Эндотелиоциты, перициты и адвентициальные клетки характеристика эндотелия

Введение

Течение COVID-19 состоит из ранней инфекционной фазы, когда вирус проникает в клетки легочного эпителия посредством рецепторов АСЕ2, вызывая вирусную пневмонию, и последующей фазы системного воспаления, характеризующуюся дыхательной декомпенсацией и мультиорганной дисфункцией (2).

Считается, что нарушения в концентрации цитокинов, в том числе ИЛ-6, играют роль в течении заболевания, что позволяет предположить, что рационально использовать тоцилизумаб у пациентов с новой коронавирусной инфекцией (3).

Среди важных черт COVID-19, следует выделить коагулопатию, характеризующуся высокими концентрациями D-димера и фибриногена с небольшими изменениями протромбинового времени и числа тромбоцитов (4, 5).

Так, COVID-19-ассоциированная коагулопатия приводит к протромботическому статусу с частотой развития венозных тромбоэмболий до 69% у пациентов в критическом состоянии, незасивимо от использования фармакологической тромбопрофилактики, равно как и к артериальным тромбозам (6, 7).

На аутопсиях часто обнаруживаются микрососудистые тромбозы легочных сосудов (8, 9).

В одном из одноцентровых исследований Китая была обнаружена сильная взаимосвязь между ДВС и летальностью у больных с новой коронавирусной инфекцией (4). Однако в других исследованиях предположили, что патофизиология коагулопатии при COVID-19 отличается от ДВС (5). Наличие эндотелиита и вирусных частиц в клетках эндотелия, как показала работа с небольшим количеством аутопсий пациентов с КОВИЗ-19, в сочетании с обнаружением рецептора АСЕ2 на клетках эндотелия, навело ученых на мысль о повреждении эндотелия или его активации, как о центральном свойстве патофизиологии COVID-19, в частности, во время воспалительной фазы заболевания (9, 10).

Чтобы лучше понять патологические механизмы, лежащие в основе COVID-19-коагулопатии, авторы провели биохимическое исследование, в котором оценивались маркеры активации клеток эндотелия и тромбоцитов у больных COVID-19 в критическом и не в критическом состояниях. Первичной целью было провести исследовательский анализ гемостатических факторов и маркеров активации эндотелия и тромбоцитов у пациентов с COVID-19, поступивших в ОРИТ, и у нереанимационных пациентов. Второй целью стало оценить взаимосвязь между этими маркерами и клиническими исходами, включая внутригоспитальную летальность и выписку из стационара.  

FMD Тест

Татьяна Хмара, врач-кардиолог ГКБ им И.В. Давыдовского о неинвазивном методе диагностики атеросклероза на ранней стадии и подборе индивидуальной программы аэробной физической нагрузки для восстановительного периода больных инфарктом миокарда.

На сегодняшний день FMD тест (оценка функции эндотелия) является «золотым стандартом» для неинвазивной оценки состояния эндотелия.

ЭНДОТЕЛИАЛЬНАЯ ДИСФУНКЦИЯ

Эндотелий – это однослойный пласт клеток, выстилающих внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. Клетки эндотелия выполняют множество функций сосудистой системы, в том числе сужение и расширение сосудов, для контроля артериального давления.

Все факторы сердечно-сосудистого риска (гиперхолестеринемия, артериальная гипертензия, нарушения толерантности к глюкозе, курение, возраст, избыточный вес, малоподвижный образ жизни, хронически протекающее воспаление и другие) приводят к нарушению функции эндотелиальных клеток.

Эндотелиальная дисфункция является важным предвестником и ранним маркером атеросклероза, позволяет достаточно информативно оценивать подбор лечения при артериальной гипертензии (если подбор лечения адекватный, то сосуды на терапию реагируют правильно), а так же нередко позволяет вовремя выявить и скорректировать импотенцию на ранних стадиях.

