Эндотелий: анатомические и функциональные характеристики

Термин «эндотелий», или «ложный эпителий» был предложен швейцарским патоморфологом Вильгельмом Тисом (W. His, 1865), который под «эндотелием» подразумевал эпителий, развившийся из среднего зародышевого листка. Французский анатом и эмбриолог Луи-Антони Ранвье (1874) охарактеризовал эндотелий как любой однослойный плоский эпителий, независимо от его происхождения (легочный эпителий, внутреннюю выстилку кровеносных и лимфатических сосудов, эпителиальные покровы серозных оболочек и суставных полостей). Данное представление сохранялось до 30-х гг. XX в., когда, благодаря серии научных открытий, была доказана сосудистая структурная принадлежность эндотелия.

В 1945 г. ученый из Оксфордского университета Г. Флори начал работу по изучению процессов диффузии через мембранные структуры эндотелиального слоя и межклеточные поры. Используя электронную микроскопию, он установил, как макромолекулы диффундируют сквозь стенки артерий и вен различных органов. Он впервые обнаружил мембранные микроструктуры эндотелия и межклеточные соединения, участвующие в транспортных процессах, выяснил их роль в образовании атеросклеротических изменений сосудов. Эти исследования привели к пониманию молекулярных причин патогенеза многих сосудистых заболеваний: атеросклероза, гипертонии, сердечной и почечной недостаточности, отеков. В работах Г. Флори начинает формироваться понятие «эндотелиальной дисфункции», объединяющее огромный спектр нарушений сердечно-сосудистой системы в целом.

Благодаря работам ряда выдающихся ученых удалось расширить представления об эндотелии от уровня «эндотелий — транспортный слой», до уровня «эндотелий — эндокринный орган».

В середине 1970-х гг. научный коллектив выявили способность оксида азота опосредованно снижать уровень кальция в гладкомышечных клетках и вызывать их расслабление. Это натолкнуло Ф. Мьюрэда на мысль о выработке эндогенного оксида азота эндотелицитами при воздействии на них специфических модуляторов. Ученые изучали эффекты ацетилхолина на деэндотелизированную стенку сосуда, рассматривая эндотелий лишь как механический барьер. Но в эксперименте он получил неожиданные результаты: ацетилхолин при деэндотелизации сосудистой стенки вызывает вазоконстрикцию, в то время как при сохранении эндотелия ацетилхолин приводил к вазодилатации. Дальнейшее изучение этого явления привело к открытию эндотелиального фактора релаксации сосудов, активным началом которого, как показали исследования Р. Форчготга, Л. Игнарро и С. Монкада в 1987 г., является оксид азота.

Эндотелий как барьерный орган является уязвимым для повреждающих факторов как со стороны просвета сосуда, так и со стороны перивазальных тканей. Длительное воздействие на эндотелий приводит к моделированию функциональной структуры эндотелиоцитов и фенотипической модуляции гладкомышечных клеток. Истощение компенсаторной вазодилатирующей способности эндотелия ведет к развитию «извращенной» реакции эндотелия на стимуляцию, то есть, к так называемой дисфункции эндотелия.

Дисфункция эндотелия — нарушение равновесия концентраций медиаторов, обеспечивающих оптимальное течение эндотелийзависимых процессов в норме. Дисфункцию эндотелия следует рассматривать как начальное звено сосудистого поражения.

В последние годы дисфункция эндотелия активно изучается в рамках различных заболеваний, оценивается ее вклад в развитие болезней, а также рассматриваются возможности использования полученных знаний для коррекции патологических состояний эндотелия и улучшения прогноза у больных. Полученные на текущий период данные свидетельствуют об активном характере барьерной функции эндотелия и его существенном вкладе в развитии воспалительных, аутоиммунных, сердечно-сосудистых и злокачественных заболеваний.

Акцентируя внимание на отсутствии отечественных и зарубежных работ, посвященных роли эндотелиальной дисфункции в развитии геморроя, при неигнорируемом наличии активных эндотелиальных клеток в кавернозных тельцах, можно предположить, что весь ряд эндотелийзависимых процессов протекает на уровне подслизистого слоя прямой кишки. Следовательно, эндотелий является непосредственным участником развития и прогрессии данного заболевания.

В специальной литературе приводят следующие факторы, влияющие на активность эндотелиальных клеток:

1) изменение напряжения сдвига (изменения скорости кровотока);

2) нейрошрмональная ешмуляция эццотслиоцигов внутрисосудистыми или внутристеночными биологически активными веществами (вазопрессин, аденозин, адренатин, брадикинин, катехоламины и др.);

3) биологически активные вещества, выделяющиеся при активации тромбоцитов (серотонин, аденозиндифосфат (АДФ)).

Из представленных факторов развитие дисфункции эндотелия при геморрое связано с изменением напряжения сдвига, то есть, с уменьшением скорости течения крови (нарушение оттока крови от геморроидальных узлов) [42,66]. Это приводит к склеиванию эритроцитов и образованию клеточных конгломератов, нарушающих осевой характер течения крови. Образующиеся конгломераты имеют пристеночный характер движения и скользят вдоль стенки сосуда, что ведет к повреждению эндотелия.

