а) Определение ангиогенеза и васкулогенеза в коже. У здоровых взрослых кровеносные сосуды — стабильные структуры с крайне низкой скоростью смены эпителиальной клетки (ЭК). При хроническом воспалении, повреждении тканей или росте опухоли могут образовываться новые сосуды, а существующие могут подвергаться ремоделированию.

Основная часть данных о формировании сосудов была получена при изучении развития сосудистой системы в эмбриогенезе. У эмбриона эпителиальной клетки (ЭК) развиваются из ангиобластов, которые мигрируют из места образования (вначале из кровяных островков, затем из печени и, наконец, из костного мозга) в периферические ткани, где образуют примитивные кровеносные сосуды (васкулогенез).

Впоследствии новые кровеносные сосуды образуются из ранее существующих (ангиогенез). Затем в сосудистую стенку привлекаются мезенхимальные клетки, и там они впоследствии дифференцируются в гладкомышечные клетки в процессе, который называется сосудистое ремоделирование.

Новые сосуды могут образовываться у взрослых при хроническом воспалении или репарации поврежденных тканей или во время роста опухоли. Во взрослом организме новые кровеносные сосуды развиваются в процессе взрослого ангиогенеза (от существующих зрелых кровеносных сосудов); предполагается возможная роль рекрутирования циркулирующих эндотелиальных клеток-предшественниц, мезоангиобластов и мультипотентных взрослых предшественниц, произошедших из костного мозга взрослых (васкулогенез).

Однако неясна роль этих клеток в образовании стабильных эпителиальных клеток, поэтому многие из таких наблюдений сейчас по-новому интерпретируются с учетом роли моноцитов, которые экспрессируют маркеры ЭК, способствуют ангиогенезу, а затем исчезают, по мере того как стабилизируются новые сосуды. Стволовые клетки и эндотелиальные прогениторные клетки были идентифицированы как резидентные клетки сосудистой стенки.

Считается, что такие клетки находятся в нише в ожидании соответствующих стимулов, например, повреждения сосуда, чтобы принять участие в ремонте поврежденных и образовании новых кровеносных сосудов. Среди этих прогениторных клеток сосудистой стенки находятся клетки CD34⁺/CD31^-, которые дифференцируются в эндотелиальные клетки.

Другие резидентные прогениторные клетки сосудистой стенки — это прогениторы гладкомышечных клеток и клетки мезенхимальной стромы, которые могут происходить из перицитов.

б) Регуляция ангиогенеза и васкулогенеза. Чтобы инициировать образование примитивных сосудов, необходимы молекулы семейства VEGF, VEGF от А до Е и их рецепторы — VEGFR-1 (Flt-1), VEGFR-2 (KDR, или Flk-1) и VEGFR-3 (Flt-4). При целенаправленном разрушении генов VEGFR или VEGFR-2 у мышей сосуды не развиваются. У мышей при нокауте VEGFR-1 сосуды незрелые и излишне проницаемые. Разрушение VEGFR-3 приводит к дезорганизации крупных сосудов и лимфатической гипоплазии. При первичной лимфедеме человека наблюдается миссенс-мутация. Факторы роста фибробластов 1 и 2 (FGF-1 и FGF-2, также называемые кислым и основным FGF соответственно) передают сигнал в основном через рецептор FGF I.

Нокаутные мыши умирают до начала васкулогенеза; таким образом, специфическая оценка функции FGF в развитии сосудов у этих животных невозможна. FGF-1 и FGF-2 — мощные митогены ЭК, однако также действуют на гладкомышечные клетки и фибробласты. FGF действуют «синергично» с VEGF и стимулируют митогенез в культуре ЭК и в биопробах из зон ангиогенеза. У взрослых FGF-1 и FGF-2 хранятся в цитоплазме различных клеток, что согласуется с данными о том, что эти белки лишены сигнальной последовательности для достаточной секреции. Запасенные FGF высвобождаются при повреждении клеток, действуя как «раневые гормоны» для стимуляции местного ангиогенеза и роста соединительной ткани. Обнаружено, что другие полипептидные факторы действуют на ЭК in vivo и in vitro, в том числе эпидермальный ростовой фактор, гепарин-связывающий EGF-подобный ростовой фактор, и фактор роста гепатоцитов (HGF)/рассеивающий фактор (SF).