Оценка состояния эндотелиальной системы и легла в основу FMD теста, который позволяет выявлять факторы риска развития сердечно-сосудистых заболеваний.

КАК ПРОВОДИТСЯ FMD ТЕСТ:

Неинвазивный метод FMD предполагает нагрузочный тест сосуда (аналог стресс-теста). Последовательность выполнения теста состоит из следующих шагов: измерение исходного диаметра артерии, пережатие плечевой артерии на 5-7 минут и повторное измерение диаметра артерии после снятия зажима.

Во время сжатия объём крови в сосуде увеличивается и в эндотелии начинается выработка оксида азота (NO).

Во время снятия зажима ток крови восстанавливается и сосуд расширяется за счет накопленного оксида азота и резкого увеличения скорости кровотока (на 300–800% от исходной). Через несколько минут расширение сосуда достигает своего пика.

Таким образом, основным параметром, за которым следят по этой методике, является  прирост диаметра плечевой артерии (%FMD  обычно составляет 5–15%).

Клинические статистические данные показывают, что у людей с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний степень расширения сосуда (%FMD) ниже, чем у здоровых за счёт того, что нарушена функции эндотелия и выработка оксида азота (NO).

КОГДА НУЖНО ПРОВОДИТЬ СТРЕСС-ТЕСТ СОСУДОВ

Оценка функции эндотелия – это отправная точка, чтобы понимать, что происходит с сосудистой системой организма даже при первичной диагностике (например, поступление пациента с невнятными болями в груди).

Сейчас принято смотреть исходное состояние эндотелиального русла (есть спазм или нет) – это позволяет понять, что происходит с организмом, есть ли артериальная гипертензия, есть ли сужение сосудов, есть ли какие-то боли, связанные с ишемической болезнью сердца.

Дисфункция эндотелия носит обратимый характер. При коррекции факторов риска, приведших к нарушениям, функция эндотелия нормализуется, что позволяет проводить контроль эффективности применяемой терапии и, при регулярном измерении функции эндотелия, подобрать индивидуальную программу аэробной физической нагрузки.

ПОДБОР ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ АЭРОБНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

Не всякая нагрузка хорошо влияет на сосуды. Слишком интенсивная нагрузка может приводить к дисфункции эндотелия

Особенно важно понимать пределы нагрузки для больных в восстановительном периоде после перенесенных операций на сердце

Для таких пациентов в ГКБ им. И.В.Давыдовского под руководством Руководителя Университетской клиники кардиологии, профессора А.В.Шпектра, разработана специальная методика подбора индивидуальной программы физической нагрузки.

Таким образом, определяются и нижняя и верхняя границы нагрузки, и для пациента подбирается индивидуальная программа нагрузок наиболее физиологичная для каждого человека.

Эндотелиальная клетка

Эндотелиальные клетки не только восстанавливают выстилку существующих кровеносных сосудов, но и создают новые сосуды. Это обязательно должно происходить у зародыша, чтобы сосудистая сеть не отставала от роста тела, и в тех тканях взрослого организма ( кость, стенка матки), которые подвергаются циклическим перестройкам, а также при заживлении повреждений.
 

Эндотелиальные клетки образуют одиночный слой, выстилающий все кровеносные сосуды и регулирующий обмен веществами между кровью и окружающими тканями. Новые кровеносные сосуды развиваются из стенок существующих мелких сосудов в виде выростов эндотелиалъных клеток; эти клетки способны образовывать полые капиллярные трубочки даже при росте в культуре. В живом организме поврежденные ткани и некоторые опухоли обеспечивают себе кровоснабжение, выделяя вещества, которые стимулируют образование новых капиллярных веточек близлежащими эндотелиальными клетками. Рост опухолей, не способных вызвать такую реакцию эндоте-лиальных клеток, быстро прекращается.
 

Эндотелиальные клетки, выстилающие внутреннюю поверхность кровеносных сосудов, имеют постоянный контакт с циркулирующим пулом клеток крови.
 

