Интегрины и защита сердца от ишемического повреждени

Установлено, что интегрин альфа-7-бета-1D предупреждает нарушение структуры и функции клеток сердечной мышцы, вызываемое ухудшением коронарного кровообращения.

Ишемия (местное малокровие) - патологическое состояние, при котором значительно снижается кровоснабжение ткани или органа из-за ухудшения притока крови по артериям. Ишемия достаточно часто наблюдается в медицине; например, атеросклероз сонной артерии обуславливает ишемию головного мозга, а ухудшение состояния почечных артерий приводит к ишемии почек и т.д. Однако, на первом месте среди всех видов данной патологии, безусловно, стоит ишемия миокарда. Основной её причиной считается уменьшение диаметра венечных (коронарных) артерий сердца из-за атеросклеротического поражения их стенок или длительного спазма [1]. Итогом этого становится ишемическая болезнь сердца, проявляющаяся, преимущественно, стенокардией (периодическими приступами давящей боли за грудиной), постепенно приводящей к кардиосклерозу, сердечной недостаточности и инфаркту [2].

Если ишемический процесс возникает редко и протекает кратковременно, то его последствия, как правило, не существенны. Длительное и многократно повторяющееся ограничение кровоснабжения ткани обязательно вызывает серьёзное кислородное голодание (гипоксию) её клеток, приводящее к нарушению метаболических процессов, резкому снижению образования энергии, а также к изменению состояния белков и ферментов. Кроме того, ишемия всегда провоцирует появление свободных радикалов кислорода и активирует перекисное окисление липидов, продукты которого разрушают мембраны клеток и клеточных органелл. Учитывая то, что ритмично сокращающаяся сердечная мышца получает основную массу энергии за счёт окисления жирных кислот, не трудно представить, что происходит с кардиомиоцитами (клетками сердца) при дефиците кислорода. Именно поэтому, ишемическая болезнь сердца требует постоянного специфического лечения, а не только купирования периодических приступов стенокардии. В противном случае происходит некроз (смерть) кардиомиоцитов, следствием которого являются необратимые изменения в миокарде.

Исследователи постоянно изучают механизмы патологических изменений, вызываемые ишемией. Недавно их внимание привлекли интегрины. Это семейство сложных белковых рецепторов, расположенных в мембранах клеток. Они способны определять вещества и сигналы, приближающиеся к клетке, и передавать информацию о них внутрь цитоплазмы для реагирования путём изменения обменных и физиологических процессов. Интегрины отличаются друг от друга структурой (они состоят из альфа- и бета-субъединиц), функцией и своим содержанием в разных органах и тканях. Например, интегрин бета-1B содержится только в клетках кожи и печени, а интегрин бета-1С присутствует исключительно в клетках кроветворения. Известно также, что после инфаркта миокарда в клетках сердца исчезает интегрин бета-1D.

Группой учёных из США под руководством Hideshi Okada [3] было проведено сложное экспериментальное исследование, целью которого было изучение изменений состава и функции интегринов в клетках сердечной мышцы при её повреждении ишемией. Для этого, путём специфического воздействия на генетический аппарат были получены животные с отличающимся от нормы содержанием некоторых интегринов в клетках миокарда. Кроме этого, моделировалась ишемия сердечной мышцы с последующим анализом содержания интегринов в кардиомиоцитах. Параллельно изучались структурно-функциональные и метаболические изменения, вызванные ишемией в миокарде человека.

В результате проведенного исследования было установлено, ишемия и следующая за ней реперфузия (восстановление нарушенного артериального кровотока) отрицательно сказываются на состоянии некоторых интегринов кардиомиоцитов. В то же время, искусственное увеличение содержания интегрина альфа-7-бета-1D в клетках сердечной мышцы предотвращает их повреждение при ишемии. Это обусловлено способностью данного вещества поддерживать на нормальном уровне метаболизм кальция в кардиомиоцитах и защищать митохондрии от разрушающего действия гипоксии. Поскольку митохондрии являются главными поставщиками энергии, то сохранение их состояния и деятельности интегрином альфа-7-бета-1D позволяет предохранять клетки сердца от энергетического дефицита и последующего некроза.

Таким образом, доказано, что интегрин альфа-7-бета-1D является принципиально новым средством для защиты клеток миокарда от повреждения при ишемической болезни сердца.

[1] Critical Care, 17:R32 (2013)

[2] N. Engl. J. Med. 368; 2004-2013 (2013)

[3] J. Clin. Invest. 123: (10) 4294–4308 (2013)

С.Холин

aaa