Для ремоделирования и стабилизации сосудов требуются тирозинкиназные рецепторы 1 (Tie-1) и 2 (Tie-2; Тек). Tie-2 обеспечивает диалог между мезенхимальными клетками и эндотелием незрелых кровеносных сосудов при связывании с ангиопоэтинами (Ang-1, Ang-2, мышиный Ang-З и его человеческий ортолог Ang-4). У человека мутации Tie-2 вызывают венозную мальформацию, при которой наблюдаются увеличенные сосудистые каналы без гладкомышечных клеток. Ang-2, по-видимому, является конкурентным ингибитором Ang-1, и избыточная экспрессия Ang-2 приводит к фенотипу, напоминающему Ang-1 -нокаутных животных. Лиганды для Tie-1 неизвестны, однако нокаут этого рецептора приводит к дефекту созревания сосудов в более позднем эмбриогенезе. Семейство рецепторов тирозинкиназ eph (от ephA1 до ephA8 и от ephB1 до еррВ6) и соответствующие им лиганды эфрины (от эфрина-А1 до эфрина-А5 и от эфрина-В1 до эфрина-В3) связаны с мембраной и, по-видимому, обеспечивают двунаправленную передачу сигнала между клетками. У мышей без эфрина-В2 и его рецептора ephB4 наблюдаются летальные дефекты при раннем ремоделировании в эмбриогенезе.

При развитии сосудов эфрин-В2 служит маркером ЭК ранних артерий, тогда как ephB4—ЭК ранних вен. PDGF и TGF-β секретируются ЭК и вызывают миграцию мезенхимальных клеток, биосинтез матрикса и дифференцировку. PDGF действует через рецепторную тирозиновую протеинкиназу; TGF-β — через сериновую/треониновую протеинкиназу. TGF-β также использует несигнальные рецепторы, которые презентируют TGF-β сигнальным рецепторам, например, эндоглин (CD105). Усекающая мутация в гене эндоглина у человека вызывает наследственную форму сосудистых мальформаций (наследственная геморрагическая телеангиэктазия типа I), и при нокауте эндоглина мыши умирают от дефектов развития сосудов.

Также считается, что в васкулогенезе и ангиогенезе играют роль матриксные гликопротеины, например, фибронектин и ламинин, а также рецепторы к гликопротеинам, например, β₁ и β₃ интегрины. Это предположение, поскольку ни ЭК, ни мезенхимальные клетки не могут выжить без взаимодействия с матриксными протеинами через интегриновые рецепторы. Нокаут большинства этих молекул вызывает раннюю смерть эмбриона, что препятствует прямой оценке их роли в сосудистой эмбриологии. Исключение — мыши с нокаутом β₃ интегрина, у которых при нормальном развитии ангиогенез в опухоли усилен. На основании дефектов развития сосудов у нокаутных мышей предполагают, что в васкулогенезе участвуют факторы коагуляции, например, тканевой фактор, или фактор коагуляции V.

Считается, что эти дефекты — косвенный результат дефекта продукции тромбина, поскольку нокаут рецептора тромбина PAR-1 вызывает схожий фенотип.

в) Ангиогенез и васкулогенез в коже. Ангиогенез и васкулогенез в коже наблюдаются при заживлении ран, воспалении и развитии опухоли. Образование новых сосудов в коже несколько отличается от такового в других органах. Кожа содержит волосяные фолликулы, которые, помимо формирования волос, играют роль в образовании новых сосудов. Фолликулы содержат отдельную популяцию предшествующих фолликулярных стволовых клеток, которые экспрессируют нестин (также является маркером стволовых клеток). Эти экспрессирующие нестин фолликулярные клетки расположены в области фолликула. Во время цикла роста фолликула они дифференцируются в различные типы клеток волосяных фолликулов и, помимо этого, могут образовывать различные эпидермальные клетки.

Было показано, что эти нестин-положительные клетки могут также развиваться в кожные кровеносные сосуды, исходящие из волосяных фолликулов, и образуют связанную с фолликулами сосудистую сеть. Количественное соотношение ангиогенеза из фолликулов и стандартного ангиогенеза путем врастания и/или гематогенной диссеминации эндотелиальных предшественников до сих пор неизвестно.

