Успехи физиологических наук, 2020, T. 51, № 4, стр. 82-104

Восприятие эндотелием биомеханических сигналов

Расположенные на плазматической мембране эндотелиальных клеток механорецепторы посредством серии сигнальных путей индуцируют экспрессию генов и синтез белков, способствуя развитию или приостанавливая такие процессы, как ангиогенез, пролиферация и выживание клеток, апоптоз, активация эндотелиальных клеток, включая вызванное воспалительными стимулами изменение адгезивных свойств и проницаемости, а также регулируя сосудистый тонус как в физиологических, так и в патологических условиях [82, 94, 96].

С биохимической точки зрения, механотрансдукция растяжения определяется тремя известными механорецепторными белками, которые распространены по всей клетке. К ним относятся канал, активируемый растяжением (SA-канал), белки-интегрины и молекула тромбоцитарно-эндотелиальной адгезии первого типа (platelet endothelial cell adhesion molecule-1, РЕСАМ-1) [82].

SA-каналы локализуются на плазматической мембране эндотелиальной клетки и участвуют в процессе входа Са²⁺ в клетку в ответ на растяжение, что впоследствии запускает активацию фермента фосфоинозитид-3-киназы (РI₃К). Изучение SA-каналов показало, что за вход Са²⁺ в клетку отвечают специфические катионные TRPC-каналы (transient receptor potential channels) [89, 135].

Интегрины являются вторым известным типом механорецепторов, которые действуют передачей сигналов растяжения от экстрацеллюлярного матрикса в клетку. Интегрины – это трансмембранные гетеродимеры гликопротеиновой природы, включающие одну из восьми разных α- и одну из восемнадцати β-субъединиц. Они обеспечивают прикрепление клеток и регуляторные реакции за счет взаимодействия с белками и БАВ, содержащимися в межклеточном веществе (например, латентный (неактивный) TGFβ1 (трансформирующий ростовой фактор) для интегрина β6). Связывание интегринов с компонентами межклеточного матрикса изменяет приток Са²⁺ внутрь клетки, что обеспечивает запуск внутриклеточных механизмов регуляции [82].

Третий класс белков, которые действуют как механорецепторы, – РЕСАМ-1, также известные как CD31. Это молекулы клеточной адгезии, которые экспрессируются на эндотелиальных клетках, особенно в области межклеточных контактов. Предполагается, что приложение силы вызывает деформацию эндотелиальных клеток, и РЕСАМ-1 воспринимает это изменение от рядом расположенных клеток через фосфорилирование тирозина. Экспрессия этих механорецепторных белков в эндотелиальной клетке указывает на то, что восприятие силы является критическим инициирующим моментом для активации механотрансдукции [82, 89].

Повышение напряжения сдвига на артериальной стенке, вызываемое усиленным кровотоком, является одним из главных механических факторов, вызывающих высвобождение медиаторов вазодилатации. Этот вывод был сделан на основании результатов исследований, показавших, что увеличение скорости кровотока в изолированной артерии существенно увеличивает релаксацию. Сходные данные были получены, когда стабильный поток крови был заменен на пульсирующий. Так, если резистивные сосуды в органах (сердце и скелетных мышцах) внезапно расширяются, возникающая волна крови вызывает расширение больших артерий, снабжающих этот орган. Подобная дилатация не наблюдается в артериях без эндотелия. Эти индуцируемые кровотоком изменения диаметра сосудов позволяют нормализовать напряжение сдвига на сосудистой стенке, заставляя его вернуться к базальному уровню. Некоторые авторы полагают, что усиленное освобождение EDRF (endothelial-derived relaxing factor), индуцированное повышением напряжения сдвига, имеет результатом (по крайней мере частично) активацию калликреин-кининовой системы и местное образование брадикинина в сосудистой стенке [96].

В эндотелий-зависимую релаксацию, опосредованную напряжением сдвига, вовлекаются интегрины и эндотелиальный цитоскелет. Действительно, и ингибирование связывания интегринов с экстрацеллюлярным матриксом, и разрушение эндотелиального цитоскелета специфически ингибируют индуцированную кровотоком дилатацию [78, 94].

Напряжение сдвига, воздействуя на эндотелиальные клетки, может стимулировать немедленное высвобождение ими оксида азота (NO), простациклина и эндотелий-зависимых факторов гиперполяризации (endothelium-derived hyperpolarizing factors, EDHF) – эндотелиальных вазодилататорных факторов, которые будут более подробно рассмотрены ниже [78, 82]. Продукция NO при этом увеличивается как за счет фосфорилирования эндотелиальной NO-синтазы (eNOS или NO-синтазы III типа), так и благодаря увеличению уровня внутриклеточного Са²⁺ [159].

Долгосрочное воздействие напряжения сдвига стимулирует экспрессию гена eNOS, что продемонстрировано на культуре эндотелиальных клеток. Вследствие этого, постоянная стимуляция кровотоком эндотелиального освобождения NO возможно вносит вклад не только в вазомоторную, но и барьерную функцию эндотелия, регулируя адгезию и трансмиграцию лейкоцитов, а также его тромборезистентность за счет влияния на процессы адгезии и агрегации тромбоцитов [82].

Таким образом, на поверхности эндотелиальных клеток располагаются различные рецепторы, связанные с цитоскелетом и обеспечивающие восприятие механических раздражителей, включая напряжение сдвига и обратимые деформации. Механорецепторный аппарат эндотелиоцитов обеспечивает как быстрые вазомоторные реакции при резком изменении условий тока крови, так и долгосрочную регуляцию за счет изменения экспрессии белков, продуцирующих эндотелиальные вазодилататоры.

Рецепция эндотелием местных гуморальных факторов

Эндотелий является одним из основных локальных регуляторов кровообращения, обеспечивая поддержание тканевого гомеостаза [63, 118, 146]. В этой связи эндотелиоциты, занимая пограничное положение между кровью и тканями, воспринимают не только механические раздражители, обусловленные изменением кровотока, но и ряд гуморальных факторов, связанных с изменениями метаболических процессов в тканях [84]. Локальная гуморальная регуляция тонуса сосудов, опосредованная эндотелием, осуществляется при участии целого ряда эндогенных субстанций, стимулирующих высвобождение вазодилатирующих или вазоконстрикторных эндотелиальных факторов [63, 159].

Дыхательные газы и рН в регуляции вазомоторной функции эндотелия. Концентрация кислорода является одним из ключевых регуляторов сосудистого тонуса. Однако механизмы, обеспечивающие этот процесс, и в том числе роль эндотелия в осуществлении этой реакции до настоящего времени обсуждаются. В частности, не идентифицирован точный механизм рецепции эндотелиальными клетками снижения концентрации кислорода. Полагают, что в эндотелиальных клетках гипоксия дестабилизирует мРНК эндотелиальной NO-синтазы, вызывает окисление тетрагидробиоптерина (BH₄), кофактора eNOS, и способствует образованию активных форм кислорода (АФК). Более долгосрочные эффекты гипоксии на сосудистый тонус ассоциированы с активацией транскрипции гемоксигеназы, обеспечивающей реализацию вазомоторных реакций посредством СО (описание механизма приведено ниже) и индуцируемого гипоксией фактора (hypoxia-inducible factor, HIF), обеспечивающего ремоделирование сосудистого русла путем активации ангиогенеза [48]. Блокирование eNOS в гипоксических условиях нарушает реализацию канонического механизма регуляции сосудистого тонуса посредством NO, однако полагают, что при этом происходит выраженная активация нитритредуктазного компонента цикла оксида азота и высвобождение его из депо, обеспечивающее вазодилататорные реакции [3, 141].

Вместе с тем в последние годы показано, что гипоксия может индуцировать в эндотелиальных клетках образование ряда других веществ, обеспечивающих вазодилатацию. Например, было установлено, что простагландины при гипоксии способны обеспечивать вазодилататорный ответ плечевой артерии при блокаде системы NO-синтазы [56, 97]. В то же время в исследовании на добровольцах было продемонстрировано, что даже при блокаде и системы оксида азота, и простагландинов гипоксия вызывает дилататорные реакции за счет активации образования цитохромом P-450 из арахидоновой кислоты 11- и 12-эйкозатриеновых кислот (11- и 12-EET) [130].

Гиперкапния также является важным регулятором вазомоторной активности эндотелия, стимулируя образование NO и простациклина [55, 107, 109]. Механизм повышения продукции вазодилататоров под влиянием гиперкапнии реализуется за счет регуляции поступления Ca²⁺ в эндотелиальные клетки и зависит от рН. Гиперкапния в сочетании с алкалозом вызывает увеличение внутриклеточной концентрации Ca²⁺, преимущественно за счет его поступления из внеклеточной среды, и более выраженное увеличение продукции простациклина по сравнению с гиперкапнией на фоне ацидоза. Вместе с тем гиперкапния на фоне ацидоза вызывает повышение продукции простациклина за счет увеличения концентрации Ca²⁺ в цитоплазме эндотелиоцитов в результате освобождения из внутриклеточных хранилищ вне зависимости от уровня экстрацеллюлярного кальция [107].

Изменение рН как внутри, так и вне клетки сопровождается изменением сосудистого тонуса. В экспериментальных условиях защелачивание внеклеточной среды, сопровождающееся повышением рН внутри эндотелиальных клеток и миоцитов, вызывает эндотелий-зависимое расслабление гладких мышц сосуда за счет увеличения концентрации NO и реализации соответствующего механизма [44]. При этом в эндотелиальной клетке наблюдается повышение активности eNOS, сопряженное с поступлением Са²⁺ в клетку из внеклеточного пространства [103].

Ответ эндотелиальных клеток на закисление среды более сложен и зависит от степени изменения рН. Умеренное закисление среды индуцирует снижение рН и увеличение концентрации NO только в гладких миоцитах, не затрагивая эндотелиальные клетки. Выраженное снижение рН вызывает увеличение концентрации NO как в эндотелиальных клетках, так и в гладкомышечных клетках, отражая эндотелий-зависимую дилатацию [44].

