­ческих повреждениях является источником внеклеточных матричных макромолекул стенок артерий. Апоптоз ГМК в фиброзной покрышке АБ дополняет разрушение внекле­точных матричных белков ММП, приводящих к разрыву АБ. ОЛНП способствуют накоплению липидов, вызывают воспаление и апоптоз, что играет важную роль в патогенезе атеросклероза и разрыва АБ [28, 29]. Клетки апоптоза всегда присутствуют в атеросклеротически измененной сосудис­той стенке [30]. В механизме проапоптоза и апоптоза опре­деленную роль играют ОЛНП и их поверхностно-клеточные рецепторы [31].

Отсутствие ГМК приводит к нарушению целостности волокнистой покрышки, потому что эти клетки восста­навливают и поддерживают ее коллагеновую матрицу. Действительно, разорванные бляшки имеют тонкую и рых­лую волокнистую покрышку из-за недостатка коллагена [32, 33]. Редко наблюдаются случаи фатального тромбоза коро­нарных артерий как результат поверхностной эрозии инти­мы без открытого разрыва волокнистой покрышки АБ [34]. Воспаление также вносит вклад в механизм коронаротром­боза и в ответ на провоспалительное воздействие медиато­ров; эндотелиальные клетки, подобно ГМК, также подвер­гаются апоптозу. Потеря эндотелиальных клеток обнажает субэндотелиальную матрицу и таким образом способствует образованию сначала локального пристеночного, а затем и окклюзирующего внутрисосудистого тромба [35].

Итак, представленные данные свидетельствуют о роли воспаления как детерминанты биологии, лежащей в основе осложнений атеросклероза. Установлена тесная взаимосвязь между показателями воспаления, тяжестью, распростра­ненностью и осложнениями атеросклероза. В комплексе функционально-диагностических исследований, проводи­мых у больных ИБС, СРБ является высокочувствительным и легко доступным маркером локального воспаления атеро­склеротической бляшки.