7.7. Резюме 102

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ 104

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 105

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АМФ - аденозинмонофосфат АДФ – аденозиндифосфат АТФ – аденозинтрифосфат АФ - ангиогенный фактор БМ - базальная мембрана ВЭМ - внутренняя эластическая мембрана ГМК - гладкая мышечная клетка ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота ИА - ингибитор ангиогенеза ИМЯ - индекс меченых ядер М - митохондрия

ММ - молекулярная масса ПС - просвет сосуда ПСр - полутонкий срез ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия РНК - рибонуклеиновая кислота СА - стимулятор ангиогенеза СО - средняя оболочка СЭМ - сканирующая электронная микроскопия ФРФ - фактор роста фибробластов ЭК - эндотелиальная клетка

Введение

В современной ангиологии, если рассматривать ее как теоретическую и клиническую науку, диапазон интересов чрезвычайно велик. Она обнимает учение о крупных кровеносных сосудах (методы их хирургического лечения, проблемы трансплантации), о мелких сосудах (микрохирургия, проблемы микроциркуляции). Из нее выделяется как автономный курс флебология, т.е. раздел ангиологии, посвященный венам. Нарушения тока крови по венам занимают доминирующее место в ангиологической эпидемиологии. Сюда относятся многие патологические формы от варикозного поражения вен до флебопатических дерматитов и язв. Учение о лимфатических сосудах (лимфангиология) составило содержание специальной науки - лимфологии, но в данной книге генез лим­фатических капилляров и сосудов не будет подвергаться рассмотрению.

Особое место в ангиологии занимает проблема образования кровеносных сосудов. Она находит свое отражение в понятиях васкулогенеза и ангиогенеза*. Обычно эти слова считаются синонимами. Лишь в последние годы появились намерения дифференцировать их. Так, слово «васкулогенез» предлагается закрепить только для обозначения процессов возникновения сосудов из клеток предшественников как в филогенезе, то есть в развитии видов животных, так и в эмбриональном онтогенезе (слово «vasculogenesis» имеет гибридное (от латинского vascula - сосудик и греческого genesis) происхождение, однако оно получило международное признание). Слово «ангиогенез» соотносится с развитием сосудов путем врастания из уже сформированных сосудов, как в процессе эмбрионального развития, так и при заживлении ран, инкапсуляции инородных тел, росте опухолей, а также с трансформацией сосудов при необходимости окольных путей кровотока или в случае пересадки органов.

Некоторые авторы понимают под васкулогенезом все аспекты развития кровеносных сосудов в эмбрионе независимо от того, как они образуются (308). Это соответствует классическому пониманию данного термина. Однако в последнее время все большее число исследователей использует термин «васкулогенез» в более узком значении, относя к данному понятию только формирование эндотелиальной ткани de novo из мезенхимальных предшественников (316, 351, 356). Напротив, процесс образования новых сосудов путем роста из предсуществующего эндотелия назван ангиогенезом (от греческого angeon - сосуд). Большинство исследований показывает, что ангиогенез является основой для неоваскуляризации у взрослых организмов (308), хотя существование других вновь образующихся предшественников эндотелиальных клеток (ЭК) не может быть исключено полностью. Первым ввел термин «ангиобласт» для мезенхимальных клеток, коммитированных в сторону формирования эндотелиальной выстилки, W. His (187).

По существу, с выделением различий двух названных определений узаконивается и упорядочивается использование понятий первичный и вторичный ангиогенез. Первичный ангиогенез (или васкулогенез) - возникновение сосудов в организме «низших» животных или в телах зародышей «высших» животных, то есть там, где их до этого не было. Вторичный ангиогенез означает происхождение новых сосудов от сосудов, уже имеющихся у животных. Здесь применим термин «врастание» («прорастание») сосудов, в то время как новообразование сосудов у эмбрионов дает право говорить об их возникновении, поскольку они начинают свою историю из островков или тяжей ангиобластов. Для первичного ангиогенеза (васкулогенеза) законом будет «Omnis endothelium ex mesenchima»; а для вторичного - «Omnis endothelium ex endothelium».

Проблема образования и роста сосудов является одной из са­мых важных в биологии и патологии человека. Деятельность лю­бого органа невозможна без адекватной доставки питательных веществ и своевременного удаления продуктов обмена, чем посто­янно и занимается кровеносная система. Развитие органов обяза­тельно включает в себя этап врастания (или образования in situ) кровеносных сосудов. В последние годы наблюдается буквально безудержное накопление числа публикаций, посвященных данной теме. Невозможно обсудить все находки, сделанные исследовате­лями в проблеме регуляции ангиогенеза и его механизмов. Опубликовано большое число обзорных работ по данной и смежным темам (142, 194, 195, 196, 362, 381, 397 и множество других).

