Тромбоз глубоких вен (ТГВ) и тромбоэмболия лёгочной артерии (ТЭЛА) занимает одно из лидирующих мест по общему количеству заболеваний, а также по уровню смертности, представляя серьёзную проблему современного здравоохранения и являясь одной из основных причин тяжёлой инвалидизации больных, а также летальности в большинстве развитых стран [1].
Основные причины развития тромбоза известны давно, ещё в 1859 году Р. Вирхов объединил их в триаду, включающую в себя замедление кровотока, гиперкоагуляцию и повреждение сосудистой стенки [15]. Известно, что вклад каждого из этих факторов в формирование тромбоза может быть различным.
Вместе с тем в результате ряда исследований, проведённых за последние несколько лет, были выявлены новые механизмы первичного повреждения сосудистой стенки, ключевую роль в которых играет эндотелиальная дисфункция, развивающаяся в результате гипоксии [13].
По данным ряда исследователей [2] стало понятным, что флебостаз и повышение венозного давления приводят к гипоксии эндотелия, что сопровождается экспрессией на его поверхности специфических адгезивных молекул с последующей активацией лейкоцитов и развёртыванием лейкоцитарно-эндотелиальной реакции. Основными этапами этого процесса служит фиксация к эндотелиоцитам активированных лейкоцитов и их дальнейший выход в паравазальное пространство.
Активированные нейтрофилы в свою очередь контактируют с эндотелием, секретируют множество биологически активных веществ, повреждающих его. Эндотелий перестаёт выполнять роль регулятора местного кровотока. В физиологическом состоянии эндотелий синтезирует разнообразные молекулы (NO, АТ III, протеин S, простациклин, гепариноподобные вещества), в норме регулирующие процессы свёртывания крови и препятствующие агрегации форменных элементов и поддерживающие оптимальный сосудистый тонус. Поэтому комплекс субстратов, выделяемых активированными нейтрофилами, влияет на перечисленные функции эндотелия.
Эндотелиальные клетки в больших количествах содержат Р-селектин, который при активировании клетки выделяется на её поверхность и это является одним из условий для миграции лейкоцитов в ткани через сосудистую стенку, что в конечном итоге приводит к асептическому воспалению в стенке тромбированной вены [12].
Известно, что во всех стадиях воспалительного процесса − альтерации, экссудации, пролиферации − принимают участие протеолитические ферменты [4]. Лизосомальные цистеиновые протеиназы (ЛЦП), или катепсины, являются также протеолитическими ферментами, локализованными главным образом в лизосомах клеток.
Способность ЛЦП к секреции и наличие данных об участии катепсинов В и L в деградации внеклеточных белков – ламинина, фибронектина, коллагена IV типа [10] − заставляет рассматривать данную группу ферментов в качестве одного из наиболее вероятных факторов развития патологии сосудистой стенки. В настоящее время доказано, что ЛЦП, а также дисбаланс между ЛЦП и их внутриклеточным ингибитором – цистатином С − играют одну из ведущих ролей в ремоделировании сосудистой стенки при патологии сосудов – атеросклерозе [11] и аневризме аорты [14].
Также имеются данные об участии лизосомальных сериновых и аспартильных протеиназ в развитии эндотелиальной дисфункции. Так, вследствие своего положительного заряда катепсин G взаимодействует с эндотелием сосудов и изменяет электрические поля его составляющих, что приводит к задержке натрия в сосудистой стенке, вызывая её отёк, что способствует развитию ГБ [8].
Тем не менее, участие лизосомальных ферментов в патологии венозной системы, и, в частности, участие катепсинов L, Н и В в развитии венозного тромбоза остаётся практически не изученным.
Цель исследования – изучение активности лизосомальных цистеиновых протеиназ – катепсинов L, Н и В в плазме и лейкоцитах крови в динамике экспериментального тромбоза у крыс.
Материал и методы исследования
В экспериментальной части работы использованы 3–4-месячные конвекциональные половозрелые крысы-самки линии Wistаr массой 200–400 г в количестве 40 штук, полученные из вивария Рязанского государственного медицинского университета.
Содержание и выведение животных из эксперимента осуществлялось в соответствии с «Санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник» от 06.04.1993 и «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приказ Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 г.).
