Когда артерии, доставляющие кислород к нашим жизненно важным органам, закупорены атеросклерозом или сгустками, результатом почти всегда является инсульт, сердечный приступ или повреждение периферических тканей, таких как ноги (заболевание периферических артерий). Но серьезность повреждения тканей или разрушения из-за прекращения кровоснабжения варьируется от человека к человеку и может в значительной степени зависеть от того, чья кровеносная система имеет лучший резервный план для обеспечения альтернативных путей кровообращения.
Этот "резервная система" – называется коллатеральным кровообращением – включает в себя небольшое количество крошечных специализированных кровеносных сосудов, называемых коллатералями, которые могут увеличиваться в диаметре, достаточном для обеспечения значительного кровотока и, таким образом, обхода закупорки.
Исследователи из Университета Северной Каролины в Медицинской школе Чапел-Хилл теперь обнаружили, что обилие этих сосудов у здорового человека и их рост или реконструкция в "естественные байпасные сосуды" зависит от того, сколько ключевой сигнальной молекулы – оксида азота – присутствует.
Исследование, проведенное на животных моделях, предполагает, что оксид азота не только имеет решающее значение для поддержания количества коллатеральных сосудов, пока люди здоровы. Это также имеет ключевое значение для ремоделирования коллатеральных сосудов, которое происходит при поражении обструктивного заболевания.
Результаты исследования недавно были опубликованы в журнале Circulation Research и будут опубликованы в печатном издании 25 июня. Когда-нибудь они смогут позволить исследователям предсказать риск катастрофического инсульта, инфаркта миокарда или заболевания периферических артерий. Такие знания могут помочь людям с плохой сопутствующей способностью принять образ жизни, который может помочь снизить их шансы заболеть заболеваниями, которые могут еще больше снизить количество их коллатеральных сосудов.
"Если у вас много таких сосудов естественного обхода, у вас есть что-то вроде «страхового полиса», который позволяет вам страдать от менее серьезных последствий, если вы заболеете атеросклерозом или тромботическим заболеванием" сказал старший автор исследования Джеймс Э. Фабер, к.D., профессор клеточной и молекулярной физиологии в UNC.
"И если вы родились с очень небольшим количеством сосудов, последнее, что вы хотели бы делать, – это подвергать себя воздействию факторов окружающей среды, которые могут еще больше сократить количество этих сосудов." Фабер также является членом Института сердца Макаллистера в UNC. Ранее в этом году его команда сообщила, что эти сосуды формируются в раннем возрасте, и что генетический фон оказывает большое влияние на то, сколько у вас в итоге останется.
Факторы, которые подвергают людей риску развития инсульта, сердечного приступа или заболевания периферических артерий, включают обычные подозреваемые – курение, диабет, гипертонию, высокий уровень холестерина, семейный анамнез, возраст. Но до недавнего времени исследователи не знали, что связывает эти факторы риска вместе, когда речь идет о недостаточности коллатерального кровообращения.
Фабер говорит, что исследования показали, что все эти факторы заставляют эндотелиальные клетки, выстилающие наши кровеносные сосуды, производить меньше оксида азота, "чудо молекула" что защищает нашу сосудистую сеть от болезней. Теперь, по его словам, результаты его группы показывают, что эта молекула также является критическим фактором, поддерживающим здоровье коллатерального кровообращения.
Итак, Фабер и ведущий автор исследования Сюмин Дай, М.D., Ph.D., из отделов медицины и физиологии UNC, интересовались, будут ли потеряны коллатеральные сосуды, если уровни оксида азота будут подавлены. Они подсчитали количество этих сосудов в мозгу мышей, генетически модифицированных без фермента, называемого eNOS, который производит большую часть оксида азота в стенках кровеносных сосудов.
Исследователи обнаружили, что в возрасте от трех месяцев до шести месяцев (что соответствует возрасту от двадцати одного до сорока пяти лет у людей) количество коллатеральных сосудов у мутантных мышей уменьшалось на 25 процентов по сравнению с нормальными. те. Они также увидели такое же процентное уменьшение коллатеральных сосудов, снабжающих ноги, где они пытались смоделировать заболевание периферических артерий.
Затем исследователи хотели узнать, повлияет ли недостаток оксида азота на то, как существующие коллатерали реагируют на обструкцию основной артерии.
Блокируя артерию в ногах этих генно-инженерных мышей, Фабер и Дай смогли перенаправить кровообращение через коллатеральные сосуды. В течение 2-3 недель кровоток обычно приводит к увеличению диаметра маленьких коллатералей в 3-4 раза в результате процесса, называемого ремоделированием коллатералей. Но исследователи обнаружили, что такое ремоделирование было нарушено у мутантных мышей, которые вырабатывали меньше оксида азота по сравнению с их нормальными аналогами.
В первом подобном эксперименте Дай затем преуспел в хирургическом удалении этих крошечных коллатералей у мышей и сканировал все их геномы на предмет различий между мутантными и нормальными грызунами, которые могли бы объяснить эту вариацию в ремоделировании.
"Единственная категория генов, которая резко различалась между этими двумя, – это гены, контролирующие клеточный цикл, гены, которые участвуют в пролиферации клеток в сосудистой стенке – процессе, который необходим для ремоделирования коллатералей," сказал Дай, научный сотрудник клинической кардиологии, получающий фундаментальную научную подготовку в лаборатории Фабера. "Это важная функция eNOS, которая не была обнаружена ранее."
Фабер говорит, что наличие вариантной формы гена eNOS, которая приводит к потере коллатералей, может быть еще одним пунктом в списке факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний. Уже есть доказательства того, что здоровые люди могут в десять раз отличаться по количеству своего коллатерального кровообращения, поэтому уловка может заключаться в том, чтобы найти способ обновить этот резервный план для тех, кому не хватает.
"Если мы сможем выяснить, как эти уникальные сосуды создаются и поддерживаются в здоровых тканях, мы надеемся, что тогда мы сможем узнать, как заставить их создаваться с помощью лечения у пациентов, у которых недостаточно," Фабер сказал.