Основными причинами смертности и инвалидизации трудоспособного населения во всем мире являются сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) [1]. Для снижения данных показателей необходимо проводить своевременную профилактику и выявлять маркеры атеросклеротических поражений сосудов (АПС) в донозологический период. В связи с этим изучение иммунопатогенеза атеросклероза (АС) является актуальной проблемой.
В последнее десятилетие появляется все больше данных, доказывающих, что АС могут быть поражены не только коронарные артерии, но и другие сосудистые бассейны: сонные артерии и артерии нижних конечностей. При этом показано, что существует большое количество больных, у которых регистрируются признаки одновременного поражения АС двух и более сосудистых бассейнов. В данном случае речь идет о мультифокальном АС (МФА).
Частота выявления проявлений МФА, по данным различных авторов, варьирует в широких пределах (от 13,5% до 94%), что объясняется разнообразием методов выявления, большим количеством критериев как атеросклеротического поражения артерий, так и самого МФА, а также различной клинической характеристикой пациентов [2]. В России проявления МФА выявляются чаще, чем в развитых странах Европы и Северной Америки [3].
В связи с тем, что проблема АС изучается с различных сторон, уже достигнуты огромные успехи в области его профилактики и лечения [4; 5]. Но, несмотря на это, специалисты в области современной кардиологии до сих пор сталкиваются с атеросклеротическими поражениями различных сосудистых бассейнов, которые могут протекать как с ярко выраженной симптоматикой, так и в латентной форме [6; 7].
Одним из ключевых направлений изучения патогенеза АС является изучение структуры атеросклеротических бляшек (АСБ), которое осуществляется с помощью инструментальных и лабораторных методов. Посредством инструментальных методов (внутрисосудистое ультразвуковое исследование, различные виды томографии: позитронно-эмиссионная [8; 9], магнитно-резонансная [10], мультиспиральная компьютерная [11; 12]) происходит установление местоположения, визуализация, оценка риска дестабилизации и разрыва бляшки.
На сегодняшний день уже достаточно хорошо изучен состав АСБ, в который входят: гладкомышечные, эндотелиальные, иммунные и пенистые клетки [13]. Данные результаты были получены с помощью лабораторных методов, основными из которых являются иммуногистохимическое исследование и проточная цитометрия. При этом состав иммунных клеток, входящих в состав АСБ, в различных публикациях освещен фрагментарно. В связи с этим целью данного обзора является анализ современных данных о составе и основных функциях иммунокомпетентных клеток, входящих в состав АСБ.
Материалы и методы
Для получения данных о клеточном составе АСБ был выполнен поиск результатов фундаментальных и клинических исследований в базах данных PubMed и РИНЦ. Поиск проводился по ключевым словам: «атеросклероз», «атеросклеротическая бляшка», «лимфоциты», «макрофаги», «нейтрофилы», «культивирование клеток», «эндартерэктомия», и охватывал период с 2000 по 2017 год. В анализируемом периоде прослеживается динамика изучения клеточного состава АСБ. Всего было просмотрено более 100 публикаций. Из них было отобрано 49 источников, которые легли в основу данного обзора. В обзоре литературы преимущественно уделяется внимание данным, полученным в течение двух последних лет (2016-2017 годы), которые представлены в основном в зарубежных публикациях.
- Виды иммунокомпетентных клеток, формирующих АСБ
Проведенный анализ литературы показал, что клеточный состав бляшек достаточно разнообразен. При этом все популяции клеток по функциональному значению и времени появления в очаге поражения можно разделить на две группы: клетки врожденного и адаптивного иммунитета (таблица).
Клетки, входящие в состав АСБ*
|
Кластеры дифференцировки (маркеры) |
Клетки врожденного иммунитета |
|
М1 (CD 68) и М2 (СD 163) |
Макрофаги |
|
CD66b |
Гранулоциты |
|
CD16,CD56 |
Натуральные киллеры (NK–клетки) |
|
CD1а, CD1c, CD1d и молекул CD83, CD80, CD86 и DC-SIGN |
Дендритные клетки |
|
Кластеры дифференцировки (маркеры) |
Клетки адаптивного иммунитета |
|
CD3+ CD4+ |
Т–лимфоциты хелперы (T-helper cells, Th1) |
|
CD3+ CD8+ |
Т–лимфоциты киллеры (Th2) |
|
CD19 |
В-лимфоциты |
|
CD4+CD25+ |
Т-регуляторы, Т-супрессоры (Th3) |
|
СD57+ CD8+ |
Натуральные киллеры Т-лимфоциты (Natural Killer T-cell, NKT–клетки) |
Примечание: *по данным Leroyer A.S. et. al., 2007 [14], Ж.-Ш. Гривель и др., 2012 [15], Profumo E. et. al., 2013 [16], Бобрышев Ю.В. и др., 2013 [17], Рагино Ю.И., 2012 [18], Шишкина В.С. и др., 2014 [19], Воробьева Д.А. и др., 2014 [20], Shalhoub J. et. al., 2016 [21], Karadimou G. et. al., 2014 [22].