Эндотелиальные клетки секретируют во внешнюю среду GM-CSF, IL-1, 6, 7, TNFa, хемокины и другие вещества, играющие роль инициаторов и регуляторов иммунных реакций.
 

Эндотелиальные клетки внутренней стенки синуса не имеют выраженной базальной мембраны. Они лежат на очень тонком неравномерном слое волокон ( преимущественно эластических), связанных основной субстанцией. Короткие эндоплазматические отростки клеток проникают в глубь этого слоя, что увеличивает прочность их соединения с юкстаканаликулярной тканью.
 

Распад эндотелиальных клеток и перицитов расценивается в качестве неспецифического эффекта при дегенерациях, ретинопа-тиях и окклюзии сосудов. Ацелюлярные капилляры легко запу-стевают, циркуляция крови в них прекращается.
 

Паразитируют в красных кровяных и эндотелиальных клетках человека и животных ( млекопитающих, птиц и пресмыкающихся); весь жизненный никл проходит внутри тела хозяина.
 

Интересно, что эндотелиальные клетки в результате активации тоже могут продуцировать окись азота во внеклеточную среду.
 

Простациклины образуются в эндотелиальных клетках эндокарда и сосудов. Они препятствуют агрегации тромбоцитов; расширяют коронарные сосуды и снижают давление крови, действуя на гладкие мышцы сосудов.
 

Во всей сосудистой системе взрослого организма эндотелиальные клетки сохраняют способность к делению и передвижению. Если, например, участок стенки аорты будет поврежден и лишится своей эндотелиальной выстилки, в окружающем эндотелии образуются новые клетки, которые перемещаются так, чтобы покрыть поврежденное место. Новые клетки способны даже покрывать внутреннюю поверхность пластиковых трубок, используемых хирургами для замещения поврежденных частей кровеносных сосудов.
 

Такого рода наблюдения показывают, что эндотелиальные клетки, которые в будущем сформируют новый капилляр, отрастают от стенки существующего капилляра или небольшой венулы, выпуская сначала псевдоподии ( рис. 16 — 17); затем образуется толстый отросток, который позже становится полым и превращается в трубку. Первый признак образования такой трубочки в культуре-это появление в клетке удлиненной вакуоли, которая вначале полностью окружена цитоплазмой. Такие же вакуоли возникают в соседних клетках, и в конце концов клетки выстраивают свои вакуоли концом к концу так, что эти вакуоли сливаются в один непрерывный канал. Капилляры, образующиеся в чистой культуре эндотелиальных клеток, не содержат крови, и по ним не протекает никакая жидкость. Очевидно, что ток и давление крови не нужны для образования капиллярной сети.
 

Новый кровеносный капилляр образуется путем отпочковывания эндотелиальной клетки от стенки существующего малого сосуда. Эта схема основана на наблюдениях над клетками в прозрачном хвосте живого головастика.
 

АНГИОЦЕНТРИЧЕСКОЕ ВОСПАЛЕНИЕ

Фигура 1.Лимфоцитарное воспаление в легких у пациента, умершего от Covid-19.

Все образцы легкого из группы Covid-19 имели диффузное альвеолярное повреждение с некрозом клеток альвеолярной оболочки, гиперплазией пневмоцитов 2 типа и линейным внутриальвеолярным отложением фибрина ( рис. 1 ). В четырех из семи случаев изменения были очаговыми, только с легким интерстициальным отеком. Оставшиеся три случая имели гомогенные отложения фибрина и выраженный интерстициальный отек с ранней внутриальвеолярной организацией. Образцы в группе гриппа имели диффузное диффузное альвеолярное повреждение с массивным интерстициальным отеком и обширным отложением фибрина во всех случаях. Кроме того, три образца в группе гриппа имели очаговую организацию и резорбтивное воспаление (рис. S2). Эти изменения были отражены в значительно более высоком весе легких от пациентов с гриппом.