Таким образом, эндотелий обладает выраженной чувствительностью к изменению концентрации дыхательных газов и ионов водорода. Гипоксия, гиперкапния и изменение рН вызывают изменения концентрации Ca²⁺ и активацию ряда сигнальных систем, обеспечивающих продукцию вазодилататоров, включая NO, простациклин и метаболиты арахидоновой кислоты. Важно отметить, что на дилататорный ответ со стороны эндотелия влияют сочетания изменений парциального давления дыхательных газов и рН, регулируя интенсивность вазомоторных реакций в различных физиологических и патологических условиях, сопровождающихся гипоксией, гиперкапнией и сдвигами кислотно-основного равновесия. Кроме того, при разнонаправленных изменениях концентрации ионов водорода отмечается однонаправленная вазомоторная реакция эндотелиоцитов, то есть как развитие алкалоза, так и ацидоза приводит к вазодилатации, которая носит адаптивное значение, обеспечивая поддержание рН как одной из жестких биологических констант.

Метаболическая регуляция вазомоторной функции эндотелия аденозином. Многочисленные исследования свидетельствуют, что одним из ключевых метаболических регуляторов вазомоторной функции эндотелия является аденозин. Аденозин представляет собой нуклеозид, образующийся при метаболическом стрессе и высокой активности клеток. Он преимущественно образуется ферментом 5'-нуклеотидазой CD73, которая дефосфорилирует АМФ в аденозин, обнаруживаемый вне- и внутриклеточно. Внутри клетки аденозин метаболизируется аденозинкиназой до АМФ, а вне клетки – разрушается под действием аденозиндезаминазы до инозина [63, 85].

Эффекты аденозина опосредуются четырьмя подтипами эндотелиальных аденозиновых рецепторов (AR), относящихся к семейству рецепторов, связанных G-белком (G-protein-coupled receptors, GPCR). AR необходимы для поддержания кровяного давления. В различных сосудах активация аденозиновых рецепторов A_2AAR и A_2BAR опосредует вазодилатацию [64, 106]. При этом активация субтипа A_2AAR имеет наибольшее значение. В дилататорных реакциях, осуществляемых посредством AR, принимают участие такие физиологические факторы, как NO, цитохром-эпоксигеназа, ЕЕТ и АТФ-зависимые калиевые каналы, локализованные на мембранах эндотелиоцитов и гладкомышечных клеток [63, 85].

Вместе с тем показано, что активация аденозиновых рецепторов A₁AR и A₃AR вызывает вазоконстрикцию. Механизм констрикторных реакций при активации A₁AR реализуется посредством цитохрома Р450, который индуцирует образование 20-гидроксиэкозатетраеновой кислоты (20-HETE), оказывающей сосудосуживающий эффект [85].

Таким образом, в метаболической регуляции вазомоторной функции эндотелия принимает активное участие аденозин. Представленные данные свидетельствуют о том, что аденозин способен вызывать как вазодилататорные реакции, так и констрикторные в зависимости от типа рецепторов на поверхности эндотелиальных клеток.

Роль аутакоидов в местной регуляции вазомоторной функции эндотелия. К аутакоидам, воздействующим на эндотелий, относятся брадикинин, гистамин и нейропептиды.

Нонапептид брадикинин – основная эффекторная молекула калликреин-кининовой системы является эндотелий-зависимым вазодилататором, который вносит вклад в релаксацию сосудов и системную гипотензию. В норме, совместно с ренин-ангиотензин-альдостероновой системой, калликреин-кининовая система осуществляет регуляцию местной микроциркуляции. В физиологических условиях брадикинин реализует свою вазодилататорную активность через специфические эндотелиальные В₂-рецепторы, относящиеся к семейству GPCR-рецепторов [63]. Связывание брадикинина с этими рецепторами ведет к мобилизации внутриклеточного Са²⁺ с последующим активированием протеинкиназ и высвобождением простациклина, NO и ряда других дилататорных агентов эндотелиоцитами. Брадикинин также ингибирует образование ангиотензина II и предотвращает разрушение вазодилататорных кининов [62, 123].

Биогенный амин гистамин, выделяемый тучными клетками тканей, вызывает мощную эндотелий-зависимую релаксацию во многих кровеносных сосудах. На мембране эндотелиальных клеток экспрессируются Н₁-рецепторы из семейства GPCR-рецепторов. Связываясь с Н₁-рецепторами, гистамин индуцирует синтез простациклина и NO в эндотелиоцитах. Действие гистамина на эндотелий артериол обусловливает местное расширение сосудов, что выражается в покраснении [37, 124].

Различные нейропептиды, в частности субстанция P, вызывают эндотелий-зависимую релаксацию, например, при раздражении чувствительных нервов [63]. Эндогенным рецептором для субстанции P на эндотелиоцитах является NK1-рецептор (neurokinin 1 receptor), принадлежащий к семейству GPCR-рецепторов. Гиперполяризация, возникающая под действием субстанции P, обусловлена исключительно активацией Ca²⁺-зависимых K⁺-каналов эндотелиальных клеток с последующим высвобождением NO [62, 75].

Таким образом, эндотелиоциты обеспечивают рецепцию различных регуляторных молекул паракринной сигнализации, в результате чего происходит изменение продукции вазодилататоров и вазоконстрикторов, что необходимо для местной регуляции кровотока.

Локальные и системные эффекты цитокинов на вазомоторную функцию эндотелия. Важными регуляторами сосудистого тонуса являются провоспалительные цитокины, которые вызывают вазодилатацию кровеносных сосудов за счет влияния на гладкомышечные клетки. В частности, показано, фактор некроза опухоли альфа макрофагов и гамма-интерферон лимфоцитов вызывают повышеную экспрессию индуцибельной NO-синтазы (iNOS) в гладкомышечных клетках и повышение продукции NO, который аутокринно вызывает снижение тонуса гладких миоцитов, что обусловливает гиперемию в очаге воспаления. Вместе с тем на поверхности эндотелиальных клеток имеются рецепторы к фактору некроза опухоли, гамма-интерферону и широкому спектру интерлейкинов, посредством которых продукция провоспалительных цитокинов вызывает блок эндотелий-зависимой вазодилатации за счет ингибирования экспрессии eNOS и стимуляции продукции вазоконстрикторных агентов, в частности эндотелина 1 [131]. Кроме того, провоспалительные цитокины стимулируют продукцию АФК в эндотелиоцитах, что сопровождается снижением биодоступности NO и нарушением вазодилататорной активности [155]. Циркуляция провоспалительных цитокинов в системном кровотоке сопровождается развитием эндотелиальной дисфункции, ключевым аспектом которой является снижение биодоступности NO и нарушение эндотелий-зависимой вазодилатации, а также повышенной продукцией эндотелием вазоконстрикторных агентов [43].

Противовоспалительные цитокины и, в частности, интерлейкин-10 не только опосредованно уменьшают выраженность эндотелиальной дисфункции за счет снижения продукции провоспалительных агентов, но и способны оказывать прямое протекторное действие на эндотелий. Так, интерлейкин-10 ингибирует индуцированное провоспалительным интерлейкином-1 фосфорилирование ядерного фактора kappa B, что приводит к увеличению активности eNOS [81]. Кроме того, интерлейкин-10 через сигнальный путь JAK-киназы (just another kinase, Janus kinase) и активаторы транскрипции повышает экспрессию eNOS. Интерлейкин-10 снижает чувствительность эндотелия к констрикторным влияниям и оказывает антиоксидантное действие, ингибируя НАДФ-оксидазы, что препятствует накоплению АФК в эндотелиальных клетках. Кроме того, интерлейкин-10 регулирует экспрессию рецепторов эндотелина типа А на гладкомышечных клетках, ингибируя реализацию констрикторного эффекта [125].

Таким образом, провоспалительные цитокины оказывают выраженное влияние на вазомоторную функцию эндотелия локально в очаге воспаления, что, вероятно, носит компенсаторный характер при развитии гиперемии за счет их прямого влияния на тонус гладких мышц сосудов. Нарушение баланса про- и противовоспалительных цитокинов в системном кровотоке приводит к развитию эндотелиальной дисфункции, сопровождающейся угнетением эндотелий-зависимой вазодилатации и повышением продукции вазоконстрикторных веществ.

Влияние системных гуморальных факторов на эндотелий и гормональная регуляция его вазомоторной функции

Катехоламины. В соответствии с классической парадигмой адренергического контроля тонуса сосудов катехоламины, взаимодействуя с соответствующими адренергическими рецепторами (АР), оказывают на гладкомышечные клетки сосудистой стенки тот или иной эффект: при раздражении α₁-АР происходит сокращение гладких мышц сосудов, а при активации β₂-АР – их расслабление [15, 90, 129]. Однако в последние годы традиционная концепция симпатической регуляции сосудистого тонуса претерпевает некоторые изменения, уточняется и дополняется в связи с появлением многочисленных новых экспериментальных данных, касающихся, прежде всего, тонких механизмов реализации вазомоторной функции эндотелия. Так, в 80-х годах ХХ века было показано, что в изолированных артериях и венах норадреналин и его агонисты, связываясь с α₂-АР эндотелиоцитов, оказывают вазодилатирующее действие [69]. Активация этих рецепторов на эндотелиальных клетках стимулировала высвобождение NO – мощного вазодилататора, действие которого ослабляло вазоконстрикцию, вызванную активацией постсинаптических α₁-АР. Позднее важная роль эндотелиальных α₂-АР в регуляции сосудистого тонуса была продемонстрирована как в физиологических условиях, так и при патологии [69].

На сегодняшний день установлено, что агонисты катехоламинов вызывают вазодилатацию, действуя через различные типы (α₂, β₁ и β₃) эндотелиальных адренергических рецепторов, относящихся к семейству GPCR-рецепторов. Активация АР стимулирует высвобождение NO, запуская механизм эндотелий-зависимой вазодилатации [90, 129].

Считается, что циркулирующие катехоламины представляют собой естественные агонисты различных типов эндотелиальных АР ввиду отсутствия в эндотелии симпатической иннервации. Интересно, что в условиях ишемии эндотелиальные клетки обладают способностью самостоятельно синтезировать и высвобождать катехоламины, действующие паракринно и оказывающие проангиогенный эффект [128].

