Абстракт
Гиалуронан (ГК) присутствует всюду во внеклеточном матриксе (ВКМ) атеросклеротических повреждений и является особенно видным в период ранних повреждений, где есть активное быстрое увеличение клетки и перемещение. ГК также присутствует в областях повреждений, которые содержат макрофаги и лимфоциты и могут служить субстратом для этих клеток через взаимодействия с рецепторами ГК, такими как CD44. ГК, наряду с версиканом, накапливается в рестенотических повреждениях в течение месяцев после атерэктомии. Эти молекулы занимают большие области, заполненные раствором, в пределах повреждений, которые характеризованы отсутствием других молекул ВКМ. Исследования in vitro показывают, что ГК хорошо заметен вокруг гладких мышечных клеток и увеличений в ответ на воспалительные цитокины, такие как TGF-? и PDGF. Вмешательство связывания ГК с поверхностью гладких мышечных клеток при помощи олигосахаридов ГК блокирует быстрое увеличение и перемещение этой клетки в ответ на PDGF. Участие ГК в ранних фазах сосудистой болезни предполагает, что мечение этой молекулы может быть полезной стратегией для пересечения с процессами, фундаментальными для патогенеза атеросклероза и рестеноза.
Ключевые слова
Гиалуронан, атеросклероз, гладкая мышечная клетка, рестеноз
Результаты и обсуждения
ГК накапливается на различных стадиях в атеросклерозе и рестенозе. Атеросклероз - болезнь и мускульных, и упругих артерий, которая развивает в течение нескольких десятилетий жизни. Атеросклеротическое повреждение состоит из рельефных фокусных бляшек, имеющих липидное ядро, окруженное ВКМ и клетками так же, как отложениями кальция. Со временем размер бляшек увеличивается и может привести к разрыву, приводя также к свертыванию и формированию преграждающего тромба.
Присутствие ГК влияет на биомеханические свойства этих повреждений, их целостность и стабильность. Неясно, является ли накопление ГК ранним или поздним случаем в развитии атеросклеротического повреждения и/или регулирует ли ГК события, которые способствуют формированию этих повреждений. Чтобы обратиться к таким вопросам, исследователи повернулись к экспериментальным моделям животных, чтобы обобщить те временные и пространственные события, которые способствуют развитию этой болезни. Несколько лет назад было выяснено, что экспериментальное ранение кровеносного сосуда зондовым катетером в животных, находящихся на диете с высоким содержанием жиров, заставило атеросклеротические повреждения формироваться предсказуемым способом с временной зависимостью. Повреждения, которые сформировались, были охарактеризованы изменениями в определенных наборах молекул ВКМ, которые включали ГК и молекулы, связывающиеся с ГК, например, такие, как версикан, рецептор ГК CD44 и TSF-6, другие молекулы низкой молекулярной массы, связывающиеся с ГК, помогая стабилизировать ВКМ.
Такие исследования предполагают, что ГК может влиять на быстрое увеличение гладкой мышечной клетки и перемещение в развитии атеросклероза. В то время как рана через зондовый катетер в нормальных кровеносных сосудах у экспериментальных животных - инструмент, который используется, чтобы изучить пространственные и временные образцы, которые дают начало атеросклеротическому повреждению, подобная процедура используется сосудистыми хирургами, чтобы рассматривать атеросклеротические повреждения. Хотя результаты процедуры в успешном расширении стенотических просветов, рассматриваемые сосуды часто повторно закрываются в течение 6-12 месяцев, создавая потребность в дополнительном хирургическом вмешательстве. Этот процесс восстановления преград называют рестенозисом, и это, как полагают, вызвано комбинацией неоинтимального роста из-за увеличенного перемещения гладкой мышечной клетки и быстрого увеличения отложений ВКМ и "модернизации", имея в виду описание сжатия сосудов из-за отдачи и/или сужение сосудов. Несмотря на то, что эти повреждения распознаются больше десятилетия, стратегии лечения, чтобы ограничить рестенозис, были в значительной степени неудачными.
Эти неудачные попытки без сомнения происходят из-за частично неполного понимания биологических механизмов, которые лежат в основе формирования этих повреждений. ГК присутствует всюду по всем слоям повреждений и часто находится там же, где присутствуют и другие ГК-сопутствующие молекулы, такие как версикан, особенно в ранних повреждениях. Например, содержание ГК увеличено в областях развивающихся повреждений, где есть активное перемещение гладких мышечных клеток и их быстрое увеличение в размерах. Однако, в более развитых бляшках ГК может присутствовать в таких областях, которые не содержат версикан, такой, поскольку в липиде заполнил некротическое ядро мемориальной доски. Такие результаты указывают, что ГК может играть роль в удержании липида в зрелых бляшках. Экспертиза, проведенная среди людей с рестенозными повреждениями, показывает обогащение ГК в тех частях повреждений, в которых есть богатые и беспорядочно расположенные гладкие мышечные клетки. Эти ГК-обогащенные области также содержат ГК-связывающие молекулы, такие как версикан, но лишены других молекул ВКМ, таких как коллаген.
