В настоящее время следует признать, что рубцевание (фиброзирование и склерозирование) из эволюционно закрепленной реакции на повреждение, выступающей первоначально как саногенный механизм, все чаще превращается в один из основных патогенных факторов, определяющих уменьшение функциональных единиц органов и, в конечном счете, – их недостаточность: легочную, почечную, печеночную, сердечную и т.д. Отсюда – значимость понимания, контроля, ранней диагностики и профилактики нарушений в работе функциональной системы коллагенообразования или коллагенообразущей системы – ФКОС [6]. Это становится тем более очевидным, если принять во внимание, что именно ФКОС во многом определяет этапы, ход и темп чрезмерного рубцевания (формирование пороков сердца, плевральных шварт, панцирного сердца и др.), склерозирования, фиброзирования и «циррозирования». Достаточно вспомнить последние работы по так называемому «нецирротическому фиброзу печени» [1, 16], в основе которого лежит повышение выработки коллагена чаще всего под влиянием генетически обусловленных факторов Y [31,38] или/и в связи с бактериальным и вирусным воздействием, которые приводят к деградации матричных белков соединительной ткани, повреждению сосудистых стенок с последующей иммуновоспалительной реакциией в виде повышенной выработки коллагена и развитием диффузного фибросклероза [15, 32]. В этом ряду определенное место занимает изменение жесткости сосудистой стенки (ЖСС), которая сегодня рассматривается как важнейший фактор, участвующий в нарушениях функций органов при самых различных заболеваниях: гипертонической болезни (ГБ), ишемической болезни сердца (ИБС), хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), системной красной волчанки (СКВ), ревматоидного артрита (РА), системной склеродермии (ССД) и др. Доказано, что увеличение ЖСС является независимым предиктором нефатального инфаркта, фатального инсульта, смерти от любых причин у больных с АГ, сахарным диабетом II типа и др. [2, 3, 4, 5, 6, 18, 20, 30, 31, 35, 41, 43].

В то же время необходимо обратить особое внимание не только на наличие ЖСС при разных патологических состояниях, но и на природу этого явления, особенности развития, состояние структур и функциональных систем, определяющих жесткость, этиологические, запускающие и поддерживающие этот процесс факторы. ЖСС может быть представлена как результат своеобразного ремоделирования сосуда, как результат воспаления – васкулита, отмечаемого как при ГБ и атеросклерозе (АТ), так и при системных заболеваниях соединительной ткани (СЗСТ), и ХОБЛ [8, 17, 19, 13, 28, 29, 23, 25, 26, 34, 37, 38, 39]. Субстратной основой предболезни в этих случаях являются врожденные или приобретенные изменения различных структур соединительной ткани: волокон, межуточного вещества, эндотелия, микроциркуляторного русла и, прежде всего, капилляров, что очень часто встречается особенно при наличии дисплазии соединительной ткани – ДСТ [10, 11]. Имеются в виду изменения, касающиеся типа коллагена, средних диаметров капилляров, разнообразия их форм, капиллярно-венозного шунтирования, утолщения тел эндотелиоцитов в ядерной зоне, в результате чего происходит сужение просвета сосуда и т.д. Когда все эти изменения касаются значительной массы капилляров, стенка которых образована 1–3 эндотелиоцитами, а нарушения их функций появляются после воздействия конкретного этиологического фактора или нескольких способствующих (факторов риска), то речь идет о своеобразном развитии эндотелиоза или капилляритов. Дальнейшее развитие событий может быть не однотипно и во многом зависит от характера этиологического фактора, вызывающего тот или иной тип воспаления (неспецифическое, аутоиммунное или специфическое). При продолжающемся воздействии повреждающих факторов, нарастает инфильтрация стенок артерий лейкоцитами, активация металлопротеиназ с разрушением эластических свойств сосудов, микроциркуляторные нарушения с гиалинозом сосудов, повышением периферического сопротивления, формированием АГ, а при вовлечении крупных артерий (или через вазо-вазорум) – появляются новые закономерности развития заболевания, характерные для атеросклероза. Таким образом, ферментативно-морфологические особенности формируются и распространяются на все капилляро-соединительнотканные структуры или клеточно-биохимические комплексы соединительной ткани (СТ). Роль последних многообразна. Во-первых, их значимость состоит в том, что через них осуществляется контроль над состоянием активности коллагенообразующей системы и биосинтезом коллагенового белка – основного компонента СТ. Во-вторых, внутриклеточные ферментные системы (киназы и фосфатазы) запускают транскрипционные факторы, а через них – на промоутеры (гены) и непосредственно после их экспрессии активируют процессы ремоделирования (РМ). Так как полной стереотипности структурно-геометрических изменений тканей нет, то в зависимости от темпа или интенсивности РМ и органа, в котором происходит «переустройство существующей структуры», развивается тот или иной вид нарушений функций со своими особенностями и закономерностями. В то же время значимость нарушений структуры и функции компонентов СТ в процессах РМ трудно переоценить, если иметь в виду не только участие СТ в виде различных структурных элементов во всех тканях, поддержание регуляции иммунологических, трофических и механических свойств тканей, но и осуществление согласованных взаимодействий с другими тканями и функциональными системами, что во многом определяет особенности того или иного патологического процесса. Отсюда становится еще более правомерным утверждение о том, что генетически обусловленные изменения биохимико-морфологических звеньев СТ, такие как, например, имеют место при ДСТ, составляют достаточно серьезную основу как для развития ДЗСТ, о чем свидетельствуют проведенные нами исследования, так и в качестве фактора риска развития АГ и АТ[11, 12, 13].

