Эндотелий сосудов. роль эндотелия в регуляции просвета сосудов

Эндотелиальная клетка

Эндотелиальные клетки не только восстанавливают выстилку существующих кровеносных сосудов, но и создают новые сосуды. Это обязательно должно происходить у зародыша, чтобы сосудистая сеть не отставала от роста тела, и в тех тканях взрослого организма ( кость, стенка матки), которые подвергаются циклическим перестройкам, а также при заживлении повреждений.
 

Эндотелиальные клетки образуют одиночный слой, выстилающий все кровеносные сосуды и регулирующий обмен веществами между кровью и окружающими тканями. Новые кровеносные сосуды развиваются из стенок существующих мелких сосудов в виде выростов эндотелиалъных клеток; эти клетки способны образовывать полые капиллярные трубочки даже при росте в культуре. В живом организме поврежденные ткани и некоторые опухоли обеспечивают себе кровоснабжение, выделяя вещества, которые стимулируют образование новых капиллярных веточек близлежащими эндотелиальными клетками. Рост опухолей, не способных вызвать такую реакцию эндоте-лиальных клеток, быстро прекращается.
 

Эндотелиальные клетки, выстилающие внутреннюю поверхность кровеносных сосудов, имеют постоянный контакт с циркулирующим пулом клеток крови.
 

Эндотелиальные клетки секретируют во внешнюю среду GM-CSF, IL-1, 6, 7, TNFa, хемокины и другие вещества, играющие роль инициаторов и регуляторов иммунных реакций.
 

Эндотелиальные клетки внутренней стенки синуса не имеют выраженной базальной мембраны. Они лежат на очень тонком неравномерном слое волокон ( преимущественно эластических), связанных основной субстанцией. Короткие эндоплазматические отростки клеток проникают в глубь этого слоя, что увеличивает прочность их соединения с юкстаканаликулярной тканью.
 

Распад эндотелиальных клеток и перицитов расценивается в качестве неспецифического эффекта при дегенерациях, ретинопа-тиях и окклюзии сосудов. Ацелюлярные капилляры легко запу-стевают, циркуляция крови в них прекращается.
 

Паразитируют в красных кровяных и эндотелиальных клетках человека и животных ( млекопитающих, птиц и пресмыкающихся); весь жизненный никл проходит внутри тела хозяина.
 

Интересно, что эндотелиальные клетки в результате активации тоже могут продуцировать окись азота во внеклеточную среду.
 

Простациклины образуются в эндотелиальных клетках эндокарда и сосудов. Они препятствуют агрегации тромбоцитов; расширяют коронарные сосуды и снижают давление крови, действуя на гладкие мышцы сосудов.
 

Во всей сосудистой системе взрослого организма эндотелиальные клетки сохраняют способность к делению и передвижению. Если, например, участок стенки аорты будет поврежден и лишится своей эндотелиальной выстилки, в окружающем эндотелии образуются новые клетки, которые перемещаются так, чтобы покрыть поврежденное место. Новые клетки способны даже покрывать внутреннюю поверхность пластиковых трубок, используемых хирургами для замещения поврежденных частей кровеносных сосудов.
 

Такого рода наблюдения показывают, что эндотелиальные клетки, которые в будущем сформируют новый капилляр, отрастают от стенки существующего капилляра или небольшой венулы, выпуская сначала псевдоподии ( рис. 16 — 17); затем образуется толстый отросток, который позже становится полым и превращается в трубку. Первый признак образования такой трубочки в культуре-это появление в клетке удлиненной вакуоли, которая вначале полностью окружена цитоплазмой. Такие же вакуоли возникают в соседних клетках, и в конце концов клетки выстраивают свои вакуоли концом к концу так, что эти вакуоли сливаются в один непрерывный канал. Капилляры, образующиеся в чистой культуре эндотелиальных клеток, не содержат крови, и по ним не протекает никакая жидкость. Очевидно, что ток и давление крови не нужны для образования капиллярной сети.
 