Учитывая имеющиеся данные о влиянии катехоламинов на тонус сосудов, адренергическая вазоконстрикция может в настоящее время рассматриваться как баланс между прямым вазоконстрикторным эффектом на гладкомышечные клетки и непрямым вазодилатирующим действием, связанным с высвобождением NO в результате активации эндотелиальных α₁-АР и β-АР [53].

Адреномедуллин. Адреномедуллин (АМ) – новый пептидный гормон, который принимает участие в регуляции сосудистого тонуса. Он относится к группе белков, кодируемых геном кальцитонина (calcitonin gene related peptides, CGRP). Первоначально высокий уровень АМ был обнаружен в мозговом веществе надпочечников. Впоследствии было установлено, что АМ продуцируется тканями различных органов (почки, легкие и сердце). Циркулирующий АМ в значительном количестве присутствует в сосудистой стенке [150]. Его выработка регулируется такими факторами как оксидативный стресс, провоспалительные цитокины, ангиотензин II, гипоксия, гипергликемия, натрийуретический пептид и альдостерон [116].

Выполняя многие биологические функции, AM в том числе оказывает вазодилататорное действие, проявляя системный гипотензивный и паракринный/аутокринный эффекты. Сосудорасширяющее действие АМ может быть опосредовано NO и/или вазоактивными простаноидами, выделяемыми эндотелиоцитами (эндотелий-зависимая вазодилатация), а также увеличением внутриклеточного цАМФ в гладких миоцитах (эндотелий-независимая вазодилатация) [91]. При эндотелий-зависимой вазодилатации АМ взаимодействует с CGRP-рецепторами на эндотелиальных клетках, увеличивает активность eNOS (либо за счет повышения концентрации свободного внутриклеточного кальция, либо за счет активации протеинкиназы В (Akt) и PI₃K) и стимулирует продукцию NO [116].

Ангиотензин II. Ангиотензин II, являющийся продуктом ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, рассматривается как физиологический антагонист NO [2, 98, 118]. Он может образовываться системно (классический механизм ренин-ангиотензин-альдостероновой системы) и локально за счет продукции тканями собственных компонентов данной системы [118]. Эндотелиальные клетки экспрессируют на своей поверхности эктоэнзим – ангиотензин-превращающий фермент, который усиливает местное образование вазоконстрикторного октапептида ангиотензина II из его циркулирующего предшественника ангиотензина I [98]. В случае локальной продукции ангиотензин II может рассматриваться в качестве аутакоида [118].

Ангиотензин II сокращает гладкомышечные клетки сосудов, действуя прямо (посредством рецептор-связанного каскада фосфолипаза С–Са²⁺) и косвенно (благодаря увеличению высвобождения норэпинефрина из симпатических нервов) [98].

Было показано, что большинство физиологических эффектов ангиотензина II опосредуется рецептором первого типа (AT₁R). Избыточная экспрессия ренина или ангиотензиногена, а также прямое действие ангиотензина II, индуцируют через АТ₁R образование тромбоксана А₂ в эндотелиальных клетках при участии циклооксигеназы (COX) [148]. Кроме того, стимуляция рецепторов ангиотензина II в гладкомышечных клетках сосудов и эндотелиальных клетках активирует НАДФН-оксидазу, усиливая таким образом образование АФК, и увеличивая риск оксидативного повреждения клеток [98].

Одним из основных эффектов ангиотензина II является стимуляция эндотелин-превращающего фермента, который преобразует big-эндотелин в эндотелин-1 (ЭТ-1) – мощный вазоконстриктор [1, 118]. Кроме того, ангиотензин II способен ингибировать NO-синтазу, необходимую для синтеза главного эндотелий-зависимого вазодилататора – NO [1, 118].

Существует мнение, что активация рецепторов второго типа (AT₂R) защищает ткани от ишемии. При реализации данного механизма связывание AT₂R ингибирует Na⁺/H⁺-транспортер и способствует подкислению внутриклеточной среды, что активирует кининогеназу, которая увеличивает продукцию брадикинина, обеспечивающего вазодилататорный эффект. Вместе с тем показано, что ангиотензин-превращающий фермент также эффективно разрушает вазодилататор брадикинин [148].

Кортикостероиды. Кортикостероидные гормоны играют важную роль в контроле тонуса гладких мышц сосудов, регулируя их ответ на вазоконстрикторы через глюкокортикоидные рецепторы [145]. Предполагается, что глюкокортикоиды (ГК) регулируют сосудистую активность, действуя не только на гладкомышечные клетки сосудов, но и на эндотелиальные, поскольку и белок ГК-рецептора, и мРНК были обнаружены в обоих типах клеток [153].

В физиологических концентрациях ГК обеспечивают адекватную реактивность сосудов в отношении вазоконстрикторов и, следовательно, поддерживают нормальное кровяное давление. При патологическом повышении концентрации этих гормонов чувствительность сосудистой стенки к эндотелий-зависимым констрикторным субстанциям увеличивается, что, вероятно, играет определенную роль в патогенезе гипертензии. В частности, доказано, что под влиянием ГК возрастает чувствительность сосудов к ЭТ-1 [93]. ГК также потенцируют вазоконстрикторные эффекты катехоламинов, ангиотензина II и вазопрессина [153].

ГК прямо модулируют функциональное состояние эндотелия. Их действие на эндотелиальные клетки сосудов заключается в ингибировании высвобождения таких важных эндотелиальных вазодилататоров, как NO и простациклин [145]. Так, установлено, что ГК-рецепторы вовлечены в сигналинговые механизмы регуляции экспрессии и активности eNOS. Продемонстрированы прямые ингибиторные эффекты ГК на экспрессию гена eNOS. Наряду с этим, ГК снижают биодоступность NO за счет усиления продукции АФК [145].

Эффекты ГК на синтез эндотелиального простациклина заключаются в угнетении активности COX-1 в фетальных клетках и ингибировании фосфолипазы А2 и синтеза арахидоновой кислоты в эндотелиоцитах взрослого организма [153].

Вазопрессин. В периферических сосудах вазоконстрикторный эффект вазопрессина не связан ни с эндотелием, ни с миоэндотелиальными щелевыми контактами и реализуется за счет влияния этого гормона непосредственно на гладкомышечные клетки [152]. Однако некоторые исследования свидетельствуют, что эндотелиальные клетки сосудов головного мозга экспрессируют на своей поверхности V₁ рецепторы вазопрессина, которые являются членами семейства GPCR-рецепторов. Количество этих рецепторов увеличивается в условиях экспериментальной черепно-мозговой травмы у крыс. Показано, что вазопрессин способен реализовывать вазодилаторное действие на сосуды головного мозга по эндотелий-зависимому механизму, действуя на эндотелиальные V₁ вазопрессинергические рецепторы. Сигнальная трансдукция, опосредованная V₁ рецепторами, включает в себя активацию фосфолипаз C, D и A₂, продукцию инозитол-1,4,5-фосфата (IP₃) и мобилизацию внутриклеточного Са²⁺ [134]. Эндотелий-зависимая вазодилатация, индуцируемая вазопрессином, с одной стороны, возможно вносит вклад в предпочтительное перераспределение кровотока в головной мозг, что имеет компенсаторное значение, например, при кровотечении, а с другой стороны, служит патогенетическим механизмом отека головного мозга при черепно-мозговой травме.

Половые гормоны. Более низкая частота сердечно-сосудистых заболеваний у женщин в пременопаузе, чем у женщин в постменопаузе и у мужчин, объясняется действием женских половых стероидных гормонов [34]. Эти половые различия при возникновении сердечно-сосудистых заболеваний частично объясняются известными положительными эффектами эстрогенов и прогестерона на вазомоторную функцию эндотелия, включая стимуляцию эндотелий-зависимой вазодилатации за счет повышения активности системы NO [46]. На сегодняшний день в литературе хорошо описаны два принципиальных механизма влияния эстрогенов на нитроксидергическую систему эндотелия: геномный, реализуемый путем стимуляции эстрогенами преимущественно через альфа-рецепторы экспрессии eNOS, и не геномный, реализация которого сопряжена с активацией мембранных рецепторов эстрогенов, ассоциированных с G-белками, и запуском ряда сигнальных механизмов, включая PI₃K, Src-семейство киназ, а также ERK (extracellular signal-regulated kinases – киназы, регулируемые внеклеточным сигналом), обеспечивающих повышение продукции оксида азота эндотелиальной NO-синтазой [66, 102].

Помимо действия эстрогенов на систему NO, имеются веские доказательства того, что эстрогены влияют на продукцию других эндотелиальных факторов, включая продукты СОХ. Эстрогены увеличивают синтез простациклина, повышая уровень COX-1, а также простациклинсинтазы, что обусловливает сдвиги вазомоторных реакций от COX-зависимой вазоконстрикции к вазодилатации [100].

Прогестерон действует на вазодилататорную активность эндотелиальных клеток синергично с эстрогенами [112]. На клеточных культурах было продемонстрировано, что прогестерон стимулирует продукцию NO при связывании мембранных рецепторов типа альфа за счет активации фосфорилирования NO-синтазы с участием сигнальных путей PI₃K и MAPK (mitogen-activated protein kinase, митоген-активируемая протеинкиназа) [111].

Андрогены оказывают разнонаправленное действие на вазомоторную функцию эндотелия, стимулируя продукцию, с одной стороны, вазодилататорных факторов, с другой – вазоконстрикторов. Как и эстрогены, андрогены имеют геномный и не геномный механизмы действия на систему регуляции активности eNOS, которые индуцируют эндотелий-зависимую вазодилатацию сосудов. Обнаружено, что дегидроэпиандростерон быстро повышает экспрессию eNOS (геномный путь регуляции) и активность ERK1/2 через не геномный путь, и тем самым увеличивает выделение NO [126]. Тестостерон связывается с мембранными рецепторами эндотелиальных клеток и стимулирует выделение Са²⁺ из эндоплазматического ретикулума, увеличивает активность eNOS и повышает продукцию NO [83]. Вместе с тем следует отметить, что эффекты мужских половых гормонов на eNOS могут быть обусловлены как непосредственным их действием на андрогенные рецепторы, так и за счет ароматазозависимой конверсии андрогенов в эстрогены [68].

