Ожидаемая продолжительность жизни населения достигла самых высоких цифр за последние десятилетия, и в развитых странах прогнозируется ее постоянное увеличение. Хронические цереброваскулярные заболевания встречаются в несколько раз чаще, чем острые нарушения мозгового кровообращения, а немые инфаркты и гиперинтенсивность белого вещества являются частой находкой при проведении нейровизуализации у пожилых пациентов [1, 2]. Среди заболеваний с определенными нейровизуализационными изменениями на МРТ важное место занимает болезнь малых сосудов головного мозга (Cerebral Small Vessel Disease, БМС), которая может сопровождаться хронической ишемией головного мозга.
Болезнь малых сосудов головного мозга – это термин, используемый для обозначения различных патологических процессов, которые влияют на мелкие сосуды головного мозга, включая мелкие артерии, артериолы, капилляры и мелкие вены [3]. БМС может быть причиной лакунарных инфарктов мозга, возникающих в результате ишемии на территории перфорирующих артерий, а также причиной более диффузных ишемических изменений, которые принято называть лейкоареозом. Лейкоареоз, который виден как гипоинтенсивный сигнал на компьютерной томографии или как гиперинтенсивный сигнал на магнитно-резонансной томографии в режиме T2 или FLAIR, чаще наиболее выражен в перивентрикулярной области и глубоком белом веществе головного мозга [4]. Принято различать и другие нейровизуализационные маркеры поражения вещества головного мозга при БМС, такие как недавние небольшие подкорковые инфаркты, церебральные микрокровоизлияния, расширенные периваскулярные пространства и атрофия головного мозга. Вышеописанные изменения были оформлены группой ученых в специальные стандарты описания МРТ «STRIVE» [5]. При гистологическом исследовании у пациентов с симптоматической БМС можно увидеть утолщение и отложение гиалина в небольших перфорирующих концевых артериолах, кровоснабжающих белое вещество. Гистологическая картина лейкоареоза включает потерю нейронов, ишемическую демиелинизацию и глиоз [6].
БМС, которая ранее считалась клинически не значимой, в настоящее время признана самым важным сосудистым фактором риска, способствующим деменции. Кроме того, это состояние вызывает 20% всех ишемических инсультов, связано с ухудшением походки, когнитивных функций и проблемами с мочеиспусканием [7]. Тем не менее до сих пор отсутствуют эффективные методы лечения для снижения распространенности БМС, потому что раскрытие патофизиологических механизмов, ведущих к БМС, только начинается.
Предполагают, что хроническая эндотелиальная дисфункция играет ключевую роль в патогенезе БМС [8]. Это может быть причиной нарушения гематоэнцефалического барьера, церебральной реактивности и ауторегуляции, которые наблюдаются при БМС [9]. Изучение роли эндотелиальной дисфункции может быть полезным и важным шагом для расширения знаний о БМС головного мозга. Функционирование эндотелия можно оценить in vivo с помощью инструментальных тестов, способных отражать функциональные свойства нормального и дисфункционального эндотелия [10]. Оценка циркулирующих молекул эндотелиального происхождения в крови может предоставить возможность более широкого понимания различных функций эндотелия.
Цель исследования. Изучить данные литературы о взаимосвязи лабораторных биомаркеров плазменного гемостаза и прогрессировании болезни малых сосудов, а также их возможных патофизиологических механизмах, лежащих в основе эндотелиальной дисфункции.
Материалы и методы исследования. Были проведены поиск и анализ зарубежной и отечественной литературы в базах данных Pubmed, РИНЦ, Google Scholar по запросам, отвечающим целям работы.
Результаты исследования и их обсуждение. Эндотелий выступает в качестве барьера, отграничивающего кровь от других тканей, а также участвует в регуляции реакций сосудистой стенки, взаимодействует с форменными элементами крови, активными веществами и клетками более глубоких слоев сосудистой стенки, например с клетками гладких мышц. Дисфункция эндотелия оказывает влияние на многие механизмы, лежащие в основе сосудистых заболеваний, такие как изменение местной проницаемости сосуда для компонентов плазмы, адгезия и агрегация тромбоцитов и лейкоцитов, модуляция кровотока, а также функционирование системы гемостаза [11].
