Клиническое значение оценки роли дисфункции эндотелия в патогенезе диабетической ангиопатии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Волгоградский государственный медицинский университет

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Клиническое значение оценки роли дисфункции эндотелия в патогенезе диабетической ангиопатии

14.01.04 Внутренние болезни

На правах рукописи Резникова Елена Александровна

Научный руководитель- заведующий кафедрой факультетской терапии ГОУ ВПО ВолгГМУ доктор медицинских наук, профессор

Бабаева Аида Руфатовна

Волгоград - 2014

Введение

Актуальность исследования.

Проблема сахарного диабета во всем мире не теряет актуальности. По заключению экспертов ВОЗ сахарный диабет (СД) отнесён к числу социально значимых заболеваний. Наряду с сердечно - сосудистой патологией и онкологическими заболеваниями СД в настоящее время представляет собой серьёзную популяционную угрозу. Тогда как в 80-90 гг. прошлого столетия СД рассматривался лишь как одна из 10 главных причин смертности, то в настоящее время последствия СД и вызванных им осложнений становятся ведущей причиной инвалидизации и преждевременной смертности, определяя важнейшие проблемы мирового здравоохранения [16,19,110].

Несмотря на несомненные успехи современной диабетологии, продолжается неуклонный рост числа больных СД. В течение первого десятилетия XXI века число больных СД возросло со 170 млн. до 366 млн. человек, а к 2030 году ожидается увеличение количества пациентов с СД до 522 млн. человек [36]. Эта общемировая тенденция характерна для большинства стран, включая Россию, вне зависимости от их экономического статуса и эффективности системы здравоохранения.

Угрожающий рост заболеваемости СД диктует необходимость широких эпидемиологических исследований с целью изучения закономерностей распространения отдельных видов заболевания, а также зависимость их развития от соотношения генетических факторов и факторов внешней среды. Известно, что в общей структуре заболевания доля СД типа 1 не превышает 10 - 15%, основную часть (85 - 90%) пациентов составляют лица с СД типа 2. Несомненно, распространенность СД в целом возрастает именно за счет пациентов пожилого возраста, так как помимо зарегистрированных случаев существует популяция лиц с недиагностированным СД или другими формами нарушения углеводного обмена.

За последнее десятилетие в РФ отмечен рост числа пациентов как СД 1 типа, в основном у детей (на 35,7%) и подростков (на 68,9%), так и СД типа 2 (на 45,5 %). Общее число больных СД увеличилось на 1,09 млн. человек. [19]

Продолжительность и качество жизни больных СД зависит от формирования и прогрессирования тяжёлых сосудистых осложнений. Установлено, что риск развития слепоты вследствие диабетической ретинопатии (ДР) у пациентов с СД в 20 раз превышает этот показатель в общей популяции. Диабетическая нефропатия (ДН) в 25 раз увеличивает риск развития хронической почечной недостаточности (ХПН) по сравнению с лицами без СД [78].

Диабетическая макроангиопатия (ДМАП) в последние годы всё чаще рассматривают как состояние-эквивалент сердечно - сосудистых заболеваний. Две трети пациентов с СД 2 типа умирает от сердечно - сосудистых осложнений: инфаркта миокарда (ИМ), инсульта, ишемической гангрены [1,48,89].

Результаты проведённых многоцентровых клинических исследований DSST, UKPDS, ADVANCE [74,117,121]показывают, что частота развития поздних осложнений достоверно связана с качеством компенсации СД. Пристальное изучение природы заболевания, метаболических и клинических последствий хронической гипергликемии, поиск новых диагностических подходов и терапевтических концепций позволяет утверждать, что адекватный гликемический контроль возможен и необходим на любом этапе ведения больных СД, однако по разным данным качество компенсации углеводного обмена более чем у половины пациентов остаётся неудовлетворительным [17]. Таким образом, создаются благоприятные условия для формирования сосудистых осложнений СД.

В последние годы ведется активное изучение различных функциональных и структурных изменений, развивающихся в сосудах разного калибра в условиях хронической гипергликемии. Доказано, что воздействие конечных продуктов гликозилирования (КПГ) изменяет метаболизм основного вещества соединительной ткани, а именно входящих в её состав гликозамингликанов, вызывая вначале нарушение проницаемости базальной мембраны сосудов, а в дальнейшем структурные повреждения сосудистой стенки [29,86]. Изменение цитокинового статуса у пациентов с СД подтверждает участие хронического воспаления и иммунопатологических реакций в патогенезе диабетической ангиопатии (ДАП) [65]. Одним из важнейших механизмов прогрессирования тяжелой органной патологии, в том числе ишемической болезни сердца (ИБС), артериальной гипертензии (АГ), сердечной недостаточности (СН), цереброваскулярной болезни (ЦВБ), СД, ВИЧ-инфекции, гестоза считают нарушение функции эндотелия сосудов [2,22,40,47,62]

Изучение роли дисфункции эндотелия (ДЭ) в развитии генерализованного поражения сосудистого русла различной этиологии, в том числе ДАП, позволило предположить, что начальные структурные и функциональные изменения сосудов происходят задолго до формирования клинических признаков ангиопатии [41].

Эндотелиальный дисбаланс имеет место на ранних стадиях ДР и ДН, закрепляя структурные изменения в сосудах по мере прогрессирования заболевания, а состояние отдельных маркеров может отражать вероятность неблагоприятного сосудистого сценария в развитии диабетических ДМАП [1,48].

Данная работа направлена на изучение роли ДЭ в патогенезе и клинике ДАП путем определения количественного содержания циркулирующих маркёров ДЭ в крови пациентов с СД, совершенствование методов ранней диагностики сосудистых осложнений СД на доклинической стадии при помощи дополнительных методов лабораторной диагностики. Диссертационное исследование выполнено в рамках научного направления кафедры факультетской терапии ВолгГМУ. Тема утверждена Ученым советом ВолгГМУ (протокол № 2) 14.10.2011 г.

Цель исследования

Целью настоящего исследования является оценка роли эндотелиальной дисфункции в развитии ДАП, а также повышение качества ранней диагностики сосудистых осложнений СД путём разработки и апробации в клинической практике метода количественного определения циркулирующих маркёров ДЭ (эндотелина-1, фактора фон Виллебранда, эндотелиальной синтазы оксида азота).