Наличие лейкоцитов в зоне атеросклеротического поражения было выявлено уже в 80-е годы XX века [9]. Согласно результатам ранних исследований считалось, что в АСБ содержатся только макрофаги, но позже было показано, что в них также находятся Т- и В-лимфоциты, нейтрофилы и дендритные клетки [23; 24]. Согласно существующей воспалительной теории атерогенеза ключевыми клетками, формирующими АСБ, являются макрофаги и лимфоциты [9].
В реализации воспалительного процесса наряду с иммунными клетками принимают участие эндотелиальные клетки (ЭК) кровеносных сосудов. Они способны запускать воспаление, определять его место, степень выраженности и длительность [25].
С одной стороны, активация эндотелия приводит к защите и восстановлению повреждений сосудов. Но, с другой стороны, в результате гиперпродукции медиаторов воспаления развивается эндотелиальная дисфункция. В результате этого повышается проницаемость сосудистой стенки, что приводит к накоплению аполипопротеин В-содержащих липопротеинов, которые взаимодействуют с внеклеточным матриксом. Данный комплекс способствует задержке липопротеинов низкой плотности (ЛНП) в стенке сосудов с последующей их модификацией с помощью активных форм кислорода. Окисленные формы ЛНП стимулируют ЭК к синтезу хемокинов и молекул адгезии для привлечения и трансмиграции моноцитов крови, которые, проникая в субэндотелиальное пространство, дифференцируются в макрофаги [26].
- Клетки врожденного иммунного ответа
Основная функция макрофагов заключается в поглощении токсичных молекул и поврежденных собственных клеток, которое сопровождается продукцией провоспалительных цитокинов [27]. В реализации АПС макрофаги играют огромную роль [28; 29]. Благодаря наличию на их поверхности рецепторов они могут захватывать окисленные ЛНП и другие липиды, что приводит к их активации и последующей дифференцировке в пенистые клетки [30]. Данный процесс лежит в основе формирования начального очага поражения стенок сосудов. Макроскопически этот процесс определяется как липидная полоска на интиме [31-33].
В современных исследованиях показано, что макрофаги, входящие в состав АСБ, неоднородны по своей популяции. Так, в публикациях встречаются сведения о том, что в состав бляшек входят два фенотипа макрофагов: М1 (CD 68) и М2 (СD 163), но в зависимости от характера поражения доминирует только один тип клеток [19; 22].
Функциональная активность макрофагов обоих типов определяется спектром продуцируемых цитокинов. Было показано, что в липидных пятнах/полосах и атеромах обнаружено повышение лиганда хемокина СС24 (chemokine C-C ligand, CCL24), что свидетельствует о повышении функциональной активности макрофагов типа М2, которые способствуют хронизации процесса. Также преобладание в АСБ макрофагов фенотипа М2 обеспечивает репарацию ткани и тем самым способствует ее стабилизации [19; 22].
Высокие уровни продукции лиганда хемкина СС3 (chemokine C-C ligand, CCL3) в фиброатеромах свидетельствуют о преобладании в них макрофагов типа М1. Эти клетки обеспечивают острый воспалительный процесс, который приводит к дестабилизации фиброзной покрышки и ее возможному разрыву [19; 34].
Таким образом, существенное влияние на процессы формирования, стабилизации АСБ или на развитие осложненного атеросклеротического поражения оказывает баланс между функциональной активностью М1 и М2 субпопуляций макрофагов.
Высокие уровни М2 типа макрофагов - моноцитов при АС также были обнаружены в периферической крови. В работе Zhuang J. с соавторами (2017) указывается на то, что в крови больных на разных стадиях АС наблюдается преобладание М2 над дендритными клетками [35].