Иммуногистохимический анализ экспрессии ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2), измеренный как среднее (± SD) относительное количество ACE2-положительных клеток на поле зрения, в неинфицированных контрольных легких показал недостаточную экспрессию ACE2 в альвеолярных эпителиальных клетках (0,053 ± 0,03) и капиллярные эндотелиальные клетки (0,066 ± 0,03). В легких пациентов с Covid-19 и легких пациентов с гриппом относительные количества ACE2-позитивных клеток на поле зрения составляли 0,25 ± 0,14 и 0,35 ± 0,15 соответственно для альвеолярных эпителиальных клеток и 0,49 ± 0,28 и 0,55 ± 0,11. соответственно для эндотелиальных клеток. Кроме того, ACE2-позитивные лимфоциты не были обнаружены в периваскулярной ткани или в альвеолах контрольных легких, но присутствовали в легких в группе Covid-19 и в группе гриппа (относительные значения 0,22 ± 0,18 и 0,15 ± 0,09 соответственно) ,

В легких пациентов с Covid-19 и пациентов с гриппом аналогичные средние (± SD) количества CD3-позитивных Т-клеток были обнаружены в радиусе 200 мкм от предкапиллярных и посткапиллярных стенок сосудов в 20 областях исследования на пациента (26,2 ± 13,1 для Covid-19 и 14,8 ± 10,8 для гриппа). При том же размере поля, использованном для исследования, CD4-позитивные Т-клетки были более многочисленными в легких от пациентов с Covid-19, чем в легких от пациентов с гриппом (13,6 ± 6,0 против 5,8 ± 2,5, P = 0,04), тогда как CD8- положительные Т-клетки были менее многочисленными (5,3 ± 4,3 против 11,6 ± 4,9, р = 0,008). Нейтрофилы (CD15-положительные) были значительно менее многочисленными, прилегающими к альвеолярной эпителиальной оболочке в группе Covid-19, чем в группе гриппа (0,4 ± 0,5 против 4,8 ± 5,2, P = 0,002).

Мультиплексный анализ экспрессии генов, связанных с воспалением, с исследованием 249 генов из nCounter Inflammation Panel (NanoString Technologies) выявил сходства и различия между образцами в группе Covid-19 и в группе гриппа. В общей сложности 79 генов, связанных с воспалением, были дифференциально отрегулированы только в образцах от пациентов с Covid-19, тогда как 2 гена были дифференциально отрегулированы только в образцах от пациентов с гриппом; общий ген экспрессии был обнаружен для 7 генов (рис. S1).

Причины эндотелиальной дисфункции

Поскольку эндотелий так важен для многих жизненно важных функций, проводится много исследований, чтобы понять все причины эндотелиальной дисфункции. В этот момент очевидно, что эндотелиальная дисфункция связана со снижением уровня оксида азота (NO) в стенках кровеносных сосудов.

Оксиды азота представляют собой газ, который образуется в результате метаболизма аминокислоты (L-аргинин). Оксиды азота, имеющие очень короткий период полураспада, действуют локально в кровеносных сосудах, помогая модулировать тонус сосудов и другие важные эндотелиальные функции.

Дефицит продукции NO приводит к избыточному сужению кровеносных сосудов (которое может вызвать артериальную гипертензию), способствует активации тромбоцитов (приводит к свертыванию крови), увеличивает стимуляцию воспаления в стенках кровеносных сосудов (что способствует атеросклерозу) и увеличивает проницаемость стенок сосудов для повреждения липопротеинов и различных токсинов.

Подводя итог, можно сказать, что эндотелиальная дисфункция характеризуется снижением уровня оксида азота (NO) в сосудах, что, в свою очередь, приводит к нескольким нарушениям функции кровеносных сосудов. Эти функциональные нарушения способствуют развитию сердечно-сосудистых патологий.

Кроме того, эндотелиальная дисфункция может непосредственно вызывать аномальное сужение мелких артерий, и считается, что она является основным фактором, вызывающим кардиальный синдром Х и, возможно, диастолическую дисфункцию.