Однако есть богатые коллагеном области рядом с версиканом, и ГК обогащенные области. Хотя и не возможно установить последовательность, в которой происходят эти изменения, заманчиво размышлять, анализируя экспериментальные исследования животных, что области рестенозного повреждения, обогащенного ГК, представляют собой недавно сформированные повреждения, тогда как те области, обогащенные коллагеном, могут быть старым повреждением или повреждением, которое подверглось модернизации. Эта модернизация может вовлечь замену ГК-богатого матрикса на богатый коллагеном матрикс в образце, напоминающем о заживлении раны. Таким образом, ГК может очень хорошо отрегулировать объем повреждений. Быстрое расширение рестенозных повреждений может в значительной степени произойти из-за отечных изменений, созданных ГК и его связывающими молекулами. Потеря или расстройство ГК могут привести к обезвоживанию, вызывая сжатие ткани и сокращение артериальной окружности. Таким образом, это преобразование может вовлечь ВКМ в процесс становления шрама, который сокращает и стягивает артериальную стену, порождая потерю диаметра люмена.
ГК может также служить субстратом для других клеток, которые формируют повреждение. Например, моноциты и лимфоциты мигрируют в повреждение от плазмы как часть ранней воспалительной реакции. Эти клетки несут рецепторы для ГК, и блокирующий эти рецепторы внешним вмешательством ГК предотвращает накопление этих клеток в развивающихся повреждениях. Таким образом, агенты, которые стимулируют производство ГК гладкими сосудистыми мышечными клетками, могут продвинуть атеросклероз, создавая окружающую среду, которая является провоспалительной.
ГК синтезируется резидентскими клетками артериальной стенки: клетками эндотелия, гладкими мышечными клетками и адвентициальными фибробластами. Как в других типах клеток, синтез ГК повышен, когда гладкие артериальные мышечные клетки стимулируются, чтобы делиться и мигрировать. Эти результаты плюс наблюдения за "озерами" ГК, окружающими делящиеся и мигрирующие гладкие мышечные клетки в травмированных и рестенотических артериях, предполагают, что ГК играет фундаментальную роль в быстром увеличении размеров гладких мышечных клеток и их перемещении. Фактически, видео микроскопия деления и мигрирующих гладких мышечных клеток в культуре показывает ГК-богатую область вокруг клеток, которая расширяется, когда они мигрируют и распространяются. Этот периклеточный матрикс сформирован взаимодействием ГК и связанных молекул с рецепторами на поверхности гладких мышечных клеток. Два ГК-связывающих рецептора, которые были идентифицированы на поверхности гладких мышечных клеток, являются CD44 и RHAMM (рецептор для ГК-опосредованной подвижности).
Вмешательство связыванию ГК с этими рецепторами оказывается или при помощи конкуренции олигосахаридам ГК, или при помощи блокирующих антител на рецепторы, что предотвращает формирование периклеточного матрикса и быстрого увеличения и перемещения гладких артериальных мышечных клеток. Цитокины, такие как PDGF, которые стимулируют быстрое увеличение и перемещение гладких мышечных клеток, увеличивают формирование периклеточного матрикса и последующее взаимодействие ГК с версиканом. Этот же цитокин также стимулирует синтез гладкими сосудистыми мышечными клетками ГК-связывающих молекул, таких, как белок связи, версикан и ГК рецептор, CD44. Таким образом, может случиться так, что ГК комплексы важны для быстрого увеличения и перемещения. Эти комплексы, как думают, дестабилизируют способность клетки к прилипанию и облегчают изменения в форме клетки.
Без сомнения, это - баланс между клейкими и неклейкими силами на клетке, который управляет ее способностью переместиться и разделиться. Кроме того, эти взаимодействия важны для выживания клетки и могут определить, живет ли она или умирает! Клетки, у которых была вызвана клеточная смерть по механизму апоптоза, теряют свои рецепторы CD44. Кроме того, блокирующие антитела к CD44 вызывают апоптоз в некоторых типах клеток, предполагая роль для CD44 и ГК в поддержании жизнеспособности клетки. Клетки эндотелия также синтезируют ГК и, как гладкие мышечные клетки, ГК, кажется, затрагивает пролиферативные и миграционные свойства этого типа клеток. Продукты деградации ГК (то есть короткие олигосахариды) являются мощными стимуляторами быстрого увеличения эндотелиальной клетки и перемещения. Кроме того, фрагменты ГК продвигают формирование свежих сосудов в естественных условиях (ангиогенез). Вероятно, что в процесс вовлечены ГК рецепторы. Например, блокирующие антитела к CD44 блокируют олигосахаридную индукцию роста нового сосуда. Кроме того, фрагменты ГК вызывают синтез типов I и VIII коллагенов, которые являются молекулами ВКМ эндотелиального ангиогенного фенотипа. Закрепление фрагментов ГК на поверхности клеток эндотелия быстро инициирует кратковременную экспрессию нескольких промежуточных генов ответа, вовлеченных в быстрое увеличение размера клетки и её перемещение, предполагая, что определенные клеточные сигнальные образцы вызваны продуктами деструкции ГК. С этой точки зрения неясно, почему олигосахариды ГК стимулируют быстрое увеличение и перемещение клеток эндотелия, запрещая эти те же самые события в гладких мышечных клетках. Объяснение причин этих различий значительно добавит нашего понимания важности роли ГК в цитобиологии сосудов.
Заключение
Гиалуронан - важный, но все же заменяемый ВКМ исполнительный молекулярный элемент сосудистого фенотипа клетки. Его выдающееся положение при атеросклерозе и рестенозе ясно. Однако, что необходимо рассортировать, так это механизмы, которыми ГК регулирует биологию сосудистых клеток и событий, которые способствуют этим болезням. Кроме того, внимание нужно уделить мечению ГК и/или ГК-связывающих молекул, как стратегии заблокировать развитие атеросклероза и рестеноза, которые уносят большее количество жизней в западном мире, чем любая другая болезнь.