Задачи исследования

1. Анализ различных вариантов ДАП у пациентов с СД в зависимости от типа диабета, длительности заболевания и степени гликемического контроля.

2. Определение содержания эндотелина -1, ффВ и е -NOS в крови пациентов с СД, сравнительный анализ полученных результатов с показателями контрольных групп здоровых лиц и пациентов с АГ.

3. Изучение особенностей изменения уровней эндотелина-1, ффВ и е-NOS у пациентов с различным типом и длительностью СД, степенью гликемического контроля, характером сахароснижающей терапии, наличием ДАП и её клиническим вариантом.

4. Оценка взаимосвязи уровней циркулирующих маркёров ДЭ с общепринятыми клиническими и лабораторными показателями, отражающими развитие ДАП.

5. Анализ диагностической информативности определения уровней эндотелина -1, ффВ и е-NOS в крови пациентов с СД с целью повышения точности диагностики ДАП и выявления доклинических стадий ДАП.

Научная новизна

Впервые с целью объективизации и раннего выявления ДАП проведено количественное определение комплекса циркулирующих маркёров дисфункции эндотелия в сыворотке крови у пациентов СД в сравнении с больными АГ и здоровыми лицами. Впервые установлено, что уровни вазоконстрикторного фактора эндотелина-1 и тромбогенного ффВ значительно повышены, а уровень е -NOS снижен в сыворотке крови у пациентов с СД по сравнению с группой здоровых лиц, а также пациентами с АГ. Впервые выявлены достоверные различия по частоте и выраженности ДЭ у пациентов с сосудистыми осложнениями СД в сравнении со здоровыми лицами и пациентами с АГ. Впервые проведен анализ и установлена зависимость повышения уровней эндотелина -1, ффВ и снижения уровня е-NOS от длительности СД, уровня гликемического контроля, клинического варианта, тяжести и распространенности ДАП.

Впервые установлено, что нарушение эндотелиального статуса у пациентов с различной длительностью СД усугубляется с увеличением стажа заболевания, максимальные значения эндотелина-1 и ффВ зафиксированы у больных с длительным течением СД (более 15 лет). Снижение уровня е-NOS было характерно для любого периода заболевания.

Впервые показано, что неудовлетворительный гликемический контроль в наибольшей степени влияет на уровень эндотелина-1 у пациентов с СД 1 и 2 типа, что позволяет рассматривать этот показатель как дополнительный критерий оценки эффективности терапевтической стратегии. Методом корреляционного анализа выявлена достоверная взаимосвязь уровня эндотелина-1 с показателем качества контроля углеводного обмена Нв А1с.

Впервые показана взаимосвязь между уровнем ффВ и показателем скорости клубочковой фильтрации (СКФ) как свидетельство активации тромбогенного потенциала в локальных микроциркуляторных бассейнах, в частности, сосудах почек.

Впервые на основании проведенного ROC-анализа доказана высокая информативность метода лабораторной диагностики ДАП на ранних стадиях путем определения количественного содержания уровней циркулирующих маркёров ДЭ эндотелина -1, ффВ и е-NOS в сыворотке крови пациентов с СД и обоснована целесообразность его применения в клинической практике.

Научно-практическая значимость работы и внедрение результатов исследования

Научная значимость настоящего исследования заключается в том, что установлена патогенетическая роль ДЭ в развитии различных клинических вариантов ДАП. Практическая значимость исследования заключается в разработке нового диагностического метода, позволяющего оценить вероятность наличия сосудистых осложнений СД на основании определения циркулирующих маркеров ДЭ в крови. Развитие ДР можно прогнозировать при уровне эндотелина-1 выше 1,78 фмоль/мл, ДН при уровне эндотелина-1 выше 1,81 фмоль/мл. Поражение крупных сосудов достоверно связано с повышением эндотелина-1 выше 1,78 фмоль/мл, уровня ффВ выше 5,37 ед/мл и снижением уровня е-NOS менее 266,0 пг/мл. Значение уровня эндотелина-1 выше 1,78 фмоль/мл ассоциировано с развитием диабетической полинейропатии (ДП).

Разработанный метод внедрен и используется на практике в ГУЗ «Клиническая больница № 4», ГУЗ «Клиническая больница скорой медицинской помощи № 7», ГУЗ «Клиническая больница № 11» г. Волгограда.

Положения, выносимые на защиту

1. Патогенетический механизм развития сосудистых осложнений у пациентов с СД 1 и 2 типа тесно связан с нарушением функции эндотелия, объективной характеристикой которого служит повышение уровней эндотелина -1, ффВ, снижение уровня е-NOS, превышающее аналогичные показатели у пациентов с СД без признаков ДАП, АГ и здоровых лиц.

2. Повышение уровней эндотелина-1, ффВ и снижение содержания е-NOS главным образом зависит от наличия, тяжести и распространенности поражения сосудистого русла, длительности СД, качества компенсации углеводного обмена.

3. Наиболее значительное изменение уровней эндотелина -1, ффВ и е-NOS имело место при сочетании манифестных форм диабетической микро- и макроангиопатии, что подтверждает патогенетическое значение ДЭ в развитии сосудистых осложнений СД.

4. Степень выраженности ДЭ коррелирует с наличием общепринятых факторов сердечно-сосудистого риска: избыточной массой тела, высоким уровнем Нв А1с, гиперхолестеринемией, гиперкоагуляцией, АГ.

5. Диагностическая эффективность определения маркеров ДЭ по данным ROC-анализа составила 62-63%, что дает основание рекомендовать их использование с целью диагностики ДАП.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на VIII Международной научно - практической конференции «Внезапная смерть: от оценки риска к профилактике». Санкт-Петербург. 2012 г, V Всероссийском Форуме «Вопросы неотложной кардиологии». Москва.2012., IV Ежегодной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов ФГБУ « Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии им. В.А. Алмазова». Санкт-Петербург. 2012 г, Международном образовательном форуме «Российские дни сердца». Москва. 2013г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из которых 3 представлены статьями. В изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования материалов диссертационных исследований, опубликованы 2 статьи.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из части первой - обзора литературы и части второй - собственных исследований, включающей главы: клиническая характеристика пациентов, включенных в исследование, методы исследования, 5 глав, содержащих результаты собственных исследований, обсуждение полученных результатов, выводы и практические рекомендации. Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 28 таблиц, 8 рисунков. Библиографический указатель состоит из 125 источников, из них 62 представлено источниками отечественной и 63 зарубежной литературы [12].