Система NO не является единственным механизмом реализации стимулирующего влияния андрогенов на эндотелий-зависимую вазодилатацию. Недавно было продемонстрировано, что андрогены индуцируют вазодилатацию путем связывания андрогенных рецепторов и запуска сигнального пути сероводорода (H₂S) – газового медиатора, участвующего в сердечно-сосудистом гомеостазе [40]. Вместе с тем, данные литературы свидетельствуют о том, что под влиянием андрогенов нарастает продукция вазоконстрикторных факторов эндотелия, в частности ЭТ-1 и метаболитов арахидоновой кислоты, таких как 20-HETE и тромбоксан А₂, обусловливая негативное влияние на сердечно-сосудистую систему [42].

Таким образом, на вазомоторную активность эндотелия оказывают влияние различные гормоны, обеспечивающие системную гуморальную реакцию продукции эндотелиоцитами вазконстрикторных и вазодилататорных веществ. Гормональная регуляция вазомоторной функции эндотелия находится в тесной взаимосвязи с локальными механизмами, которые обеспечиваются многочисленными обратными связями в системе взаимодействий эндотелиальных и гладкомышечных клеток.

Представленные данные позволяют сделать вывод о том, что эндотелиальные клетки обеспечивают восприятие вазомоторных сигналов различной природы, включая механические раздражители – напряжение сдвига и обратимые деформации, обеспечивают рецепцию широкого спектра регуляторных молекул, выделяемых тканями локально и циркулирующих в кровотоке. Следует отметить, что механизмы восприятия вазомоторных раздражителей эндотелиальными клетками, описанные в обзоре – механорецепция, локальная и системная гуморальная регуляция, находятся в тесной взаимосвязи за счет ряда общих внутриклеточных сигнальных путей. Кроме того, вазомоторные гуморальные факторы могут связываться с рецепторами как эндотелиальных, так и гладкомышечных клеток, и вызывать противоположные эффекты при реализации своего действия опосредованно через эндотелий и при непосредственном воздействии на гладкую мускулатуру сосудов, что обеспечивает многочисленные обратные связи в комплексе эндотелий–гладкие миоциты и способствует высокой степени координации констрикторных и дилататорных реакций. Такое разнообразие воспринимаемых факторов, их функциональный синергизм или антагонизм обусловливают формирование сложной регуляторной системы, контролирующей выделение эндотелием вазоактивных веществ.

Оксид азота и NO-синтазы

Первой обнаруженной эндогенно синтезируемой сигнальной молекулой, влияющей на тонус сосудов, был оксид азота, обозначенный сначала как EDRF. К настоящему времени NO является одним из наиболее изученных вазодилатирующих агентов [80].

NO может гиперполяризовать (или реполяризовать) гладкомышечные клетки за счет активации калиевых каналов посредством цГМФ-зависимого (классического) и цГМФ-независимого (альтернативного) механизма. NO, кроме того, влияет и на другие ионные каналы гладкой мускулатуры [62].

NO большей частью образуется из аминокислоты L-аргинина под влиянием ферментов NO-синтаз (NOS) при участии таких кофакторов, как BH₄, флавин-адениндинуклеотид, флавин-мононуклеотид, кальмодулин и протопорфирин IX (гем) [65, 80].

В организме человека и млекопитающих синтез NO осуществляют три изоформы NOS, кодируемые различными генами: нейрональная (nNOS, NO-синтаза I типа), впервые обнаружена в нейронах, где она обеспечивает продукцию NO, действующего как нейрональный мессенджер; iNOS (макрофагальная, NO-синтаза II типа) – экспрессируется клетками при взаимодействии с воспалительными медиаторами или другим повреждающими стимулами; eNOS, которая впервые обнаружена в эндотелиоцитах и является продуцентом NO в сосудистой стенке [2, 25, 63, 159].

Эти изоформы классифицируются по виду клеток, в которых они были первоначально обнаружены. Позднее было показано, что экспрессия этих изоформ также происходит в других клетках, например, кардиомиоцитах, скелетных мышцах, тромбоцитах. Нейрональную и эндотелиальную изоформы иногда объединяют понятием конститутивных NOS, подчеркивая то, что они постоянно экспрессируются в ряде клеток различных типов. Общим для них также является то, что их активность регулируется ионами Ca²⁺ [25, 158].

nNOS производит NO в центральной и периферической нервной системе и принимает участие в клеточной коммуникации [136, 137], регуляции возбудимости нейронов и высвобождении нейротрансмиттеров [133]. nNOS также экспрессируется в сердечных и скелетных миоцитах, гладкомышечных, эндотелиальных и некоторых других видах клеток [63]. Экспрессия nNOS изменяется при острой и хронической гипоксии, сосудистой травме, а также под влиянием таких факторов, как ангиотензин II, тромбоцитарный фактор роста, статины [70, 105, 157, 159].

В физиологических условиях iNOS синтезируется в минимальном количестве. iNOS нечувствительна к кальцию и, когда продуцируется, вызывает образование NO непрерывно. Индукция синтеза iNOS происходит во время инфекции, хронического воспаления и в опухолях [57].

Основной же изоформой, обеспечивающей вазодилатацию, считается эндотелиальная кальций/кальмодулин-зависимая изоформа NO-синтазы – eNOS [80, 156]. Известно, что неактивная eNOS связана с белком кавеолином и локализуется в инвагинациях в клеточной мембране, называемых кавеолами [2, 123]. Когда внутриклеточный уровень Ca²⁺ увеличивается, eNOS открепляется от кавеолина и активируется. Агонисты NO (брадикинин, ацетилхолин, АТФ, АДФ, субстанция Р и др.) могут влиять на открепление NOS от кавеолина, активируя Са²⁺-каналы эндоплазматического ретикулума. Истощение внутриклеточных запасов Са²⁺ в эндоплазматическом ретикулуме индуцирует открытие локализующихся в цитоплазматической мембране эндотелиальных клеток SOC-каналов (кальциевых каналов, активность которых регулируется концентрацией Са²⁺ в эндоплазматическом ретикулуме), что обеспечивает поступление внеклеточного кальция в цитоплазму [144]. Кальций прикрепляется к белку кальмодулину в цитоплазме клетки, который, претерпевая конформационные изменения, связывается с eNOS и увеличивает ее каталитическую активность, обеспечивающую синтез NO из L-аргинина. Уменьшение концентрации Са²⁺ вызывает диссоциацию комплекса Са²⁺-кальмодулин из eNOS, которая, в свою очередь, связывается с кавеолином и становится неактивной.

Второй большой группой механизмов, регулирующих активность конститутивных форм NOS, является их фосфорилирование. Так, фосфорилирование в участке Ser (1177), близко расположенном к С-концу, является критическим условием для активации eNOS. Кроме того, фосфорилирование eNOS по Ser (633) в домене связывания флавин-мононуклеотида также увеличивает активность eNOS, что особенно важно для поддержания синтеза NO после первоначальной активации ионами Ca²⁺ и фосфорилированием по Ser (1177). Напротив, синтез NO ингибируется фосфорилированием в участке Thr (495), что препятствует связыванию кальмодулина с кальмодулинсвязывающим доменом eNOS [104]. Фосфорилирование eNOS регулируется широким спектром протеинкиназ и фосфатаз, включая протеинкиназы В, C и A, цГМФ-зависимую протеинкиназу (ПК-G), цАМФ-зависимую протеинкиназу (AMPK), серин/треонин-фосфопротеин-фосфатазу-1, фосфатазы PP2/PP2A, PP2B [121].

Данные литературы, представленные в предыдущем разделе обзора, свидетельствуют, что активность eNOS и, следовательно, образование NO усиливается несколькими факторами, включая напряжение сдвига и широкий спектр вазодилататорных веществ, вырабатываемых тканями локально или циркулирующих в кровотоке. При этом реализуются как кальций-зависимые, так и кальций-независимые механизмы [33, 88, 115, 159].

NO, синтезированный эндотелием, является мощным вазодилататором. В последние годы было опубликовано несколько обзоров литературы, в частности Гайнуллиной с соавт. [3] и  Гусаковой с соавт. [6], освещающих вазодилатирующее действие NO, поэтому в рамках данной работы кратко изложены лишь основные механизмы NO-зависимого расслабления гладких мышц сосудов.

Классический путь вазодилатации под влиянием эндотелиального NO осуществляется при участии сигнальной системы, обозначаемой рГЦ–цГМФ, в гладких миоцитах. Образовавшийся NO проникает из эндотелиальной клетки в примыкающие гладкомышечные клетки, где он связывается с ферментом растворимой гуанилатциклазой (рГЦ). Активированный таким образом фермент усиливает превращение ГТФ в цГМФ, а цГМФ активирует протеинкиназу G (ПК-G), которая предотвращает приток Ca²⁺ через потенциал-зависимый Ca²⁺-канал и высвобождение Ca²⁺, опосредованное IP₃, из саркоплазматического ретикулума. ПК-G также действует на кальциевую АТФазу саркоэндоплазматического ретикулума (SERCA), что способствует обратному захвату цитозольного кальция в саркоплазматический ретикулум. Концентрация внутриклеточного кальция снижается, инактивируется кальмодулин, который больше не способен активировать киназу легкой цепи миозина (КЛЦМ). Истощение Ca²⁺ также увеличивает активность фосфатазы легкой цепи миозина (ФЛЦМ). Кальциевые мостики между актином и миозином разрушаются и происходит расслабление гладкой мускулатуры [123, 159]. Данный механизм активен постоянно и обеспечивает использование NO для поддержания базального вазодилататорного тонуса.

NO, кроме того, может влиять на клеточную активность независимо от активации рГЦ. Так, NO стимулирует SERCA, что ведет к снижению внутриклеточной концентрации Ca²⁺ и расслаблению гладкой мускулатуры. Пероксинитрит (ONOO^–), образующийся из NO, может непосредственно повысить активность SERCA в результате S-глутатионилирования [157, 159].

