Авторы
Шевченко Ю.Л.1, Мелькумянц А.М.2, Стойко Ю.М.1, Яшкин М.Н.1, Черняго Т.Ю.1, Гудымович В.Г.1
1 ФГБУ «Национальный медико-хирургический Центр им. Н.И. Пирогова», Москва
2 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. академика Е.И. Чазова», Москва
Аннотация
Изучение функции эндотелия в настоящее время значительно расширяет представления о ряде физиологических и патологических процессов, происходящих в организме человека. Их спектр весьма широк и охватывает не только такие направления как ангиология, сердечно-сосудистая патология, флебология, но и смежные области — сепсисологию, онкологию, нефрологию и другие. Структурный компонент клетки — гликокаликс — до настоящего времени является малоизученным. Основной причиной этого, прежде всего, является хрупкость вследствие его функционального предназначения. Попытки его микроскопического исследования, в основном, носят непрямой характер. Непосредственная визуализация гликокаликса с помощью электронной микроскопии крайне трудна. Статья посвящена анализу особенностей изучения микроскопической структуры гликокаликса и его функции. Представлены первые результаты электронной микроскопической картины гликокаликса эндотелия венозной стенки у пациентов с варикозной болезнью, описание методики и особенностей проведения данного исследования для его визуализации.
Ключевые слова: эндотелий, гликокаликс, эндотелиальная дисфункция, сердечно-сосудистые заболевания, варикозная болезнь.
Список литературы
1. Furchgott RF, Zawadzki JV. The obligatory role of endothelial cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine. Nature. 1980; 288 (5789): 373-376. doi: 10.1038/288373a0.
2. Furchgott RF. Role of endothelium in responses of vascular smooth muscle. Circulation research. 1983; 53(5): 557-573. doi: 10.1161/01.res.53.5. 557.
3. Smieško V, Kožík J, Doležel S. Role of endothelium in the control of arterial diameter by blood flow. Journal of Vascular Research. 1985; 22(5): 247-251.
4. Melkumyants AM, Balashov SA, Khayutin VM. Control of arterial lumen by shear stress on endothelium. Physiology. 1995; 10(5): 204-210. doi: 10.1093/cvr/23.9.741.
5. Ignarro LJ, Buga G, Wood KS, et al. Endothelium-derived relaxing factor produced and released from artery and vein is nitric oxide. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1987; 84(24): 9265-9269. doi: 10.1073/pnas.84.24.9265.
6. Palmer RM, Ferrige AG, Moncada S. Nitric oxide release accounts for the biological activity of endothelium-derived relaxing factor. Nature. 1987; 327(6122): 524-526. doi: 10.1038/327524a0.
7. Verhamme P, Hoylaerts MF. The pivotal role of the endothelium in haemostasis and thrombosis. Acta Clinica Belgica. 2006; 61(5): 213-219. doi: 10.1179/acb.2006.036.
8. Cines DB, Pollak ES, Buck CA, Loscalzo J, et al. Endothelial cells in physiology and in the pathophysiology of vascular disorders. The Journal of the American Society of Hematology. 1998; 91(10): 3527-3561.
9. Фрейдлин И.С., Шейкин Ю.А. Эндотелиальные клетки в качестве мишеней и продуцентов цитокинов // Медицинская иммунология. — 2001. — Т.3. — №4. — С.499-514.
10. Weinbaum S, Tarbell JM, Damiano ER. The structure and function of the endothelial glycocalyx layer. Annи Rev Biomed Eng. 2007; 9: 121-167. doi: 10.1146/annurev.bioeng.9.060906.151959.
11. Alphonsus CS, Rodseth RN. The endothelial glycocalyx: a review of the vascular barrier. Anesthesia. 2014; 69(7): 777-784. doi: 10.1111/anae. 12661.
12. van den Berg BM, Vink H, Spaan JA. The endothelial glycocalyx protects against myocardial edema. Circulation research. 2003; 92(6): 592-594. doi: 10.1161/01.RES.0000065917.53950.75.
13. Collins SR, Blank RS, Deatherage LS, et al. The endothelial glycocalyx: Emerging concepts in pulmonary edema and acute lung injury. Anesthesia and Analgesia. 2013; 117(3): 664. doi: 10.1213/ANE.0b013e3182975b85.
14. Мелькумянц А.М. О роли эндотелиального гликокаликса в механогенной регуляции сопротивления артериальных сосудов // Успехи физиологических наук. — 2012. — Т.43. — №4. — С.45-58.
15. Мелькумянц А.М., Балашов С.А., Гончар И.В. Влияние повреждения эндотелиального гликокаликса на способность артерий регулировать свой просвет при изменениях скорости кровотока // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. — 2017. — Т.103. — №12. — С.1370-1376.
16. Weinbaum S, Cancel LM, Fu BM, Tarbell JM. The glycocalyx and its role in vascular physiology and vascular related diseases. Cardiovascular engineering and technology. 2021; 12: 37-71. doi: 10.1007/s13239-020-00485-9.
17. Danielli JF. Capillary permeability and odema in the perfused frog. The Journal of physiology. 1940: 98(1): 109. doi: 10.1113/jphysiol.1940.sp003837.