Часть 1

Глава 1. Обзор литературы

диабетический ангиопатия кровь патогенетический

Патогенетическое значение дисфункции эндотелия в развитии диабетической ангиопатии.

В течение длительного времени эндотелиальная выстилка сосудов считалась лишь механическим барьером, отделяющим кровоток от глубоких структур кровеносной системы и прилежащих тканей, функционирующим как полупроницаемая мембрана для жидкости, клеточных элементов и макромолекул. С точки зрения морфологии эндотелий представляет собой однослойный пласт клеток мезенхимального происхождения, выстилающий кровеносные и лимфатические сосуды, а также полости сердца. Уникальное расположение клеток эндотелия делает их первичной мишенью для любой метаболической агрессии. Изучение закономерностей развития и особенностей функционирования эндотелия сосудов в норме и в условиях патологии позволило предположить его активное участие в поддержании сосудистого гомеостаза.

Согласно современным представлениям, эндотелий - своеобразная коммуникативная структура между текущей кровью и сосудистой стенкой. Основная цель эндотелиальной регуляции - поддержание динамического равновесия разнонаправленных процессов вазоконстрикции и вазодилатации, тромбообразования и фибринолиза, синтеза и ингибирования факторов пролиферации, про- и противовоспалительной активности. Адаптацию сосудов к постоянно меняющимся биохимическим и гемодинамическим характеристикам кровотока обеспечивают биологически активные вещества, синтез которых происходит в эндотелиальных клетках. Субстанции эндотелиального происхождения контролируют сосудистый тонус, процессы тромбообразования и фибринолиза, пролиферацию и миграцию клеток в сосудистую стенку выработку про- и противовоспалительных факторов, ремоделирование сосудов и ангиогенез[10,43]. Основные функции сосудистого эндотелия представлены в таблице № 1.

Таблица № 1. Основные функции сосудистого эндотелия

Популяция биологически активных веществ, продуцируемых эндотелием, нестабильна. Учитывая различия в структурной организации, скорости образования в эндотелии, направленности действия все вещества эндотелиального происхождения можно условно разделить на несколько групп:

- факторы, образование которых происходит в эндотелии непрерывно с целью поддержания оптимального гемореологического баланса. В режиме базальной секреции выделяются, например, NO и простациклин;

- факторы, синтез и накопление происходит в эндотелии постоянно, однако выделение в кровь или экспрессия происходит только под влияние дополнительных стимулов. Таким образом реализуется действие фактора Виллебранда, Р-селектина, тканевого активатора плазминогена;

- факторы, которые в нормальных условиях практически отсутствуют, но при активации эндотелия синтез их резко увеличивается (эндотелин-1,молекулы адгезии сосудистых клеток, Е-селектин);

- факторы, представляющие структурные компоненты мембраны эндотелиальнвх клеток: тромбомодулин, рецептор протеина С.

Спектр продуцируемых эндотелием биологически активных веществ чрезвычайно широк, этим объясняется многообразие и разнонаправленность эндотелий - зависимых процессов. Наиболее важной функцией эндотелия долгое время считали регуляцию сосудистого тонуса. При физиологических условиях в эндотелиальных клетках происходит постоянная секреция оксида азота NO, необходимого для расслабления гладкомышечных клеток и вазодилатации. Гипотеза о ангиопротективных свойствах этого вещества, положила начало изучению активной роли эндотелия в поддержании сосудистого гомеостаза и была удостоена Нобелевской премии в 1998 году [6].

В физиологических условиях в эндотелии сосудов происходит непрерывная, «базальная» секреция оксида азота. NO образуется в ходе кислородзависимой реакции под действием фермента NO-синтазы из аминокислоты L-аргинина под действием фермента NO-синтазы в присутствии тетрагидробиоптерина [64]. Из эндотелиальных клеток оксид азота путем диффузии проникает в гладкомышечные клетки. Основным механизмом действия оксида азота является активирование К-Са-каналов через активацию цГМФ-зависимой протеиназы. В результате выхода калия и кальция из гладкомышечных клеток происходит их расслабление и вазодилатация. Являясь самым мощным из вазодилататоров, оксид азота поддерживает нормальный базальный тонус сосудов, причем наибольшее количество NO синтезируется в сосудах малого диаметра [35]. Таким образом, нарушение синтеза оксида азота или снижение его биодоступности приводит к вазоконстрикции, повышению общего периферического сопротивления и системного артериального давления.

В дальнейшем было показано, что регуляция сосудистого тонуса не является единственной функцией оксида азота. Воздействуя на К - Са каналы на мембране различных типов клеток, оксид способен тормозить адгезию и агрегацию тромбоцитов, уменьшать адгезию лейкоцитов и миграцию моноцитов в сосудистую стенку, регулировать процессы ремоделирования, пролиферации гладкомышечных клеток и синтеза коллагена. Не только вазодилататорная активность активность оксида азота, но и его ангиопротективные свойства в комплексе позволяют рассматривать его как ключевой фактор, адаптирующий сосудистую стенку к неблагоприятным метаболическим и гемодинамическим воздействиям [118]. Возможные причины дефицита оксида азота - уменьшение продукции в связи со снижением активности эндотелиальной NO - синтазы, конкурентный расходом L- аргинина, ускоренным метаболизмом оксида азота под воздействием свободных радикалов, будут рассмотрены ниже.

