Статья
Артериальная гипертензия как следствие дисфункции эндотелиального гликокаликса: современный взгляд на проблему сердечно-сосудистых заболеваний
Артериальная гипертензия (АГ) является ведущим фактором риска развития сердечно-сосудистых, цереброваскулярных и почечных заболеваний, которые входят в топ-10 самых распространенных причин смерти населения во всем мире. Этиология АГ не выяснена в полной мере, но установлено, что дисфункция эндотелия является наиболее значимым патогенетическим звеном формирования и прогрессирования заболевания. Научные данные, полученные в последние 10-15 лет, посвященные исследованиям эндотелиального гликокаликса (эГК) свидетельствуют, что эндотелиальной дисфункции предшествует дисфункция эГК, которая служит патофизиологическим фактором возрастного изменения сосудов. Признаки дисфункции эГК выражены при развитии АГ, заболеваний сердечно-сосудистой системы и их осложнений. Целью данного обзора является анализ и обоснование патофизиологической роли дисфункции эГК при АГ и сердечно-сосудистых заболеваниях и описание подходов для ее оценки и фармакологической коррекции. Были изучены абстракты и полноразмерные статьи 425 публикаций в базах Pubmed/MEDLINE за 15 лет. В обзоре обсуждается роль эГК в регуляции тонуса сосудов, барьерной функции эндотелия, антиадгезивные свойства эГК. Рассматриваются модификации эГК при воздействии провоспалительных стимулов, изменения эГК с возрастом и при повышенной солевой нагрузке. Освящается аспект, связанный с дисфункцией эГК при атеросклерозе, гипергликемии и гипертонической болезни. Оценка дисфункции эГК затруднена, но может быть выполнена непрямыми методами, в частности по детекции компонентов эГК в крови. Дается краткое описание основных подходов к фармакопревенции и фармакокоррекции АГ с позиции воздействия на эГК, что в настоящее время имеет больше фундаментальную, чем практическую направленность. Это открывает большие возможности для клинических исследований дисфункции эГК для профилактики и лечения АГ, и обосновывает новое направление в клинической фармакологии антигипертензивных средств.
1. Кобалава Ж. Д., Конради А. О., Недогода С. В. и др. Артериальная гипертензия у взрослых. Клинические рекомендации 2020. Российский кардиологический журнал. 2020;25(3):3786. doi:10.15829/1560-4071-2020-3-3786.
2. Барсуков А. В., Таланцева М. С., Коровин А. Е. и др. Эссенциальная гипертензия и воспаление. Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2013;44(4):229-36.
3. Шишкин А. Н., Лындина М. Л. Эндотелиальная дисфункция и артериальная гипертензия. Артериальная Гипертензия. 2008;14(4):315-9. doi:10.18705/1607-419X-2008-14-4-315-319.
4. Kolářová H, Ambrůzová B, Svihálková Šindlerová L, et al. Modulation of endothelial glycocalyx structure under inflammatory conditions. Mediat Inflamm. 2014;2014:694312. doi:10.1155/2014/694312.
5. Максименко А. В., Турашев А. Д. Эндотелиальный гликокаликс системы кровообращения. I. Обнаружение, компоненты, структурная организация. Биоорганическая химия. 2014; 40(2):131-41. doi:10.7868/S0132342314020110.
6. Reitsma S, Slaaf DW, Vink H, et al. The endothelial glycocalyx: composition, functions, and visualization. Pflugers Arch. 2007;454(3):345-59. doi:10.1007/s00424-007-0212-8.
7. Spiess BD. Heparin: Effects upon the Glycocalyx and Endothelial Cells. J Extra Corpor Technol. 2017;49(3):192-97.
8. Ziganshina MM, Yarotskaya EL, Sukhikh GT, et al. Endothelial Dysfunction as a Consequence of Endothelial Glycocalyx Damage: A Role in the Pathogenesis of Preeclampsia. In: Lenasi H, ed. Endothelial Dysfunction — Old Concepts and New Challenges. IntechOpen, London. 2018. doi:10.5772/ intechopen.75043.
9. Iwabuchi K, Nakayama H, Oizumi A, et al. Role of Ceramide from Glycosphingolipids and Its Metabolites in Immunological and Inflammatory Responses in Humans. Mediat Inflamm. 2015;2015:120748. doi:10.1155/2015/120748.
10. Зиганшина М. М., Павлович С. В., Бовин Н. В. и др. Гиалуроновая кислота в сосудистом и иммунном гомеостазе при физиологической беременности и преэклампсии. Acta Naturae. 2016;8(3):66-79.