Кожный эндотелий также уникален в своем сходстве с кератиноцитами, который образует оболочку перекрывающегося эпителия. Известно, что кератиноциты экспрессируют множество ангиогенных факторов, в том числе из семейства белков фибробластов или TGF, тромбоцитарного PDGF или VEGF. Следует отметить, что не только ЭК реагируют на VEGF, раковые клетки эпителия также имеют соответствующие рецепторы и отвечают на VEGF. При повреждении, гипоксии или воспалении кератиноциты производят и выделяют эти ростовые факторы. Сходным образом на ЭК повышается количество VEGFR-2, которое усиливает ответ эндотелия на VEGF. Количество Ang-1 и Ang-2 также повышается при повреждении, что соответствует роли, которую они играют в дестабилизации, а затем стабилизации сосудов. Это создает возможность VEGF-опосредованного образования и удлинения сосудов, после чего происходит Ang-1-опосредованное ремоделирование. FGF-2 выделяется в ранах кожи и вырабатывается в ЭК и инфильтрирующих макрофагах. Антитела к FGF-2 практически полностью ингибируют ангиогенез в ранах.

Для физиологического ангиогенеза в коже необходимы молекулы адгезии. Экспрессия интегрина α_Vβ₃ на окончаниях растущих капилляров, по-видимому, обеспечивает миграцию эндотелия и требуется для заживления ран. В модели in vivo, в которой кожа человека помещается на мышей с иммунодефицитом, блокирование антител к CD31 и VE-кадгерину уменьшало васкуляризацию и заживление ран. В схожей модели блокирование антител против α_Vβ₃ ингибировало ангиогенез и заживление ран. Действие ингибиторов α_Vβ₃ уменьшает образование грануляционной ткани и вызванный ранением ангиогенез, что свидетельствует о том, что α_Vβ₃ требуется для нормального заживления раны. Напротив, у мышей без β₃ интегринов наблюдается ускоренное заживление ран с полной реэпителизацией на несколько дней раньше, чем у мышей дикого типа, по-видимому, из-за повышения содержания TGF-β1 и усиленной инфильтрации фибробластов в рану у мышей без β₃. Это позволяет сделать вывод о том, что роль β₃ интегринов сложна и что эти молекулы могут оказывать как ангиогенные, так и антиангиогенные эффекты.

Ангиогенез также необходим при развитии опухолей кожи, чтобы поддержать достаточное снабжение питательными веществами. Известно, что опухоли кожи образуют ангиогенные факторы, например, VEGF, FGF-2, EGF и HGF/SF. Некоторые из этих ростовых факторов играют роль в патогенезе как доброкачественных, так и злокачественных опухолей кожи. Это вносит значительный вклад в кровоснабжение при росте и метастазировании меланомы кожи и увеличении количества сосудов в первичных меланомах по сравнению со значительно атипичным невусом. Этот сосудистый пролиферативный ответ, по-видимому, частично обусловлен FGF-2, который вырабатывается клетками меланомы. Антисмысловые олигонуклеотиды против FGF-2 ингибируют пролиферацию как первичной, так и метастатической меланомы. HGF/SF и VEGF также продуцируются клетками меланомы и вносят вклад в васкуляризацию. Пептидные ростовые факторы также, по-видимому, играют роль в патогенезе сосудистых опухолей. Шиповатые клетки саркомы Капоши также продуцируют много VEGF. При культивировании ЭК в присутствии HGF/SF они приобретают морфологическое сходство с клетками саркомы Капоши. В гемангиомах высокое содержание FGF-2 и VEGF является признаком фазы пролиферации. Тем не менее также наблюдается интенсивная экспрессия FGF-2 в фазе инволюции.

г) Ремоделирование сосудов кожи. Ремоделирование сосудов имеет значение для патогенеза некоторых воспалительных заболеваний кожи, особенно псориаза. Сосуды при псориазе становятся извитыми и вытянутыми, и граница между ЭК капилляров, которые лежат на артериальной гомогенной базальной мембране и венозной слоистой базальной мембране, отчетливая в норме, становится размытой. Внутрисосочковые участки капилляров приобретают венулярный фенотип. Неизвестно, вызвано ли это метаплазией из альвеолярного эндотелия в венулярный или продлением посткапиллярной венулы. Первые ультраструктурно определяемые изменения при эруптивном каплевидном псориазе представлены образованием промежутков в посткапиллярных венулах, гипертрофией эндотелиальных клеток (ЭК) с кубической формой, как в венулах с высоким эндотелием и компрессией просвета капилляров, что предшествует инвазии воспалительных клеток в ткани. Такие морфологические изменения сопровождаются нарушением функции эндотелия. Например, при псориазе в коже вокруг высыпаний кровоток усилен даже при отсутствии определяемых микроскопически изменений. Предполагают, что эти сосудистые нарушения могут отчасти быть вызваны повышенной продукцией VEGF кератиноцитами. Также наблюдается повышенная экспрессия VEGFR-1 и VEGFR-2 на ЭК микрососудов сосочков дермы. VEGF, по-видимому, непосредственно усиливает экспрессию ICAM-1, VCAM-1 и Е-селектина.