Позднее были открыты и другие вазоактивные вещества, продуцируемые эндотелиальными клетками. Способностью расширять сосуды обладает простациклин - один из конечных метаболитов арахидоновой кислоты, воздействуя на аденилат-циклазу и увеличивая содержание ц-АМФ. Простациклин образуется преимущественно в эндотелии, причем синтез и секреция простациклина происходит постоянно под контролем ферментов арахидонового каскада - циклооксигеназ. Специфические рецепторы простациклина расположены в гладкомышечных клетках артерий различного калибра большого и малого кругов кровообращения. Их стимуляция приводит к повышению активности аденилатциклазы и увеличению образования ц-АМФ, что приводит к вазодилатации и снижению системного артериального давления. Однако в нормальных условиях простациклин не играет определяющей роли в поддержании оптимального сосудистого тонуса, активность его повышается при гипоксии, гиперцитокинемии, под влиянием вазоконстрикторных веществ по принципу антагонистической регуляции. Предполагают, что не менее важное значение простациклин имеет для ингибирования агрегации тромбоцитов посредством влияния на калиевые каналы и уменьшая гиперполяризацию мембраны [90].

Представитель семейства натрийуретических пептидов, натрийуретический пептид С-типа, основным местом синтеза которого является эндотелий, контролирует локальные процессы изменения сосудистого тонуса. Все натрийуретические пептиды способны регулировать артериальное давление, участвуя в поддержании водно-солевого баланса, а также влияя на тонус сосудов. Наиболее выраженным вазоактивным действием обладает натрийуретический пептид С-типа, воздействующий на рецепторы гладкомышечных клеток, вызывая увеличение образования цГМФ и вазодилатацию. В норме натрийуретический пептид присутствует в крови в незначительной концентрации, 2-3 пмоль/л, и быстро метаболизируется, время полувыведения его не превышает 2-3 минут. Синтез натрийуретического пептида С-типа усиливается в условиях дефицита NO, обеспечивая своеобразный резервный механизм поддержания вазодилатации.

Эндотелиальный фактор гиперполяризации способен расслаблять гладкомышечные клетки, открывая калиевые каналы, и является своеобразным «дублёром» оксида азота. В норме влияние эндотелиального фактора гиперполяризации на сосудистый тонус минимально, однако оно увеличивается под воздействием некоторых стимуляторов и при снижении синтеза или биодоступности оксида азота [80].

Механизм действия адреномедуллина весьма схож с действием простациклина, прямое вазодилататорное воздействие связывают с активацией аденилат - циклазы и накопленим ц - АМФ. Хотя природа этого вещества наименее изучена, в некоторых исследованиях показано, что его уровень пропорционален тяжести сердечной недостаточности и обратно пропорционален фракции выброса левого желудочка [58]. В связи с этим адреномедуллин рассматривают как потенциальный биомаркер неблагоприятных исходов у пациентов с перенесенным инфарктом миокарда. Дальнейшее изучение роли отдельных медиаторов в реализации функции эндотелия в норме и патологии может пролить свет на особенности патогенеза различных заболеваний, в основе которых лежит генерализованная сосудистая дисфункия и деструкция.

Функциональное состояние эндотелия в значительной мере определяется поступающей информацией об изменении характеристик кровотока. Благодаря многочисленным рецепторам к различным биологически активным веществам, клетки эндотелия способны воспринимать сигналы о гемореологических сдвигах и реагировать на них. Многообразие функций сосудистого эндотелия позволяет рассматривать его как метаболически активную ткань, условно названную «самой большой эндокринной железой человека».

В результате воздействия повреждающих факторов различной природы нарушается способность клеток эндотелия обеспечивать оптимальное течение всех эндотелий - зависимых процессов, уменьшается образование релаксирующих факторов, тогда как синтез вазоконстрикторов возрастает, увеличивается тромбогенный потенциал сосудистой стенки, нарушаются процессы межклеточного взаимодействия [44].

Поврежденные или избыточно активированные эндотелиальные клетки могут также секретировать вазоконстрикторные факторы, наиболее известным из которых является эндотелин - 1 , как и факторы, влияющие на дифференцировку и рост сосудистых гладкомышечных клеток. Эндотелиальные клетки также реагируют с клетками в кровяном русле, эндотелин-1 и другие факторы освобождаются из эндотелиальных клеток в кровь, где их хемотаксическое действие может индуцировать лейкоциты и тромбоциты мигрировать в сосудистую стенку. Эндотелиальные клетки индуцируют адгезию путем экспрессии специфических молекул адгезии (селектины, интегрины и супергенное семейство иммуноглобулинов), которые могут взаимодействовать с лигандами на лейкоцитах и тромбоцитах. Нарушенная проницаемость эндотелиального слоя у пациентов с СД и гиперлипидемией ведет к увеличенному притоку субстанций из циркуляции в сосудистую стенку. Кроме того, дисфункция эндотелиальных клеток может вести к ускоренному внутрисосудистому свертыванию крови. Очевидно, что эндотелий играет центральную роль во многих ранних патофизиологических процессах, участвующих в атеросклерозе [2,7,28,73].

Таким образом, под термином эндотелиальная дисфункция в настоящее время понимают нарушение сбалансированно протекающих процессов вазодилатации и вазоконстрикции, про- и атромботических реакций, пролиферации и подавления клеточного роста, патологический ангионеогенез и нарушение межклеточных взаимодействий [44,51].

Общепринятой классификации дисфункции эндотелия в настоящее время не существует. Однако детальное изучение патогенетических механизмов и особенностей развития эндотелиопатии в рамках различной сосудистой патологии стало основанием для выделения основных типовых форм эндотелиальной дисфункции [45]. Такое деление указывает на преимущественное нарушение одного из эндотелий - зависимых процессов, характерное для разных клинических сценариев. В зависимости от преобладания одного из вариантов функциональных нарушений выделяют четыре основные формы ДЭ:

- вазомоторная - преобладание вазоконстрикторных влияний вследствие снижения синтеза и биодоступности оксида азота, простациклина, эндотелиального гиперполяризующего фактора, избыточного образования эндотелина - 1, тромбоксан - А2, ангиотензина II;

- гемостатическая - увеличение тромбогенного потенциала в результате нарушения баланса тромбогенных и атромбогенных эндотелиальных факторов;

- адгезионная - увеличение или снижение секреции молекул адгезии;

- ангиогенная - нарушение процессов ангионеогенеза под влиянием избыточного или недостаточного образования ангиогенных факторов.

