Патогенез варикозной болезни: роль матриксных металлопротеиназ и ионов магния

УДК: 616.14-007.64-092

Рязанский ГМУ, Рязань

PATHOGENESIS OF VARICOSE VEINS: ROLE OF MATRIX METALLOPROTEINASES AND MAGNESIUM IONS

Варикозная болезнь нижних конечностей (ВБНК) в настоящее время – одно из наиболее часто встречающихся заболеваний сосудов [10]. Среди населения экономически развитых стран Европы и Северной Америки варикозная болезнь встречается у 30–40% взрослого населения [23, 24]. По данным ведущих российских флебологов хронической венозной недостаточностью (ХВН), развивающейся на фоне ВБНК, в нашей стране страдает более 35 млн человек, у 15% из которых отмечаются осложненные формы заболевания [6, 10, 13, 16].

На сегодняшний день не существует универсальной теории патогенеза ВБНК. Это касается как макрогемодинамических, так и микроциркуляторных изменений. В различных источниках представлен целый ряд патогенетически значимых факторов, играющих определенную роль в развитии данного заболевания. При этом их важность и приоритетность оценивается неоднозначно. Многие исследователи рассматривают ВБНК как наследственное, генетически обусловленное заболевание, объясняя возникновение варикозной трансформации слабостью мышечных и эластических волокон сосудистой стенки [17, 22]. В современной литературе приводятся самые различные гипотезы о развитии ВБНК: наследственное детерминированное заболевание, «расплата за прямохождение», последствия гипертензии в системе нижней полой вене, «патология венозного возврата». Однако, несмотря на некоторые разногласия в оценке пусковых механизмов развития ВБНК, большинство исследователей в настоящее время являются сторонниками полиэтиологической теории заболевания [7, 14].

Также не существует единого мнения на изменения венозной стенки при ВБНК, противоречивы сведения о концентрации и расположении соединительной ткани при данном заболевании. При гистологическом изучении стенки варикозной вены выявлены разнообразные изменения: неравномерное утолщение интимы, фиброз интимы и адвентиции, атрофия или утолщение отдельных волокон коллагена и дезорганизация мышечных слоев, гипертрофия стенки вены с повышенным содержанием коллагена и нарушением упорядоченности гладкомышечных клеток и эластичных волокон [18, 19].

При гистологических исследованиях обнаруживается гипертрофия стенки варикозно-расширенных вен с увеличением коллагена, а также одномоментным нарушением структуры гладкомышечных клеток и эластических волокон. Исследования стенок варикозных вен показали, что заметные изменения в сосудах первоначально появляются в экстрацеллюлярном матриксе в виде дисбаланса между типами коллагена I и III. Отмечено, что нарушенный синтез коллагена приводит к перепроизводству коллагена типа I и сниженному синтезу коллагена типа III [2]. Последующие нарушения в стенках вен как морфологические, так и функциональные происходят в гладкомышечных клетках, при этом их цитоскелет подвергается реорганизации с клеточной инфильтрацией стенок венозных сосудов моноцитами и макрофагами [26]. Выраженные морфологические изменения в стенке вены при ВБНК приводят к значительным нарушениям ее свойств и функций, поскольку страдают и опорные, и упругоэластические структуры. Таким образом, ВБНК является не только заболеванием стенок вен, но и ведущим признаком патологической венозной гемодинамики, которая охватывает поверхностную, но и нередко глубокую венозную систему [1, 5].

Предрасполагающие факторы риска ВБНК носят врожденный характер, они, как правило, не подлежат коррекции, и являются тем фоном, на котором при определенных условиях развивается варикозная трансформация. Среди них следует выделить наследственные особенности строения соединительной ткани стенки вен [8]. Наследственная дисплазия соединительной ткани отмечается у значительного числа пациентов с ВБНК. В связи с этим у 70% больных ВБНК сочетается с грыжами различной локализации, геморроем, деформациями позвоночника и конечностей, плоскостопием, близорукостью и др. [11].

Дисплазия соединительной ткани (ДСТ) – распространенное состояние, которое имеет различные фенотипические и висцеральные проявления, характеризуется особенностями метаболизма и является

фоном для развития воспалительных, аутоиммунных, дегенеративных изменений в различных органах [3].