Эндотелий обладает огромным, но в значительной степени не использованным диагностическим и терапевтическим потенциалом. С диагностической точки зрения эндотелий скрыт от глаз и труднодоступен, поэтому не поддается традиционной радиологической визуализации. Наиболее часто используемые методы анализа эндотелия – это исследования кровотока, которые измеряют зависимую от эндотелия вазодилатацию [12]. Нарушения эндотелий-зависимого кровотока коррелируют с атеросклерозом и риском кардиоваскулярных заболеваний [13]. Однако эти исследования сильно зависят от оператора и измеряют только одну функцию эндотелия. В последние годы был достигнут прогресс в разработке новых диагностических инструментов для анализа функции эндотелия, включая количественное определение циркулирующих биомаркеров, например эндотелина-1, фактора фон Виллебранда (vWF), тканевого активатора плазминогена (t-PA), растворимого тромбомодулина, растворимых молекул межклеточной адгезии 1 (ICAM-1) и растворимого Е-селектина, подсчет и фенотипирование микрочастиц эндотелиального происхождения и циркулирующих эндотелиальных клеток [10].
Церебральный эндотелий играет решающую роль в регуляции мозгового кровотока и целостности гематоэнцефалического барьера. Эндотелиальная дисфункция мелких артерий головного мозга может привести к БМС либо из-за неспособности кровеносных сосудов поддерживать и саморегулировать церебральный кровоток, либо из-за экстравазации компонентов крови в стенку сосуда, что вызывает повреждение периваскулярных нейронов и глии [14, 15]. Это может быть использовано для идентификации и оценки болезни малых сосудов головного мозга с помощью циркулирующих биологических маркеров, как было показано в одном из исследований [16].
Поверхность интимы здорового эндотелия обладает как антикоагулянтными, так и антитромботическими свойствами: эндотелиальные клетки секретируют множество молекул, важных для регуляции свертывания крови и функций тромбоцитов. Повреждение сосудов или воздействие определенных цитокинов либо провоспалительных стимулов смещают баланс в сторону гиперкоагуляции. Рассмотрим некоторые из исследуемых биомаркеров гемостаза.
Тканевой активатор плазминогена (tPA) и его ингибитор (PAI). Эндотелиальные клетки синтезируют тканевой активатор плазминогена (tPA) и высвобождают его в кровоток. tPA превращает плазминоген в плазмин, который расщепляет фибрин. Использование tPA в клинической практике в качестве тромболитического агента может привести к предположению, что эндогенный t-PA защищает от тромботических событий. Однако более высокие уровни ингибитора t-PA связаны с риском ишемической болезни сердца у здоровой популяции. Это может отражать эндотелиальную дисфункцию, приводящую к повышенной секреции t-PA или же к увеличению уровней его ингибитора (PAI-1), что способствует увеличению уровней циркулирующих комплексов с t-PA [17].
В метаанализе S. Wiseman с соавт. (2014) [18] показали, что уровни tPA и PAI-1 были выше у пациентов с лакунарным инсультом по сравнению с пациентами без него. Интересно отметить, что в исследовании I.L. Knottnerus с соавт. (2010) [19] были обнаружены значительно более низкие уровни t-PA (0,79 МЕ/мл против 0,44 МЕ/мл; p=0,02) и значительно более высокие уровни PAI-1 (27,5 нг/мл против 44,0 нг/мл; p=0,02) у пациентов с только лакунарным инсультом по сравнению с пациентами с лакунарным инсультом и одновременно обширным лейокареозом. Было выдвинуто предположение, что у пациентов с обширным лейкоареозом отсутствует защитный эффект PAI-1 при t-PA-индуцированном повреждении тканей. Связь в этом исследовании между лейкоареозом и PAI-1 оставалась значимой после многофакторного анализа (OR, 0,99; 95%-ны й ДИ 0,98–1,00; p=0,04). Эти находки также были подтверждены в нескольких исследованиях, где уровень PAI-1 был независимо ассоциирован с наличием лейкоареоза и/или лакунарными инфарктами, а также сниженной фракционной анизотропией на последовательной диффузно-тензорной картине МРТ [20, 21].
