Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

 

"Hypertension" 4 (6) 2009

Back to issue

Ремоделирование артериальных сосудов у больных гипертонической болезнью — взгляд сквозь призму молекулярных механизмо

Authors: Поливода С.Н. Запорожский государственный медицинский университет

Categories: Family medicine/Therapy, Cardiology, Therapy

print version


Summary

Целью исследования было устаноление роли процессов гипертрофии и значимости молекулярных механизмов ее развития в ремоделировании артериальных сосудов у больных гипертонической болезнью (ГБ). Обследовано 94 больных ГБ и 32 практически здоровых человека. Гипертрофию артерий мышечного типа оценивали методом венозной окклюзионной плетизмографии, артерий эластического типа — методом магнитно-резонансной томографии, иммуноферментным методом определяли содержание в сыворотке крови ангиотензина II, эндотелина-1, сосудистого эндотелиального фактора роста (СЭФР) и нитротирозина. Установлено развитие артериальной гипертрофии при ГБ, которая проявляется дилатацией артерий эластического типа и утолщением стенки артерий эластического и мышечного типа, повышение в сыворотке крови больных ГБ содержания ангиотензина II, эндотелина-1, СЭФР и нитротирозина. Доказана важная роль исследованных факторов гипертрофии в ремоделировании артериальных сосудов при ГБ.


Keywords

Гипертоническая болезнь, артериальные сосуды, гипертрофия, молекулярные механизмы.

Введение

Становление и прогрессирование гипертонической болезни (ГБ) характеризуется ранним и закономерным поражением органов-мишеней, в первую очередь сердца и сосудистой системы. Механизмы формирования, клинические проявления, возможности обратного развития гипертензивного сердца достаточно подробно освещены в научной литературе [1], в то время как поражение артериальных сосудов изучено в меньшей степени. При этом основное число работ рассматривает структурную перестройку артерий мелкого калибра и артериол [25, 29]. На сегодняшний день установлено, что поражение артериальных сосудов при гипертонической болезни характеризуется ремоделированием артериальной стенки [30], ее гипертрофией [4, 13, 25, 29], изменением структурных параметров артериальных сосудов, нарушением их биомеханических и упругоэластических свойств [2, 3, 6]. Следует отметить, что в большинстве работ, посвященных данной проблеме, рассматривается в основном изменение морфологических параметров артериальных сосудов [17, 22, 27], тогда как патогенетические механизмы развития гипертрофии артериальных сосудов при ГБ исследованы недостаточно.

На сегодняшний день установлено, что на гипертрофию артериальной стенки может влиять целый ряд факторов, среди которых основная роль принадлежит локальным гемодинамическим условиям, в частности балансу биомеханических сил, оказывающих влияние на артериальную стенку [9], а также гуморальным факторам, стимулирующим процессы клеточного роста и гипертрофии. Способность оказывать влияние на процессы клеточного роста и гипертрофии, скорость синтеза и качественный состав межклеточного вещества доказана для целого ряда биологически активных веществ, в частности для ангиотензина II [11], эндотелина-1 [30], сосудисто-эндотелиального фактора роста (СЭФР) [12], некоторых других факторов [16, 28], однако их роль в формировании гипертрофии артериальных сосудов при ГБ окончательно не установлена.

Цель исследования: установить роль процессов гипертрофии и значимость молекулярных механизмов ее развития в ремоделировании артериальных сосудов у больных гипертонической болезнью.

Материалы и методы

Для реализации поставленной цели нами было обследовано 94 больных ГБ I–II стадии с артериальной гипертензией 1–3-й степени: 48 женщин и 46 мужчин в возрасте от 34 до 67 лет (средний возраст 56,3 ± 3,2 года, продолжительность заболевания от 2 до 24 лет (в среднем 9,5 ± 2,1 года) без признаков клинически значимой сопутствующей патологии), а также 32 практически здоровых пациента группы контроля, сопоставимых по полу и возрасту с больными ГБ. Все обследованные выразили информированное согласие на участие в исследовании.