Турбулентность кровотока на фоне изменения напряжения сдвига в системе кавернозных телец приводит к изменению сократительной активности (деформации) эндотелиальных клеток, ослаблению контактов между самими эндотелиоцитами и нарушению контактов эндотелиальных клеток с субэндотелиальным слоем. Кроме того, вторичная дестабилизация эндотелиальной выстилки возникает на фоне локальной циркуляторной гипоксии.

При локальной гипоксии на уровне кавернозных телец происходит разрушение оксида азота до его взаимодействия с рецепторами гладкомышечных клеток. Оксид азота относится к эндотелиальным факторам регуляции сосудистого тонуса. Снижение концентрации оксида азота в геморроидальных узлах приводит к вазоконстрикции, стимуляции агрегации тромбоцитов, адгезии тромбоцитов и лейкоцитов.

Ключевым моментом возникновения цепи реакций в перестройке стенок кавернозных вен является адгезия и миграция воспалительных клеток через эндотелий вен. Известно, что пристеночное катание лейкоцитов в кавернозных тельцах со сниженной скоростью приводит к твердой адгезии. Инвазия в ткани воспалительных клеток и их миграция через эндотелий рассматриваются комплексным процессом, медиаторами которого являются клеточные молекулы адгезии, экспрессирующиеся на поверхности эндотелиальных клеток и на лейкоцитах.

Нарушение целостности эндотелиальной выстилки кавернозных телец и обнажение субэндотелиального слоя ведет к запуску следующих процессов:

1) контактной активации тромбоцитарных и плазменных факторов гемостаза (стимуляция адгезии тромбоцитов, XII фактора);

2) синтезу плазменных факторов адгезии и агрегации тромбоцитов;

3) выделению биологически активных веществ, активирующих свертывание крови (тканевой тромбопластин, фактор III), влияющих на агрегационно-адгезивные свойства тромбоцитов (АДФ, норадреналина и др.).

При повреждении эндотелиоцитов в кавернозной ткани увеличивается концентрация фактора Виллебранда (ФВ), который является общепринятым маркером эндотелиальной дисфункции и впервые был использован в данном качестве В. Вопеи (1975). Связь повышения концентрации ФВ со степенью повреждения эндотелия была доказана в ряде модельных экспериментов у животных при эндотоксинемии и механическом повреждении эндотелия.

Венозная гиперемия, развивающаяся при геморрое, ведет к повышению концентрации тканевого активатора плазминогена (t-PA) и активации тромбомодулина. На поверхности эндотелиальных клеток имеются рецепторы к плазминогену и t-PA, что благоприятствует местной активации фибринолиза, кроме того, t-PA повышает проницаемость эндотелия.

Для оценки эндотелиальной дисфункции и сосудисто-тромбоцитарного звена гемостаза при геморрое используются стандартные методы исследования этих функциональных систем. Анализ мировой литературы свидетельствует об отсутствии в настоящее время оптимальной методологии изучения различных аспектов дисфункции эндотелия, включая диагностические критерии, не разработана стандартизация проведения исследований.

Тем не менее, в настоящее время диагностика и коррекция дисфункции эндотелия являются приоритетными направлениями в развитии патофизиологии. С целью оценки дисфункции эндотелия определяют эндотелийзависимую мобильность сосудов как прямыми, так и непрямыми методами.

Методы оценки функции эндотелия делят на лабораторные (прямые) и инструментальные (непрямые).

К инструментальным методам оценки эндотелиальной функции относят:

1) ультразвуковые методы оценки (проба с реактивной гиперемией, метод ультразвуковой оценки с использованием функции цветного доплеровского картирования);

2) фотоплетизмографию;

3) видеобиомикроскопию;

4) лазерную доплеровскую флоуметрию.

К лабораторным методам оценки относят определение:

1) фактора Виллебранда;

2) тканевого активатора плазминогена;

3) ингибитора активатора плазминогена 1 типа;

4) антитромбогенной активности эндотелия;

5) метаболитов окиси азота;

6) оксида азота;

7) циркулирующих эндотелиальных клеток (ЦЭК);

8) концентрации молекул адгезии;

9) концентрации эндотелина-1;

10) концентрации P-,S-, Е-селектинов;

11) концентрации гомоцистеина, цитокинов (IL-lb, IL-8, TNF)

Многосторонность биологических эффектов метаболического аппарата эндотелиальной клетки может объяснять последовательность патологических процессов, происходящих на уровне подслизистого слоя прямой кишки при геморрое. Необходимо отметить, что развитие патофизиологических процессов, опосредуемых эндотелием при геморрое, есть результат взаимодействия последнего с целым рядом клеток, которые несут различную функциональную нагрузку. Так, нарушение в системе локального гемостаза обеспечивается взаимодействием эндотелиальных клеток и клеток крови, в частности, тромбоцитов.