Кроме лимфоцитов и макрофагов в составе АСБ встречаются и нейтрофилы [36]. Указывается на то, что они принимают участие в формировании АСБ на ранних стадиях и способствуют хемотаксису некоторых субпопуляций моноцитов. Обсуждается роль нейтрофилов в разрыве АСБ. Так, было показано, что в нестабильной АСБ в месте ее эрозии и в извлеченных тромбах, образовавшихся в результате разрыва фиброзной покрышки, обнаруживается большое количество нейтрофилов. Результаты некоторых исследований позволяют считать, что чем больше нейтрофилов входит в состав АСБ, тем тяжелее протекает ишемическая болезнь сердца [37]. В работе Li T. с соавторами (2017) показано, что у пациентов со смешанными бляшками при высоком нейтрофильно-лимфоцитарном коэффициенте наблюдается более высокий риск развития сердечно-сосудистых осложнений [38].
В качестве одной из гипотез механизмов разрыва бляшек рассматривается версия об участии в этом процессе лимфоцитов - натуральных киллеров (NK - Natural killer cells), которые были обнаружены в АСБ человека и мыши. Они, вероятно, вызывают гибель клеток и развитие некроза, что приводит к потенциальному разрыву бляшек [39]. Роль NK-клеток в реализации АПС продолжает изучаться.
Одним из ключевых этапов в исследовании атерогенеза является обнаружение дендритных клеток в пораженных АС стенках сосудов. Основной функцией дендритных клеток является захват и презентация антигенов. Они способны поглощать различные антигены и представлять их в комплексе с молекулами МНС (Main Hystocompatibility Complex) I и II классов для Т-лимфоцитов [40].
По своему происхождению дендритные клетки делятся на две основные субпопуляции в зависимости от клетки-предшественника: миелоидные и лимфоидные дендритные клетки. Первый тип клеток способен экспрессировать на своей поверхности кластер дифференцировки (Сluster of differentiation, CD) CD11c, толл-подобные рецепторы (Toll-like receptor, TLR) 2-5 типов. При активации соответствующими антигенами (в основном бактериальными) миелоидные дендритные клетки синтезируют интерлейкин 12 (IL-12), что сопровождается поляризацией иммунного ответа по Тh1-типу (T-helper cells 1). В отличие от миелоидных, лимфоидные дендритные клетки несут на поверхности TLR7 и TLR9 рецепторы. В ответ на активационные сигналы этот тип клеток посредством продукции IL-4, IL-10 и интерферонов альфа и бета (INFα и INFβ) запускает образование Тh2-типа клеток, участвующих в гуморальном иммунном ответе [41].
В стенках сосудов, пораженных АС, регистрировалось наличие дендритных клеток преимущественно миелоидного происхождения. При этом в периферической крови концентрация данных клеток была статистически значимо ниже по сравнению с группой контроля, что свидетельствует об активной миграции дендритных клеток в очаг воспаления. Также отмечено, что увеличение числа дендритных клеток связано с дестабилизацией АСБ [42].
Так же как и для макрофагов, триггером для активации дендритных клеток являются окисленные ЛНП, которые стимулируют выработку ими молекул CD40 [40]. Показано, что в АСБ эти молекулы встречаются в большом количестве. Результаты исследований Mach F. с соавторами (1998) продемонстрировали, что антитела нейтрализуют молекулу CD40, что приводит к уменьшению роста АСБ и изменению ее качественного состава [43].
В литературе встречаются сведения о возможности использования дендритных клеток в качестве иммуномодуляторов при АС. Это предположение основано на том, что активированные дендритные клетки подавляют Тh1-тип клеток и не дают развиться клеточному иммунному ответу [44].
Следовательно, в реализации воспалительной реакции в стенках сосудов ключевую роль играют не только макрофаги, но и дендритные клетки.
Таким образом, клетки врожденного иммунного ответа являются обязательными участниками атерогенеза. При этом их активность может быть обусловлена модификацией эпигенома миелоидных клеток в результате длительного взаимодействия с окисленными ЛНП. Данный процесс лежит в основе непрерывности преактивации иммунных клеток и, как следствие, способствует формированию еще одного механизма иммунной памяти у клеток врожденного иммунитета [45].
- Клетки адаптивного иммунного ответа
Проведенный анализ литературы показал, что в состав АСБ входят Т-лимфоциты (преимущественно субпопуляций CD3+CD4+ и CD3+CD8+). Также были обнаружены, но в меньшем количестве В-лимфоциты [14-16; 20; 22]. Основная функция Т-лимфоцитов заключается в реализации клеточного иммунного ответа в бляшке, в то время как В-лимфоциты ответственны за продукцию антиатеросклеротических антител [46].