Наличие и выраженность процессов гипертрофии изучали отдельно в артериях эластического и мышечного типа, при этом в качестве объектов для исследования были избраны артерии предплечья (для оценки гипертрофии артерий мышечного типа) и аорта (для оценки гипертрофии артерий эластического типа).

Изучение процессов гипертрофии в артериях эластического типа (аорте) осуществляли при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ), которую проводили на аппарате Magnaview (Финляндия) с напряженностью магнитного поля 0,04 Тс, диаметром возбуждающей катушки 60 см. Толщина среза составляла 10 мм, расстояние между центрами срезов — 10 мм. Для получения изображений использовали метод частичного насыщения, получая Т1- и средневзвешенные изображения при импульсной последовательности со временем эхосигнала 20–40 мс, временем между сериями импульсов 400–800 мс. Исследование проводили во фронтальной плоскости при количестве срезов в серии от 6 до 11. Регистрацию изображения осуществляли на матрицу 256 x 256 пикселов, используя 2–3 усреднения. На основании полученных изображений определяли следующие параметры: наружный (Дн), внутренний диаметр (Дв) и толщину стенки на уровне восходящего отдела аорты (Н). Кроме того, рассчитывали массу сегмента аорты (М), которую определяли по оригинальной методике (Патент 50439 А Україна МПК 7 A61B8/00 A61B5/00 Спосіб визначення маси судинного сегмента / Поливода С.М., Черепок О.О., Сичов Р.О. (Україна). — № 2002010269; Заяв. 10.01.2002; Опубл. 15.10.2002. Бюл. № 10).

Для изучения процессов гипертрофии в артериях мышечного типа использовали принцип, что объемная скорость кровотока по артериальным сосудам при прочих равных условиях зависит прежде всего от их внутрипросветного диаметра, а следовательно, от толщины артериальной стенки. Кроме того, при эндотелий-независимой вазодилатации степень увеличения объемной скорости кровотока по артериальным сосудам по сравнению с исходной будет тем больше, чем меньше выражены процессы гипертрофии артериальной стенки. Всем обследованным проведена венозная окклюзионная плетизмография верхних конечностей на аппарате «ЭМПА 2-01» по методике Gutmann. Определяли объемную скорость кровотока в покое (ОСКп) и после сублингвального приема нитроглицерина (ОСКнг), на основании которых рассчитывали регионарное сосудистое сопротивление покоя (РССп) и минимальное (РССм) как отношение среднего АД к ОСКп и ОСКнг соответственно, а также степень изменения регионарного сосудистого сопротивления (ΔРСС) по формуле:

Величину РСС выражали в мм рт. ст. x мл-1 / 100 см3 x мин-1. Минимальное регионарное сосудистое сопротивление артерий верхних конечностей и степень изменения регионарного сосудистого сопротивления использовали в качестве показателей, которые характеризуют степень выраженности гипертрофии артерий мышечного типа.

Для изучения молекулярных механизмов формирования артериальной гипертрофии исследовали иммуноферментным методом содержание в сыворотке крови факторов, способных оказывать влияние на процессы клеточной гипертрофии и гиперплазии: ангиотензина II, эндотелина-1, сосудисто-эндотелиального фактора роста, оценивали активность деградации оксида азота, а следовательно, степень его биодоступности, по активности образования пероксинитрита.

Содержание ангиотензина II в сыворотке крови определяли с использованием набора фирмы Peninsula Laboratories Inc. согласно прилагаемой к набору инструкции; полученный результат выражали в нг/мл. Определение содержания эндотелина-1 в сыворотке крови проводили с помощью набора фирмы Amersham Pharmacia Biotech согласно прилагаемой к набору инструкции; конечную концентрацию эндотелина-1 выражали в пг/мл сыворотки крови. Содержание СЭФР в сыворотке крови определяли с помощью набора фирмы Cytimmune Sciences Inc. согласно прилагаемой к набору инструкции; полученный результат выражали в пг/мл.