11. Tarbel JM, Cancel LM. The glycocalyx and its significance in human medicine. J Intern Med. 2016;280(1):97-113. doi:10.1111/ joim.12465.
12. Lipowsky HH. The endothelial glycocalyx as a barrier to leukocyte adhesion and its mediation by extracellular proteases. Ann Biomed Eng. 2012;40(4):840-8. doi:10.1007/s10439-011-0427-x.
13. Maksimenko AV, Turashev AD, Fedorovich AA, et al. Rat endothelial glycocalyx participates in microcirculatory disorders. Ateroskleroz i Dislipidemii. 2011;3(4):13-29. (In Russ.) Максименко А. В., Турашев А. Д., Федорович А. А. и др. Эндотелиальный гликокаликс крыс участвует в нарушениях микроциркуляторного русла. Атеросклероз и дислипидемии. 2011;3(4):13-29.
14. Максименко А. В. Эндотелиальный гликокаликс — значимая составная часть двойного защитного слоя сосудистой стенки: диагностический индикатор и терапевтическая мишень. Кардиологический вестник. 2016;11(3):94-100.
15. Machin DR, Phuong TT, Donato AJ. The role of the endothelial glycocalyx in advanced age and cardiovascular disease. Curr Opin Pharmacol. 2019;45:66-71. doi:10.1016/j.coph.2019.04.011.
16. Ebong EE, Lopez-Quintero SV, Rizzo V, et al. Shear-induced endothelial NOS activation and remodeling via heparan sulfate, glypican-1, and syndecan-1. Integr Biol. 2014;6(3):338-47. doi:10.1039/c3ib40199e.
17. Yen W, Cai B, Yang J, et al. Endothelial surface glycocalyx can regulate flow-induced nitric oxide production in microvessels in vivo. PLoS One. 2015;10(1):e0117133. doi:10.1371/journal.pone.0117133.
18. Bartosch AMW, Mathews R, Mahmoud MM, et al. Heparan sulfate proteoglycan glypican-1 and PECAM-1 cooperate in shear-induced endothelial nitric oxide production. Sci Rep. 2021;11(1):11386. doi:10.1038/s41598-021-90941-w.
19. Мелькумянц А. М., Балашов С. А., Гончар И. В. Влияние повреждения эндотелиального гликокаликса на способность артерий регулировать свой просвет при изменениях скорости кровотока. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 2017;103(12):1370-6.
20. Weinbaum S, Cancel LM, Fu BM, et al. The Glycocalyx and Its Role in Vascular Physiology and Vascular Related Diseases. Cardiovasc Eng Technol. 2021;12(1):37-71. doi:10.1007/s13239020-00485-9.
21. Fleming I, Fisslthaler B, Dixit M, et al. Role of PECAM-1 in the shear-stress-induced activation of Akt and the endothelial nitric oxide synthase (eNOS) in endothelial cells. J. Cell Sci. 2005;118(18):4103-11. doi:10.1242/jcs.02541.
22. Xu S, Ha CH, Wang W, et al. PECAM1 regulates flow-mediated Gab1 tyrosine phosphorylation and signaling. Cell Signal. 2016;28(3):117-24. doi:10.1016/j.cellsig.2015.12.007.
23. Russell-Puleri S, Dela Paz NG, Adams D, et al. Fluid shear stress induces upregulation of COX-2 and PGI(2) release in endothelial cells via a pathway involving PECAM-1, PI3K, FAK, and p38. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2017;312(3):H485-500. doi:10.1152/ajpheart.00035.2016.
24. Соколов И. Л., Мелькумянц А. М., Антонова О. А. Участие эндотелиального гликокаликса в подавлении активности ангиотензин-превращающего фермента при действии напряжения сдвига. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 2019;105(2):198-206. doi:10.1134/S0869813919020079.
25. Иванов А. Н., Пучиньян Д. М., Норкин И. А. Барьерная функция эндотелия, механизмы ее регуляции и нарушения. Успехи физиологических наук. 2015; 46(2):72-96.
26. Liu X, Fan Y, Deng X. Effect of the endothelial glycocalyx layer on arterial LDL transport under normal and high pressure. J Theor Biol. 2011;283(1):71-81. doi:10.1016/j.jtbi.2011.05.030.
27. Bar A, Targosz-Korecka M, Suraj J, et al. Degradation of Glycocalyx and Multiple Manifestations of Endothelial Dysfunction Coincide in the Early Phase of Endothelial Dysfunction Before Atherosclerotic Plaque Development in Apolipoprotein E/LowDensity Lipoprotein Receptor-Deficient Mice. J Am Heart Assoc. 201919;8(6):e011171. doi:10.1161/JAHA.118.011171.