Альтернативный путь вазодилатации, опосредованной NO, – S-нитрозилирование. В присутствии акцептора электронов, NO реагирует с тиольными группами цистеина с образованием S-нитрозилированных белков. При этом S-нитрозилированию подвергается не каждый цистеин-содержащий белок и не каждый остаток цистеина в белке [54].

Особое значение для тонуса гладких мышц сосудов имеет S-нитрозилирование, регулирующее экспрессию и функции GPCR-рецепторов. Этот механизм также играет определенную роль в регуляции сосудистого тонуса в целом [54, 149]. Например, NO и S-нитрозотиолы модулируют активность GPCR-киназы 2 (GRK2), которая фосфорилирует β-адренорецепторы и индуцирует десенситизацию и интернализацию рецепторов, ограничивая сигналинг G-белка. NO и S-нитрозотиолы таким образом предотвращают потерю бета-адренергических сигналов в живом организме посредством S-нитрозилирования GRK2, ослабляя фосфорилирование β-адренорецепторов, опосредованное GRK2, и уменьшая десенситизацию и интернализацию рецепторов [149].

GPCR-рецепторы могут также быть S-нитрозилированы непосредственно химическими NO-донорами. В частности, S-нитрозилирование мускариновых или брадикининовых рецепторов нарушает их связывание с G-белками. Аналогичным образом S-нитрозоглутатион ингибирует вазоконстрикцию, опосредованную α₁-адренорецепторами, и связывание лиганда [108]. Кроме того, S-нитрозилирование цистеина (289), присутствующего в ангиотензиновом АТ₁-рецепторе, расположенном в сосудистой стенке, уменьшает аффинность связывания этого рецептора с ангиотензином II, обладающим вазоконстрикторной активностью [159]. Показано также, что связывание цитозольного β-аррестина с лиганд-активированными и GRK-фосфорилированными GPCR-рецепторами стерически препятствует взаимодействию G-белков с активированными GPCR-рецепторами, что приводит к прекращению GPCR-сигналинга [127]. Также β-аррестин 2 может быть S-нитрозилирован по остатку цистеина (410) эндогенным NO и S-нитрозоглутатионом, что усиливает интернализацию рецепторов [110]. Вышеописанные взаимодействия приводят в конечном итоге к расслаблению гладкой мускулатуры сосудов и вазодилатации.

Было, однако, продемонстрировано, что физиологический вазодилататор NO в некоторых условиях, например при гипоксии, способен оказывать противоположное действие, вызывая вазоконстрикцию. Например, сравнительно недавно в эксперименте была показана способность NO вызывать гипоксическое увеличение сокращений коронарных артерий, которое зависит от рГЦ, но не зависит от цГМФ [47, 50].

Таким образом, система NO является ключевым механизмом передачи сигнала от эндотелиальных к гладкомышечным клеткам, который обеспечивает постоянную вазодилататорную активность в физиологических условиях. Основной, но далеко не единственной физиологической мишенью NO в гладких миоцитах является рГЦ. Вместе с тем нитроксидэргическая система имеет ряд альтернативных путей индукции расслабления гладких миоцитов, не зависящих от рГЦ и включающих модуляцию активности рецепторного аппарата гладкомышечных клеток и прямую регуляцию уровня ионов Ca²⁺ в их цитоплазме.

Монооксид углерода (СО)

Основным биологическим источником СО является гем, входящий в состав гемоглобина, миоглобина, цитохрома Р450 и т.д., который деградируется гемоксидазой до биливердина, свободных ионов железа и монооксида углерода [25, 63].

СО является мощным эндогенным вазодилататором во многих (но не всех) типах сосудов. В ответ на некоторые стимулы такие, например, как оксидативный стресс, СО продуцируется гемоксидазой в эндотелиальных и гладкомышечных клетках. Образовавшийся в эндотелии СО может диффундировать к гладкомышечным клеткам и открывать (либо прямым воздействием, либо за счет стимуляции рГЦ и продукции цГМФ) кальций-зависимые калиевые каналы большой проводимости [6, 5, 25 ].

CO может также действовать как внутриклеточный мессенджер. Так, активируя эндотелиальные Ca²⁺-зависимые K⁺-каналы, СО способен гиперполяризовать эндотелиальные клетки и вызывать и/или усиливать эндотелий-зависимую гиперполяризацию гладкомышечных клеток. Кроме того, СО ингибирует цитохром-Р450-монооксидазу и предотвращает катализируемый ею синтез метаболитов арахидоновой кислоты, а именно 20-HETE – эндогенного блокатора Ca²⁺-зависимых K⁺-каналов большой проводимости. Кроме того, СО может оказывать прямое эндотелий-независимое действие на гладкие миоциты, активируя АТФ-зависимые и потенциал-зависимые K⁺-каналы [63].

СО вносит вклад в развитие эндотелиальной дисфункции. Связываясь с простетической группой гема, CO действует как тонический ингибитор eNOS и может вызывать вазоконстрикцию и нарушать зависящую от кровотока вазодилатацию в резистивных артериях. Стимулируя продукцию АФК и последующую активацию тромбоксан-простаноидных рецепторов (ТР-рецепторов), СО оказывает сосудосуживающий эффект [63].

Таким образом, СО представляет собой низкомолекулярный мессенджер, передающий вазомоторные сигналы от эндотелиальных клеток к гладкомышечным за счет влияния на обмен ионов калия и кальция, что опосредует расслабление гладких мышц сосудов. При этом следует отметить активное взаимодействие данного посредника с целым рядом других регуляторных систем, в частности системой NO и метаболитов арахидоновой кислоты, благодаря которым он способен оказывать не только дилататорные, но и констрикторные эффекты.

Сульфид водорода (H₂S)

Сульфид водорода образуется из L-цистеина в цитоплазме клеток под действием цистатионин-β-синтазы и цистатионин-γ-лиазы, а также в митохондриях под действием 3-меркаптопируват-сульфотрансферазы и цистеин-аминотрансферазы. В эндотелиальных и гладкомышечных клетках сосудов продукция H₂S обеспечивается преимущественно действием цистатионин-γ-лиазы [25, 36, 63].

H₂S, синтезируемый в гладкомышечных клетках, действуя аутокринно, может прямо регулировать сосудистый тонус, вызывая вазорелаксацию в результате активации Са²⁺-зависимых K⁺-каналов малой и средней проводимости. Кроме того, расслабление гладких мышц сосудов под действием H₂S происходит в результате стимуляции АТФ-зависимых K⁺-каналов миоцитов посредством S-сульфгидратирования остатков цистеина в белковых рецепторах к сульфомочевине, являющихся структурными компонентами этих каналов [6, 36, 58, 76].

H₂S, продуцируемый цистатионин-γ-лиазой в эндотелиальных клетках, вызывает их гиперполяризацию, активируя Са²⁺-зависимые K⁺-каналы малой и средней проводимости. Последующая гиперполяризация гладкомышечных клеток происходит, вероятно, либо вследствие непосредственного переноса через нексусы миоэндотелиальных соединений, либо в результате выброса K⁺ из эндотелиальных клеток с последующей стимуляцией K⁺-каналов внутреннего выпрямления гладкомышечных клеток и/или Na⁺, K⁺-АТФазы [36, 87]. С другой стороны, показано, что H₂S может стимулировать путь NO–цГМФ посредством увеличения активности eNOS и ингибирования фосфодиэстеразы, разрушающей цГМФ [36]. При этом в низких концентрациях H₂S значительно увеличивает релаксацию гладкомышечных клеток сосудов, индуцированную NO, способствуя реализации цГМФ-зависимого и цГМФ-независимого механизмов дилатации. Эндотелиальная продукция H₂S может регулироваться некоторыми медиаторами, связывающимися с эндотелиальными клетками, например ацетилхолином. Действие H₂S как фактора эндотелий-зависимой гиперполяризации является резервным механизмом регуляции сосудистого тонуса, играющего важную роль при дефиците NO [58]. Эндотелиальный H₂S-опосредованный сигналинговый механизм реализуется при некоторых патологических состояниях, включая ожирение и синдром ишемии/реперфузии, что может рассматриваться как специфический защитный механизм, поддерживающий регуляцию сосудистого тонуса [25, 36].

Вместе с тем H₂S может действовать как вазоконстрикторная субстанция. Этот метаболит может уменьшать биодоступность NO, образуя с ним нитрозотиольные соединения, и ингибировать eNOS, предотвращая ее взаимодействие с ВН₄. Кроме того, H₂S участвует в образовании вазоконстрикторных простагландинов за счет активации фосфолипазы А₂ [63].

Таким образом, H₂S является еще одним низкомолекулярным посредником и модулятором системы NO, способным вызывать и потенцировать гиперполяризацию и релаксацию гладкомышечных клеток сосудов.

Активные формы кислорода: роль пероксида водорода в передаче дилататорных сигналов

Нормальный эндотелий производит ряд АФК, включающих парамагнетический свободный радикал супероксид (${\text{O}}_{2}^{ - }$) и гидроксил (НО^–), а также диамагнетик (Н₂О₂), которые действуют как физиологические редокс-сигналы. АФК образуются в клетках при участии ряда ферментов, главными из которых являются НАДФН-оксидазы семейства Nox (Nox 1–5 и dual oxidases – DUOX1 и DUOX2). В эндотелиальных клетках экспрессируются Nox 1, 2, 4 и 5, при этом ведущую роль в образовании здесь АФК играют Nox 2 и 4. Дополнительный вклад вносят COX, ксантин-оксидаза, цитохромы, митохондрии и мономерная форма eNOS [139].

Н₂О₂ образуется в результате спонтанной дисмутации супероксида или дисмутации супероксида под действием супероксиддисмутаз (СОД) [139]. В отличие от короткоживущего ${\text{O}}_{2}^{ - }$, имеющего заряд, который не позволяет супероксиду преодолевать липидные бислои, Н₂О₂ более стабилен и, будучи незаряженным, может диффундировать из эндотелиальных клеток, достигая близлежащих гладкомышечных клеток [139].