Безусловно, автономное развитие какой - либо из патогенетических форм эндотелиальной дисфунции не может в полной мере ответственно за тяжелое поражение сосудистого русла любой этиологии. Скорее всего, имеет место ассоциация всех механизмов, выраженных в разной степени.

Причины эндотелиальной дисфункции изучаются и в настоящее время важнейшими из них считают оксидативный стресс - повреждение эндотелия свободными радикалами, гиперхолестеринемию или дислипидемию, гемодинамические факторы - стресс сдвига и растяжения, гипергликемию, гиперцитокинемию, гипергомоцистеинемию, экзогенные и эндогенные интоксикации, а также генетические дефекты и возрастные изменения [38,40,55]. Оксид азота легко окисляется, превращаясь в пероксинитрат. Этот очень активный окислительный радикал, способствующий окислению липидов низкой плотности, оказывает цитоксическое и иммунногенное действия, повреждает ДНК, вызывает мутацию, подавляет функции ферментов, может разрушать клеточные мембраны [119]. Снижение уровня оксида азота проходит под влиянием глюкокортикоидов, подавляющих активность синтазы оксида азота [37].

Возможны несколько путей снижения биодоступности оксида азота при усилении оксидативного стресса. Во-первых, супероксиданион может взаимодействовать с оксидом азота и инактивировать его [76]. Пероксинитрит является высокореактвным оксидантом, который может изменять функции различных клеточных ферментов. Частично пероксинитрит может изменять каталитическую активность эндотелиальной NO- синтазы в клетках эндотелия и гуанилилциклазы в гладкомышечных клетках сосудистой стенки. Как результат, пероксинитрит может снижать и продукцию оксида азота и восприимчивости тканей - мишеней к оксиду азота. Повышенная продукция свободных радикалов может также влиять на содержание ко-факторов эндотелиальной NO- синтазы, включающих терагидробиоптерин [88]. В условиях недостатка терагидробиоптерина не происходит его соединения с NO- синтазой, что способствует продукции супероксида, а не только оксида азота. Свободные радикалы могут усиливать процесс перекисного окисления липидов, которые мешают соединению NO- синтазы с рецепторами, инактивируют оксид азота и снижают восприимчивость тканей - мишеней к оксиду азота [57].

При этом исследования последних лет направлены на уточнение конкретных механизмов и роль отдельных медиаторов в реализации эндотелиального повреждения.

В физиологических условиях основным стимулятором активности оксида азота является напряжение сдвига клеточной мембраны - гидравлический стресс. Механический сдвиг поверхности мембраны в области кавеол при ламинарном потоке вызывает активацию эндотелиальной NO-синтазы [123]. Острые изменения кровотока, его значительное увеличение при повышенной вязкости крови вызывают рост сопротивления в сосудистой сети, приводят к уменьшению кровоснабжения тканей, увеличению нагрузки на сердце и уменьшению минутного объема кровообращения. В нормально функционирующем эндотелии такие изменения кровотока вызывают расширение просвета сосудов - поток-зависимую вазодилатацию с целью компенсировать чрезмерное возрастание сопротивления кровотоку. Таким образом, артерии непрерывно регулируют свой просвет в соответствии со скоростью течения по ним крови и обеспечивают стабилизацию давления в сосудах согласно физиологической потребности, адаптируя сосудистое русло к изменениям кровотока [96].

Однако хронические изменения кровотока приводят к необратимым изменениям в артериальной структуре, возникает поток-индуцированное ремоделироване сосудов. Ремоделирование возникает в ответ на сложные взаимодействия между вазодилатирующими факторами, местным воспалением и факторами, модифицирующими клеточный матрикс. Нарушение ремоделирования наблюдалось в экспериментальных моделях на животных с СД и возможно частично объясняет, почему у пациентов с СД уменьшается просвет артерий мелкого калибра [51].

На сегодняшний день существует два основных подхода к оценке эндотелиальной регуляции сосудистого тонуса: инвазивный и неинвазивный.

Celermajer и соавт. [69] была предложена модификация метода с использованием потокзависимой вазодилатации в условиях реактивной гиперемии плечевой или бедренной артерий, а при изучении эндотелийнезависимой вазодилатации (ЭЗВД)- сублингвальный прием нитроглицерина. Метод основан на способности эндотелия высвобождать NO в условиях реактивной гиперемии. Дилатацию оценивали по изменению диаметра артерий с помощью ультразвука высокого разрешения. Данный метод дает возможность неинвазивной оценки ЭЗВД.

Реактивная гиперемия моделируется манжеточной окклюзией плечевой артерии на 4-5 минут. Оценка вазодилатации проводится ультразвуковым сосудистым датчиком высокого разрешения (7 МГц) по изменению диаметра сосуда. В норме плечевая артерия расширяется на 0,2-0,5 мм. По оценкам экспертов, средняя ошибка метода составила 0,04 мм, а максимальная ошибка не превышала 0,1 мм. Эти данные послужили основанием для более широкого внедрения метода. Показано, что прирост диаметра плечевой артерии на 4-8% существенно превышает фоновую вариабельность показателя. В клинических исследованиях на больших когортах больных увеличение диаметра артерии на 2% в результате лечения является достаточным, чтобы судить об улучшении функции эндотелия [96].

Основным недостатком существующих подходов к оценке эндотелиальной дисфункции является отсутствие четких диагностических критериев, что не позволяет делать выводы о степени выраженности ДЭ и контролировать динамику состояния эндотелия на фоне лечения различными препаратами.

Потеря ЭЗВД системных артерий встречается у пациентов в доклинической стадии сосудистого поражения [21,38,41] и ассоциирована с взаимодействием факторов риска, а также имеет место у родственников первой степени родства с ИБС и СД [2,97].

R.Hogikyan с соавт. впервые идентифицировали ухудшение специфической ЭЗВД у больных СД 2 типа.