Поскольку непосредственное определение уровня пероксинитрита в организме человека невозможно, в качестве маркера продукции пероксинитрита использовали содержание нитротирозина в сыворотке крови, которое определяли при помощи иммуноферментного набора Nitrotirosine ELISA фирмы HyCult biotechnology b.v. в соответствии с прилагаемой к набору инструкцией и выражали в нмоль/л.

Результаты исследования представлены как выборочное среднее значение ± его стандартная ошибка. Достоверность различий между выборочными средними величинами оценивали с использованием t-критерия Стьюдента. При проверке статистических гипотез нулевую гипотезу отбрасывали при уровне значимости 0,05. Для оценки взаимосвязи между парами независимых признаков использовали процедуру регрессионного анализа.

Результаты исследования и их обсуждение

Данные, полученные при обследовании больных ГБ и лиц контрольной группы, представлены в табл. 1. Результаты МРТ продемонстрировали достоверное увеличение как Дв, так и Дн на 9,06 и 13,73 % соответственно у больных ГБ по сравнению с группой контроля, а также увеличение толщины стенки аорты на 48,04 %, что свидетельствует не только о дилатации артерий эластического типа при ГБ, но и о гипертрофии их стенки. Наглядным фактом, демонстрирующим степень выраженности процессов гипертрофии стенки аорты, было выявленное в ходе исследования увеличение массы сегмента аорты на 66,16 % у больных ГБ по сравнению с лицами контрольной группы. Выявленные изменения прогрессировали по мере увеличения степени тяжести артериальной гипертензии. В частности, между группами пациентов с АГ 1-й и 3-й степени достоверные различия выявлены по всем перечисленным параметрам и составили 8,96; 9,39; 13,35 и 13,82 % соответственно. Статистически значимые различия были зарегистрированы также между пациентами с АГ 2-й и 3-й степени по толщине стенки аорты и массе сосудистого сегмента.

При изучении артерий мышечного типа у больных гипертонической болезнью было выявлено не только достоверное увеличение РССп на 98,96 %, но и, что более существенно, повышение РССм на 120,05 % по сравнению с лицами группы контроля. Кроме того, наблюдалось уменьшение ΔРСС на 28,16 %. Полученные данные об увеличении сопротивления сосудов потоку крови как в состоянии покоя, так и после приема нитроглицерина свидетельствуют не только о наличии у больных ГБ повышенного тонуса артерий мышечного типа, но и о развитии процессов гипертрофии артериальной стенки в артериях мышечного типа. У пациентов с АГ 3-й степени величина РССп и РССм была достоверно выше как по сравнению с больными АГ 1-й степени (на 51,22 и 73,49 % соответственно), так и по сравнению больными АГ 2-й степени (на 19,18 и 24,88 % соответственно), однако по ΔРСС достоверные различия были выявлены только между пациентами с АГ 1-й и 3-й степени.

В целом полученные в ходе исследования результаты продемонстрировали, что при ГБ в артериях эластического типа наблюдается их дилатация с пре­имущественным увеличением наружного диаметра сосуда и, таким образом, увеличением толщины стенки аорты, в то время как в артериях мышечного типа наблюдается уменьшение внутрипросветного диаметра сосуда по сравнению с практически здоровыми лицами, что также отражает гипертрофию артериальной стенки.

В группе больных ГБ выявлено достоверное повышение содержания в сыворотке крови ангиотензина II (на 102,24 %), эндотелина-1 (на 78,99 %), СЭФР (на 32,06 %) и нитротирозина (на 333,33 %) по сравнению с лицами контрольной группы. На данные показатели также оказывала существенное влияние степень выраженности АГ: у больных ГБ с АГ 3-й степени по сравнению с пациентами с АГ 1-й степени содержание в сыворотке крови ангиотензина II было повышено на 76,91 %, эндотелина-1 — на 38,63 %, СЭФР — на 17,99 % и нитротирозина — на 146,43 %. Статистически значимые различия были зарегистрированы также между пациентами с АГ 1-й и 2-й, 2-й и 3-й степени. Полученные данные свидетельствуют, что у больных ГБ на фоне развития гипертрофии артерий эластического и мышечного типа наблюдается выраженная активация синтеза триггеров гипертрофии гладкомышечных клеток, сопровождающаяся повышением содержания их в сыворотке крови, и позволяют предположить важную роль указанных факторов в развитии гипертрофии сосудистой стенки.