Информация об образовании новых кровеносных сосудов у жи­вотных и человека, имеющих уже функционирующую сосудистую систему, значительно богаче. Появление новых сосудов у взрослых животных прослежено в условиях регенерации тканей, при разви­тии опухолей, при организации окольного кровообращения. Важ­ные наблюдения сделаны в процессе изучения сосудов в очаге воспаления.

До середины XX века новообразование сосудов исследовали, главным образом, с помощью светового микроскопа. Со второй половины текущего века была применена электронная микроско­пия.

Проблема ангиогенеза является существенной в механизмах образования коллатеральной циркуляции. Поэтому стимуляция, например, роста капилляров при гипертрофии сердца улучшает состояние сердечной мышцы. Рост новых сосудов имеет место при пересадке органов и тканей, в том числе при реакции «трансплантат против хозяина» и при отсроченной гиперчувствительности. Сосудистый рост и возникновение новых сосудов бывает при вос­палении, следовательно, стимуляция ангиогенеза ускоряет регене­рацию трансплантированных тканей.

Рост сосудов вовлечен также и в другие патологические процес­сы, такие как заживление ран и, конечно же, в процессы нормаль­ного развития. Имеется значительное число заболеваний, где наиболее характерным патогенетическим фактором является из­быточный рост или нарушение роста микрососудов (диабет, псо­риаз, позадихрусталиковая фиброплазия) (195). Ангиогенез играет важную роль в образовании атеросклеротических бляшек, канализации тромбов и т.п. (133).

Ангиогенез, образование новых кровеносных сосудов, встреча­ется у взрослых самцов в нормальных условиях очень редко, на­пример, в волосяных фолликулах. Это связано с тем, что жизненный цикл ЭК у взрослых очень продолжителен, например, у человека этот процесс занимает годы. В нормальных условиях у взрослых особей рост капилляров наблюдается в основном при циклических изменениях состояния некоторых органов (желтое тело яичника, эндометрий, волосяной фолликул, рога у оленей и некоторых других животных) (195). Ангиогенез во время овуля­ции и при образовании желтого тела, так же как и во время бере­менности у особей женского пола, жестко регулируется, тогда как в условиях патологии, например, при опухолевом росте и при ретинопатиях этот процесс нарушается (356).

Капиллярный рост зафиксирован в зубах; в скелетной мускула­туре; сердце и мозге у животных, подвергнутых воздействию гипо­ксии; в скелетных мышцах и сердце после физических упражнений, длительной электрической стимуляции, после про­должительного применения сосудорасширяющих лекарств; в серд­це, которое хронически сокращается в замедленном ритме (197). Как это ни удивительно, но малоизвестно о капиллярном росте в нормальных взрослых тканях. Ангиогенез и редукция сосудов от­мечены в процессе гипертрофии и атрофии, заживления ран и при регенерации. Показано присутствие вторичной васкуляризации атеросклеротической бляшки (при утолщении интимы медия ис­чезает и сосуды из адвентиции входят в интиму но аналогии с васкуляризацией грануляционной ткани). Регуляция роста различных компонентов стенки сосуда может стать ключом к решению про­блемы атерогенеза.

Начальные этапы васкуло- и ангиогенеза удалось исследовать пока только у животных. Наиболее скрупулезно были изучены эти механизмы у птиц и у млекопитающих (грызуны). Методические трудности помешали получить безупречные данные для познания эндотелиогенеза и раннего васкулогенеза у человеческих эмбрио­нов. Основные факты по регенерации кровеносных сосудов на суб­микроскопическом уровне также были получены в экспериментах на животных.

Следовательно, рост ЭК происходит под действием различных условий и может вести к: 1) образованию незрелых сосудистых сплетений, происходящих из in situ дифференцирующихся ангиобластов (васкулогенез); 2) формированию капиллярных ростков из предсуществующих сосудов (ангиогенез); 3) регенерации эндотелиального пласта в области денудации эндотелиальной выстил­ки крупных сосудов (рис.1.II) (354).

В настоящее время во многих зарубежных лабораториях ведут­ся активные исследования сосудообразования, накоплена обшир­ная информации. Ангиогенез приобрел значение интенсивно изучаемой проблемы. Анализ и обобщение результатов исследова­ний, их критическая оценка - непременные спутники глубокого проникновения в сущность происходящих в организме физмиологических и патологических процессов. Авторы данной книги по­нимают трудности решения поставленной задачи и надеются, что им удастся избежать коллекционирования опубликованных работ но избранной теме.