В крупном швейцарском исследовании SAHLSIS (Sahlgrenska Academy Study on Ischemic Stroke, 2005) [22] продемонстрированы более низкие уровни t-PA при лакунарном инсульте по сравнению с другими подтипами инсульта и более высокие уровни PAI-1 по сравнению с контрольной группой без инсульта. В то же время, согласно данным этого исследования, tPA было значительно выше при лакунарном инсульте по сравнению с контрольной группой без инсульта. Вышеописанные выводы также показаны в недавнем исследовании L.A. Dobrynina с соавт. (2019) [23], где уровни t-PA коррелируют с объемом гиперинтенсивности белого вещества (R=0,289,p=0,034) и другими параметрами БМС, однако в этом исследовании не было обнаружено связи уровня PAI-1 с уровнем t-PA или другими МРТ-маркерами БМС.При оценке локализации поражения белого вещества головного мозга интересно отметить, что в исследовании E.C. van Overbeek с соавт. (2016) [24] показано, что tPA-активность плазмы была связана с перивентрикулярным прогрессированием БМС (OR 2,36, 95%-ный ДИ 1,01–5,49), но не с глубинным поражением белого вещества, уровни PAI-1 также были ниже у пациентов с БМС, но эти результаты не были значимыми.
Тканевой фактор (TF) и его ингибитор (TFPI). Тканевый фактор (ТФ) представляет собой белок, который находится во внесосудистых тканях организма, не контактирующих с кровью. ТФ встречается в крови в случае повреждения или нарушения эндотелия. Контакт между ТФ и фактором VII (а) приводит к образованию активного комплекса, который активирует фактор X и фактор IX, таким образом, уровни растворимого ТФ отражают протромботические изменения.
Физиологический ингибитор ТФ представляет собой ингибитор пути тканевого фактора (TFPI). Поскольку TFPI является ингибитором комплекса ТФ-VIIa-Xa, то можно предположить, что пациенты с лейкоареозом имеют большую активацию системы коагуляции. В исследовании Hassan с соавт. (2003) [25] показано, что пациенты с ишемическим лейкоареозом имели более низкие уровни TFPI (95,96 (88,82–103,68) нг/мл против 113,55 (102,54–125,72) нг/мл, p=0,01) и более высокое соотношение TF/TFPI (3,26 (2,61–4,06) против 2,06 (1,65–2,56), p=0,01), чем пациенты с изолированным лакунарным инфарктом. Также эти данные были подтверждены при изучении степени тяжести БМС по данным нейровизуализации в зависимости от уровней маркеров. Степень лейкоареоза была положительно связана с уровнями ТФ (p=0,02) и соотношением TF/TFPI (p=0,01). Также были обнаружены более высокие значения TFPI у пациентов с лакунарным инфарктом по сравнению с пациентами, у которых были как лакунарные инфаркты, так и умеренная/тяжелая БМС, и со здоровыми добровольцами, с поправкой на возможные искажающие факторы. Локальная экспрессия ТФ, наблюдаемая при диссеминированном внутрисосудистом свертывании, приводит к локальному отложению фибрина. Если бы это произошло при ишемическом лейкоареозе, это бы усугубило хроническую гипоперфузию и ишемию. Ожидается, что повышенное образование тромбина как следствие коагуляции, опосредованной ТФ, также приведет к усиленной активации тромбоцитов, и об этой особенности сообщалось у пациентов с диффузной БМС [23].
Противоречивые результаты были обнаружены в исследовании Knottnerus и соавт. (2012) [26], в котором значения TFPI были ниже у пациентов с лакунарным инсультом (61,3 (54,7–77,7) нг/мл) по сравнению с контрольной группой (80,3 (68,1–91,9) нг/мл), но выше у пациентов с лакунарным инсультом с сопутствующим лейкоареозом. Самые высокие значения были обнаружены среди пациентов с лакунарным инсультом и гиперинтенсивностью белого вещества по сравнению с пациентами с только лакунарным инсультом (p<0,01; OR 1,03, 95%-ный ДИ 1,00–1,05). Также в этом исследовании изучали тканевой фактор, который в результате не ассоциировался с протяженностью лейкоареоза, в отличие от данных исследования Hassan с соавт. (2003) [25].