Н₂О₂ может вызывать вазодилатацию за счет механизма редокс-опосредованной активации потенциал-зависимых K⁺-каналов гладкомышечных клеток. В некоторых сосудах вазодилатация, связанная с действием Н₂О₂, либо носит эндотелий-зависимый характер и полностью опосредуется eNOS и NO, либо является эндотелий-независимой и реализуется за счет прямой активации рГЦ и, возможно, COX [139].

Характер участия Н₂О₂ в эндотелий-зависимой гиперполяризации может зависеть от типа стимулирующего фактора для эндотелиальных клеток. К примеру, в человеческих коронарных артериях Н₂О₂ служит фактором переноса, который опосредует вазодилатацию, зависящую от тока крови. В данном случае гиперполяризация возникает в результате открытия Ca²⁺-зависимых K⁺-каналов большой проводимости в гладкомышечных клетках [139].

Следует подчеркнуть, что в зависимости от типа сосуда и концентрации H₂O₂ может как расслаблять, так и сокращать гладкомышечные клетки. В различных типах сосудов Н₂О₂ может или прямо вызывать вазоконстрикцию, или в результате стимуляции рецепторов, таких как α₁-АР, ТР и АТ₁, или при механических воздействиях, например, растяжении. Показано также, что низкие концентрации H₂O₂ (<100 мкмоль) могут индуцировать вазоконстрикцию, тогда как высокие концентрации (>0.3 ммоль) вызывают транзиторное расслабление сосуда с последующим его сокращением [63, 139].

Чрезмерное образование АФК связано с эндотелиальной дисфункцией. Дисбаланс между прооксидантами и антиоксидантами приводит к так называемому оксидативному стрессу. Оксидативный стресс определяется как повреждение, причиняемое клеткам, в результате увеличенного образования АФК и/или снижения антиоксидантного ресурса [1, 82].

Эндотелиальная дисфункция при сосудистых заболеваниях связана в первую очередь с Nox 1 и Nox 2 [80, 132]. Nox 4 в отличие от Nox 1 и Nox 2 постоянно и активно продуцирует Н₂О₂ и ее продукция повышается при сосудистых заболеваниях. Вследствие этого Nox 4 может вовлекаться в прогрессию сердечно-сосудистых болезней, включая сердечную недостаточность и гипертензию [41, 92]. Изоформа Nox 5 – единственная НАДФН-оксидаза, активность которой регулируется уровнем внутриклеточного Са²⁺. Было установлено, что Nox 1, Nox 2 и Nox 5 усиливают эндотелиальную дисфункцию, воспаление и апоптоз у животных с экспериментально индуцированным диабетом, атеросклерозом и гипертензией. Высокий уровень Nox 5 обнаружен у больных при поражении коронарных артерий [80]. Оксидативный стресс является также основным проявлением эндотелиальной дисфункции при цереброваскулярной патологии [52] и при сепсисе [31, 32].

Большое значение при развитии эндотелиальной дисфункции принадлежит взаимодействию АФК с системой NO [80]. При этом происходит окисление BH₄ с последующим переходом eNOS из димерной формы в мономерную, в дальнейшем функционирующую как НАДФН-оксидаза и генерирующую супероксид-анионы. Особенности взаимодействия низкомолекулярных мессенджеров между собой во многом объясняются концепцией циклических превращений в системе NO, предложенной и развиваемой Реутовым и соавторами [20, 21, 23], согласно которой ключевую роль в переходе от физиологических к патологическим реакциям имеет значительное превышение адекватного ферментативно-регулируемого уровня концентрации NO или ${\text{O}}_{2}^{ - }$. При этом NO и ${\text{O}}_{2}^{ - }$ начинают напрямую взаимодействовать друг с другом, в результате чего образуется активный пероксинитрит, который реагирует с протоном с образованием транс-изомера ONOOH^–, затем с другой молекулой NO с образованием NO₂ (диоксид азота) и N₂O₃ (оксид азота III, азотистый ангидрид). Далее N₂O₃ взаимодействует с остатками цистеина в белках, диоксид азота реагирует с дезокси-формой гемсодержащих белков и восстанавливается до NO, а кислород связывается с гемсодержащими белками и ингибирует их нитритредуктазную активность [6, 22]. ${\text{NO}}_{2}^{ - }$ способен взаимодействовать с макромолекулами, такими как ДНК, а также белками и липидами, входящими в состав биомембран эндотелиальных клеток, нарушать целостность самих мембран и субклеточных структур и, в конечном итоге, вызывать гибель этих клеток. Морфологическому и функциональному повреждению эндотелия предшествуют нарушения кальциевого гомеостаза, вызванные АФК [139].

Таким образом, в системе эндотелий–гладкомышечные клетки передача сигнала осуществляется целым спектром низкомолекулярных посредников, включая NO, CO, H₂S и АФК. Газовую сигнализацию, наряду с Ca²⁺ и циклическими нуклеотидами, в настоящее время рассматривают в качестве одного из ключевых механизмов реализации и регуляции вазомоторной функции эндотелия. Эти соединения находятся в тесной взаимосвязи, регулируя баланс дилататорных и констрикторных эндотелий-зависимых реакций гладких мышц в физиологических условиях, а также имеют ключевое значение при развитии эндотелиальной дисфункции.

Простациклин

Простациклин представляет собой конечный метаболит арахидоновой кислоты, образующийся под действием COX-2. Экспрессия COX-2 отмечается при повреждении эндотелия и действии на него воспалительных цитокинов. COX-2 превращает арахидоновую кислоту в простагландин Н₂, который затем преобразуется в простагландин I₂ под действием простациклин-синтетазы [29]. Простагландин I₂ связывается с простациклиновыми рецепторами, которые расположены на тромбоцитах и гладкомышечных клетках сосудов. Простациклин, связывающийся со специфическими рецепторами гладкомышечных клеток, активирует аденилатциклазу, которая индуцирует синтез цАМФ. цАМФ активирует протеинкиназу А, что в конечном счете ведет к расслаблению гладкой мускулатуры. При этом происходит открытие одного или нескольких типов K⁺-каналов.

Следует отметить, что в присутствии NO блокирование продукции простагландина I₂ не оказывает эффекта на вазодилатацию. Однако при уменьшении синтеза NO, остаточная дилатация происходит благодаря увеличенной выработке простагландина I₂, предполагая компенсаторную роль этого фактора в механизме вазодилатации в условиях дефицита NO [101].

Таким образом, образование эндотелиальными клетками простациклина синергично дополняет дилататорные реакции, обусловленные системой NO. Важно отметить, что значение данной системы компенсаторно возрастает при блокаде вазодилатации, обусловленной NO.

Эндотелий-зависимые факторы гиперполяризации

EDHF – многочисленная группа продуцируемых эндотелием факторов, которые могут вызывать гиперполяризацию подлежащих гладкомышечных клеток. NO и простагландин I₂ могут также расслаблять сосуды посредством гиперполяризации гладкомышечных клеток. Однако в ряде экспериментов было показано, что при ингибировании систем NO и простагландина I₂, по-прежнему наблюдалась гиперполяризация, что указывало на участие в этом процесс другого или других фактора/ов. Со временем был открыт целый ряд веществ, обладающих способностью гиперполяризовать мембраны клеток гладких мышц сосудов. В связи с этим сейчас ведущие зарубежные ученые предлагают обозначать акронимом EDHF только не идентифицированные субстанции, вызывающие гиперполяризацию, а хорошо изученным факторам присваивать собственное адекватное название [62].

EDHF-опосредованные физиологические ответы в эндотелиальных клетках подразумевают увеличение концентрации внутриклеточного Ca²⁺, открытие Ca²⁺-зависимых K⁺-каналов малой и средней проводимости, выброс ионов K⁺ из клетки в экстрацеллюлярное пространство. В результате развивается гиперполяризация эндотелиальных клеток. Гладкомышечные клетки, в ответ на изменение уровня экстрацеллюлярного K⁺, также высвобождают К⁺ из клетки. Возникает эндотелий-зависимая гиперполяризация гладкомышечных клеток. Изменение мембранного потенциала гладкомышечных клеток приводит к снижению уровня внутриклеточного Са²⁺, что выражается в их расслаблении.

В настоящее время к идентифицированным EDHF, вызывающим вазодилатацию, относят, в частности, метаболиты арахидоновой кислоты (эпоксиэйкозатриеновые кислоты и продукты липоксигеназ) и натрийуретический пептид С-типа.

Эпоксиэйкозатриеновые кислоты (ЕЕТ). ЕЕТ образуются в эндотелиальных клетках из арахидоновой кислоты при участии цитохром-Р450-эпоксигеназ 2С и 2J и вносят определенный вклад в эндотелий-зависимое расслабление различных кровеносных сосудов. ЕЕТ гиперполяризуют гладкомышечные клетки коронарных артерий и увеличивают пропускную способность кальций-зависимых калиевых каналов посредством сигнального каскада, связанного с G-белком. ЕЕТ могут также регулировать кальциевый гомеостаз, модулируя кальциевые SOC-каналы в ответ на истощение запасов кальция в эндоплазматическом ретикулуме. При взаимодействии эндотелиальных клеток между собой ЕЕТ могут вызывать бифазные изменения в нексусах – щелевидных межклеточных каналах, через которые могут передаваться сигналы между клетками. Миоэндотелиальные нексусы обеспечивают обмен ионами К⁺ между гладкомышечными и эндотелиальными клетками. ЕЕТ, воздействуя на эти нексусы, способствуют передаче эндотелиальной гиперполяризации на гладкомышечные клетки [63, 123].

Помимо сосудорасширяющего (на уровне артериол) действия, ЕЕТ оказывают противовоспалительный эффект, дезагрегационное действие, улучшая микроциркуляцию и способствуя восстановлению тканей после ишемического повреждения (в частности, после инфаркта миокарда и ишемического инсульта). ЕЕТ снижают системное артериальное давление и усиливают диурез за счет торможения канальцевой реабсорбции натрия и воды в почках, способствуют клеточной пролиферации, оказывают эндокринное действие и др. [123].

