Введение

Артёриогенез — это увеличение диаметра существующих артериальных сосудов.

Механическая стимуляция

Механически, артериогенез связан с повышенным давлением, которое увеличивает радиальное напряжение стенки, и повышенным потоком, который увеличивает поверхностное напряжение эндотелия. Диаметр сосуда увеличивается до тех пор, пока напряжение не нормализуется (Prior et al., 2004). Однако артериогенез не возникает каждый раз при увеличении потока. Большинство сосудистых сетей способны справляться с повышенным потоком без значительного увеличения диаметра, поскольку поток увеличивается пропорционально квадрату (во второй степени) диаметра сосуда. Первоначальные эксперименты продемонстрировали это явление: зрелые сосуды вряд ли отреагируют на увеличение потока увеличением диаметра, но отреагируют на уменьшение потока уменьшением диаметра (Brownlee & Langille, 1991). Другой эксперимент показал, что увеличение напряжения сдвига вызывает немедленное увеличение расширения сосуда, за которым следует быстрое уменьшение, а также подтвердил, что зрелые сосуды действительно лучше реагируют на снижение напряжения (Tuttle et al., 2001).

Общий

Химически артериогенез связан с усилением экспрессии цитокинов и клеточных адгезионных рецепторов. В частности, механические напряжения стимулируют эндотелиальные клетки к выработке химических медиаторов, запускающих процесс увеличения диаметра. Повышение напряжения сдвига приводит к увеличению количества молекул моноцитарного хемоаттрактивного белка 1 (MCP-1), экспрессируемых на поверхности стенок сосудов, а также к повышению уровней TNF-α, bFGF и MMP. MCP-1 увеличивает способность моноцитов прикрепляться к стенке сосуда. TNF-α создает воспалительную среду, необходимую для развития клеток, в то время как bFGF способствует индукции митоза в эндотелиальных клетках. Наконец, MMP осуществляют ремоделирование пространства вокруг артерии, обеспечивая место для её расширения (Van Royen et al., 2001). Другим важным химическим сигналом является оксид азота (NO), который, как было показано, играет ключевую роль в увеличении диаметра сосуда в ответ на усиленный кровоток до тех пор, пока напряжение сдвига не вернется к нормальному уровню (Tronc et al., 1996).

bFGF

Известно, что bFGF усиливает как артериогенез, так и ангиогенез in vivo. Однако его недостаточно в качестве монотерапии для стимуляции артериогенеза. В исследовании с использованием плацебо, направленном на определение влияния bFGF на артериогенез, пациентам вводили однократную болюсную дозу bFGF. Лечение позволило уменьшить симптомы стенокардии, но не оказало существенного влияния на артериогенез. Таким образом, можно предположить, что для достижения желаемого эффекта bFGF работает совместно с другими факторами роста, и что эти факторы роста необходимо вводить в разные моменты времени на протяжении всего эксперимента (Van Royen et al., 2001). Это открытие имеет важное значение, поскольку оно демонстрирует, что артериогенез является результатом сочетания сигнальных каскадов и факторов роста, а не зависит от какого-либо одного химического вещества.

CCL2

MCP1 (теперь называется CCL2) особенно важен в артериогенезе. Поскольку MCP1 привлекает моноциты, он может запускать иммунный каскад, способствуя воспалению. Моноциты могут проникать в стенку сосуда и превращаться в макрофаги, производя воспалительные цитокины, такие как TNFα, а также способствуя продукции bFGF и MMP (Van Royen et al., 2000). Макрофаги также продуцируют сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF), который оказывает значительное влияние на сигналы роста эндотелиальных клеток. Эндотелиальные клетки экспрессируют рецептор, специфичный для VEGF, – рецептор VEGF 1, который немедленно запускает быстрый митоз в клетках (Prior et al., 2004). Одно исследование показало, что локальное введение MCP1 приводило к значительному увеличению пропускной способности как коллатеральных, так и периферических сосудов, в то время как снижение уровня MCP1 замедляло процесс артериогенеза (Ito et al., 1997). Это свидетельствует о важной роли моноцитов в индукции артериогенеза.

Упражнения

Закон Пуассея для потока указывает на то, что общий поток в трубке связан с диаметром трубки в четвертой степени. Следовательно, увеличение диаметра крупного кровеносного сосуда, такого как артериола, значительно увеличивает общий поток, который может обеспечить данная сосудистая сеть. Это увеличение потока крайне важно при ремоделировании микрососудов после физических упражнений, особенно при спринтерских тренировках. Спринтерская тренировка – это вид анаэробных упражнений, который требует максимального притока крови к сосудистой сети в любой момент времени (Prior et al., 2004).

Атеросклероз

Артериогенез также имеет много общего с механизмами атеросклероза. Моноциты проникают в эндотелиальную ткань, высвобождаются воспалительные цитокины, эндотелиальные клетки пролиферируют в окружающую ткань, и экспрессия клеточных адгезионных рецепторов возрастает. В настоящее время эффекты артериогенеза на атеросклероз остаются неизвестными, хотя известно, что рецепторы MCP-1 ассоциированы с формированием бляшек (Van Royen et al., 2001).