Фактор фон Виллебранда (ФВ/vWF) в основном обнаруживается в эндотелиальных клетках (тельца Вейбеля–Паладе) и считается золотым стандартом повреждения эндотелиальных клеток, а также обнаруживается в тромбоцитах крови (α-гранулы). ФВ связывает активированный тромбоцит с субэндотелиальным коллагеном. В плазме он циркулирует в нековалентном комплексе с фактором свертывания VIII.
Фактор фон Виллебранда оказался независимо связан с маркерами МРТ БМС в двух исследованиях. В исследовании K. Kario с соавт. (2001) [21] концентрация фактора Виллебранда у пациентов без инфаркта, с несколькими инфарктами и множественными поражениями составила 138 (108–177)%, 157 (122–203)% и 180 (144–225)% (p<0,01) соответственно. В исследовании R.F. Gottesman с соавт. (2009) [27] в моделях с поправкой на возраст, расу и пол фактор фон Виллебранда был положительно связан с субклиническими лакунарными инфарктами (95%-ный ДИ 1,2–3,6).
Противоречивые результаты получили в исследовании E. Cuadrado-Godia с соавт. (2011) [28], где показали, что уровень ФВ в однофакторном анализе не был связан с прогрессированием БМС. Стоит отметить, что расширение периваскулярных пространств является маркером заболевания мелких сосудов головного мозга, проницаемости гематоэнцефалического барьера и воспаления, поэтому в исследовании X. Wang с соавт. (2016) [29] показали, что снижение фактора фон Виллебранда было связано с увеличением количества периваскулярных пространств базальных ганглиев (r = –025, p=0,032).
Тромбомодулин (TM) продуцируется и экспрессируется на поверхности эндотелиальных клеток, где он регулирует активность протеина C при связывании с тромбином. Активированный протеин C ингибирует протеолитическим расщеплением кофакторы Va и VIIIa каскада свертывания. Высвобождение растворимой формы TM (sTM) рассматривается как маркер активации эндотелиальных клеток. Hassan с соавт. (2003) [25] обнаружили более высокие уровни sTM у пациентов с БМС только с лакунарными инфарктами (29,21 (25,02–34,11) нг/мл), чем в контрольной группе (19,36 (16,37–22,91) нг/мл, p=0,002), особенно у пациентов с множественными лакунарными инфарктами и лейкоареозом (29,93 (25,96–34,58) нг/мл, p<0,0005). У пациентов с симптоматической БМС выявили повышение ТМ [30], но, несмотря на это, ряд исследователей не подтвердили эту взаимосвязь [19, 27].
D-димер. В исследовании R.F. Gottesman с соавт. (2009) [27] также изучалась связь между D-димером и маркерами БМС. Была обнаружена независимая связь между уровнями D-димера и субклиническими лакунарными инфарктами (95%-ный ДИ 1,02–3,0). Уровень D-димера обычно значительно выше при лакунарном инсульте по сравнению с контрольной группой без инсульта [31]. Противоречивые данные Фрамингемского исследования [32] показали независимую связь между D-димером и общим объемом головного мозга, но не с БМС или немыми инфарктами головного мозга. В оставшихся двух исследованиях, характеризовавшихся меньшими размерами выборки, было показано, что D-димер увеличивается при БМС, но связь не была подтверждена после многомерных анализов [21, 33].