Новый кровеносный капилляр образуется путем отпочковывания эндотелиальной клетки от стенки существующего малого сосуда. Эта схема основана на наблюдениях над клетками в прозрачном хвосте живого головастика.
 

Лечение

Программа консервативной терапии:

• местное введение гипертонических солевых растворов;
• применение капель для улучшения трофики;
• нанесение глазных мазей, способствующих заживлению;
• обезболивание анальгетиками в виде капель или таблетками;
• процедура кросс-линкинга.

Солевой раствор захватывает и выводит избыточную жидкость из тканей. Зрение корректируют с помощью оптики — очками, лечебными контактными линзами.

Буллезные образования устраняют с помощью роговичного кросс-линкинга:

• с роговицы снимают эпителий;
• наносят рибофлавин;
• облучают особым спектром ультрафиолета.

В результате на роговой оболочке формируется новый каркас, предотвращающий ее деформацию.

Оперативное лечение — кератопластика. Показания:

• выраженная степень потери зрения;
• истончение роговицы;
• низкая плотность эндотелия.

Виды кератопластики:

• сквозная — полная пересадка роговой оболочки;
• послойная DSEK — пересадка десцеметовой мембраны с эндотелием.

Поврежденную роговицу заменяют донорской тканью, биоимплантами. Послойная кератопластика проводится малоинвазивно. Трансплантат вводят через маленький разрез, разворачивают и фиксируют на строме струей воздуха.

Эндотелиальные клетки, клетки купфера и ито

Строение эндотелиальных клеток, клеток Купфера и Ито, мы рассмотрим на примере двух рисунков.

На рисунке справа от текста, изображены синусоидные капилляры (СК) печени — внутридольковые капилляры синусоидного типа, увеличивающиеся от входных венул к центральной вене. Печеночные синусоидные капилляры формируют анастомотическую сеть между печеночными пластинками. Выстилка синусоидных капилляров образована эндотелиальными клетками и клетками Купфера.

На рисунке слева от текста, изображена печеночная пластинка (ПП) и два синусоидных капилляра (СК) печени срезаны вертикально и горизонтально, чтобы показать перисинусоидальные клетки Ито (КИ). На рисунке отмечены также срезанные желчные канальцы (ЖК).

ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ

Эндотелиальные клетки (ЭК) — сильно уплощенные чешуйчатые клетки с удлиненным маленьким ядром, слаборазвитыми органеллами и большим количеством микропиноцитозных везикул. Цитомембрана испещрена непостоянными отверстиями (О) и фенестрами, часто группирующимися в решетчатые пластинки (РП).

Эти отверстия пропускают плазму крови, но не клетки крови, давая ей возможность доступа к гепатоцитам (Г). Эндотелиальные клетки не имеют базальной мембраны и не обладают фагоцитозом. Они соединены друг с другом с помощью небольших соединительных комплексов (не показаны).

Вместе с клетками Купфера эндотелиальные клетки формируют внутреннюю границу пространства Диссе (ПД); его наружная граница образована гепатоцитами.

КЛЕТКИ КУПФЕРА

Клетки Купфера (КК) — большие, непостоянные звездчатые клетки внутри печеночных синусоидных капилляров, частично на их бифуркациях.

Отростки клеток Купфера проходят без каких-либо соединительных устройств между эндотелиальными клетками и часто пересекают просвет синусоидов.

Клетки Купфера содержат овальное ядро, много митохондрий, хорошо развитый комплекс Гольджи, короткие цистерны гранулярной эндоплазматической сети, множество лизосом (Л), остаточные тела и редкие кольцевые пластинки. Клетки Купфера также включают большие фаголизосомы (ФЛ), которые часто содержат отжившие свой срок эритроциты и инородные вещества.

Также могут быть выявлены, особенно при суправитальной окраске, включения гемосидерина или железа.

Поверхность клеток Купфера демонстрирует непостоянные уплощенные цитоплазматические складки, называемые ламеллоподиями (ЛП) — пластинчатыми ножками, а также отростки, называемые филоподиями (Ф), и микроворсины (Мв), покрытые гликокаликсом. Плазмолемма формирует червеобразные тельца (ЧТ) с центрально расположенной плотной линией. Эти структуры могут представлять конденсированный гликокаликс.