По данным Т.И. Кадуриной (2000), ДСТ – это системная патология с прогрессивным течением, основную роль в которой играет генетический дефект синтеза или катаболизма элементов внеклеточного матрикса [4]. В биохимическом аспекте высокая степень организованности и упорядоченности межклеточного матрикса выражается специфическими количественными соотношениями образующих его биополимеров. Представляет интерес изучение механизмов гомеостаза магния, который оказывает серьезное влияние на компоненты внеклеточного матрикса. Среди всех катионов в организме человека, ион магния (Mg2+) является четвертым по распространенности (после натрия, калия и кальция). Магний участвует в адгезии и миграции клеток, метаболизме, транскрипции ДНК, стабильности РНК, белкового синтеза. Магний является коферментом более чем в трехстах белковых структурах. Активность магния в организме регулируется рядом генов, наиболее важными из которых являются TRPM6 и TRPM7. Белок TRPM6 – это ионный канал, осуществляющий транспорт двухвалентных катионов, который специфически контактирует с другим магний-проницаемым каналом – TRPM7, в результате чего образуются комплексы TRPM6/TRPM7 на поверхности клетки. TRPM7 регулирует дефицит магния, который связан с эмоциональным стрессом под действием катехоламинов [20]. В литературном обзоре Торшиной И.Ю. и Громовой О.А. (2008) подробно изучена роль дефицита магния в формировании недифференцированной дисплазии соединительной ткани [15]. Клинические и морфологические проявления ДСТ разнообразны, им сопутствуют изменения костного скелета (деформация грудной клетки, опорнодвигательного аппарата), мышечной ткани (развитие бронхолегочной патологии и нарушение функций желудочно-кишечного тракта), нервной ткани и сердечно-сосудистой системы. Y. Rayssiguier и соавт. в своем исследование определили, что у животных с дефицитом магния наблюдается повышение чувствительности к оксидативному стрессу, что сопровождается усиленным образованием продуктов перекисного окисления липидов, скопление которых в организме сопутствует раннему «старению» клеток (а именно – эндотелиальных клеток) [27]. В целом действие магния на ткани заключается в том, что ионы магния нужны для регулирования некодирующих РНК. Дефицит магния в соединительной ткани ведет к торможению синтеза структурных молекул (включая протеогликаны, гликозаминогликаны, коллагены и эластин). В результате снижения синтеза структурных молекул, сами процессы восстановления также замедляются, и в дальнейшем, это ведет к ослаблению механических свойств ткани. Изучено, что максимальные уровни интерлейкина-6 и MMП-1 в крови достоверно увеличиваются при остром инфаркте миокарда, однако эти показатели остаются на низком уровне у пациентов после магний–терапии. Увеличивающаяся концентрация интерлейкина-6 может вести к повышению общей активности MMП-1, что в последующем приведет к повреждению тканей, а увеличение концентрации Mg2+ в крови уменьшит уровни интерлейкина-6 и MMП-1 [28]. Таким образом, дефицит магния сопутствует увеличению общей активности матриксных металлопротеиназ и более активному разрушению коллагеновых волокон, что ослабляет механическую прочность соединительной ткани. В эксперименте доказано, что у мышей с искусственным дефицитом магния стенка аорты тоньше, чем у контрольных животных, и данные изменения коррелируют с увеличением общей активности металлопротеиназ MMП-2 и MMП-9 [25]. Возможно, эффект магния в снижении активности MMП-2 блокируется двумя тирозинкиназными ингибиторами – генистеи-ном и гербимицином. Поэтому можно предположить, что внеклеточный магний снижает активность ММП через внутриклеточный сигнальный каскад, в котором имеется определенная тирозинкиназа [21].

Рассматривая данные, приведенные выше, можно предположить, что дефицит Mg2+ должен, приводить к увеличению активности ММП, которые будут разрушать составляющие компоненты ВКМ (прежде всего коллаген) более интенсивно. Эти эффекты действия магния, вероятно, вызываются через определенный, пока неизвестный внутриклеточный сигнальный каскад. Также сложно исключить и возможность прямого ингибирования ММП ионами Mg2+ через конкурентное связывание двухвалентных катионов в активном центре или через аллостерические взаимодействия с ММП.