Для проверки данной гипотезы нами был проведен множественный пошаговый регрессионный анализ методом последовательного включения переменных в регрессионную модель, в ходе которого в качестве независимых переменных использовали содержание в сыворотке крови ангиотензина II, эндотелина-1, СЭФР и нитротирозина, а в качестве зависимой переменной — величину массы сегмента аорты и РССм. Было установлено, что все изученные факторы гипертрофии как при поочередном, так и при совместном включении в регрессионную модель обладают достоверным влиянием на величину массы сегмента аорты и РССм. Так, например, для пары «ангиотензин II — РССм» величина коэффициента множественной корреляции составила 0,76, для пары «эндотелин-1 — РССм» — 0,68, для пары «ангиотензин II — масса сегмента аорты» — 0,73 и для пары «эндотелин-1 — масса сегмента аорты» — 0,65. В моделях с содержанием СЭФР и нитротирозина в сыворотке крови в качестве независимых переменных величина коэффициента множественной корреляции была несколько меньше и составила 0,60 и 0,63 соответственно. Кроме того, при совместном включении в модель указанных факторов все они обладали достоверным и независимым влиянием как на величину массы сегмента аорты, так и на величину РССм. Этот факт позволяет сделать вывод, что активация синтеза и высвобождения изученных в настоящем исследовании факторов гипертрофии играет важную роль в развитии и прогрессировании артериальной гипертрофии при ГБ.

Полученные в ходе данной работы результаты соотносятся с целым рядом экспериментальных исследований. В частности, еще в конце 80-х годов ХХ века было высказано предположение, что некоторые биологически активные вещества, такие как ангиотензин II [8, 14], вазопрессин [15], эндотелин-1 [21] и другие факторы роста [7], могут инициировать процессы гипертрофии путем увеличения объема и числа гладкомышечных клеток. Позже было продемонстрировано, что ангиотензин II оказывает стимулирующее влияние на рост клеток [19], воздействуя на гладкомышечные клетки и фибробласты через АТ1-рецепторы как непосредственно [23], так и опосредованно путем индукции аутокринных факторов роста — тромбоцитарного фактора роста АА, основного фактора роста фибробластов и трансформирующего фактора роста β1 [20, 28].

Относительно недавно были получены данные, свидетельствующие о важной роли оксидативного стресса в развитии ремоделирования артериальных сосудов при АГ [5]. Было установлено, что повышение уровня активных форм кислорода может оказывать стимулирующее влияние на гипертрофию и гиперплазию гладкомышечных клеток сосудов [18]. Так, P.F. Li и соавт. [24] показали, что О2·- индуцирует пролиферацию гладкомышечных клеток, а A.M. Zafari и соавт. [31] предположили, что О2·- и перекись водорода играют важную роль в гипертрофии гладкомышечных клеток сосудов, вызванной воздействием ангиотензина II и эндотелина-1 [10, 26]. Учитывая тот факт, что уровень образования пероксинитрита свидетельствует не только о степени разрушения оксида азота и снижении его биодоступности, но и об уровне оксидативного стресса в организме, полученные в ходе нашего исследования данные о повышении содержания в сыворотке крови нитротирозина, а следовательно, о повышении образования пероксинитрита у больных ГБ и наличии состояния оксидативного стресса подтверждают значимость свободных радикалов в развитии гипертрофии артериальных сосудов при ГБ.

Таким образом, результаты данного исследования позволяют заключить, что молекулярные механизмы, в частности активация образования целого комплекса факторов роста, в том числе ангиотензина II, эндотелина-1, СЭФР, пероксинитрита, играют важную роль при развитии гипертрофии артериальных сосудов у пациентов с гипертонической болезнью. Следует также отметить, что перспективным направлением дальнейших исследований может служить разработка патогенетически обоснованных терапевтических подходов, направленных на обратное развитие гипертрофии артериальных сосудов и воздействующих непосредственно на молекулярные механизмы ее формирования.

