Эндотелий сосудов и его участие в регуляции сосудистого тонуса Медведева Н.А. Кафедра физиологии человека и животных Биологического ф-та МГУ Москва 2011

Основные функции эндотелия сосудов Регуляция величины сосудистого тонуса и сосудистого сопротивле ния Регуляция текучести крови Регуля ция ангиоге неза Реализация процесса воспаления

Основные функции эндотелия реализуются: 1.Сдвигом секреторной функции эндотелия в сторону сосудорасши рительных факторов (90% приходится на оксид азота) 2. ингибированием Агрегации тромбоцитов Адгезии белых клеток крови Пролифе рации гладких мышц

Основные функции эндотелиального слоя сосудистой клетки определяются его синтетическим фенотипом – набором вазоактивных факторов, синтезируемых эндотелием -расширение сосудов -антитромботическое действие -противовоспалительное действие -антиоксидантное действие - ингибирование ростовых факторов -сужение сосудов -продукция ростовых факторов -протромботическое действие -провоспалительное действие -прооксидантное действие

При дисфункции эндотелия наблюдается: 1. Сдвиг секреторной функции эндотелия в сторону сосудосужива ющих факторов 2. Усиление: - агрегации тромбоцитов -адгезии белых клеток крови -пролиферации клеток гладких мышц Что приводит к уменьшению сосудистого просвета, тромбообразованию, появлению очага воспаления и гипертрофии сосудистой стенки.

Аутокринное действие Паракринное действие Паракринное действие Гуморальное действие Типы действий вазоактивных факторов, синтезируемых эндотелием сосудистой стенки

Регуляция текучести крови при участии эндотелия в норме Michiels C. J Cell Physiol, 196: 430, 2003

Сдвиг синтетической активности эндотелиальной клетки в сторону прокоагулянтного фенотипа при нарушении целостности эндотелия или возникновении воспалительного процесса Michiels C., J Cell Physiol, 196:430, 2003

ЭНДОТЕЛИЙ СОСУДИСТОЙ СТЕНКИ СИНТЕЗИРУЕТ И ВЫДЕЛЯЯЕТ СУЖИВАЮЩИЕ И РАСШИРИТЕЛЬНЫЕ ВАЗОАКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ простагландины тромбоксаны лейкотриены гидроксиэйкозаноиды эндотелин простагландины лейкотриены эпоксиэйкозаноиды эндоканнабиноиды выделяемый эндотелием гиперполяризующий фактор эндотелий-зависимый расширительный фактор (оксид азота)

Основные пути метаболизма арахидоновой кислоты 1.Циклооксигеназный путь 2.Липоксигеназный путь 3.Эпоксигеназный путь 4.Трансацилазный (мембранный) путь

Активация фосфолипазы А2 (брадикинином) стимулирует выход арахидоновой кислоты в растворимую часть клетки и ее метаболизм

Кооперативный способ активации арахидоновой кислоты PL = phospholipase, PKC = protein kinase C, TF: transcription factor arachidonic acid PKC TF Metabolism phospha -tidic acid phosphati -dyl- choline PLD DAG PIP 2 PLC PLA 2 phosholipids

(20:4 5, 8, 11, 14) Linoleic Acid

Метаболизм арахидоновой кислоты (АА) при участии фосфолипазы А2 (PLA2) Воспаление

Метаболиты арахидоновой кислоты по циклооксигеназному пути

Механизм действия нестероидных противоспалительных препаратов с анальгетическим действием Диклофенак Парацетамол ибупрофен Фосфолипиды мембраны Фосфолипаза А Арахидоновая кислота цикооксигеназа (COX) липоксигеназа Простагландины и тромбоксаны - Лейкотриены

Типы циклооксигеназ. Их стимуляция и ингибирование. Парацетамол (м.б. СОХ-3) Диклофенак _ _

Механизм реализации действия простациклина (PG2) на гладкой мышце сосуда

Эндогенные каннабиноиды(NAEs) – (анандамид) метаболизируются с образованием арахидоновой кислоты и ее последующей деградации

TRENDS in Pharmacological Sciences Vol.27 No.3 March arachidonoylglycerol phospholipid precursor Схема синтеза эндогенных каннабиноидов

2-арахидонил глицерол Базальные ганглии, лимбическая система, мозжечок Эйфорические, антиконвульсив ные эффекты Антивоспалительные эффекты Эндогенные каннабиноиды

Taddei S.,British Journal of Pharmacology (2005) 146, 165–166 VR1 – vanilloid receptor синтез СB 1/2 CB Быстрая деградация в эндотелии уменьшает расширительный потенциал эндоканнабиноидов W- SV HO and MD Randall, British J Pharm 150:641,2007 Механизм действия эндогенного каннабиноида – анандамида на сосудистую стенку

Схема возможного пути метаболизма анандамида, ингибирующего его прямое вазодилятаторное действие на гладкую мышцу сосудов

Sandow SL et al, Trend Pharm.Sci.28:61-67,2007 Leuranduer et al., British J Pharm.153: 57-65, 2008 Эндотелий-зависимые гиперполяризующие факторы (EDHF) Сегмент a.in.carotid морской свинки Cytochrome P450 Натрийуретиче ский пептид эпоксиэйконазоиды

