Методы оценки эндотелиальной функции: описание и применение

1. Введение

Эндотелий представляет собой монослой клеток, называемых эндотелиальными клетками, которые выстилают внутреннюю часть кровеносных сосудов, включая артерии, вены и камеры сердца [1], выступая в качестве защитного слоя между циркулирующей кровью и другими тканями [2]. Эндотелий имеет решающее значение для контроля Сосудистый гомеостаз, и участвует в регуляции внутриклеточной передачи сигналов [1], тонуса сосудов и проницаемости [3], каскада коагуляции и ангиогенеза [4], среди других. Одним из основных видов деятельности эндотелия является выделение аутокринных и паракринных веществ в ответ на раздражители [2]. Повреждения эндотелия запускают воспалительный ответ с участием нескольких типов клеток - лимфоцитов, моноцитов, тромбоцитов и клеток гладких мышц [5] - его кульминацией в эндотелии является клеточная дисфункция, ригидность стенок сосудов и образование атеросклеротических бляшек. 

Эндотелиальная дисфункция является ранней, ключевой характеристикой развития и прогрессирования атеросклеротической бляшки и последующих осложнений. Это характеризуется сниженной биодоступностью вазодилататоров, полученных из эндотелия, таких как оксид азота (NO), наряду с относительным или абсолютным увеличением доступных вазоконстрикторов. Такое несбалансированное состояние нарушает эндотелий-зависимую вазодилатацию - функциональный маркер дисфункции эндотелия [7]. 

В начале образования атеросклеротических бляшек эндотелиальная дисфункция характеризуется повышенной экспрессией и высвобождением молекул адгезии, включая эндотелиальный селектин (E-селектин), молекулу межклеточной адгезии-1 (ICAM-1) и молекулу-1 адгезии сосудистых клеток (VCAM-1). Эти молекулы высвобождаются в ответ на стимулы воспалительных цитокинов, бактериальных липополисахаридов и окисленных липопротеинов низкой плотности (ox-LDL). Они способствуют адгезии между клетками и клеточно-внеклеточным матриксом, что приводит к накоплению пенистых клеток в субэндотелиальном пространстве [8], увеличению толщины стенок сосудов и, как следствие, уменьшению или даже полной обструкции просвета сосудов [9].

Оценка функции эндотелия состоит из анализа чувствительности эндотелиальных клеток к вазодилататорным или вазоконстрикторным стимулам, способствующих прогрессу в понимании атеросклероза и возможных терапевтических мишеней2. Методы включают анализ in vitro, такой как культура эндотелиальных клеток, и анализ in vivo Такие как протекание, обусловленное кровотоком (ящур), венозная окклюзионная плетизмография (VOP) и измерение сывороточных маркеров. Однако ни один из этих методов в настоящее время не применяется в клинических условиях из-за инвазивности, высокой стоимости и сложной стандартизации методов [1]. Эндотелиальная дисфункция предшествует морфологическим атеросклеротическим изменениям и может способствовать развитию поражений и клинических осложнений. Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются основной причиной естественной смерти в мире, в том числе в Бразилии. Последние данные показывают, что на ССЗ приходится около 30% смертей в стране. В этом контексте использование вышеупомянутых методов в клинических исследованиях позволяет лучше понять эту проблему и разработать новые стратегии профилактики и лечения для снижения заболеваемости, смертности, а также государственных расходов. Глубокое понимание специалистами здравоохранения инструментов оценки эндотелиальной дисфункции позволяет усовершенствовать эти методы и обеспечивает переход от клинических исследований к клинической практике.

2. Литература

Le Brocq M, Leslie SJ, Milliken P, Megson IL. Endothelial dysfunction: from molecular mechanisms to measurement, clinical implications, and therapeutic opportunities. Antioxid Redox Signal. 2008;10(9):1631-74.

2.Verma S, Buchanan MR, Anderson TJ. Endothelial function testing as a biomarker of vascular disease. Circulation. 2003;108(17):2054-9.

3.Furchgott RF, Zawadzki JV. The obligatory role of endothelial cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine. Nature. 1980;288(5789):373-6.

4. Shweiki D, Itin A, Soffer D, Keshet E. Vascular endothelial growth factor induced by hypoxia may mediate hypoxia-initiated angiogenesis. Nature. 1992;359(6398):843-5. 

5. Widlansky ME, Gokce N, Keaney JF, Jr., Vita JA. The clinical implications of endothelial dysfunction. J Am Coll Cardiol. 2003;42(7):1149-60.

6. Favero G, Paganelli C, Buffoli B, Rodella LF, Rezzani R. Endothelium and Its Alterations in Cardiovascular Diseases: Life Style Intervention. Biomed Res Int. 2014;2014:801896.7. Pennathur S, Heinecke JW. Oxidative stress and endothelial dysfunction in vascular disease. Curr Diab Rep. 2007;7(4):257-                                                                                                                                                                                                                              lou IA, Damen CA, van der Schaft DW, Groenewegen G, Griffioen AW. Effect of culture conditions on endothelial cell growth and responsiveness. Tissue Cell. 1998;30(5):525-30.

11. Ingram DA, Caplice NM, Yoder MC. Unresolved questions, changing definitions, and novel paradigms for defining endothelial progenitor cells. Blood. 2005;106(5):1525-31.

12. Farcas MA, Rouleau L, Fraser R, Leask RL. The development of 3-D, in vitro, endothelial culture models for the study of coronary artery disease. Biomed Eng Online. 2009 Oct 28;8:30.

13. Marin V, Kaplanski G, Gres S, Farnarier C, Bongrand P. Endothelial cell culture: protocol to obtain and cultivate human umbilical endothelial cells. J Immunol Methods. 2001;254(1-2):183-90.