Однако этот способ оценки состояния эндотелия дорогостоящий и не всегда доступный, сопряжен с потенциальным риском для пациентов. Поэтому все большее распространение получают неинвазивные методы. Они относительно просты и не представляют значительного риска или дискомфорта для человека. В качестве потенциальных маркеров дисфункции эндотелия рассматривается несколько субстанций, продукция которых может отражать функцию эндотелия: тканевой активатор плазминогена и его ингибитор, тромбомодулин, ффВ, уровень стабильных метаболитов NO (нитратов и нитритов) в сыворотке крови или моче, а также косвенная оценка уровня или активности NO - образующего фермента - e-NOS. О функциональной активности эндотелия можно судить по содержанию его циркулирующих маркеров крови [107].

В качестве одного из таких маркеров рассматривается семейство эндотелинов, мощных сосудосуживающих веществ, включающее три изоформы: эндотелин-1, эндотелин-2 и эндотелин -3. Эндотелиальными клетками синтезируется только первый тип. Эндотелин является главным вазоконстрикторным пептидом. Вазоконстрикторный потенциал эндотелина в 10 раз выше, чем у ангиотензина II[43,90]. В условиях нормы и патологии при помощи эндотелина реализуются две противоположные сосудистые реакции (сокращение и расслабление), вызываемые различными механизмами. В физиологических концентрациях эндотелин действует на эндотелиальные В-рецепторы, вызывая высвобождение факторов релаксации (оксида азота, простациклина, адреномодулина), а в более высоких - активирует А-рецепторы на гладкомышечных клетках, стимулируя стойкую вазоконстрикцию. Однако в патологических условиях при резком увеличении уровня эндотелина-1 при взаимодействии с рецепторами В, развивается вазоспастический эффект. [55]

Таким образом, эндотелин является одним из важнейших регуляторов

функционального состояния эндотелия и рассматривается как маркер и предиктор тяжести и исхода множества эндотелин-сопряженных патологий[55,81].

Большое количество исследований посвящено другому медиатору эндотелиальной дисфункции - фактору фон Виллебранда ( ффВ).

Фактор фон Виллебранда - сложный мультимерный адгезивный гликопротеин, синтезируемый эндотелиальными клетками и мегакариоцитами. Образование ффВ в сосудах разных областей существенно различается: в легких, сердце, скелетных мышцах выявлен высокий уровень ффВ, а в почках и печени - низкий. Важнейшая функция этого фактора заключается в том, что он является носителем-стабилизатором для прокоагулянтного протеина FVIII:C, который циркулирует в сыворотке в виде нековалентно связанного комплекса и является белком адгезии в процессах гемостаза. Повышенные уровни ффВ являются индикатором повреждения эндотелия при сосудистых заболевания. При многих заболеваниях, сопровождающихся острым и хроническим повреждением эндотелия (СД, атеросклероз, опухоли различной локализации, гестоз), уровень ффВ в крови значительно повышается [46,112].

В последнее время активно изучается ещё один потенциальный маркер эндотелиальной дисфункции - асимметричный диметиларгинин (АДМА). АДМА является конкурентным ингибитором эндотелиальной NO- синтазы и нарушает превращение аргинина в цитруллин, таким образом препятствуя образованию оксида азота. Установлена взаимосвязь между концентрацией АДМА в плазме крови и уровнем общей продукции NO [54,115]. Повышение продукции АДМА было обнаружено при различных сердечно - сосудистых заболеваниях, ассоциированных с эндотелиальной дисфункцией: АГ, СН, СД, нарушениях мозгового кровообращения, атеросклерозе [34,111,124]. Предполагается, что уровень АДМА может быть предиктором неблагоприятных сердечно - сосудистых исходов. Так, АДМА является маркером риска инсульта и транзиторных ишемических атак, повторного острого коронарного синдрома.[8]

Данные о роли АДМА патогенезе сосудистых осложнений СД противоречивы. Большинство исследователей доказывают связь между повышением уровня АДМА и нарушениями углеводного обмена, скоростью прогрессирования диабетических осложнений и частотой сердечно - сосудистых событий у пациентов с СД [5]. Однако в ряде исследований получены данные о нормальном или сниженном уровне АДМА у данной группы пациентов [34]. Возможно, полученные данные возможно объяснить напряженностью оксидативного стресса, развивающегося в условиях хронической гипергликемии [83]. Считается, что воздействие свободных радикалов подавляет активность фермента диметиларгинин-диметиламиногидролазы (ДДАГ), контролирующего распад и выведение АДМА почками [23]. Снижение уровня АДМА у пациентов с сахарным диабетом происходит на фоне интенсивного гликемического контроля в режиме интенсифицированной инсулинотерапии [111].

Остаётся неясным вопрос: первичны ли именно функциональные изменения или под воздействием повреждающих факторов первоначально происходит морфологическая перестройка субклеточных ультраструктур. Так, на поверхности зрелых клеток эндотелия обнаружены плазмалемные бокаловидные углубления, кавеолы, которые возникают благодаря включению в плазматическую мембрану белка кавеолина-1. В области кавеол сосредоточена эндотелиальная NO-синтаза, находясь в неактивном состоянии в связи с кавеолином -1 и кальмодулином. Роль кавеолина -1 остается неясной. С одной стороны эти белки ингибируют активность эндотелиальной NO-синтазы [7]. С другой стороны, в исследования на животных было установлено, что утрата кавеолина - 1, входящего в состав кавеол, приводят к прогрессированию васкулярной болезни [79,95]. Помимо того, кавеолы содержат большое количество рецепторов белков, ацетилхолина, брадикинина, эстрогенов, эндотелиального фактора роста сосудов и играют определяющую роль в регуляции эндотелиального везикулярного транспорта [123]. Поэтому любое воздействие на эндотелиальную клетку в области кавеол, биохимические рецепторные взаимодействия или механическое давление потока крови способны индуцировать изменение функционального состояния эндотелия.