В последние годы в ведущих научных центрах мира в той или иной мере уже воспроизведены в эксперименте различные этапы васкулогенеза. Интенсивно разрабатываются способы искусствен­ного ускорения регенерации, подходы к насильственному угнете­нию бурно протекающего роста кровеносных сосудов. Вскоре они перейдут в область их клинического применения, что позволит го­ворить об управлении сосудообразованием в постнатальной жизни.

Васкулогенез и ангиогенез происходят в силу того, что в орга­низме развивается специальная ткань - эндотелий. Появление со­судов и их существование - непременное следствие становления эндотелиальной выстилки интерстициальных щелей, тоннелей, путей распространения жидкостей в тканях. Сформированные кро­веносные сосуды отличаются длительностью своей жизни. Нару­шение их целостности сопровождается дезорганизацией эндотелия. Восстановление функционально активного эндотелия -одно из важных условий продолжения жизни сосудов. Рост и диф­ференциация сосудов в связи с патогенезом многих заболеваний, а также при компенсации нарушенного кровотока вызывают боль­шой интерес у исследователей. Ангиогенезу придается непреходя­щее значение как обязательному компоненту жизненных явлений.

В обоснование важности исследований ангиогенеза приводится много серьезных аргументов: все более и более возрастающий объ­ем самой подробной информации о строении и функциях каждо­го звена системы кровообращения, особенно микроциркуляторного русла; требования современных клинических наук. Это заставляет наращивать технический потенциал исследований, усложнять ме­тодики. Ставятся на службу научного познания средства морфоло­гического, физиологического, биохимического и биофизического анализа.

Проблема реваскуляризации сегодня рассматривается не толь­ко с хирургических позиций. Протезирование сосудов остается спасительной мерой во многих случаях борьбы с нарушениями кровотока по крупным сосудистым коммуникациям. Но примене­ние бескровных химических индукторов и стимуляторов ангиоге­неза создает дополнительные преимущества операциям на сосудах, особенно в микрохирургии.

С ростом и дифференциацией кровеносных сосудов связывают­ся две главнейшие функции сердечно-сосудистой системы - транспорт, включающий реологические константы, и проницаемость стенок сосудов (капилляров). Функция транспорта веществ зависит от состояния стенок сосудов, от помех кровотоку (облитерация со­судов, тромбоз, высокое периферическое сопротивление), но его нарушения - это и гипертония, и гипотрансфузия с последующей ишемией тканей.

В свою очередь от проницаемости сосудистой стенки зависит обмен веществ, как основное условие жизни. В конечном счете, речь идет о регуляции гомеостаза. Теснейшими корреляциями ха­рактеризуется эндотелий и экстраваскулярные ткани, паренхима и строма органов, состояние которых определяет любые физиологи­ческие и патологические процессы.

Перед тем как начать изложение многочисленных и весьма ин­тересных фактов по указанной проблеме, нам кажется вполне есте­ственным сформулировать определения, которых мы и будем придерживаться в ходе дальнейшего изложения.

Как уже было сказано ранее, под термином ВАСКУЛОГЕНЕЗ мы понимаем первичное (из других тканей) образование сосудов в ходе эмбрионального развития. После того, как образовался эндо­телий, формирование новых сосудов обязательно идет путем роста их из уже существующих сосудистых структур, поэтому нам пред­ставляется разумным для обозначения данного процесса, как во время эмбрионального развития, так и после рождения использо­вать термин АНГИОГЕНЕЗ - образование новых сосудов из предсуществующих. В свою очередь АНГИОГЕНЕЗ можно разделить в зависимости от периода, в течение которого он происходит на ЭМ­БРИОНАЛЬНЫЙ и ПОСТНАТАЛЬНЫЙ. Термин «АНГИОГЕ­НЕЗ» охватывает два механизма, которые, конечно, очень трудно точно отделить один от другого. Это АНГИОГЕНЕЗ как процесс собственно образования нового сосуда и АНГИОГЕНЕЗ как про­цесс дифференцировки стенки вновь образованного сосуда. В ходе дальнейшего изложения мы покажем, что понятие «дифференцировка» может быть применено не только к сосудистой стенке, но и к сети сосудов, которая подвергается реорганизации в зависимости от потребностей в доставке крови. Следовательно, в термин «АН­ГИОГЕНЕЗ» должны органически входить понятия ПРОГРЕС­СИВНЫЙ И РЕГРЕССИВНЫЙ АНГИОГЕНЕЗ (обратное развитие).

В нормальном организме, как уже указывалось выше, образова­ние новых сосудов возможно лишь в отдельных четко обозначен­ных органах, там, где происходит естественная циклическая гибель структур или образование новых из имеющихся зачатков. Данные процессы что нам хотелось бы обозначить термином ЦИКЛИЧЕСКИЙ (ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ) АНГИОГЕНЕЗ.