Другая группа продуктов метаболизма арахидоновой кислоты, вызывающих вазодилатацию, образуется при участии ферментов липоксигеназ (ЛОГ), экспрессируемых эндотелиоцитами [49, 61]. Вазоактивные продукты некоторых ЛОГ относятся к EDHF, опосредующим эндотелий-зависимую релаксацию гладкомышечных клеток в ответ на ацетилхолин, брадикинин и напряжение сдвига [67]. Так, в эндотелии некоторых сосудов синтезируется 15-ЛОГ; ее вазоактивным метаболитом является 15-гидрокси-11,12-эпоксиэйкозатриеновая кислота (15-Н-11,12-НЕЕТА), которая подвергается гидролизу растворимой эпоксидгидролазой и превращается в 11,12,15-тригидроксиэйкозатриеновую кислоту (11,12,15-ТНЕТА). НЕЕТА и ТНЕТА являются эндотелий-зависимыми гиперполяризующими факторами, вызывающими вазодилатацию за счет активации Са²⁺-зависимых K⁺-каналов малой проводимости. В других артериях эндотелиоциты продуцируют 12-ЛОГ, катализирующую образование 12-гидроксиэйкозатетраеновой кислоты, которая обеспечивает расслабление клеток гладких мышц сосудов за счет активации Са²⁺-зависимых калиевых каналов большой проводимости [49, 67].

Образование вазодилататорных эйкозаноидов, опосредованное ЛОГ, вносит существенный вклад в регуляцию сосудистого тонуса, поскольку в некоторых артериях вазодилатация в значительной степени обеспечивается именно ЛОГ-метаболитами арахидоновой кислоты [61, 63].

Натрийуретический пептид С-типа (НПС). НПС высвобождается из эндотелиальных клеток под действием ацетилхолина и активирует специфические рецепторы (NPR-C) на гладкомышечных клетках сосудов. Гиперполяризация гладкомышечных клеток возникает в результате независимой от цГМФ активации K⁺-каналов, регулируемых G-белком. Выработка НПС стимулируется эндотелином, ангиотензином II, предсердным и мозговым натрийуретическими гормонами и напряжением сдвига. Секреция НПС снижается при повышении концентрации липопротеидов низкой плотности [19, 62].

Таким образом, эндотелий зависимая вазодилатация обеспечивается многочисленными БАВ, включая не только систему NO и простациклина, но и ряд других обособленных факторов, что подчеркивает критическую физиологическую важность дилататорных механизмов в поддержании сосудистого гомеостаза. Вместе с тем следует отметить, что многие механизмы эндотелий-зависимой вазодилатации до настоящего времени изучены недостаточно. Перспективы подобных исследований обусловлены необходимостью разработки новых терапевтических стратегий, основанных на использовании альтернативных механизмов эндотелий-зависимой вазодилатации.

Миоэндотелиальные межклеточные контакты в реализации механизмов эндотелий-зависимой вазодилатации

Наличие тесного контакта между эндотелиальной и гладкомышечной клеткой представляется совершенно необходимым условием в осуществлении вазодилатации, обусловленной эндотелий-зависимой гиперполяризацией [38].

Как было упомянуто выше, прямая передача ионов в области миоэндотелиальных соединений осуществляется за счет межклеточных взаимодействий посредством нексусов [62]. Нексусы обнаружены на всех типах клеток, включая клетки стенки кровеносных сосудов. Сигнальный микродомен, образующий нексус, включает в себя многочисленные мембранные каналы, через которые осуществляется межклеточный перенос ионов, метаболитов и малых молекул, таких как АТФ, IP₃ и др. [38, 89, 138].

Нексусы состоят из двух стыкующихся между собой полуканалов – коннексонов. Каждый коннексон является олигомером, состоящим из шести белковых субъединиц, называемых коннексинами. Белки коннексинов имеют в своей структуре внутриклеточный N-конец, четыре трансмембранных домена, две экстрацеллюлярные петли, одну интрацеллюлярную петлю и гибкую, крайне неструктурированную интрацеллюлярную С-терминальную область, содержащую множество сайтов для потенциальных взаимодействий с белками и посттрансляционных модификаций [38].

В клетках, образующих стенку кровеносного сосуда, обнаружено и охарактеризовано четыре типа коннексинов: Сх37, Сх40, Сх43 и Сх45. При этом эндотелиальные клетки экспрессируют Сх37, Сх40 и Сх43, а гладкомышечные – Сх37, Сх40, Сх43 и Сх45 [71]. Отмечено, что экспрессия коннексинов в эндотелиальных клетках значительно больше, чем в гладкомышечных [138]. В местах миоэндотелиальных контактов обнаружены Сх37, Сх40 и Сх43 [71].

В области миоэндотелиальных соединений в артериях кроме коннексинов были обнаружены Ca²⁺-зависимые K⁺-каналы средней проводимости и, в меньшем количестве, Ca²⁺-зависимые K⁺-каналы малой проводимости, TRP-каналы, субъединицы Na⁺,K⁺-АТФазы. Показано, что ионные каналы, расположенные здесь в непосредственной близости друг от друга, работают в тандеме, обеспечивая специфический ответ с пространственно-временной рестрикцией и гетероцеллюлярную обратную связь между эндотелиоцитами и миоцитами [38].

С функциональной точки зрения, присутствие нексусов в области миоэндотелиальных соединений является ключевым фактором переноса гиперполяризации с эндотелиальной клетки на гладкомышечную. Предполагается, что близкое расположение этих двух типов клеток в стенке сосуда является необходимым условием для накопления K⁺, высвобождаемого из эндотелиальной клетки через Ca²⁺-зависимые K⁺-каналы малой и средней проводимости с дальнейшей активацией K⁺-каналов внутреннего выпрямления и Na⁺,K⁺-АТФазы в гладкомышечной клетке, что индуцирует ее гиперполяризацию [38].

Будучи активатором гиперполяризации эндотелиальной клетки, кальций также вносит существенный вклад в релаксационный процесс. В области миоэндотелиальных соединений происходит специфическое увеличение концентрации Ca²⁺, благодаря присутствию здесь источника Ca²⁺ (эндоплазматический ретикулум), а также близкому расположению рецепторов IP₃ и Ca²⁺-зависимых K⁺- каналов средней проводимости [38].

Хотя главной зоной, обеспечивающей гиперполяризацию, является миоэндотелиальное соединение, области контакта эндотелиальных клеток между собой играют в этом процессе не меньшую роль, так как распространение гиперполяризации по эндотелию является центральным звеном обеспечения координированного ответа всего кровеносного сосуда на получаемый стимул. Эта функция эндотелия реализуется благодаря наличию в местах контакта между эндотелиоцитами Ca²⁺-зависимых K⁺-каналов малой проводимости и трех вышеназванных типов коннексинов. При этом наибольший вклад в проведении гиперполяризации вдоль эндотелиального слоя вносит Сх40 [71].

Большое значение миоэндотелиальных соединений для реализации вазодилатации, связанной с гиперполяризацией, было продемонстрировано в эксперименте при ряде патологических состояний. Оказалось, что при выраженной дисфункции эндотелия артериальной стенки число миоэндотелиальных соединений увеличивается, позволяя предположить компенсаторный характер этого явления [38, 73].

Таким образом, миоэндотелиальные соединения, обеспечивающие посредством нексусов прямые межклеточные взаимодействия в сосудистой стенке, способствуют реализации эндотелий-зависимого расширения кровеносных сосудов. Работа системы межклеточных контактов координирована с системами межклеточных посредников и способна к компенсаторному усилению при недостаточном выделении БАВ, обеспечивающих вазодилатацию.

Представленные литературные данные позволяют сделать вывод о том, что эндотелий-зависимая вазодилатация осуществляется сложным комплексом механизмов, которые включают систему БАВ, обеспечивающих паракринную сигнализацию между эндотелиальными и гладкомышечными клетками, а также межклеточные коммуникативные контакты, представленные нексусами. Основными классами мессенджеров, обеспечивающих вазодилататорные реакции сосудов, являются низкомолекулярные соединения – газообразные посредники, простациклин и группа эндотелиальных гиперполяризующих факторов. Особое значение в функционировании системы газообразных посредников принадлежит NO, который вместе с тем находится в тесной взаимосвязи с сигнальными механизмами, реализуемыми CO, H₂S и АФК. Дисбаланс в продукции газообразных посредников и АФК является ключевым механизмом развития эндотелиальной дисфункции. Продукция простациклина представляет собой синергичный системе NO механизм вазодилатации, значимость которого значительно возрастает при угнетении нитроксидэргической регуляции. Эндотелиальные гиперполяризующие факторы – группа относительно плохо изученных соединений, которые совместно с миоэндотелиальными нексусами обеспечивают вазодилатацию при блокаде продукции NO и простациклина. Следовательно, эндотелиальные клетки имеют множественные механизмы передачи дилататорного сигнала гладким миоцитам сосудистой стенки, что обеспечивает возможность компенсации в патологических условиях эндотелий-зависимой вазодилатации. Восприятие гладкомышечными клетками вазодилататорных сигналов эндотелия в конечном итоге приводит к гиперполяризации, снижению цитозольной концентрации ионов Ca²⁺ и релаксации, обеспечивающими расширение сосудов. Однако представленные данные литературы свидетельствуют, что эффекты эндотелиальных дилататоров могут реализовываться посредством различных механизмов, включая перераспределение ионов K⁺ и Na⁺ с изменением мембранного потенциала гладкомышечной клетки, внутриклеточную сигнализацию циклическими нуклеотидами, изменение чувствительности рецепторов миоцитов к констрикторным веществам. Следовательно, своеобразная физиологическая “комплаентность” миоцитов к дилататорным сигналам эндотелия обеспечивается многочисленным мишенями для их восприятия и подчеркивает исключительную функциональную значимость эндотелий-зависимой вазодилатации.

Эндотелин-1 в реализации вазоконстрикторной функции эндотелия

Эндотелин (ЭТ) – наиболее сильный из известных вазоконстрикторов. Он экспрессируется в организме человека в трех изоформах: ЭТ-1, эндотелин-2 (ЭТ-2) и эндотелин-3 (ЭТ-3). ЭТ-1 представлен в основном в сосудистом эндотелии, в то время как ЭТ-2 и ЭТ-3 менее распространены [2, 114].

