Здавалка
Главная | Обратная связь

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНГИОГЕНЕЗА



Основной функцией кровеносной системы является доставка кислорода и питательных веществ к клеткам организма. По этой причине каждая клетка отстает от ближайшего сосуда не более, чем на 200 мкм [1]. В случае возникновения состояний гипоксии или клеточного голодания в какой-либо ткани необходимо прорастание сосуда в такую область для усиления локального кровотока и, как следствие, притока питательных веществ и кислорода. Ангиогенез представляет собой механизм компенсации тканевой гипоксии посредством формирования кровеносных сосудов из уже существующих[1]. Основным триггерным механизмом при этом является ишемия, в условиях которой активируется молекулярный фактор HIF-1 (Hipoxia Induced Factor-1) [2]. Будучи неактивным при нормальной концентрации кислорода, в условиях гипоксии HIF-1 стимулирует экспрессию основных проангиогенных молекулярных факторов, основным из которых является VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). Это, в свою очередь, приводит к запуску ангиогенеза [3].

Процесс формирования сосуда можно условно разделить на три стадии: инициация ветвления, элонгация ветви с формированием первичной тубулярной структуры и "созревание" сосудистой стенки [4].

Инициация ветвления. В ходе первой стадии под действием ангиогенных факторов роста происходит утрата межклеточных контактов между эндотелиальными клетками (ЭК), составляющими основу стенки капилляра. Диссоциация перицитов (соединительнотканные клетки, поддерживают активность ЭК, регулируют просвет капилляра) от сосудистой стенки увеличивает проницаемость сосуда. При воздействии VEGF происходит запуск пролиферации ЭК и повышение экспрессии матричных металлопротеиназ (Matrix Metalloproteinase - MMPs). Увеличение концентрации MMPs сопровождается деградацией базальной мембраны капилляра, проникновением плазмы крови в окружающий внеклеточный матрикс (ВКМ) и его последующей деградацией [5]. В этих условиях активно пролиферирующие ЭК могут мигрировать за пределы базальной мембраны. Первые клетки, которые мигрируют в ВКМ, формируют конус нарастания (“тип”-клетки). Строго говоря, «тип»-клетки возглавляют фронт мигрирующих эндотелиоцитов и совершают инвазию по градиенту концентрации ангиогенного фактора роста в направлении очага ишемии. Вслед за ними мигрируют активно делящиеся ЭК, заполняющие пространство канала, формируемого “тип”-клетками (рис. 9) [6].

Элонгация тубулярной структуры сосуда.В ходе второй стадии ангиогенеза происходит продвижение конуса роста нового сосуда в направлении очага ишемии с одновременным формированием тубулярной структуры из ЭК, выстилающих её просвет. После встречи конуса роста с конусом роста другого капилляра завершается формирование “незрелого” сосуда [4].

Стабилизация сосудистой стенки. В ходе заключительной стадии происходит "созревание" капилляра, что подразумевает под собой стабилизацию сосудистой стенки и внеклеточного матрикса. Ведущими клеточными элементами на этом этапе являются перициты, мигрирующие в зону вновь сформированного сосуда и контактирующие с ЭК [7,8]. Восстановление перфузии тканей благодаря увеличению плотности капилляров приводит к восстановлению нормоксии, инактивации фактора транскрипции HIF-1 и обратному ингибированию экспрессии ангиогенных факторов, что приводит к снижению их концентрации в тканях.

Существует большое число факторов, снижающих эффективность неоваскулогенеза. Среди них курение, атеросклероз, возрастные нарушения функционирования кровеносной системы, артериальная гипертензия, сахарный диабет и пр. Результатом их воздействия является ингибирование механизмов образования и роста сосудов посредством нарушения тонких молекулярных взаимоотношений сигнальных систем, лежащих в основе индукции и регуляции формирования сосудистой сети в ответ на действие триггерных факторов. Одной из новых концепций, направленных на коррекцию ишемии посредством восстановления компенсаторных возможностей неоваскулогенеза, является терапевтический ангиогенез.

2. ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АНГИОГЕНЕЗ КАК ПРИМЕР УПРАВЛЯЕМОГО АНГИОГЕНЕЗА

 

Терапевтический ангиогенез – это группа методов, целью которых является компенсация перфузии ишемизированных тканей посредством индукции естественных процессов образования и роста сосудов [9]. В методологической основе терапевтического ангиогенеза можно выделить три основных направления: 1) применение рекомбинантных белков – индукторов ангиогенеза, 2) генной терапии и 3) стволовых клеток.

Применение рекомбинантных белков. Основой первой методики является использование рекомбинантных ангиогенных факторов роста. В рамках этого направления индукция и коррекция механизмов неоваскулогенеза осуществляется за счёт введения пациенту одного или комбинации факторов, которые являются готовыми терапевтическими агентами и начинают оказывать своё действие непосредственно после введения пациенту, посредством взаимодействия с рецепторами клеток мишеней. Их введение при этом может осуществляться различными способами: интрартериально, внутривенно, внутримышечно и т.д. Многочисленные эксперименты показали, что применение рекомбинантных ангиогенных факторов роста (ФР), таких как основной ФР фибробластов (FGF, Fibroblasts Growth Factor) [10] и сосудистый эндотелиальный ФР (VEGF, Vascular Endothelial Growth Factor) [11], в значительной степени способствовало неоваскуляризации ишемизированных тканей, однако сложности возникли в создании и поддержании эффективной концентрации ФР в тканях [12]. Основные исследования в сфере постгеномных технологий были посвящены VEGF-165, FGF-1, FGF-2, а также фактору роста гепатоцитов (HGF, Hepatocytes Growth Factor).

Генная терапия.Методика терапевтического ангиогенеза посредством генной терапии осуществляется путём введения пациенту генной конструкции, содержащей в своём составе ген, кодирующий белок, обладающий ангиогенными свойствами. Британский Консультативный комитет по генной терапии в 2004 г. дал следующее определение генной терапии: «Намеренное введение нуклеиновых кислот в соматические клетки с целью лечения, профилактики или диагностики заболеваний» [13]. Генный препарат в своем составе содержит один ген или их комбинацию. Их выбор определяется тем терапевтическим эффектом, который необходимо достичь в отношении конкретной нозологии. Наиболее демонстративно принцип действия генных препаратов реализуется на примере моногенных заболеваний, где целью применения геннотерапевтической конструкции является доставка в клетки пациента функционально активного гена, экспрессия которого позволит компенсировать дефект собственного гена. Для реализации процесса переноса генетической информации внутрь клетки – трансфекции, применяются различные методы, которые делятся на вирусные и не вирусные. В первом случае в качестве переносчиков генетической информации используются генно-модифицированные вирусы, в состав которых интегрируется необходимый ген. При применении невирусных векторов, генная конструкция создаётся на базе небольшой двуцепочечной молекулы ДНК – плазмиды. После проникновения генной конструкции внутрь ядра, запускается процесс экспрессии гена, интегрированного в состав препарата. Клетки-мишени становятся своего рода «биореакторами» белков, продуцируемых пролонгированно и определяющих лечебный эффект.

Таким образом, основное отличие методики терапевтического ангиогенеза на основе генного препарата от применения рекомбинантных белков заключается в том, что во втором случае осуществляется введение готового терапевтического агента, в то время как при использовании генного препарата вводится его нуклеотидная последовательность, экспрессия которой в последующем в ядре клетки позволяет увеличить эндогенный синтез ангиогенного фактора роста.

Клеточная терапия. Основной идеей использования клеточной терапии является использование предшественников клеток, входящих в состав сосудистой стенки, находящихся на более ранней стадии дифференцировки с целью компенсации и индукции роста сосудов путём их непосредственной интеграции. Также предполагается, что паракринное действие вводимых клеток, сопровождающееся локальным увеличением концентрации цитокинов, факторов роста и других компонентов сигнальных систем, обеспечивает компенсацию механизмов неоваскулогенеза. В зависимости от источника клеток-предшественниц и степени их дифференцировки, для реализации данной методики могут применяться эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, фетальные и амниотические стволовые клетки и стволовые клетки взрослого организма, в отношении которых также могут быть применены различные способы введения.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.