Сосудистая утечка, вызванная VEGF, и повышение содержания молекул адгезии могут быть ингибированы одновременной экспрессией Ang-1. Другой пример значения ангиогенеза в воспалительных процессах—противовоспалительные эффекты ингибиторов ангиогенеза.

Кожа часто подвержена травмам. Следовательно, ремоделирование сосудов, ангиогенез и васкулогенез в коже чаще всего вызваны процессами заживления раны. Заживление раны требует комплексного взаимодействия резидентных клеток (клеток эндотелия, фибробластов и клеток гладкомышечного типа), растворимых медиаторов, инфильтрирующих лейкоцитов и молекул внеклеточного матрикса. Наиболее важными растворимыми факторами при заживлении раны являются факторы роста, представители семейства VEGF. VEGF действует как митоген ЭК, регулятор проницаемости сосудов и хемотактический агент. В ситуации заживления, VEGF продуцируется в основном стромальными фибробластами. В случаях, когда производство VEGF не регулируется в соответствии с возросшими потребностями, образование сосудов существенно снижается и заживление раны нарушается.

д) Резюме. Сосудистая система кожи уникальна в нескольких отношениях. Она состоит из функционально независимых сосудистых сегментов: петель на концах сосочков, поверхностной сосудистой сети (ПСС) и глубокой сосудистой сети (ГСС), а также подкожного сосудистого сплетения. Эти сегменты могут отдельно или совместно отвечать на экзогенные или эндогенные стимулы и влиять на проявления кожных заболеваний. Из-за близости к эпидермису ЭК ПСС могут непосредственно отвечать на факторы, выделяемые кератиноцитами, например, кожный привлекающий Т-клетки хемокин или VEGF, что меняет сосудистую структуру, фенотип и функции. Помимо этого, ЭК кожи могут непосредственно подвергаться действию антигенов окружающей среды. В этом контексте конститутивная экспрессия молекул HLA класса II посткапиллярными венулами свидетельствует о том, что ЭК играют роль в презентации антигенов, что может повышать вероятность своевременного узнавания антигена и эффективного привлечения Т-клеток в участок повреждения.

е) Список литературы:
1. Braverman IM: Ultrastructure and organization of the cutaneous microvasculature in normal and pathologic states. / Invest Dermatol 93:2S-9S, 1989
2. Braverman IM, Yen A: Ultrastructure of the human dermal microcirculation. II. The capillary loops of the dermal papillae. / Invest Dermatol 68:44-52,1977
3. Beckers CM et al: Driving Rho GTPase activity in endothelial cells regulates barrier integrity. Thromb Haemost 103:40-55, 2010
4. Febbraio M et al: CD36: A class В scavenger receptor involved in angiogenesis, atherosclerosis, inflammation, and lipid metabolism .J Clin Invest 108:785-791, 2001
5. Groger M et al: IL-3 induces expression of lymphatic markers Prox-1 and podoplanin in human endothelial cells. Journal of Immunology 173:7161, 2004
6. Kaipainen A et al: Expression of the fms-like tyrosine kinase 4 gene becomes restricted to lymphatic endothelium during development. Proc Natl Acad Sci USA 92:3566, 1995
7. Dauphinee SM, Karsan A: Lipopolysaccharide signaling in endothelial cells. Lab Invest 86:9-22, 2006
8. Springer ТА: Adhesion receptors of the immune system. Nature 346:425-434, 1990
9. Matsukawa A et al: Chemokines and innate immunity. Rev Immunogenet 2:339-358, 2000
10. Petzelbauer P et al: The fibrin-derived peptide Bbeta15-42 protects the myocardium against ischemia-reperfusion injury. Nat Med 11:298-304, 2005
11. Picker LJ et al: A unique phenotype of skin-associated lymphocytes in humans. Preferential expression of the HECA-452 epitope by benign and malignant T cells at cutaneous sites. Am J Pathol 136:1053-1068, 1990

- Рекомендуем далее ознакомиться со статьей "Кожный некротизирующий васкулит: частота встречаемости, причины, механизмы развития"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 18.2.2019