28. McDonald KK, Cooper S, Danielzak L, et al. Glycocalyx Degradation Induces a Proinflammatory Phenotype and Increased Leukocyte Adhesion in Cultured Endothelial Cells under Flow. PLoS One. 2016;11(12):e0167576. doi:10.1371/journal.pone.0167576.
29. Rodrigues SF, Granger DN. Blood cells and endothelial barrier function. Tissue Barriers. 2015;3(1-2):e978720. doi:10.4161/21688370.2014.978720.
30. Scott DW, Patel RP. Endothelial heterogeneity and adhesion molecules N-glycosylation: implications in leukocyte trafficking in inflammation. Glycobiology. 2013;23(6):622-33. doi:10.1093/glycob/cwt014.
31. Maruhashi T, Soga J, Fujimura N, et al. Endothelial dysfunction, increased arterial stiffness, and cardiovascular risk prediction in patients with coronary artery disease: FMD-J (Flow-Mediated Dilation Japan) Study A. J A. Heart Assoc. 2018;7(14):e008588. doi:10.1161/JAHA.118.008588.
32. Mahmoud M, Mayer M, Cancel LM, et al. The Glycocalyx core protein Glypican 1 protects vessel wall endothelial cells from stiffness-mediated dysfunction and disease. Cardiovasc. Res. 2021;117(6):1592-605. doi:10.1093/cvr/cvaa201.
33. Oberleithner H, Wilhelmi M. Vascular glycocalyx sodium store — determinant of salt sensitivity? Blood Purif. 2015;39(1-3):7-10. doi:10.1159/000368922.
34. Cao RN, Tang L, Xia ZY, et al. Endothelial glycocalyx as a potential theriapeutic target in organ injuries. Chin Med J. 2019;132(8):963-75. doi:10.1097/CM9.0000000000000177.
35. Остроумова О. Д., Голобородова И. В., Фомина В. М. Сердечно-сосудистые риски у больных сахарным диабетом 2 типа. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2018;17(4):81-94. doi:10.15829/17288800-2018-4-81-94.
36. Nieuwdorp M, van Haeften TW, Gouverneur MCL, et al. Loss of endothelial glycocalyx during acute hyperglycemia coincides with endothelial dysfunction and coagulation ac-tivation in vivo. Diabetes. 2006;55(2):480-6. doi:10.2337/diabetes.55.02.06.db05-1103.
37. Nieuwdorp M, Mooij HL, Kroon J, et al. Endothelial glycocalyx damage coincides with microalbuminuria in type 1 diabetes. Diabetes. 2006;55(4):1127-32. doi:10.2337/diabetes.55.04.06.db05-1619.
38. Broekhuizen LN, Lemkes BA, Mooij HL, et al. Effect of sulodexide on endothelial glycocalyx and vascular permeabilityin patients with type 2 diabetes mellitus. Diabetologia. 2010;53(12):2646-55. doi:10.1007/s00125-010-1910-x.
39. Dogne S, Flamion B, Caron N. Endothelial glycocalyx as a shield against diabetic vascular complications: involvement of hyaluronan and hyaluronidases. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2018;38(7):1427-39. doi:10.1161/ATVBAHA.118.310839.
40. Yilmaz O, Afsar B, Ortiz A, et al. The role of endothelial glycocalyx in health and disease. Clin Kidney J. 2019;12(5):611-9. doi:10.1093/ckj/sfz042.
41. van den Berg BM, Spaan JA, Vink H. Impaired glycocalyx barrier properties contribute to enhanced intimal low-density lipoprotein accumulation at the carotid artery bifurcation in mice. Pflugers Arch. 2009;457(6):1199-206. doi:10.1007/s00424-008-0590-6.
42. Cancel LM, Ebong EE, Mensah S, et al. Endothelial glycocalyx, apoptosis and inflammation in an atherosclerotic mouse model. Atherosclerosis. 2016;252:136-46. doi:10.1016/j.atherosclerosis.2016.07.930.
43. Nagy N, Freudenberger T, Melchior-Becker A, et al. Inhibition of hyaluronan synthesis accelerates murine atherosclerosis: novel insights into the role of hyaluronan synthesis. Circulation. 2010;122(22):2313-22. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.110. 972653.
44. Ueno M, Sakamoto H, Liao YJ, et al. Blood-brain barrier disruption in the hypothalamus of young adult spontaneously hypertensive rats. Histochem Cell Biol. 2004;122(2):131-7. doi:10.1007/s00418-004-0684-y.