Образование и рост новых сосудов происходит и после повреж­дения органов и тканей в процессе их регенерации, например, при заживлении ран. Формирование новых сосудов в данных условиях мы обозначили термином РЕГЕНЕРАЦИОННЫЙ АНГИОГЕ­НЕЗ. В это же понятие мы включаем процесс восстановления со­судистых стенок после их повреждения. Для того, чтобы отличать указанные виды ангиогенеза, последнюю разновидность мы обоз­начили термином РЕПАРАТИВНЫЙ АНГИОГЕНЕЗ - восстанов­ление стенок предсуществующих сосудов.

В значительном числе исследований убедительно доказан факт новообразования и роста сосудов при физической нагрузке (в мышцах) и некоторых других состояниях, обеспечивающих реак­цию органа или всего организма на повышенные функциональные нагрузки. Данный вид ангиогенеза логично было бы назвать РЕ­АКТИВНЫМ, ИЛИ АДАПТАЦИОННЫМ.

Имеется значительное число состояний, при которых образова­ние и рост сосудов связаны с патологическими процессами или заболеваниями (при этом возможны нарушения самого процесса ангиогенеза). Сюда относятся ОПУХОЛЕВЫЙ АНГИОГЕНЕЗ, обеспечивающий формирование условий для роста опухоли, ВОС­ПАЛИТЕЛЬНЫЙ АНГИОГЕНЕЗ при ряде заболеваний, прямо связанных с нарушениями регуляции новообразования сосудов, например, фиброплазия, атерогенез и др.

Наконец, при классифицировании ангиогенеза следует выде­лить еще один тип этого процесса, который включает прямо или косвенно один из перечисленных выше видов, это моделирование ангиогенеза, или ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ (ИСКУССТВЕН­НЫЙ) АНГИОГЕНЕЗ, который, безусловно, хоть и имеет практи­чески одинаковые механизмы должен быть отдифференцирован от ЕСТЕСТВЕННОГО АНГИОГЕНЕЗА.

Особое положение занимает КОЛЛАТЕРАЛЬНЫЙ АНГИОГЕ­НЕЗ. Он включает две фазы. Первая, приспособительная, - увели­чение длины, диаметра, извилистости сосудов. Вторая компенсаторная, в течение которой происходит новообразование сосудов.

Представляется актуальным намерение дифференцировать ан­гиогенез, протекающий в нормальных условиях от ангиогенеза, который встречается в условиях патологии и при эксперимен­тальном моделировании. Первый из них мы назвали ГИСТОГЕ-НЕТИЧЕСКИМ, а второй - ЭКСТРАГИСТОГЕНЕТИЧЕСК11М АНГИОГЕНЕЗОМ. В этом случае в первую группу войдут эмбриональный, постэмбриональный (в том числе завершение дифференцировки стенок сосудов), циклический (физиологический) ангиогенез. Опухолевый, воспалительный, адаптационный, коллатеральный и экспериментальный ангиогенез подлежат включению во вторую группу.

Авторы данной книги поставили перед собой задачу: дать по возможности всесторонний обзор прежде всего последних морфоло­гических исследований в области ангио- и васкулогенеза. Важ­ность этих сведений нельзя недооценивать. В них нуждаются врачи и биологи, эмбриологи и патологи. Их объединяет общая цель - найти средства управления развитием сосудов в условиях компенсации нарушенного кровотока, в связи с такими массовы­ми заболеваниями как атеросклероз, гипертоническая болезнь, различные ангиопатии, а также при заживлении ран и в практике трансплантологии. Для достижения этой цели необходимо глубо­кое познание механизмов сосудообразования.

Состояние кровеносной системы, системы жизнеобеспечения, -результат совместной деятельности всех ее элементов. Каждый со­суд - своеобразный винтик в сложной гемодинамической машине. Выход его из строя мобилизует механизмы компенсации. А если этого не произойдет, последствия могут быть необратимыми. Вот почему исследователи разных профилей затрачивают так много сил на разработку проблем сосудообразования. И неудивительно, что широкий круг специалистов ждет такую книгу, в которой мож­но было бы найти ответ на вопросы профилактики сосудистых расстройств, регуляции роста сосудов и их компонентов, управле­ния развитием и ростом сосудов.

Поскольку в данной монографии рассматриваются практически все аспекты ангиогенеза, - надеемся, что эта книга будет интересна и полезна для представителей самых различных специальностей. Многочисленные аспекты проблемы исследуются учеными с нео­динаковых позиций и точек зрения и поэтому авторы, которые яв­ляются морфологами, не претендуют на полноту изложения всех разделов.