После перекрытия коронарной артерии сердце может создавать дополнительные сосудистые пути, которые частично обходят участок закупорки. Эксперимент на генетически модифицированных мышах показал, что новые коронарные коллатеральные артерии формируются преимущественно из эндотелиальных клеток капилляров, а не из уже существующих артерий, как предполагали некоторые модели. Результаты пока относятся к животным и не означают, что найденный механизм уже можно использовать для лечения пациентов.
Исследование опубликовано в журнале Science. Работа уточняет клеточное происхождение новых коллатеральных сосудов и указывает на сигнальный путь, связанный с сосудистым эндотелиальным фактором роста (vascular endothelial growth factor, VEGF), который участвует в превращении капилляров в артерии.
Зачем сердцу коллатеральные сосуды
При ишемической болезни сердца просвет коронарной артерии может существенно сужаться или полностью перекрываться, из-за чего участок миокарда получает недостаточно кислорода. При острой закупорке это способно привести к инфаркту миокарда.
Восстановить кровоснабжение можно с помощью чрескожного коронарного вмешательства со стентированием или аортокоронарного шунтирования. Однако исследователей давно интересует и естественный механизм обхода сосудистых препятствий — коронарная коллатеральная циркуляция.
Коллатеральные артерии соединяют территории разных коронарных ветвей и позволяют крови частично обходить участок закупорки. Хорошо развитая коллатеральная сеть может уменьшать выраженность ишемии, хотя сама по себе обычно не заменяет необходимую пациенту реваскуляризацию.
Долгое время один из основных механизмов образования таких сосудов связывали с артериогенезом — увеличением и перестройкой уже существующих мелких артериальных соединений под воздействием изменившегося кровотока. В последние годы появились данные, что после повреждения сердца могут возникать и совершенно новые сосудистые соединения.
Ученые проследили судьбу отдельных сосудистых клеток
Чтобы определить, из каких клеток возникают новые коллатеральные артерии, Минцзюнь Чжан (Mingjun Zhang) и его коллеги использовали генетически модифицированных мышей и методы двойного генетического отслеживания клеточных линий.
Такое отслеживание позволяет генетически «пометить» определенную группу клеток, а затем установить, какие структуры образовали их потомки. В данном случае исследователи могли различать эндотелиальные клетки капилляров и артерий.
Эндотелиальные клетки образуют внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. При этом эндотелий капилляра и зрелой артерии функционально различается: чтобы капиллярная клетка стала частью артериального сосуда, ей необходимо изменить свою программу работы и приобрести признаки артериального эндотелия.
Исследование показало, что именно клетки капилляров составляли основную часть вновь формировавшихся коронарных коллатеральных сосудов.
Капилляры способны превращаться в новые артериальные пути
Полученные результаты поддерживают модель, при которой после нарушения коронарного кровотока часть капиллярного эндотелия приобретает артериальные свойства и участвует в построении новых сосудистых соединений.
Таким образом, речь идет не просто об увеличении диаметра уже существующей артерии. В экспериментальных условиях микрососудистая сеть может становиться источником новых коллатеральных артерий.
Ранее исследования уже указывали на способность капиллярных эндотелиальных клеток участвовать в формировании артерий сердца. Новая работа с использованием генетического отслеживания разных клеточных популяций позволила подробнее определить их вклад в образование коллатералей после повреждения.
Авторы связывают этот процесс с восстановлением кровоснабжения поврежденного миокарда, что делает переход «капилляр — артерия» потенциально важным элементом сосудистого ответа сердца на ишемию.
В процессе участвует VEGF
Исследователи также обнаружили молекулярный механизм, связанный с VEGF.
Сосудистый эндотелиальный фактор роста представляет собой семейство сигнальных белков, регулирующих развитие и перестройку сосудов. Они влияют на поведение эндотелиальных клеток и играют важную роль в ангиогенезе — образовании новых кровеносных сосудов.
В эксперименте VEGF-зависимая передача сигналов способствовала переходу капиллярных эндотелиальных клеток к артериальному состоянию и тем самым поддерживала образование новых коллатеральных сосудов.
Это наблюдение потенциально важно для регенеративной кардиологии. Если удастся безопасно и избирательно усилить подобный процесс, теоретически можно было бы стимулировать создание естественных сосудистых «обходов» вокруг участков нарушения кровотока.
Однако между выявлением такого механизма у мышей и созданием лечения для человека остается значительный разрыв.
Почему нельзя просто стимулировать рост сосудов
VEGF давно рассматривается как потенциальная мишень при ишемических заболеваниях, но управление сосудистым ростом значительно сложнее, чем простое усиление одного сигнала.
Новые сосуды должны возникнуть в необходимом месте, соединиться с существующей сосудистой сетью, обеспечить достаточный кровоток и сформировать структуру зрелой артерии. Неконтролируемое стимулирование ангиогенеза может, напротив, приводить к появлению аномальных или функционально неполноценных сосудов.
Кроме того, образование коллатералей зависит не только от эндотелиальных клеток. В созревании артерии участвуют окружающие сосуд клетки, механические силы кровотока и другие молекулярные сигналы.
Поэтому обнаруженный VEGF-зависимый механизм следует рассматривать как одну из составляющих сложного процесса сосудистой перестройки, а не как готовый способ лечения ишемической болезни сердца.
Главное ограничение — исследование проведено на мышах
Работа является экспериментальным исследованием на животных. Генетическое отслеживание клеточных линий позволяет достаточно убедительно определить происхождение сосудистых клеток именно в используемой модели, однако не показывает, что такой же процесс с той же интенсивностью происходит в человеческом сердце.
Коронарное кровообращение, способность формировать коллатерали и реакция тканей на ишемию различаются между видами. Кроме того, экспериментально созданное повреждение у мышей не полностью воспроизводит длительно развивающийся атеросклероз и другие особенности ишемической болезни сердца у человека.
Исследование также не является испытанием препарата или другого метода лечения. Поэтому на его основании нельзя утверждать, что воздействие на VEGF уже позволяет восстановить кровоснабжение миокарда у пациентов.
Что означают результаты
Работа меняет представление о том, откуда могут появляться новые коронарные коллатеральные артерии после повреждения сердца. По крайней мере в экспериментальной модели мышей основным источником их эндотелия оказались капилляры, способные приобретать артериальные свойства.
Выявление молекулярных сигналов, управляющих таким превращением, дает исследователям более конкретную потенциальную мишень для будущих методов регенеративной терапии.
Следующим важным вопросом станет то, насколько аналогичный механизм работает в сердце человека и можно ли управлять им достаточно точно и безопасно. Пока результаты прежде всего расширяют понимание биологии сосудистого восстановления после ишемического повреждения, а не предлагают альтернативу стентированию или коронарному шунтированию.
Литература
Zhang M., et al. Tracing the origins of de novo coronary collateral formation in cardiac repair // Science. — 2026. — DOI: 10.1126/science.ady3027.