Прежде всего необходимо понять характер ЖСС в каждом конкретном случае, так как не подлежит сомнению, что участие и изменения структурных элементов, определяющих ЖСС, могут быть не однотипными. Следовательно, выявленная «индивидуальная структурная основа жесткости» во многом может указывать на особенность этиологии и патогенеза у конкретного больного, что, в свою очередь, определяет как направленность развития, так и потенциальную тропность поражения. Последние не могут не найти отражения в клинике, фазах процесса и др. Особое значение характеристика ЖСС приобретает при коморбидных состояниях, когда каждая нозология может иметь особый структурный «отпечаток» в элементах, определяющих жесткость: характере эластинового и/или коллагенового каркаса, содержании и соотношениях мукополисахаридных комплексов, хеллатов и т.д. Отсюда становится понятной значимость изменений и изучения, в частности, соотношений типов коллагена в сосудистой стенке (СС). Особенно это касается коморбидных состояний, развившихся у больных с дисплазией соединительной ткани (ДСТ), ГБ, АТ, ревматическими или системными заболеваниями соединительной ткани [10, 12, 13] и т.д. Здесь, как, впрочем, при изучении состояния ЖСС при любом заболевании, имеет огромное значение выявление особенностей обмена коллагена и эластина, их характеристика, соотношение и др. Специфичность выявленных изменений даст возможность установить правильный диагноз: морфологический и клинический. Таким образом, можно увидеть в коморбидности – единство или общность «в лице СС», а в единстве – разное (специфичное): фазность изменений СС, ее компонентов, характерное для каждого из заболеваний, входящих в коморбидность.

Касаясь некоторых вопросов методологии изучения ЖСС, хотелось бы акцентировать внимание на необходимости применения интегрального подхода в виде изучения клинико-биохимико-генетически-морфологического комплекса – КБГМК, который дает возможность получить наиболее полный объем информации, позволяющий понять причину, этапы развития и степень выраженности изменения СС у конкретного больного. Остановимся вкратце на каждой из составляющих КБГМК.

Клиника. Клиническая составляющая в виде определенной органопатотопографии – это одна из основных причин, которая заставляет врача обратить особое внимание на состояние и характер изменений сосудов, определяет необходимость самого тщательного целенаправленного обследования сердечнососудистой системы.