Животные содержались по 3–4 особи одного пола в металлических клетках площадью 24 дм2 при естественном освещении, получали воду и полнорационный сухой комбикорм для лабораторных животных «Чара» (производство ЗАО «Ассортимент – Агро», Московская область, Сергиев-Посадский район, д. Тураково).
Воспроизведение тромбоза у экспериментальных животных осуществляли путём лигирования общей подвздошной вены одной конечности [3] в специально оборудованной операционной вивария ГБОУ ВПО РязГМУ Минздрава России. Перед хирургическим вмешательством животных наркотизировали. Предварительно за 15 минут до подачи наркоза проводили премедикацию введением «Рометара» внутримышечно, наркоз осуществлялся введением препарата «Золетил» внутримышечно. В ходе операции определялась пульсация подвздошной артерии и в месте её проекции производили разрез кожи и подкожной клетчатки длиной 4–5 см. Тупо расслаивая мышцы, выделяли сосудисто-нервный пучок, определяли в нём общую подвздошную вену и перевязывали её.
Выведение из эксперимента осуществлялось на первые, третьи, пятые сутки после операции. За 12 часов до выведения животных лишали корма, забой производился в утренние часы (8–9 часов).
Материалом для исследования служила периферическая кровь, взятая из брюшной аорты под лёгким эфирным наркозом. Для выделения различных фракций лейкоцитов эритроциты осаждали 6 % раствором декстрана, после чего плазму со взвешенными в ней лейкоцитами подвергали изопикническому центрифугированию на градиенте плотности урографин – полиглюкин. При этом получали две фракции лейкоцитов: интерфазный слой содержал моноядерные лейкоциты, представленные лимфоцитами и моноцитами, осадок – полиморфноядерные гранулоциты. Клетки отмывали 0,15 М раствором хлорида натрия, пропускали через капроновый фильтр, подсчитывали в камере Горяева и гомогенизировали пипетированием через иглу малого диаметра.
В качестве контроля использовалась кровь крыс, сопоставимых по возрасту, массе и условиям содержания с экспериментальными особями.
Активность катепсинов L, Н и В измеряли спектрофлуориметрическим методом по Barrett & Kirschke [9] на первые, третьи и пятые сутки после проведённой операции.
Для оценки статистической значимости межгрупповых различий использовали непараметрический U-критерий Манна–Уитни.
Результаты исследованияи их обсуждение
Оценка изменений активности катепсинов L, Н и В в плазме и лейкоцитах крови крыс в ходе экспериментального моделирования тромбоза с контрольной группой выявила следующие статистически значимые отличия (таблица).
Изменение активности катепсинов L, H и В плазмы и различных фракций лейкоцитов крови крыс при экспериментальном тромбозе, (M ± S)
|
Активность катепсинов, нмоль∙104/чхл (в плазме); нмоль/ч∙106 клеток (в клетках) |
Контроль, n = 6 |
1 сутки, n = 6 |
3 сутки, n = 6 |
5 сутки, n = 6 |
|
Плазма крови |
||||
|
L |
4,98 ± 0,56 |
6,93 ± 0,89* |
8,98 ± 1,96* |
10,37 ± 1,55* |
|
H |
1,1 ± 0,68 |
3,18 ± 0,46* |
4,08 ± 0,9* |
4,45 ± 0,52* |
|
B |
3,2 ± 0,33 |
4,35 ± 0,79 |
4,72 ± 1,01 |
5,3 ± 0,54* |
|
Полиморфноядерные лейкоциты |
||||
|
Контроль |
1 сутки |
3 сутки |
5 сутки |
|
|
L |
17,15 ± 4,47 |
29,27 ± 5,87* |
22,62 ± 7,37 |
25,89 ± 7,64 |
|
H |
5,37 ± 1,79 |
12,44 ± 2,46* |
10,96 ± 4,59 |
11,08 ± 5,05* |
|
B |
0,84 ± 0,19 |
14,61 ± 4,36* |
13,2 ± 4,92* |
12,54 ± 2,94* |
|
Моноядерные лейкоциты |
||||
|
Контроль |
1 сутки |
3 сутки |
5 сутки |
|
|
L |
22,91 ± 5,66 |
27,95 ± 7,41 |
23,44 ± 5,24 |
19,53 ± 8,6 |
|
H |
1,4 ± 0,29 |
12,31 ± 3,67* |
10,36 ± 3,7* |
5,74 ± 2,36* |
|
B |
1,26 ± 0,24 |
16,14 ± 5,05* |
15,91 ± 6,27* |
8,38 ± 3,0* |
Примечание. * – статистически значимые отличия от контрольной группы (р < 0,05).