Было выявлено, что клеточный состав АСБ отличается от состава иммунных клеток крови и характеризуется большим содержанием CD8+ Т-лимфоцитов, и они более активированы, чем CD4+, так как для них характерна экспрессия высокого уровня маркеров активации - CD25, CD38 и человеческих лейкоцитарных антигенов, связанных с локусом D (Human Leukocyte Antigens D Related, HLA-DR) [15]. Описанные различия в клеточном составе АСБ наблюдались в зависимости от типа бляшек. Так, в работе Leroyer A.S. с соавторами (2007) было показано, что в составе «асимптомных» или «стабильных» бляшек содержится больше лимфоцитов, макрофагов, гранулоцитов и эндотелиальных клеток, чем в «нестабильных» или «симптомных» [18].
Основной субпопуляцией CD4+ клеток в АСБ являются Тh1-лимфоциты. Вероятно, за счет синтеза INFγ и фактора некроза опухоли-α они оказывают проатерогенный эффект. Также в составе АСБ были обнаружены Т-хелперы, синтезирующие IL-17. Продукция данного цитокина усиливает иммунный ответ. В литературе представлены данные, свидетельствующие о том, что именно Тh1- и Тh17-лимфоциты способствуют прогрессированию АС [47].
В составе бляшек также были обнаружены регуляторные Т-лимфоциты (Treg). Результаты исследований, проведённых Xue-Mei L. с соавторами (2017), показали, что в АСБ мышей наблюдается снижение количества этих клеток, что свидетельствует об их важной антиатеросклеротической роли [48].
В развитии АСБ также указывается на роль NKT–клеток. Они принимают участие в атерогенезе на ранних стадиях, продуцируя IFN-γ, привлекают в очаг поражения другие клетки и запускают активацию Th1- и Th2-типов иммунного ответа. Считается, что данный тип клеток приводит к повышению синтеза аутоантител против окисленных ЛНП, что сопровождается осложнением атеросклеротического поражения. Также известно, что NKT–клетки продуцируют IL-18, который способствует дестабилизации АСБ, повышая пролиферативные процессы в стенке сосуда. Кроме того, NKT–клетки, наряду с макрофагами и дендритными клетками, распознают окисленные ЛПН и представляют их в комплексе с МНС-подобным поверхностным белком CD1d [49].
Обнаружение в составе АСБ иммунокомпетентных клеток свидетельствует о том, что в стенках сосудов происходит местное воспаление. Вероятно, это можно объяснить тем, что антигены, ответственные за активацию Т-клеток, имеют вирусное или внутриклеточное происхождение (например, белки теплового шока или продукты перекисного окисления липидов), что вызывает активацию локального иммунного ответа [15].
Заключение
Таким образом, проблема АС и вызываемых им осложнений на сегодняшний день является одной из наиболее обсуждаемых в развитии ССЗ. Современная теория атерогенеза базируется на представлении о том, что АС - это хронический воспалительный процесс, развивающийся локально в артериальной стенке на фоне накопления окисленных липопротеидов, обладающих антигенными свойствами [47]. Последующий процессинг этих молекул вызывает активацию клеток как врожденного, так и адаптивного иммунитета, что сопровождается инфильтрацией стенки различными видами лейкоцитов. При этом разные типы клеток могут обладать как провоспалительным и проатерогенным эффектом, так и выступать в качестве протективных. При этом преобладающий тип клеток определяет выраженность и направленность воспалительного процесса.
Обнаружение в составе АСБ всех видов иммунокомпетентных клеток еще раз подчеркивает воспалительный характер АС. Среди них особую роль играют макрофаги, нейтрофилы и дендритные клетки, а также NKT-клетки, как патологические факторы начального звена атеросклеротических изменений стенок сосудов. Дальнейшее изучение клеточного состава бляшек и его корреляция с показателями периферической крови позволит в дальнейшем прогнозировать стадию АСБ и исход вызываемых ими осложнений.
Результаты получены в рамках выполнения гос. задания Минобрнауки России (задание № 17.9545.2017/БЧ).
Библиографическая ссылка
Саранчина Ю.В., Дутова С.В., Килина О.Ю., Кулакова Т.С., Ханарин Н.В. КЛЕТОЧНЫЙ СОСТАВ АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКИХ БЛЯШЕК // Современные проблемы науки и образования. – 2018. – № 1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=27373 (дата обращения: 19.04.2024).