Нарушения и расстройства, сопутствующие эндотелиальной дисфункции

Точные причины, по которым у человека развивается эндотелиальная дисфункция, все еще изучаются. Тем не менее, очевидно, что этому способствуют многочисленные медицинские расстройства, привычки и неизбежные жизненные события, в том числе:

• повышенное кровяное давление (артериальная гипертензия);
• сахарный диабет;
• повышенные уровни холестерина и триглицеридов ЛПНП;
• курение;
• сидячий образ жизни;
• эмоциональный стресс (считается, что стрессовая кардиомиопатия, также известная как «синдром разбитого сердца» или кардиомиопатия Такоцубо, возникает в результате острой и тяжелой формы эндотелиальной дисфункции);
• инфекционные заболевания;
• сердечная недостаточность;
• гипотиреоз;
• остеопороз;
• естественное старение;
• химиотерапия и лучевая терапия;
• генетические влияния.

Показания

Выявление АТ к эндотелиоцитам используется для диагностики и контроля течения аутоиммунных патологий, сопровождающихся повреждением внутреннего слоя сосудов. Показания к исследованию:

• Диагностика васкулитов. Анализ показан при подозрении на синдром Кавасаки, неспецифический аортоартериит, узловатый полиартериит. Характерные клинические признаки: повышение температуры тела, снижение веса, быстрая утомляемость, высыпания на коже, воспаление слизистых оболочек респираторных органов, кашель, появление крови в моче, повышение кровяного давления, нарушение чувствительности в конечностях и др.
• Прогноз течения васкулитов. Тест назначается пациентам с установленным диагнозом синдрома Кавасаки, артериита Такаясу, узловатого полиартериита. Концентрация АЭТА увеличивается на фоне активного патологического процесса. Результат теста позволяет определить фазу заболевания, оценить вероятность развития осложнений.
• Диагностика волчаночного нефрита. У больных СКВ повышение уровня АТ к эндотелиоцитам связано с воспалением почечных клубочков. Тест является дополнительным методом мониторинга патологии.
• Диагностика васкулопатий при ревматических заболеваниях. Анализ назначается пациентам с ревматоидным артритом, системной склеродермией, дерматомиозитом, СКВ.
• Оценка риска отторжения почки. АЭТА участвуют в острой реакции отторжения донорского органа. Анализ назначается до и после операции для составления прогноза приживляемости почки.

Эндотелиальные клетки, клетки купфера и ито

Строение эндотелиальных клеток, клеток Купфера и Ито, мы рассмотрим на примере двух рисунков.

На рисунке справа от текста, изображены синусоидные капилляры (СК) печени — внутридольковые капилляры синусоидного типа, увеличивающиеся от входных венул к центральной вене. Печеночные синусоидные капилляры формируют анастомотическую сеть между печеночными пластинками. Выстилка синусоидных капилляров образована эндотелиальными клетками и клетками Купфера.

На рисунке слева от текста, изображена печеночная пластинка (ПП) и два синусоидных капилляра (СК) печени срезаны вертикально и горизонтально, чтобы показать перисинусоидальные клетки Ито (КИ). На рисунке отмечены также срезанные желчные канальцы (ЖК).

ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ

Эндотелиальные клетки (ЭК) — сильно уплощенные чешуйчатые клетки с удлиненным маленьким ядром, слаборазвитыми органеллами и большим количеством микропиноцитозных везикул. Цитомембрана испещрена непостоянными отверстиями (О) и фенестрами, часто группирующимися в решетчатые пластинки (РП).

Эти отверстия пропускают плазму крови, но не клетки крови, давая ей возможность доступа к гепатоцитам (Г). Эндотелиальные клетки не имеют базальной мембраны и не обладают фагоцитозом. Они соединены друг с другом с помощью небольших соединительных комплексов (не показаны).