Биохимическая часть КБГМК требует более подробного описания,так как она включает определенный комплекс методических приемов, с помощью которых возможно изучение основных биохимических реакций, характеризующих состояние структур соединительнотканного матрикса, от которого собственно и зависит жесткость сосудистой стенки. Для более детального анализа состояния соединительнотканного сосудистого матрикса может быть применена методика изучения функционального состояния коллагенобразующей и коллагенолитической систем [7, 11, 12, 14], эластинообразования и эластинолизиса. Не касаясь клеточных звеньев указанных систем, которые входят в морфологическую часть КБГМП, укажем лишь на теснейшую их взаимосвязь через биохимические продукты обмена и прежде всего – коллагена. На коллагеновый белок приходится 6 % массы тела, от 25 до 33 % общего белка в организме составляет основу матрикса сосудистой стенки, входит в структуру коллагеновых волокон [21]. Отсюда становится понятной значимость получения информации о состоянии обмена коллагена. Пластическим материалом, необходимым для биосинтеза коллагенового белка, является глюкоза, гликоген и ряд важнейших аминокислот, составляющих молекулу коллагена. Причем коллаген относится к категории гликопротеинов, поскольку содержит различные количества галактозы или галактозилглюкозы, ковалентно связанной с определенными остатками гидроксилизина. Типы коллагена во многом различаются составом углеводного компонента. Например, в коллагене I и IV типов значительно больше гидроксилизина и углеводного компонента, чем в коллагене I и II типов [24]. Особенностью биосинтеза коллагена является гидроксилирование пролина и лизина, превращение их в окипролин и оксилизин, причем оксипролин является своеобразной меткой коллагена. Особая значимость пролина состоит в том, что более 80 % этой аминокислоты в организме человека идет на биосинтез коллагенового белка. Причем в коллагене более трети аминокислотных остатков приходится на пролин и гидроксипролин, которые стабилизируют тройную спираль коллагена по отношению к действию протеаз [22]. Известно, что пролин в человеческом организме синтезируется из орнитина, а у бактерий основным предшественником пролина является глутамат. В то же время нами было обнаружено [7], что в условиях нарушения функций коллагено-образующей системы, связанной со снижением активности реакций в орнитин-цитруллиновом цикле или утилизации в фибробластах, биосинтез пролина происходит не из орнитина, а прежде всего из глутамата. Путь из глутамата через глутамат-у-семиальдегид и продукт его спонтанной циклизации – Р5С – был впервые описан Вогелем и Девисом в 1952 году [34].

Таким образом, состояние цепочки орнитин-пролин-оксипролин составляет биохимическую основу в коллагенообразующей системе организма (КОСО), изменения функционирования которой могут вызвать дезорганизацию соединительнотканного матрикса сосудов, жесткость сосудистой стенки.

1. Представление о состоянии морфологической части клеточно-биохимического комплекса КОСО может быть получено при изучении характера коллагенового белка и клеточных структур, с которыми связан биосинтез коллагена. Доказано, что «гидроксилирование коллагена является важным фактором выведения его из клетки», так как при ингибировании процесса, протоколлаген (или «атипичный коллаген») накапливается в цитоплазме, нарушается самосборка микрофибрилл и последующие этапы фибриллогенеза. Отсюда ясно, что необходим анализ состояния ультраструктур клеток (фибробластов), ответственных за биосинтез (полисомальный аппарат фибробластов) и выведение коллагенового белка (аппарат Гольджи и цитоплазматический ретикулум). В настоящее время, кроме того, доказано, что проникновение в кровяное русло проколлагена после его созревания в межклеточном пространстве идет с отщеплением N и C-концевых пропептидов проколлагена I типа (NС – КПП-I). Причем количество молекул NС-КПП-I равно (тождественно) количеству синтезированного коллагена. Несмотря на определенную спорность этого положения, (учитывая вышеописанные стадии формирования белковой молекулы), количество NС-КПП-I признано маркером активности синтеза коллагена I типа, наиболее значимого при изучении ДСТ. Доказано, что из 3-х основных типов (всего более 20) коллагенового белка, более 90 % всего коллагена составляет именно I тип, представленный в сосудах, сердце, коже, костях, связках и др. [21]. Проведенное нами изучение состояния коллагенобразующей системы [7] свидетельствует, что одно из важнейших мест при морфологическом исследовании (особенно фибробластов, перицитов, эндотелия сосудов и др.) должно быть отведено электронной микроскопии клеток с морфометрическим анализом удельных площадей полисом, цистерн цитоплазматического ретикулума, ядерно-цитоплазматического соотношения и т.д. Кроме того, необходимо применение гистохимических методов, обращая внимание не только на соотношение типов коллагена, но и на общее содержание мукополисахаридов, особенно количество хондроитин-сульфата «В», который оказывает «ориентирующее и стабилизирующее влияние» при формировании соединительнотканного матрикса и при «развитии рубцовой ткани». В морфологической части клеточно-биохимического комплекса следует предусмотреть изучение, кроме коллагеновых, и других волоконных структур: ретикулярных и эластиновых.