Открытие эндотелий-зависимого расширения

Синтез оксида азота L-аргинин L-цитрулин + оксид азота NO-синтаза N=O конститутивная индуцибильная NOS NOS O2O2

Изоформы NO-синтаз: нейрональная, индуцибильная, эндотелиальная и митохондриальная

Структура изоформ синтаз оксида азота Govers R.,at.al Am J Physiol Renal Physiol 280: F193,2001 mtNOS –альфа форма nNOS, отличающаяся фосфорилированным С-концом и двумя измененными аминокислотными остатками. IUBMB Life :55(10-11) 599, 2003

Роль NO-синтаз в регуляции различных функций организма

Схема активации синтеза NO и cGMP в эндотелиальной клетке X.Yao at all., TRENDS in Pharm. Scien. 24(6): 263, 2003

Цикл изменения активности eNOS в эндотелиальной клетке

Физиологические и гуморальные факторы, активирующие эндотелиальную форму NO-синтазы

Govers R., et al. Am J Physiol Renal Physiol 280: F193,2001 Внутриклеточный путь синтеза и активации эндотелиальной синтазы оксида азота и способы их регуляции

Факторы, определяющие биодоступность оксида азота

Участие оксида азота в реакции окислительного стресса

Влияние пироксинитрита на белки и ферменты клетки

Синтез оксида азота эндотелиальной клеткой и механизм расширения гладкой мышцы сосудов

Production of the 2 nd Messenger – cGMP The membrane-bound form of guanylate cyclase is acti- vated directly by hormone binding to its receptor, e.g. atrial natriuretic peptides. The cytosolic form is a different protein and is activated by nitric oxide (NO). Protein kinase G (PKG) is activated by cGMP.

Структура гуанилатциклазы – фермента, катализирующего образование цГМФ из ГТФ

Регуляция концентрации цГМФ при участии фосфодиэстеразы V типа

Mеханизм расширения гладкой мышцы сосуда при участии цГМФ Hofmann F et all., J Cell Science 113:1671, 2000

Ингибирование цГМФ Rho-киназного пути сокращения гладких мышц сосудов

Вазоактивные факторы, синтезируемые эндотелием и пути реализации их воздействия на гладкую мышцу сосуда

Adapted from Yanagisawa M, et al. Nature. 1988;332:411. Открытие эндотелина – эндогенного пептида, обладающего вазоактивными свойствами Эндотелин – эндогенный пептид, синтезируемый эндотелиальными клетками сосудистой системы Masashi Yanagisawa, Hiroki Kurihara, Sadao Kimura, Yoko Tomobe, Mieko Kobayashi, Youji Mitsui, Yoshio Yazaki, Katsutoshi Goto, and Tomoh Masaki Эндотелин – 21 –членный пептид, обладающий вазоконстрикторными свойствами

Структура эндотелина-1 A 21-amino acid peptide released primarily from the endothelium TrpIleIleAspLeuHisCysTyrValPheCys CysCysSer Glu Ser Ser Leu Met Asp Lys NH 2 CO 2

Семейство эндотелинов: ЭТ-1, ЭТ-2, ЭТ-3

эндотелин Экспрессия разных форм пептида в тканях: Эндотелин-1 (эндотелий и гладкая мышца сосудов, сердечные миоциты, почка и т.д.) Эндотелин -2 (почка, мозг, ж-кишечный тракт и т.д.) Эндотелин-3 (кишечник, надпочечники) : Механизм синтеза в тканях: три разных гена - Препроэндотелин биг эндотелин эндотелины фурин-подобная эндопепт. эндотелинпревр. ферм. (клеточная поверхн., внутрикл. визикулы) Типы рецепторов и эффектов Ет а (гладкая мышца - сокращение) Ет в (эндотелий-выделение эндотелий-зав. расш. фак. гладкая мышца- сокращение) Содержание в тканях и крови: фм/мл увеличение в 2-10 раз при сердечной недостаточности, легочной гипертензии, почечной недостаточности, субарахноидальной геморрагии и т.д.

Синтез эндотелина эндотелиальной клеткой и механизм сокращения гладкой мышцы сосуда

Механизм реализации действия эндотелина на гладкую мышцу сосуда в норме и патологии

Патологическая роль эндотелина –вазоконстрикция –Гипертрофия –фиброз –воспаление

Дисфункция эндотелия Расширение сосудов субстрат Однако, эндотелий-независимые расширительные реакции на экзогенные NO доноры (например, нитропруссид натрия) продолжают осуществляться

эндотелин Дисфункция эндотелия

Основные факторы гуморальной регуляции сосудистого тонуса, опосредующие свое действие через изменение секреторной функции эндотелия Катехоламины (адреналин и норадреналин) Ангиотезин-рениновая система Семейство эндотелинов АТФ, АДФ Гистамин Брадикинин Тромбин Вазопрессин Вазоактивный интенстинальный пептид Кольцитонин генсвязывающий пептид Натрийуретический пептид Оксид азота?