Эндотелиальные клетки продуцируют препроэндотелин (предшественник), преобразующийся путем отщепления полипептидных фрагментов в big-эндотелин. В результате протеолитического расщепления под действием мембраносвязанной металлопротеиназы – эндотелин-превращающего фермента, находящегося внутри и на поверхности эндотелия, из big-эндотелина образуется ЭТ-1. Продукция ЭТ-1 стимулируется интерлейкинами, фактором некроза опухоли α, а подавляется NO и простагландин I₂. Напряжение сдвига вызывает снижение экспрессии ЭТ-1 после первоначального усиления [114].

Вазомоторный эффект ЭТ определяется его концентрацией в плазме крови. В низких концентрация ЭТ-1 действует аутокринно-паракринным способом на эндотелиоциты, стимулируя высвобождение релаксирующих факторов. При увеличении концентрации ЭТ-1 паракринным способом вызывает активацию рецепторов на гладкомышечных клетках и наблюдается сосудистый спазм [2, 24]. Одним из наиболее значимых регуляторов выработки ЭТ-1 в эндотелиоцитах является трансформирующий фактор роста (TGFβ), который приводит к увеличению выработки препроэндотелина [45].

Эффекты ЭТ-1 реализуются путем активации двух типов рецепторов – ЭТ_А и ЭТ_В, которые относятся к семейству GPCR [7, 28, 114]. Рецепторы к эндотелину были обнаружены как на гладкомышечных клетках (ЭТ_А и ЭТ_В2), так и на эндотелиальных клетках (ЭТ_В1). Рецепторы к ЭТ-1 распределены неравномерно: в венах соотношение экспрессии рецепторов ЭТ_А : ЭТ_В меньше по сравнению с артериями. Когда ЭТ-1 связывается с ЭТ_А или ЭТ_В2 рецепторами, открываются Са²⁺ каналы и экстрацеллюлярный кальций проникает в клетку, что вызывает вазоконстрикцию [123].

При активации ЭТ_В1 рецепторов происходит активация eNOS эндотелиальных клеток, сопровождающаяся повышением продукции NO и простациклинa и одновременно снижением синтеза ЭТ-1. При этом происходит ограничение вазоконстрикторного эффекта ЭТ-1 и развивается вазодилатация [7].

Таким образом, продукция ЭТ-1 эндотелиальными клетками в физиологических условиях тесно связана с функционированием системы NO и обеспечивает один из механизмов саморегуляции сосудистого тонуса. Нарастание продукции ЭТ-1 сопровождается его паракринным действием на гладкие миоциты, связыванием эндотелиновых рецепторов которых вызывает поступление ионов Ca²⁺ в цитоплазму и инициирует сокращение.

Вазоконстрикторные метаболиты арахидоновой кислоты

Среди эндотелий-зависимых вазоконстрикторов весьма значимыми являются метаболиты арахидоновой кислоты, в частности, тромбоксан А₂, простагландин Н₂ и простагландин F_2α.

Тромбоксан А₂ (ТХА₂). При эндотелиальной дисфункции метаболизм арахидоновой кислоты переключается на высвобождение ТХА₂ и других вазоконстрикторных простаноидов. COX-1 превращает арахидоновую кислоту в простагландин Н₂, из которого синтезируется ТХА₂ под действием тромбоксансинтазы. ТХА₂ реализует свой эффект воздействием на тромбоксан-простаноидные (ТР) рецепторы, которые локализуются на тромбоцитах и гладкомышечных клетках сосудов. Связывание ТХА₂ с ТР-рецепторами гладкомышечных клеток приводит к снижению уровня цАМФ и увеличению концентрации цитозольного Са²⁺, что ведет к вазоконстрикции. Поддержание гомеостаза в здоровом сосуде обеспечивается балансом активности простагландина I₂ и ТХА₂ [29, 72, 123].

Простагландин F_2α. Простагландин F_2α синтезируется из простагландинов Н₂, D₂ и E₂ при участии соответствующих мембраносвязанных редуктаз [63]. Простагландин F_2α, взаимодействуя со специфическим FP-рецептором, а также с ТР-рецепторами гладких миоцитов, вызывает увеличение внутриклеточной концентрации Са²⁺, сопровождающееся выраженным вазоконстрикторным эффектом [63]. Особую роль в обеспечении вазоконстрикции простагладины E₂ и F_2α играют при ингибировании простациклинсинтазы фармакологическим воздействием или в результате пероксинитрит-зависимого нитрирования тирозина при дисфункции эндотелия [29, 143].

Фактор активации тромбоцитов (ФАТ). ФАТ представляет собой глицерофосфолипид, также являющийся продуктом метаболизма арахидоновой кислоты. Аутокринное и паракринное действие ФАТ опосредуется специфическим PAFR-рецептором, относящимся к семейству GPCR-рецепторов, который локализуется на плазматической мембране различных клеток, включая эндотелиоциты [113].

Показано, что продукция ФАТ эндотелиальными клетками запускается такими факторами, как гистамин, брадикинин, тромбин, ангиотензин II и АТФ, которые, связываясь со специфическими мембранными рецепторами, вызывают увеличение концентрации внутриклеточного Ca²⁺ за счет высвобождения Ca²⁺ из внутриклеточных запасов в ЭПР и притока экстрацеллюлярного Ca²⁺ через лиганд-зависимые Ca²⁺-каналы. Повышенная концентрация Ca²⁺ активирует фосфолипазу А₂, инициирующую продукцию арахидоновой кислоты, из которой синтезируется ФАТ. Связывание ФАТ с PAFR-рецептором на поверхности гладкомышечной клетки активирует фосфолипазу С, что запускает каскад реакций, приводящих в конечном итоге к вазоконстрикции [35, 39].

ФАТ, кроме того, стимулирует эндотелиальные клетки к высвобождению свободной арахидоновой кислоты и превращению ее в эйкозаноиды, которые опосредуют некоторые эффекты ФАТ [39].

20-гидроксиэйкозатетраеновая кислота (20-НЕТЕ). 20-НЕТЕ – продукт метаболизма арахидоновой кислоты, образующийся в гладкомышечных клетках сосудов при участии двух изоформ цитохром-Р450-гидролазы – CYP4A и CYP4F. 20-НЕТЕ обладает мощным вазоконстрикторным эффектом [60, 63, 77].

Образование 20-НЕТЕ стимулируется в гладких миоцитах ЭТ-1, серотонином, а также ангиотензином II [60, 63, 77]. При этом взаимосвязь 20-HETE с ренин-ангиотензин-альдостероновой системой следует подчеркнуть особо, поскольку она имеет большое значение в патогенезе гипертензии. В эксперименте ангиотензин II стимулирует синтез и высвобождение 20-HETE, что усиливает гипертензивный эффект этого гормона. Ангиотензин II и 20-HETE действуют на клетки сосудистой стенки параллельно, используя такие механизмы, как стимуляция образования АФК, активация универсального “ядерного” фактора транскрипции NF-kB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells) и индукция воспалительных молекул адгезии (ICAM/VCAM). Более того, 20-HETE рассматриваются как потенциальные индукторы и транскрипционные активаторы экспрессии эндотелиального ангиотензин-превращающего фермента в эндотелиальных клетках микрососудов [51, 77]. Эксперименты по моделированию артериальной гипертензии подтверждают, что повышенная продукция 20-HETE опосредуется ренин-ангиотензин-альдостероновой системой и зависит от нее. Действуя согласованно, эти два фактора усиливают сосудистую дисфункцию и гипертензию [77, 79].

Кроме гладких миоцитов 20-HETE продуцируется в организме и другими типами клеток. Интересно, что образование этого метаболита происходит в эндотелиальных прогениторных клетках, которые принимают участие в постнатальной неоваскуляризации, тогда как зрелые эндотелиальные клетки в большинстве типов сосудов лишены способности синтезировать 20-HETE [77].

20-НЕТЕ оказывает прямой вазоконстрикторный эффект на гладкомышечные клетки, взаимодействуя со специфическим сайтом связывания. Следует отметить, что эйкозаноиды опосредуют свое действие через специфические эйкозаноидные рецепторы, связываясь также с неспецифическим рецепторами, например рецепторами, активируемыми пероксисомными пролифераторами – PPAR (peroxisome proliferator-activated receptors). Недавно в качестве специфического рецептора для 20-HETE в эндотелии был идентифицирован новый GPCR-рецептор [60].

Реализуя свой вазоконстрикторный эффект, 20-НЕТЕ фосфорилирует и ингибирует Са²⁺-зависимые K⁺-каналы большой проводимости, вероятно используя метаболические пути, опосредованные протеинкиназой С или MAPK, с последующей активацией TRPC6 и потенциал-зависимых Ca²⁺-каналов. В результате происходит деполяризация мембраны гладкомышечных клеток и их сокращение [63, 77].

Вазоконстрикторный эффект 20-НЕТЕ реализуется также непрямым эндотелий-зависимым путем за счет СОХ-опосредованной продукции тромбоксана А₂ и простагландина F_2α [60] или высвобождения вазоактивных нейропептидов вследствие активации TRPV1 на нервных окончаниях [63].

20-НЕТЕ играют важную роль в модуляции тонуса сосудов головного мозга, почек, сердца и других внутренних органов в норме и при патологии [60]. В эксперименте показано, что, аналогично многим другим вазоактивным веществам, 20-НЕТЕ могут действовать как эндотелий-зависимый вазодилататор, в частности в легочных артериях, реализуя механизмы, опосредованные NO или COX, и таким образом участвовать в общей регуляции сосудистого тонуса в организме [63, 77].

Таким образом, все вышеописанные вазоконстрикторные субстанции в физиологических условиях продуцируются эндотелием в небольших регуляторных количествах, что обусловливает превалирование вазодилататорных сигналов и поддержание сосудистого гомеостаза. Развитие эндотелиальной дисфункции приводит к увеличению продукции эндотелий-зависимых вазоконстрикторов. Возникающий в результате этого дисбаланс прямо ведет к увеличению сократительной активности гладкомышечных клеток сосудов и в дальнейшем нарушает функции эндотелиальных клеток.