Эластиновые волокна – это элементы соединительной ткани, основу которых составляет эластин, состоящий из мономеров тропоэластина, в состав которого входит более 850 аминокислот. Заслуживает особого внимания тот факт, что аминокислоты преимущественно представлены, как и в коллагеновом белке пролином, кроме которого имеются в значительном количестве глицин, валин и аланин [24]. Демпферирующий эффект сосудистой стенки во многом связан с состоянием эластинового каркаса, разрушение которого приводит к «повреждению сосудов с последующим формированием аневризм при васкулитах». Критерием деградации эластина служит нарастание концентрации в моче десмозина, участвующего вместе с изодесмозином в формировании эласиновых (тропоэластиновых) волокон. Предлагаемые в настоящее время доступные методики исследования эластиновых волокон позволяют получить лишь косвенные представления об их структуре. Эластин метаболически и функционально достаточно инертный субстрат, что, в частности, определяет относительную значимость попыток иммунологического подхода к его изучению.

1. Генетическое звено КБГМК представлено группой генов, ответственных как за синтез пролина, так и за биосинтез коллагена [22]. В настоящее время известно более 20 генов, участвующих в формировании и кодировании различных цепей коллагена. Установлено, что эти гены содержат кодирующие последовательности (экзоны), разделенные большими некодирующими последовательностями (интронами). ДНК считывается с образованием мРНК-предшественницы, которая переводится в функциональную мРНК путем рассечения и сращивания, что сопровождается удалением части мРНК, закодированной интронами. Обработанная мРНК покидает ядро и транспортируется к полирибосомам в эндоплазматическом ретикулуме, где образуются полипептидные цепи[22]. Однако следует помнить, что по пути от ДНК к матричной РНК часть генных продуктов (РНК) может подвергаться альтернативному сплайсингу, в результате чего может синтезироваться белок с измененной структурой. Кроме того, известно, что существует класс рибонуклеиновых кислот – микроРНК или малые РНК, которые могут связываться с матричной РНК и блокировать синтез с них белков, в том числе, видимо, и коллагеновых. Однако данных, подтверждающих наше предположение, в доступной литературе не встретилось.

2. Морфологический компонент КБГМП представлен клеточным звеном, участвующим в биосинтезе коллагена и, прежде всего, фибробластами, на плацдарме полисом которых осуществляется утилизация пролина и др. аминокислот, участвующих в синтезе молекулы коллагена. Нами была разработана методика оценки функциональной активности фибробластов с морфометрическим анализом удельных площадей ультраструктур, ответственных за биосинтез коллагена [7].

Интегральный подход и суммарный анализ всех показателей клинико-биохимико-генетико-морфологического комплекса позволяет получить более полное представление как о состоянии коллагенообразования и изменения коллагенового матрикса, так и о жесткости сосудистой стенки в целом.

Таким образом, переключение внимания с выявления жесткости сосудистой стенки на факторы, определяющие и блокирующие саму возможность ее развития, способствует изменению подходов к диагностике (персонифицированной, донозологической), лечению и разработке новых препаратов, способных воздействовать на процессы синтеза и распада коллагена, тормозить формирование коллагеновых структур, которые во многом и определяют выраженность и степень жесткости сосудистой стенки.

Рецензенты:

Козлова И.В., д.м.н., профессор, зав. кафедрой терапии лечебного и стоматологического факультетов, ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздрава России, г. Саратов;

Олейников В.Э., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой внутренних болезней медицинского факультета Пензенского государственного университета, г. Пенза.

Работа поступила в редакцию 04.04.2013.