Деградация внеклеточного протеинового матрикса обусловлена действием множества протеолитических ферментов, в том числе матричных металлопротеиназ и сериновых протеиназ, которые производятся клетками сосудов и воспалительными клетками, такими как макрофаги. Также отмечено, что при ВБНК в стенке сосуда выявляется повышенная экспрессия ММП-1 и ММП-9, которые были неравномерно распределены в пределах венозной стенки [31].

Матриксные металлопротеиназы принадлежат к семейству Zn2+- и Са2+-зависимых эндопептидаз, участвуют в ремоделировании соединительной ткани путем разрушения ее органических компонентов при физиологических значениях рН [9, 12].

ММП-1 – тканевый фермент, способный действовать на спиральную область полностью нативного коллагена I, II и III типов. MMП-1 экспрессируется по большей части фибробластами и эндотелиальными клетками, но может продуцироваться также моноцитами, макрофагами, остеобластами, хондроцитами и некоторыми опухолевыми клетками. В настоящее время коллагеназу-1 (ММП-1), названную так за спо-

собность расщеплять коллаген I типа, принято называть интерстициальной коллагеназой, чтобы подчеркнуть ее способность гидролизовать 3 интерстициальных коллагена – I, II и III, которые существенно отличаются друг от друга. Данный фермент разрушает минорные коллагены типов VII и X, а также белковые компоненты соединительнотканного матрикса: энтактин, аггрекан и, кроме того, казеин, 2 α -макроглобулин и синтетические субстраты [12].

В отличие от коллагеназ, желатиназы неспособны атаковать нативный коллаген. In vitro они интенсивно гидролизуют желатины, получаемые расщеплением коллагенов различных типов, в связи с чем и получили свое название. В тканях они ответственны за окончательную деградацию фрагментов коллагенов, которые вышли из состава фибрилл благодаря атаке коллагеназ. В этот класс входят желатиназа-А (MMП-2) и желатиназа-В (MMП-9). Из-за субстратной специфичности мы не можем рассматривать желатиназы в качестве первичного индуктора разрушения коллагена, но они вносят вклад в длительное поддержание гиперактивности системы MMП в ткани за счет деградации ингибиторов, участвующих в регуляции этого состояния.

Главным источником желатиназы-В (ММП-9) являются нейтрофилы и в меньшей степени моноциты и макрофаги. ММП-9 можно обнаружить в нейтрофилах, макрофагах, фибробластах, хондроцитах, и Т-лимфоцитах. ММП-9 имеет сильное сродство к денатурированному коллагену (желатину), а также может разрушать нативный коллаген VI, V и XI типов, эластин, а также IL-8, активирующий пептид соединительной ткани III. В зависимости от локализации деградации этих молекул ММП-9 может как снижать, так и увеличивать их биологическую активность [29].

Главная биологическая функция ММП состоит в ликвидации компонентов внеклеточного матрикса. Ме-таллопротеазы влияют на действие ростовых факторов: сосудистого эндотелиального фактора роста, рецептора фактора роста фибробластов, эпителиального фактора роста и инсулиноподобного фактора роста. Экспериментальная модель дефицита ММП-9 показала, что фермент играет ключевую роль в регуляции ангиогенеза и апоптоза гипертрофированных хондроцитов [30].

Разрушение межклеточного матрикса нужно для осуществления многих физиологических процессов: эмбриогенеза, морфогенеза, ангиогенеза, инволюции ткани, миграции, адгезии и др. Нарушение в процессах деградации ММП может приводить к формированию многих патологических состояний.

Таким образом, несмотря на наличие многочисленных исследований, патогенез варикозной болезни до сих пор остается одним из актуальных вопросов в сосудистой хирургии, который требует дальнейшего изучения. Дефицит ионов магния играет важную роль в дисплазии соединительной ткани, а также может стимулировать повышение активности матриксных металлопротеиназ, которые в свою очередь влияют на повреждение эндотелия, формирование эндотелиальной дисфункции и активации лейкоцитов, что в дальнейшем приводит к развитию венозного воспаления и повреждению сосудистой стенки.