Клетки Купфера — это макрофаги, весьма вероятно, формирующие самостоятельный род клеток. Они обычно происходят от других клеток Купфера вследствие митотического деления последних, но могут также происходить из костного мозга. Некоторые авторы полагают, что они являются активизированными эндотелиальными клетками.

Иногда случайное автономное нервное волокно (НВ) проходит через пространство Диссе. В некоторых случаях волокна имеют контакт с гепатоцитами. Края гепатоцитов отграничены межгепатоцитными углублениями (МУ), усеянными микроворсинками.

КЛЕТКИ ИТО

Это звездчатые клетки, локализованные внутри пространств Диссе (ПД). Ядра их богаты конденсированным хроматином и обычно деформированы большими липидными каплями (ЛК). Последние присутствуют не только в перикарионе, но и в отростках клетки и видимы снаружи как сферические протрузии.

Органеллы развиты плохо. Перисинусоидальные клетки демонстрируют слабую эндоцитотическую активность, но не обладают фагосомами. Клетки имеют несколько длинных отростков (О), которые контактируют с соседними гепатоцитами, но не образуют соединительных комплексов.

Отростки охватывают синусоидные капилляры печени и в некоторых случаях проходят через печеночные пластинки, вступая в контакт с соседними печеночными синусоидами. Отростки не постоянны, разветвлены и тонки; они могут быть также уплощенными.

Накапливая группы липидных капель, они удлиняются и приобретают вид виноградной кисти.

Считается, что перисинусоидальные клетки Ито — это слабодифференцированные мезенхимные клетки, которые могут рассматриваться как гемопоэтические стволовые клетки, так как они могут в патологических условиях трансформироваться в жировые клетки, активные кровяные стволовые клетки или в фибробласты.

Что такое эндотелий — «тефлон» наших сосудов?

Эндотелий представляет собой внутреннюю выстилку кровеносных сосудов, отделяющую кровоток от более глубоких слоев сосудистой стенки. Это непрерывный монослой (1 (!) слой) эпителиальных клеток, формирующих ткань, масса которой составляет у человека 1,5-2,0 кг. Эндотелий непрерывно вырабатывает огромное количество важнейших биологически активных веществ, являясь, таким образом, гигантским паракринным органом, распределенным по всей площади человеческого организма.

Функции эндотелия

Эндотелий сосудов выполняет множество различных функций, в том числе и важнейшую барьерную функцию. Он является первым и последним рубежом, где решается судьба наших сосудов. Это он «даёт пинка» всему, чему не место в стенке сосуда. И наоборот, если он «сломался», в стенку лезут нежелательные гости, и там начинается тихое безобразие, которое заканчивается инфарктом.

В контексте этой статьи для нас важно, что все факторы риска развития сосудистых заболеваний, будь то курение, высокий уровень хлестерина или малоподвижный образ жизни, «бьют» в эндотелий, и если он пока «терпит» — что ж, продолжайте в том же духе — вам повезло с наследственностью, а если он дал сбой — вам нужно менять свою жизнь. Также ключевая функция эндотелия состоит в регуляции тонуса сосудов, процессов адгезии лейкоцитов и баланса профибринолитической и протромбогенной активности

Решающую роль при этом играет образующаяся в эндотелии окись азота (NO). Монооксид азота выполняет важную функцию в регуляции коронарного кровотока, а именно, расширяет или сужает просвет сосудов в соответствии с потребностью организма

Также ключевая функция эндотелия состоит в регуляции тонуса сосудов, процессов адгезии лейкоцитов и баланса профибринолитической и протромбогенной активности. Решающую роль при этом играет образующаяся в эндотелии окись азота (NO). Монооксид азота выполняет важную функцию в регуляции коронарного кровотока, а именно, расширяет или сужает просвет сосудов в соответствии с потребностью организма.

Увеличение тока крови, например, при физической нагрузке, благодаря усилиям протекающей крови приводит к механическому раздражению эндотелия. Это механическое раздражение стимулирует синтез NO. Если эндотелий способен производить NO, значит он здоров, и его функция не нарушена.