Выводы

1. У больных гипертонической болезнью наблюдается гипертрофия артериальных сосудов, которая выражается в дилатации артерий эластического типа и утолщении стенки артерий эластического и мышечного типа, причем по мере увеличения степени тяжести артериальной гипертензии наблюдается прогрессирование артериальной гипертрофии.

2. При гипертонической болезни наблюдается повышение образования основных факторов гипертрофии гладкомышечных клеток (ангиотензина II, эндотелина-1, сосудисто-эндотелиального фактора роста, пероксинитрита), что выражается в увеличении содержания их в сыворотке крови, степень которого пропорциональна тяжести артериальной гипертензии.

3. Факторы гипертрофии гладкомышечных клеток оказывают значимое и независимое влияние на формирование гипертрофии артериальных сосудов у больных гипертонической болезнью.


Bibliography

1. Бобров В.А., Поливода С.Н. Гипертензивное сердце. — К.: Наукова думка, 1994. — 105 с.
2. Поливода С.Н., Черепок А.А., Сычев Р.А., Трофименко В.В. Изменение эластических свойств артериальных сосудов у больных гипертонической болезнью // Врачебное дело. — 2001. — № 1. — С. 139-140.
3. Черепок А.А. Изменение биомеханических сил стенки артериальных сосудов у больных гипертонической болезнью // Український медичний альманах. — 2002. — Том 5, № 4. — С. 144-148.
4. Aalkjaer C., Heagerty A.M., Petersen K.K., et al. Evidence for increased media thickness, increased neuronal amine uptake, and depressed excitation-contraction coupling in isolated resistance vessels from essential hypertensives // Circ. Res. — 1987. — Vol. 61. — P. 181-186.
5. Alexander R.W. Theodore Cooper Memorial Lecture. Hypertension and pathogenesis of atherosclerosis. Oxidative stress and the mediation of arterial inflammatory response: a new perspective // Hypertension. — 1995. — Vol. 25. — P. 155-161.
6. Benetos A., Laurent S., Asmar R.G., Lacolley P. Large artery stiffness in hypertension // J. Hypertension. — 1997. — Vol. 15, Suppl. 2. — P. S89-S97.
7. Berk B.C., Brock T.A., Webb R.C. et al. Epidermal growth factor, a vascular smooth muscle cell mitogen, induces rat aortic contraction // J. Clin. Invest. — 1985. — Vol. 75. — P. 1083-1086.
8. Berk B.C., Vekshtein V., Gordon H.M., Tsuda T. Angiotensin ІІ-stimulated protein synthesis in cultured vascular smooth muscle cells // Hypertension. — 1989. — Vol. 13. — P. 305-314.
9. Carallo C., Irace C., Pujia A. et al. Evaluation of common carotid hemodynamic forces. Relation with wall thickening // Hypertension. — 1999. — Vol. 34. — P. 217-221.
10. D’Uscio L.V., Moreau P., Shaw S. et al. Effects of chronic ETA-receptor blockade in angiotensin II-induced hypertension // Hypertension. — 1997. — Vol. 29. — P. 435-441.
11. Dzau V.J., Pratt R.E. Cardiac, vascular, and intrarenal renin-angiotensin systems in normal physiology and disease // The Renin-Angiotensin System / Еd. by I. Robertson, G. Nicholls. — London: Gower Medical, 1993. — Vol. 1. — P. 42.1-42.11.
12. Ferrara N. Vascular endothelial growth factor: molecular and biological aspects // Curr. Top. Microbiol. Immunol. — 1999. — Vol. 273. — P. 173-185.
13. Folkow B. Physiological aspects of primary hypertension // Physiol. Rev. — 1982. — Vol. 62. — P. 347-504.