Важнейшим механизмом необратимого повреждения эндотелия считают апоптоз - процесс запрограммированной клеточной гибели. Морфологическая картина апоптоза выглядит как образование и сбрасывание мембранных везикул с поверхности повреждённой клетки. Одновременно с поверхностными изменениями происходит увеличение потребления кислорода и фрагментация ДНК. Остается неясным, какое именно биохимическое событие определяет необратимость повреждения и разрушение клетки. В норме стабильность эндотелиальной клеточной популяции поддерживается равновесным содержанием погибающих клеток и процессов митоза, причем в количественном отношении значение обоих этих процессов невелико. Увеличение числа погибающих клеток происходит под воздействие различных эндогенных и экзогенных факторов выживаемости эндотелия. Драматически усиливать процесс апоптоза способны реактивные радикалы кислорода, ЛПНП, провоспалительные факторы (TNF - ?), гомоцистеин [67,124]. Преобладание процесса гибели эндотелиальных клеток над митотической активностью эндотелия приводит к десквамации эндотелия и потере его физиологической компетенции. Кроме того, отмечено, что некоторые макромолекулы, например, ЛПНП, не могут пересечь нормальные межклеточные соединения и проникают через эндотелий, используя «слабые места» - участки, на которых происходит гибель клеток или митоз. Таким образом, увеличение числа апоптических клеток создаёт условия для нарушения проницаемости эндотелия и инфильтрации сосудистой стенки, что имеет особое значение в патогенезе атеросклероза [73,108].

Знание закономерностей программируемой клеточной гибели имеет значение не только для понимания конкретных механизмов эндотелиальной дисфункции. Возможность избирательно влиять на процесс клеточного разрушения является актуальной задачей онкологии, а предотвращение его может быть целью лечения аутоиммунных заболеваний, тиреоидитов, СД 1 типа.

Нерегулируемое увеличение скорости апоптоза приводит к десквамации клеток эндотелия и образованию в сосудах участков, полностью лишенных эндотелиального слоя. Таким образом, все циркулирующие в крови биологически активные вещества могут напрямую воздействовать на подлежащие структуры сосуда. Деэндотелизация стенки сосудов становится причиной нарушения регионарной гемодинамики и является причиной формирования ангиопатии различной локализации [50]. Увеличение числа десквамированных эндотелиоцитов предложено рассматривать как один из маркеров эндотелиальной дисфункции. Так, прогрессирование процесса десквамации имеет место у пациентов с метаболическим синдромом, отражая нарушенную функцию эндотелия на этапе ранних обменных дисрегуляций [27]. У пациентов с СД 1 типа через год после манифестации заболевания увеличение числа десквамированных эндотелиоцитов сопряжено с нарушением процесса эндотелий - зависимой вазодилатации, а также служит прогностически неблагоприятным фактором развития коронарных осложнений при проведении интервенционных вмешательств у больных с ИБС [3].

СД представляет собой универсальную модель генерализованного поражения сосудистого русла, масштаб которого превосходит подобное при любом другом заболевании. Выраженные изменения в структуре и функции эндотелиальных клеток у пациентов с СД служат доказательством роли повреждения эндотелия в развитии поздних сосудистых осложнений. Доказано, что основным пусковым фактором, запускающим целый каскад метаболических изменений, приводящих в результате к формированию распространенной ангиопатии, является хроническая гипергликемия. Многообразие биохимических последствий, вызванных гипергликемией, впервые структурировано в единую концепцию в 2001г. в работах M. Brownlee. Показано, что эндотелиальная дисфункция является одним из закономерных следствий гипергликемии и непременным этапом повреждения сосудистой стенки. Патобиологические механизмы, приводящие к ДЭ при СД, многообразны и включают нарушение синтеза, секреции, действия и инактивации различных эндотелиальных факторов [33,50,51].

Эндотелиальная дисфункция при СД - это состояние вазоконстрикции, повышенной адгезии лейкоцитов и тромбоцитов, неконтролируемый клеточный рост, в особенности гладкомышечных клеток, увеличение вязкости крови и склонность к тромбообразованию [30].

Развитие эндотелиальной дисфункции у пациентов с СД имеет свои особенности. Эндотелиальные клетки являются инсулиннезависимыми и в условиях хронической гипергликемии глюкоза способна беспрепятственно проникать в эндотелий сосудов. По градиенту концентрации глюкоза также поступает в головной мозг, эритроциты крови, хрусталик глаза, эпителий тонкого кишечника. Биохимические последствия повышения внутриклеточного содержания глюкозы различны, но основными считают активацию полиолового пути обмена глюкозы, активацию протеинкиназы С, провоспалительный статус эндотелия, образование конечных продуктов гликозилирования, окислительный стресс [18,53,71]

Полиоловый или сорбитоловый «шунт» - один из обходных путей метаболизма глюкозы, функционирование которого в инсулиннезависимых тканях в условиях высокого трансмембранного транспорта глюкозы уменьшает нагрузку на ферменты гликолитического пути окисления. В норме в полиоловый путь обмена включается не более 5% глюкозы, однако в условиях гипергликемии и инсулинрезистентности его роль значительно возрастает. В полиоловом пути метаболизма глюкоза под действием фермента альдозоредуктазы превращается в полигидроксильный спирт сорбитол, большие количества которого увеличивают внутриклеточное осмотическое давление. Обнаружено, что гипергликемия усиливает экспрессию гена альдозоредуктазы, НАДФ - зависимого фермента, конкурентно ослабляя действие других ферментов, зависящих от НАДФ, в частности эндотелиальной NO - синтазы [108]. Возникающие изменения имеют сходство с тканевой гипоксией и иногда определяются как «гипергликемическая псевдогипоксия». Не исключается, что этот процесс может быть одной из причин апоптоза эндотелиальных клеток, однако в полной мере участие полиолового пути метаболизма глюкозы в развитии эндотелиальной дисфункции остается неясным. Зависимыми от накопления сорбитола являются клетки перициты, нарушение функции которых приводит к значительным изменениям ауторегуляции ретинального кровотока и приводит к прогрессированию диабетической ретинопатии [15,116]. Аналогичным изменениям подвергается мезангий почечных клубочков, способствуя развитию внутриклубочковой гипертензии [15, 94,109].