Эндотелиальная дисфункция

При повреждении эндотелия равновесие нарушается в сторону сосудосужения. Это неравновесие между сосудорасширением и сосудосужением характеризует состояние, которое называют дисфункцией эндотелия.

Сужение, стеснение сосудов называется стеноз. Стенозирование происходит из-за «бляшек», образующихся на стенках сосудов. Подобная бляшка — это тромб — патологический сгусток крови в просвете кровеносного сосуда или в полости сердца. Помимо обычной угрозы эндотелиальной дисфункции, срыв этих «бляшек» приводит к таким страшным проявлениям атероскероза, как инфаркт, инсульт и пр.

Заболевания, связанные с эндотелиальной дисфункцией:

1. атеросклероз,
2. гипертоническая болезнь,
3. коронарная недостаточность,
4. инфаркт миокарда,
5. диабет и инсулинорезистентность,
6. почечная недостаточность,
7. наследственные и приобретенные нарушения обмена (дислипидемия и др.),
8. тромбоз и тромбофлебит
9. эндокринные возрастные нарушения,
10. не дыхательные легочные патологии (астма)

Технология АнгиоСкан применительно к эндотелиальной функции основана на регистрации изменений параметров пульсовой волны, происходящих после проведения теста с окклюзией плечевой артерии, т.е. на пульсовой диагностике. В течении 1 минуты после 5 минутного пережатия артерии мы заставляем эндотелий работать, и оцениваем то как он справляется со своей функцией расширения сосудов (вазодилатацией).

АНГИОЦЕНТРИЧЕСКОЕ ВОСПАЛЕНИЕ

Фигура 1.Лимфоцитарное воспаление в легких у пациента, умершего от Covid-19.

Все образцы легкого из группы Covid-19 имели диффузное альвеолярное повреждение с некрозом клеток альвеолярной оболочки, гиперплазией пневмоцитов 2 типа и линейным внутриальвеолярным отложением фибрина ( рис. 1 ). В четырех из семи случаев изменения были очаговыми, только с легким интерстициальным отеком. Оставшиеся три случая имели гомогенные отложения фибрина и выраженный интерстициальный отек с ранней внутриальвеолярной организацией. Образцы в группе гриппа имели диффузное диффузное альвеолярное повреждение с массивным интерстициальным отеком и обширным отложением фибрина во всех случаях. Кроме того, три образца в группе гриппа имели очаговую организацию и резорбтивное воспаление (рис. S2). Эти изменения были отражены в значительно более высоком весе легких от пациентов с гриппом.

Иммуногистохимический анализ экспрессии ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2), измеренный как среднее (± SD) относительное количество ACE2-положительных клеток на поле зрения, в неинфицированных контрольных легких показал недостаточную экспрессию ACE2 в альвеолярных эпителиальных клетках (0,053 ± 0,03) и капиллярные эндотелиальные клетки (0,066 ± 0,03). В легких пациентов с Covid-19 и легких пациентов с гриппом относительные количества ACE2-позитивных клеток на поле зрения составляли 0,25 ± 0,14 и 0,35 ± 0,15 соответственно для альвеолярных эпителиальных клеток и 0,49 ± 0,28 и 0,55 ± 0,11. соответственно для эндотелиальных клеток. Кроме того, ACE2-позитивные лимфоциты не были обнаружены в периваскулярной ткани или в альвеолах контрольных легких, но присутствовали в легких в группе Covid-19 и в группе гриппа (относительные значения 0,22 ± 0,18 и 0,15 ± 0,09 соответственно) ,

В легких пациентов с Covid-19 и пациентов с гриппом аналогичные средние (± SD) количества CD3-позитивных Т-клеток были обнаружены в радиусе 200 мкм от предкапиллярных и посткапиллярных стенок сосудов в 20 областях исследования на пациента (26,2 ± 13,1 для Covid-19 и 14,8 ± 10,8 для гриппа). При том же размере поля, использованном для исследования, CD4-позитивные Т-клетки были более многочисленными в легких от пациентов с Covid-19, чем в легких от пациентов с гриппом (13,6 ± 6,0 против 5,8 ± 2,5, P = 0,04), тогда как CD8- положительные Т-клетки были менее многочисленными (5,3 ± 4,3 против 11,6 ± 4,9, р = 0,008). Нейтрофилы (CD15-положительные) были значительно менее многочисленными, прилегающими к альвеолярной эпителиальной оболочке в группе Covid-19, чем в группе гриппа (0,4 ± 0,5 против 4,8 ± 5,2, P = 0,002).