Вместе с клетками Купфера эндотелиальные клетки формируют внутреннюю границу пространства Диссе (ПД); его наружная граница образована гепатоцитами.

КЛЕТКИ КУПФЕРА

Клетки Купфера (КК) — большие, непостоянные звездчатые клетки внутри печеночных синусоидных капилляров, частично на их бифуркациях.

Отростки клеток Купфера проходят без каких-либо соединительных устройств между эндотелиальными клетками и часто пересекают просвет синусоидов.

Клетки Купфера содержат овальное ядро, много митохондрий, хорошо развитый комплекс Гольджи, короткие цистерны гранулярной эндоплазматической сети, множество лизосом (Л), остаточные тела и редкие кольцевые пластинки. Клетки Купфера также включают большие фаголизосомы (ФЛ), которые часто содержат отжившие свой срок эритроциты и инородные вещества.

Также могут быть выявлены, особенно при суправитальной окраске, включения гемосидерина или железа.

Поверхность клеток Купфера демонстрирует непостоянные уплощенные цитоплазматические складки, называемые ламеллоподиями (ЛП) — пластинчатыми ножками, а также отростки, называемые филоподиями (Ф), и микроворсины (Мв), покрытые гликокаликсом. Плазмолемма формирует червеобразные тельца (ЧТ) с центрально расположенной плотной линией. Эти структуры могут представлять конденсированный гликокаликс.

Клетки Купфера — это макрофаги, весьма вероятно, формирующие самостоятельный род клеток. Они обычно происходят от других клеток Купфера вследствие митотического деления последних, но могут также происходить из костного мозга. Некоторые авторы полагают, что они являются активизированными эндотелиальными клетками.

Иногда случайное автономное нервное волокно (НВ) проходит через пространство Диссе. В некоторых случаях волокна имеют контакт с гепатоцитами. Края гепатоцитов отграничены межгепатоцитными углублениями (МУ), усеянными микроворсинками.

КЛЕТКИ ИТО

Это звездчатые клетки, локализованные внутри пространств Диссе (ПД). Ядра их богаты конденсированным хроматином и обычно деформированы большими липидными каплями (ЛК). Последние присутствуют не только в перикарионе, но и в отростках клетки и видимы снаружи как сферические протрузии.

Органеллы развиты плохо. Перисинусоидальные клетки демонстрируют слабую эндоцитотическую активность, но не обладают фагосомами. Клетки имеют несколько длинных отростков (О), которые контактируют с соседними гепатоцитами, но не образуют соединительных комплексов.

Отростки охватывают синусоидные капилляры печени и в некоторых случаях проходят через печеночные пластинки, вступая в контакт с соседними печеночными синусоидами. Отростки не постоянны, разветвлены и тонки; они могут быть также уплощенными.

Накапливая группы липидных капель, они удлиняются и приобретают вид виноградной кисти.

Считается, что перисинусоидальные клетки Ито — это слабодифференцированные мезенхимные клетки, которые могут рассматриваться как гемопоэтические стволовые клетки, так как они могут в патологических условиях трансформироваться в жировые клетки, активные кровяные стволовые клетки или в фибробласты.

Как избежать осложнений?

Эндокардит опасен не только сам по себе, но и повышенной вероятностью развития разнообразных осложнений. Ключевое правило профилактики – тщательное соблюдение рекомендаций доктора

Если процессы позволяют заподозрить, что начинают развиваться сердечные пороки, важно минимизировать переживания и снизить физическую нагрузку. Чем сильнее напряжение, тем выше вероятность необратимых процессов и существеннее скорость их прохождения

Для профилактики довольно важный аспект – оптимизация диеты. Режимы должны быть такими, чтобы на сердце минимизировалась нагрузка, одновременно нужно уподоблять продукты, эффективные как меры предотвращения атеросклероза, который особенно опасен при эндокардите: сужение коронарных артериальных кровеносных сосудов приводит к недостаточности кислорода в миокарде.