Активация протеинкиназы С ? (РКС ?) может объяснять связь между воспалением, эндотелиальной дисфункцией и инсулинрезсистентностью при сахарном диабете [102,103]. Протеинкиназы - это семейство серин/треонин киназ, которые воздействуют на регуляцию передачи сигнала на плазматической мембране разнообразных типов клеток. Под контролем этой группы ферментов реализуются многие процессы: регуляция клеточного роста, синтез экстрацеллюлярного матрикса, экспрессия НАДФ - оксидазы [104]. РКС ? - важная изоформа, которая активируется в эндотелиальных клетках диацилглицеролом при гипергликемии и повышенной концентрации свободных жирных кислот. По некоторым данным, накопление диацилглицерола при этих условиях происходит в результате нарушения митохондриальной утилизации субстрата. РКС ? ингибируется PI-3- киназой, таким образом снижая фосфорилирование эндотелиальной NO- синтазы [93,104]. Подавление РКС ? улучшает биодоступность оксида азота и уменьшает активность воспаления в эндотелии в экспериментальных моделях [92]. Избыточная активность этого фермента приводит к изменению структуры и увеличению проницаемости базальной мембраны, избыточной пролиферации, нарушению закономерностей внутриорганного кровотока [99].

Повышение внутриклеточной концентрации глюкозы приводит к неферментному гликозилированию белков, липидов, нуклеиновых кислот и образованию промежуточных субстанций (оснований Шиффа, соединений Амадори, дезоксиглюкозона, метилглиоксаля), присоединение которых к свободным аминогруппам лизина и аргинина является заключительным этапом синтеза конечных продуктов гликозилирования. КПГ, наиболее изученными из которых считают карбоксиметиллизин, карбоксиэтиллизин, пентозидин и гидроксиимидазолон, являются стабильными молекулами и накапливаются в тканях. Патологическое воздействие КПГ обусловлено необратимым изменением конфигурации белков базальной мембраны сосудов, нарушением метаболизма протеогликанов, обеспечивающих отрицательный заряд и свойства зарядселективности мембраны, утрата которых приводит к увеличению её проницаемости. В результате воздействия КПГ на специфические рецепторы макрофагов и эндотелиоцитов повышается продукция цитокинов, ростовых факторов, ламинина, фибронектина и коллагена IV типа в мезангиальных клетках. Кроме того, КПГ способны влиять на ядерные структуры клеток, а также поддерживать окислительный стресс. Накопление КПГ является своеобразной точкой отсчета в развитии и прогрессировании сосудистых осложнений СД [31]. Достаточно недолгого периода углеводной декомпенсации для образования этих соединений и в дальнейшем их присутствие будет оказывать долгосрочное влияние на характер течения диабета независимо от качества гликемического контроля. [25,26]

Возможно, накопление КПГ в эндотелии сосудов, структуре базальной мембраны представляет собой один из механизмов формирования «гипергликемической» или «метаболической» памяти [63,91]. В результате проведенных исследований DSST [74] и последующего наблюдательного исследования EDIS было установлено, что при снижении Hb A1c в группе пациентов с предшествующей декомпенсацией углеводного обмена неизменно продолжается прогрессирование ДР. Эти данные позволили предположить, что более жесткий и эффективный гликемический контроль не может нивелировать последствия длительно существовавшей хронической гипергликемии, и предшествующие высокие уровни глюкозы увеличивают риск развития сосудистых осложнений СД [63,91]. Концепция «метаболической» памяти» в настоящее время остается недостаточно изученной, конкретные механизмы, ответственные за её формирование выясняются. В исследованиях, проведенные в культуральной среде эндотелиальных клеток человека и на экспериментальной модели животных было выявлено, что под воздействием гипергликемии происходят ремоделирование цепей ДНК, связанные с активацией ядерного фактора NFkB, которые сохраняются и после восстановления уровня глюкозы [90].

Существование феномена «метаболической» памяти» имеет особое значение для пациентов с СД 2 типа, так как значительный период времени, прошедший до установления диагноза, проходит в условиях хронической гипергликемии.

Существует мнение о тесной взаимосвязи эндотелиальной дисфункции и синдрома инсулинорезистентности. Многочисленными исследованиями установлена связь между нарушением углеводного обмена и кардиоваскулярными заболеваниями. Существует множество исследований, рассматривающих тонкие механизмы влияния инсулинорезистенности и гиперинсулинемии на уровень АД [59].Однако установить причинно-следственные закономерности и тонкие механизмы повреждения сосудистой стенки в условиях инсулинорезистентности и гиперинсулинемии пока не удается.

В настоящее время установлен и тот факт, что инсулинорезистентность и эндотелиальная дисфункция, в том числе продукция NO, являются тесно ассоциированными состояниями. В физиологических концентрациях инсулин активирует фосфатидилинозитол-3-киназу в эндотелиальных клетках, приводя к увеличению экспрессии гена е-NOS и высвобождению NO эндотелиальными клетками. В результате развивается « инсулинобусловленная» вазодилатации, что можно считать протективным свойством инсулина в отношении сосудистого русла. Однако избыточные количества инсулина содействует повреждающим сосудистым эффектам через митогенактивированную протеинкиназу за счет стимуляции различных факторов роста, что ведет к пролиферации и миграции гладкомышечных клеток, продукции ими активатора плазминогена и усилению процессов сосудистого ремоделирования и атеросклероза [98,105]. При инсулинорезистентности показано уменьшение инсулинопосредованной и поражение эндотелийзависимой вазодилатации. Представленные данные дают основание полагать, что ДЭ является важным звеном синдрома инсулинорезистентности и способствует ее усугублению, увеличению реактивности сосудов, что ведет к кардиоваскулярным осложнениям [72, 100,114].

Анализ частоты и распространенности поздних осложнений диабета показывает, что закономерное их развитие определяется качеством гликемического контроля. В классических исследованиях UKPDS, DSST, а также более поздних ADVANCE, ACCORD установлена роль оптимальной гликемической компенсации в снижении риска прогрессирования ДАП. Однако у небольшой группы пациентов даже при наличии в течение длительного времени плохой компенсации диабета, не развиваются сосудистые осложнения. Предположение о возможных генетических различиях, способных модулировать частоту и степень выраженности сосудистых осложнений сахарного диабета, нашло свое подтверждение[61]. В ряде исследований была установлена ассоциация определенных генотипов с ранним развитием нефропатии, ретинопатии, продолжается поиск протективных генов - кандидатов, защищающих сосуды от влияния хронической гипергликемии. Складывается мнение о совместном влиянии как генетической предрасположенности, так и индуцированных гипергликемией метаболических событий на формирование ДАП [82,125].