Фибриноген. В нескольких исследованиях оценивалась связь между фибриногеном и БМС, лакунарными инфарктами, периваскулярными пространствами и наиболее тяжелой клинической картиной, связанной с БМС. В самом крупном из трех исследований Y. Aono с соавт. (2007) [34] пациенты с БМС по сравнению с контрольной группой имели более высокие уровни фибриногена (306±69 мг/дл против 289±54 мг/дл), а увеличение фибриногена на 1 SD (62,0 мг/дл) было связано с более высоким риском немых поражений белого вещества (OR 1,26; p=0,001), однако данные ассоциации не были получены в двух других когортах [33, 35]. В исследовании M. Wada с соавт. (2011) [30] пациенты с повышенным уровнем фибриногена, как правило, имели больше очагов глиоза (r=0,110, p<0,01) и зон гиперинтенсивности белого вещества (r=0,191, p<0,01). Кроме того, независимая связь между фибриногеном и БМС была определена с помощью анализов логистической регрессии. Субъекты с высокими уровнями фибриногена, сопровождаемыми высокими уровнями факторов фон Виллебранда или тромбомодулина, имели повышенную тенденцию к поражению белого вещества. В недавнем двухгодовом исследовании J. Staszewski с соавт. (2018) [36] показали, что фибриноген был значимо связан с риском новых лакунарных очагов или прогрессирования поражения белого вещества независимо от клинических проявлений БМС (OR 1,02, 95%-ный ДИ 1,006–1,011).
Тромбин, антитромбин, протромбиновые комплексы. В небольшом исследовании показатели тромбина и антитромбина, которые являются маркерами активации коагуляции, были связаны с наличием лейкоареоза [21]. В нескольких исследованиях были определены уровни протромбиновых комплексов F1 + 2 при БМС и документально подтверждена независимая связь с множественными подкорковыми лакунарными инфарктами [21, 33].
Кроме регуляции системы гемостаза, существует много исследований, подтверждающих достоверные взаимосвязи маркеров других функций эндотелия с БМС, таких как маркеры воспаления (С-реактивный белок, фактор некроза опухоли-альфа, интерлейкин-6), факторы адгезии (молекула клеточной адгезии сосудов-1,VCAM-1, ICAM-I, E-селектин и P-Selectin), диметиларгинина (ADMA), матриксная металлопротеиназа 9, неоптерин, а также с гомоцистеином. Аномальная функция эндотелия также была зарегистрирована и при других патологических состояниях, в основном при атеросклерозе, диабете, гипертонии, гиперлипидемии и хроническом заболевании почек.
Заключение. Эндотелий – это сложная динамическая система организма, участвующая в различных процессах как в норме, так и при патологии. Она отличается своей неоднородностью по структуре и функциям, одной из которых является поддержание реологических свойств крови. Действительно, эндотелиальные клетки регулируют баланс в системе гемостаза с помощью факторов антикоагулянтной и прокоагулянтной системы. Термин «эндотелиальная дисфункция» применяется для определения перехода от нормального эндотелия к поврежденному, который может проявляться провоспалительным, провазоконстрикционным, пролиферативным и прокоагуляционным фенотипами.
В этом обзоре мы постарались показать, что дисфункция эндотелиальных клеток может играть роль в патогенезе БМС головного мозга, опосредуя свой эффект через систему гемостаза. Несмотря на то что исследования в области изучения биомаркеров БМС находятся на начальном этапе, уже были опубликованы работы, в которых тщательно изучалась связь нескольких циркулирующих эндотелиальных маркеров гемостаза с БМС. Наиболее устойчивые ассоциации были связаны с тканевым фактором, тканевым активатором плазминогена и ингибитором активатора плазминогена. Стоит обратить внимание, что в некоторых работах были показаны противоречивые результаты для D-димера, фактора Виллебранда, ингибитора тканевого фактора, тромбомодулина, поэтому есть предположение, что они коррелируют с острыми ишемическими событиями, а не с хронически текущей БМС. Во многих работах маркеры оценивались либо раздельно, либо из разных функциональных звеньев эндотелиальной функции. Возможно, в будущих исследованиях необходимо рассмотреть более комплексную оценку факторов гемостаза, например с помощью интегральных лабораторных методов (тест генерации тромбина, тромбоэластрография, тест тромбодинамики). Поиск подходящих маркеров эндотелиальной дисфункции имеет большое значение. Их измерение в крови может быть простым способом идентифицировать людей с ранними сосудистыми изменениями и тем самым сделать возможной модификацию факторов риска на очень ранней стадии БМС.