45. Pot C, Chen AY, Ha JN, et al. Proteolytic cleavage of the red blood cell glycocalyx in a genetic form of hypertension. Cell Mol Bioeng. 2011;4(4):678-92. doi:10.1007/s12195-011-0180-0.
46. Ikonomidis I, Voumvourakis A, Makavos G, et al. Association of impaired endothelial glycocalyx with arterial stiffness, coronary microcirculatory dysfunction, and abnormal myocardial deformation in untreated hypertensives. J Clin Hypertens. 2018;20(4):672-9. doi:10.1111/jch.13236.
47. Weissgerber TL, Garcia-Valencia O, Milic NM, et al. Early Onset Preeclampsia Is Associated With Glycocalyx Degradation and Reduced Microvascular Perfusion. J Am Heart Assoc. 2019;8(4):e010647. doi:10.1161/JAHA.118.010647.
48. Berg S, Engman A, Holmgren S, et al. Increased plasma hyaluronan in severe pre-eclampsia and eclampsia. Scand J Clin Lab Invest. 2001;61(2):131-7. doi:10.1080/00365510151097647.
49. Hentschke MR, Lucas LS, Mistry HD, et al. Endocan-1 concentrations in maternal and fetal plasma and placentae in pre-eclampsia in the third trimester of pregnancy. Cytokine. 2015;74(1):152-6. doi:10.1016/j.cyto.2015.04.013.
50. Siddiqui MF, Nandi P, Girish GV, et al. Decorin over-expression by decidual cells in preeclampsia: a potential blood biomarker.Am J Obstet Gynecol. 2016;215(3):361.e1-361.e15. doi:10.1016/j.ajog.2016.03.020.
51. Gouverneur M, Berg B, Nieuwdorp M, et al. Vasculoprotective properties of the endothelial glycocalyx: effects of fluid shear stress. J Intern Med. 2006;259(4):393-400. doi:10.1111/j.13652796.2006.01625.x.
52. Ziganshina MM, Yarotskaya EL, Bovin NV, et al. Can Endothelial Glycocalyx Be a Major Morphological Substrate in PreEclampsia? Int J Mol Sci. 2020;21(9):3048. doi:10.3390/ijms21093048.
53. Kang H, Deng X. The Endothelial Glycocalyx: Visualization and Measurement. J Biomed 2017;2:120-3. doi:10.7150/jbm.20986.
54. Nieuwdorp M, Meuwese MC, Mooij HL, et al. Measuring endothelial glycocalyx dimensions in humans: a potential novel tool to monitor vascular vulnerability. J Appl Physiol. 2008;104(3):84552. doi:10.1152/japplphysiol.00440.2007.
55. Lekakis J, Abraham P, Balbarini A, et al. Methods for evaluating endothelial function: a position statement from the European Society of Cardiology Working Group on Peripheral Circulation. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil. 2011;18(6):775-89. doi:10.1177/1741826711398179.
56. Горшков А. Ю., Гуманова Н. Г., Бойцов С. А. Потенциальный маркер эндотелиальной дисфункции у пациентов с различной величиной сердечно-сосудистого риска. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2016;15(2):57-62. doi:10.15829/1728-8800-2016-2-57-62.
57. Власов Т. Д., Лазовская О. А., Шиманьски Д. А. и др. Эндотелиальный гликокаликс: методы исследования и перспективы их применения при оценке дисфункции эндотелия. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2020;19(73):5-16. doi:10.24884/1682-6655-2020-19-1-5-16.
58. Зиганшина М. М., Павлович С. В. Новые подходы к профилактике и лечению артериальной гипертензии с позиции фармакологической коррекции эндотелиального гликокаликса: экспериментальные и клинические данные. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2021;84(7):26-36. doi:10.30906/0869-2092-2021-84-7-26-36.
59. Gorshkov AYu, Boytsov SA. Endothelial glycocalyx — potential vascular biomarker: diagnostic and therapeutic target in cardiovascular diseases. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2015;14(6):87-92. (In Russ.) Горшков А. Ю., Бойцов С. А. Эндотелиальный гликокаликс — потенциальный сосудистый биомаркер: диагностическая мишень сердечно-сосудистых заболеваний. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2015;14(6):87-92. doi:10.15829/1728-8800-2015-6-87-92.
60. Сокологорский С. В., Овечкин А. М., Политов М. Е., Буланова Е. Л. Восстановить гликокаликс! Есть ли возможности? Анестезиология и реаниматология. 2022;1:102-110. doi:10.17116/anaesthesiology2022011102.