18. Chambers R, Zweifach BW. Functional activity of the blood capillary bed, with special reference to visceral tissue. Annals of the New York Academy of Sciences. 1946; 46(8); 683-695. doi: 10.1111/j.1749-6632.1946.tb31697.x.
19. Copley FL, Staple PH. Hemorheological studies on the plasmatic zone in the microcirculation of the cheek pouch of Chinese and Syrian hamsters. Biorheology. 1962; 1(1); 3-14.
20. Bennett HS. Morphological aspects of extracellular polysaccharides. Journal of histochemistry & cytochemistry. 1963; 11(1): 14-23.
21. Luft JH. Fine structure of capillary and endocapillary layer as revealed by ruthenium red. Federation proceedings. 1966; 25(6); 1773-1783.
22. Klitzman B, Duling BR. Microvascular hematocrit and red cell flow in resting and contracting striated muscle. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 1979; 237(4): 481-490. doi: 10.1152/ajpheart.1979.237.4.H481.
23. Pries AR, Secomb TW, Gaehtgens P, et al. Blood flow in microvascular network — experiments and simulation. Microcirculation. 1990; 67(4); 826-834. (In English). doi: 10.1161/01.res.67.4.826.
24. Drenckhahn D, Ness W. The endothelial contractile cytoskeleton. Vascular endothelium: physiology, pathology and therapeutic opportunities. 1977; 1-15.
25. Barker A, Konopatskaya O, Neal CR, et al. Observation and characterisation of the glycocalyx of viable human endothelial cells using confocal laser scanning microscopy. Physical chemistry chemical physics. 2004; 6(5); 1006-1011. doi: 10.1039/B312189E.
26. Megens RT, Reitsma S, Schiffers PH, et al. Two-photon microscopy of vital murine elastic and muscular arteries. Combined structural and functional imaging with subcellular resolution. Journal of vascular research. 2007; 44(2): 87-98. doi: 10.1159/000098259.
27. Wang S, Okano M, Yoshida Y. Ultrastructure of endothelial cells and lipid deposition on the flow dividers of brachiocephalic and left subclavian arterial bifurcations of the rabbit aorta. J. Japanise Atheroscler. Soc. 1991; 19: 1089-1100.
28. Woolf N. The arterial endothelium. Pathology of atherosclerosis. 1982; 25-45. doi: 10.3390/ijms23063346.
29. Villalba N, Baby S, Yuan SY. The endothelial glycocalyx as a double-edged sword in microvascular homeostasis and pathogenesis. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2021; 9: 711003. doi: 10.3389/fcell.2021. 711003.
30. Suzuki A, Tomita H, Okada H. Form follows function: The endothelial glycocalyx. Translational Research. 2022; 247: 158-167. doi: 10.1016/j.trsl. 2022.03.014.
31. Moore KH, Murphy HA, George EM. The glycocalyx: a central regulator of vascular function. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2021; 320(4): 508-518. doi: 10.1152/ajpregu.00340.2020.
32. Weinbaum S, Tarbell JM, Damiano ER. The structure and function of the endothelial glycocalyx layer. Annu. Rev. Biomed. 2007; 9: 121-167. doi: 10.1146/annurev.bioeng.9.060906.151959.
33. Squire JM, Chew M, Nneji G, et al. Quasi-periodic substructure in the microvessel endothelial glycocalyx: a possible explanation for molecular filtering? Journal of structural biology. 2001; 136(3): 239-255. doi: 10.1006/jsbi.2002.4441.
34. Abassi Z, Armaly Z, Heyman SN. Glycocalyx degradation in ischemia-reperfusion injury. The American Journal of Pathology. 2020; 190(4): 752-767. doi: 10.1016/j.ajpath.2019.08.019.
35. Goligorsky MS, Sun D. Glycocalyx in endotoxemia and sepsis. The American journal of pathology. 2020; 190(4): 791-798. doi: 10.1016/j.ajpath.2019.06.017.
36. Popova TG, Millis B, Bradburne C, et al. Acceleration of epithelial cell syndecan-1 shedding by anthrax hemolytic virulence factors. BMC microbiology. 2006: 6(1): 1-16. doi: 10.1186/1471-2180-6-8.
37. Holzmann MS, Winkler MS, Strunden MS, et al. Syndecan-1 as a biomarker for sepsis survival after major abdominal surgery. Biomarkers in medicine. 2018; 12(2): 119-127. doi: 10.2217/bmm-2017-0231.
38. Шевченко Ю.Л., Стойко Ю.М., Гудымович В.Г. Дисфункция эндотелия и эндокарда при сердечно-сосудистых заболеваниях (патогенез, диагностика, профилактика и лечение). — М.: Национальный медико-хирургический Центр им. Н.И. Пирогова, 2022. — 224 с.
39. Шевченко Ю.Л., Стойко Ю.М., Гудымович В.Г., Черняго Т.Ю. Гликокаликс — определяющий фактор в развитии эндотелиальной венозной дисфункции и возможности ее коррекции // Ангиология и сосудистая хирургия. — 2020. — Т.26, №4. — С.71-77.
40. Шевченко Ю.Л., Стойко Ю.М., Гудымович В.Г., Черняго Т.Ю. Эндотелиальный гликокаликс в обеспечении функции сердечно-сосудистой системы // Вестник Национального медико-хирургического Центра им. Н.И. Пирогова. — 2020. — Т.15. — №1. — С.107-112.