Активность катепсина L в плазме крови крыс повышалась статистически значимо у крыс на первые, третьи и пятые сутки. В полиморфноядерных лейкоцитах мы нашли статистически значимые отличия на первые сутки после моделирования венозного тромбоза. В моноядерных лейкоцитах активность катепсина L также повышалась, но эти отличия не явились статистически значимыми.
Активность катепсина Н статистически значимо повышалась в ходе экспериментального тромбоза у крыс в плазме и моноядерных лейкоцитах крови на первые, третьи и пятые сутки после проведённой операции. Также активность катепсина Н статистически значимо повышалась в полиморфноядерных лейкоцитах на первые и пятые сутки экспериментального тромбоза.
Активность катепсина В повышалась статистически значимо в плазме крови оперированных крыс на пятые сутки эксперимента, а также в моноядерных и полиморфноядерных лейкоцитах на первые, третьи и пятые сутки экспериментально моделированного венозного тромбоза.
Ранее проведённые исследования показали, что на первые сутки после моделирования венозного тромбоза происходят изменения как в стенке сосуда, так и в его просвете [6]. Во внутренней оболочке вены наблюдаются набухание эндотелиальных клеток и их ядер, а также отёк и разрыхление базальной мембраны. А в просвете отмечалось повышенное содержание форменных элементов и краевое стояние лейкоцитов без их миграции в стенку сосуда. Возможно, повышенная активность изучаемых катепсинов в плазме была связана с повышенным выходом катепсинов из активированных лейкоцитов в плазму.
Также ранее было изучено, что на третьи сутки экспериментального тромбоза наблюдается умеренная лейкоцитарная инфильтрация и выход лейкоцитов в окружающую сосуд соединительную ткань [5]. Возможно, некоторое снижение активности катепсинов L, Н и В в полиморфноядерных лейкоцитах крыс на третьи сутки по сравнению с первыми мы наблюдали потому, что в этот период активированные лейкоциты устремляются в венозную стенку, а их количество в системном кровотоке снижается.
Известно, что лейкоциты и макрофаги при повреждении тканей и, в частности, при метаболическом инфаркте миокарда могут являться одними из основных источников таких воспалительных цитокинов, как ИЛ-1, ИЛ-6 и ТНФ-α, а также гистамина, серотонина, тромбоксана А2, под влиянием которых происходит дальнейшее повреждение эндотелия сосудов [7]. Возможно, и в развитии венозного тромбоза катепсины L, В и Н лейкоцитов опосредованно повреждают эндотелий сосудов через активацию лейкоцитов и агрегированных тромбоцитов, а также продуктов их деятельности.
Выводы
1. Венозный тромбоз у крыс, проведённый в экспериментальных условиях путём лигирования общей подвздошной вены, сопровождается повышением активности лизосомальных цистеиновых протеиназ L, Н и В в плазме, моноядерных и полиморфноядерных лейкоциах крови на первые, третьи и пятые сутки.
2. Повышение активности катепсинов L, В и Н в полиморфноядерных и моноядерных лейкоцитах крови крыс при экспериментальном тромбозе может подтверждать факт участия катепсинов, активированных лейкоцитов в патогенезе тромбоза.
3. Значительное повышение активности катепсина В в полиморфноядерных лейкоцитах и катепсинов В и Н в моноядерных лейкоцитах крови крыс при экспериментальном тромбозе может свидетельствовать об активном участии катепсинов В и Н лейкоцитов в деструктивных процессах, приводящих к повреждению эндотелия сосудов и определяющих тяжесть клинического состояния.
Рецензенты:
Демихов В.Г., д.м.н., профессор, заместитель директора по науке, Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии, ФГУ, Рязанский филиал, г. Рязань;
Емельянова А.С., д.б.н., профессор кафедры технологии производства и переработки продукции животноводства, ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева», г. Рязань.
Работа поступила в редакцию 18.01.2013.