Мультиплексный анализ экспрессии генов, связанных с воспалением, с исследованием 249 генов из nCounter Inflammation Panel (NanoString Technologies) выявил сходства и различия между образцами в группе Covid-19 и в группе гриппа. В общей сложности 79 генов, связанных с воспалением, были дифференциально отрегулированы только в образцах от пациентов с Covid-19, тогда как 2 гена были дифференциально отрегулированы только в образцах от пациентов с гриппом; общий ген экспрессии был обнаружен для 7 генов (рис. S1).

Функции эндотелия

1. Регуляция сосудистого тонуса, позволяющая поддерживать в норме артериальное давление. Эндотелий стимулирует сужение сосудов при необходимости уменьшения тока крови, когда нужно сократить теплоотдачу (в холодную погоду) или, наоборот, их расширение, когда нужно увеличить кровоснабжение какого-нибудь органа (при физической нагрузке — мышц, при умственной деятельности — головного мозга).

2. Регенерация и рост сети кровеносных сосудов. С помощью этой функции происходит восстановление и рост поврежденных тканей, ускоряется заживление. Эти чудо-клетки, передвигаясь по кровеносной системе, делятся и в нужных местах создают новые кровеносные сосуды.

Фагоциты уничтожают, погибшие после воспаления клетки. На их месте растут клетки эндотелия, которые способствуют образованию новых капилляров, через которые проникают стволовые клетки, начиная восстанавливать больной орган. С помощью этого механизма восстанавливаются все клетки в организме, включая клетки нервной системы. Высказывание о том, что нервные клетки не восстанавливаются ошибочно — это давно доказано

Важно не болеть правильно, а правильно выздоравливать. Болезни усугубляют нашу старость

3. Регуляция времени свертывания крови. Клетки эндотелия предупреждают образование тромбов при нормальном состоянии кровеносной системы и активизируют процессы свертывания при ее повреждении.

4. Активное участие в устранении местного воспаления. Это, так называемый механизм выживания. При возникновении очага болезни, эндотелий способствует проникновению из крови через стенки сосудов, необходимого количества антител и лейкоцитов.
В процессе осуществления этих функций, эндотелий выделяет биологические активные вещества и оксид азота.

Молекула NO — это главное, что вырабатывают клетки эндотелия. Она играет основную роль в механизме регуляции тонуса кровеносных сосудов, регулируя тем самым артериальное давление. Открытие роли оксида азота в регуляции кровотока и было удостоено Нобелевской премии в 1998 году. В эндотелии постоянно вырабатывается NO, который поддерживает необходимое давление в сосудах. При изменении количества оксида азота, в случае нарушения эндотелия, кровеносные сосуды теряют необходимые свойства и не обеспечивают доступ питательных веществ и кислорода к органам в нужном количестве.

Молекула NO работает только в том месте, где она образовалась, так как она недостаточно стабильна. Следовательно, здоровые клетки эндотелия не в состоянии заместить больные, в результате чего развивается местная кровеносная недостаточность — иными словами ишемическая болезнь. Погибшие клетки организма, замещаются соединительной тканью, что вызывает старение органов. Проявляется это в изменении функций печени и поджелудочной железы, болями в сердечной мышце и нарушениями сетчатки глаза. Все эти изменения протекают, как правило, медленно и не заметно, обостряясь при возникновении болезней. Повреждение тканей тем больше, чем серьезнее и тяжелее заболевание.

ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

Похожие материалы

FMD Тест

Татьяна Хмара, врач-кардиолог ГКБ им И.В. Давыдовского о неинвазивном методе диагностики атеросклероза на ранней стадии и подборе индивидуальной программы аэробной физической нагрузки для восстановительного периода больных инфарктом миокарда.

На сегодняшний день FMD тест (оценка функции эндотелия) является «золотым стандартом» для неинвазивной оценки состояния эндотелия.

ЭНДОТЕЛИАЛЬНАЯ ДИСФУНКЦИЯ

Эндотелий – это однослойный пласт клеток, выстилающих внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. Клетки эндотелия выполняют множество функций сосудистой системы, в том числе сужение и расширение сосудов, для контроля артериального давления.

Все факторы сердечно-сосудистого риска (гиперхолестеринемия, артериальная гипертензия, нарушения толерантности к глюкозе, курение, возраст, избыточный вес, малоподвижный образ жизни, хронически протекающее воспаление и другие) приводят к нарушению функции эндотелиальных клеток.

Эндотелиальная дисфункция является важным предвестником и ранним маркером атеросклероза, позволяет достаточно информативно оценивать подбор лечения при артериальной гипертензии (если подбор лечения адекватный, то сосуды на терапию реагируют правильно), а так же нередко позволяет вовремя выявить и скорректировать импотенцию на ранних стадиях.

Оценка состояния эндотелиальной системы и легла в основу FMD теста, который позволяет выявлять факторы риска развития сердечно-сосудистых заболеваний.

КАК ПРОВОДИТСЯ FMD ТЕСТ:

Неинвазивный метод FMD предполагает нагрузочный тест сосуда (аналог стресс-теста). Последовательность выполнения теста состоит из следующих шагов: измерение исходного диаметра артерии, пережатие плечевой артерии на 5-7 минут и повторное измерение диаметра артерии после снятия зажима.

Во время сжатия объём крови в сосуде увеличивается и в эндотелии начинается выработка оксида азота (NO).

Во время снятия зажима ток крови восстанавливается и сосуд расширяется за счет накопленного оксида азота и резкого увеличения скорости кровотока (на 300–800% от исходной). Через несколько минут расширение сосуда достигает своего пика.

Таким образом, основным параметром, за которым следят по этой методике, является  прирост диаметра плечевой артерии (%FMD  обычно составляет 5–15%).

Клинические статистические данные показывают, что у людей с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний степень расширения сосуда (%FMD) ниже, чем у здоровых за счёт того, что нарушена функции эндотелия и выработка оксида азота (NO).

КОГДА НУЖНО ПРОВОДИТЬ СТРЕСС-ТЕСТ СОСУДОВ

Оценка функции эндотелия – это отправная точка, чтобы понимать, что происходит с сосудистой системой организма даже при первичной диагностике (например, поступление пациента с невнятными болями в груди).

Сейчас принято смотреть исходное состояние эндотелиального русла (есть спазм или нет) – это позволяет понять, что происходит с организмом, есть ли артериальная гипертензия, есть ли сужение сосудов, есть ли какие-то боли, связанные с ишемической болезнью сердца.

Дисфункция эндотелия носит обратимый характер. При коррекции факторов риска, приведших к нарушениям, функция эндотелия нормализуется, что позволяет проводить контроль эффективности применяемой терапии и, при регулярном измерении функции эндотелия, подобрать индивидуальную программу аэробной физической нагрузки.

ПОДБОР ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ АЭРОБНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

Не всякая нагрузка хорошо влияет на сосуды. Слишком интенсивная нагрузка может приводить к дисфункции эндотелия

Особенно важно понимать пределы нагрузки для больных в восстановительном периоде после перенесенных операций на сердце

Для таких пациентов в ГКБ им. И.В.Давыдовского под руководством Руководителя Университетской клиники кардиологии, профессора А.В.Шпектра, разработана специальная методика подбора индивидуальной программы физической нагрузки.

Таким образом, определяются и нижняя и верхняя границы нагрузки, и для пациента подбирается индивидуальная программа нагрузок наиболее физиологичная для каждого человека.