14. Geisterfer A., Peach M.J., Owens G.K. Angiotensin II indu­ces hypertrophy, not hyperplasia of cultured rat aortic smooth muscle cells // Circ. Res. — 1988. — Vol. 62. — P. 749-756.
15. Geisterfer A.A.T., Owens G.K. Arginine vasopressin-induced hypertrophy of cultured aortic smooth muscle cell // Hypertension. — 1989. — Vol. 14. — P. 413-420.
16. Gibbons G.H., Dzau V.J. The Emerging Concept of Vascular Remodeling // New Engl. J. Med. — 1994. — Vol. 330, № 20. — P. 1431-1438.
17. Girerd X., Mourad J.-J., Copie X. et al. Non invasive detection of an increased vascular mass in untreated hypertensive patients // Am. J. Hypertens. — 1994. — Vol. 7. — P. 1076-1084.
18. Griendling K.K., Sorescu D., Ushio-Fukai M. NAD(P)H oxidase: role in cardiovascular biology and disease // Circ. Res. — 2000. — Vol. 86. — P. 494-501.
19. Griffin S.A., Brown W.C.B., McPherson F. et al. Angiotensin II causes vascular hypertrophy in part by a non-pressor mechanism // Hypertension. — 1991. Vol. 17. — P. 626-635.
20. Itoh H., Mukoyama M., Pratt R.E., Gibbons G.H., Dzau V.J. Multiple autocrine growth factors modulate vascular smooth muscle cell growth response to angiotensin II // J. Clin. Invest. — 1993. — Vol. 91. — P. 2268-2274.
21. Komuro I., Kurihara H., Sugiyama T. et al. Endothelin stimulates c-fos and c-mic expression and proliferation of vascular smooth muscle cells // FEBS Lett. — 1988. — Vol. 23. — P. 249-252.
22. Laurent S. Arterial wall hypertrophy and stiffness in essential hypertension // Hypertension. — 1995. — Vol. 26. — P. 355-362.
23. Li J.S., Touyz R.M., Schiffrin E.L. Effect of AT1 and AT2 angiotensin receptor antagonists in angiotensin II-infused rats // Hypertension. — 1998. — Vol. 31. — P. 487-492.
24. Li P.F., Dietz R., von Harsdorf R. Differential effect of hydrogen peroxide and superoxide anion on apoptosis and proliferation of vascular smooth muscle cells // Circulation. — 1997. — Vol. 96. — P. 3602-3609.
25. Mulvany M.M., Aalkjaer C. Structure and function of small arteries // Physiol. Rev. — 1990. — Vol. 70. — P. 921-961.
26. Rajagopalan S., Laursen J.B., Borthayre A. et al. Role for endothelin-1 in angiotensin II-mediated hypertension // Hypertension. — 1997. — Vol. 30. — P. 29-34.
27. Roman M.J., Saba P.S., Pini R. et al. Parallel cardiac and vascular adaptation in hypertension // Circulation. — 1992. — Vol. 86. — P. 1909-1918.
28. Safar M.E., Levy B.I., Laurent S.T., London G.M. Hypertension and the arterial system: clinical and therapeutic aspects // J. Hypertens. — 1990. — Vol. 8. — P. 113-119.
29. Schwartzkopff B., Motz W., Frenzel H. et al. Structural and functional alterations of the intramyocardial coronary arterioles in patients with arterial hypertension // Circulation. — 1993. — Vol. 88. — P. 993-1003.
30. Sharifi A.M., He G., Touyz R.M., Schiffrin E.L. Vascular endothelin-1 gene expression and effect of an endothelin A receptor antagonist on structure and function of small arteries from stroke-prone spontaneously hypertensive rats // J. Cardiovasc. Pharmacol. — 1998. — Vol. 31, Suppl. 1. — P. S309-S312.
31. Zafari A.M., Ushio-Fukai M., Akers M. et al. Role of NADH/NADPH oxidase-derived H2O2 in angiotensin II-induced vascular hypertrophy // Hypertension. — 1998. — Vol. 32. — P. 488-495.


Back to issue