Эндотелины – это особая группа биологически активных пептидов, которая обладает широким спектром действия. Они являются одним из важнейших регуляторов функционального состояния эндотелия.
Впервые эндотелин был обнаружен в 1988 г. в культуре эндотелиальных клеток аорты свиньи и рассматривался как эндотелиевый фактор с высокой вазомоторной активностью [1]. В 1985г после публикации данных о коронарной констрикции, которая обусловлена секрецией эндотелием неизвестного на тот момент фактора, началось более детальное изучение эндотелина (ЭТ).
Благодаря последующим подробным изучениям стало известно, что проэндотелин секретируется эндотелием сосудов и состоит из 38 аминокислотных остатков. В последствии благодаря эндотелинпревращаюшему ферменту, находящегося внутри и на поверхности эндотелия, были открыты три эндотелиновых изомера: эндотелин-1 эндотелин-2 и эндотелин-3 [1]. Состоят эндотелины из 21 аминокислотного остатка с двумя бисульфидными связями. Также стало известно, что после расщепления Big-эндотелина его вазомоторная активность повышается в 140 раз.
Под воздействием специфической эндопротеазы от проэндотелина отщепляется так называемый большой эндотелин (bigET). В дальнейшем большой эндотелин расщепляется при помощи эндотелинпревращающего фермента (ЭПФ), в результате чего образуется EТ-1. ЭПФ относится к группе мембраносвязанных металлопротеиназ, которые участвуют в образовании многих пептидных гормонов и нейропептидов. ЭПФ локализуется в сосудах лёгких, сердца, почек, поджелудочной железы и других органов. Важную роль в синтезе эндотелинов играют тромбин и тромбоциты. Они в своем роде являются активизирующими эндотелинпревращающими ферментами. Но сами эндотелины могут вызывать адгезию или агрегацию тромбоцитов [2].
Факторами, активирующими синтез эндотелина, являются некоторые химические и физические стимулы, способные инициировать вазоконстрикцию. К ним отнесят некоторые гормоны, например, адреналин, инсулин, вазопрессин, вещества, имеющие пептидную природу (ангиотензин II, интерлейкин 1, эндотоксин, сам эндотелин и различные ксенобиотики). А физико-химическими стимулами синтеза эндотелина служат гипоксия и высокая осмолярность.
Существуют еще так называемые ЕТА рецепторы. Они преобладают в гладкомышечных клетках сосудов и сердца, при этом они отсутствуют в эндотелии. Взаимодействие EТ 1 с EТА-рецепторами вызывает стойкую вазоконстрикцию и пролиферацию гладкомышечных клеток. EТВ-рецептор состоит из 442 аминокислотных остатков и связывает все эндотелины с одинаковой аффинностью. EТВ-рецепторы располагаются в эндотелиальных и гладкомышечных клетках и обнаруживаются в основном в головном мозге, лёгких, почках и аорте. При патологических состояниях EТ-рецепторы регулируются по-разному и это ведёт к дисбалансу эффектов в направлении вазоконстрикции и пролиферации клеток [2].
Замедляющим воздействием на синтез эндотелина обладают оксид азота и некоторые другие соединения, активирующие синтез цГМФ и обладающие сосудорасширяющим действием [3].
Роль эндотелинов в организме изучена не до конца, но его основным механизмом действия считают высвобождение кальция. Это стимулирует все фазы гемостаза, начиная с агрегации тромбоцитов и заканчивая образованием красного тромба; кроме того, это приводит к сокращению и росту гладких мышц сосудов, что способствует утолщению стенки сосудов и уменьшении их диаметра, то есть, вазоконстрикции.
Таким образом, EТ-1 является главной изоформой в кардиоваскулярной системе человека. А роль других изоформ остается не до конца изученной. Существуют некоторые предположения, что эндотелин-2 может служить в почках в качестве медиатора, а эндотелин-2 в кишечнике и ЦНС.
EТ 1 действует как паракринный и аутокринный медиатор, а не как циркулирующий эндокринный гормон, поэтому его плазменная концентрация не может полностью отражать его физиологическое действие [2].
Период жизни EТ-1 в плазме составляет примерно 2 мин. Он связан с его эффективным удалением из кровотока лёгочным и почечным сосудистым ложем. Это происходит, когда EТ связывается со специфическими EТВ-рецепторами, которые непосредственно расположены на поверхностях клеток, после чего происходят его деградация, (предполагают, что это происходит внутри лизосом).
Многократные опыты и исследования позволили идентифицировать эндотелины в таких тканях, как легкие, почки, мозг, периферические эндокринные ткани, плацента. Примечательно, что эндотелин-1, в отличие от эндотелина-2 и эндотелина-3, продуцируется эндотелиальными клетками и может обнаруживаться на поверхности подлежащих гладкомышечных клеток, нейронах, астроцитах, эндометрии, гепатоцитах, мезангиоцитах, клетках Сертоли, эндотелиоцитах молочных желез, тканевых базофилах [2]. Эндотелин-2 присутствует в почках, кишечнике, миокарде, плаценте, матке, а эндотелин-3 считается относительно специфичным для головного мозга, где он образуется в наибольшем количестве [1]. Установлено, что ЕТ-1 не накапливается в эндотелиальных клетках, однако обладает свойством очень быстро образазовываться под воздействием таких факторов, как адреналин, ангиотензин-II, вазопрессин, тромбин, цитокины и различные механические воздействия.
В физиологических концентрациях эндотелин действует на эндотелиальные рецепторы, тем самым вызывая высвобождение факторов релаксации, а в более высоких – активирует рецепторы на гладкомышечных клетках, стимулируя стойкую вазоконстрикцию [4]. Таким образом, можно сделать вывод, что при помощи одного и того же фактора реализуются две противоположные сосудистые реакции, а именно сокращение и расслабление, вызываемые различными механизмами.
Последующие исследования также дали возможность доказать, что эндотелий вовсе не является пассивным барьером между кровью и тканями, а представляет собой активный орган, дисфункция которого является обязательным компонентом патогенеза практически всех сердечно-сосудистых заболеваний.
Самым распространенным из эндотелинов считается эндотелин-1. Именно он является маркером коронарного атеросклероза и коронарной эндотелиальной дисфункции, нарушения функционирования печени, снижения функции почек. Кроме того, повышенный уровень эндотелина в плазме может наблюдаться при таких состояниях, как ишемическая болезнь сердца, острый инфаркт миокарда, нарушение ритма сердца, а также после гемодиализа и эпизодов значительного подъема артериального давления [4].
Существуют основные активаторы синтеза эндотелина-1 в организме. К таким активаторам относятся гипоксия, ишемия, а также острый стресс [5]. Эти факторы будут способствовать актививации транскрипции иРНК и синтезу предшественников эндотелина через механизмы, связанные с белками цитоплазматической мембраны эндотелиоцитов [5]. В то же время катехоламины, ангиотензин II, липопротеины высокой плотности, факторы роста, тромбин, тромбоксан А2, Са2+-ионофор активируют внутриклеточные механизмы синтеза эндотелина-1 [6].
На активность эндотелинов в организме оказывают также ингибиторы. Такими ингибиторами синтеза эндотелина-1 и эндотелина-2 являются натрийуретические пептиды, а для синтеза эндотелина-3 – простагландин Е2, простациклин и оксид азота (NO).
Связывание ЕТ-1 со специфическими рецепторами запускает ряд реакций, ответ на которые формируется непосредственно или в сопряжении с высвобождением “вторичных” вазоактивных субстанций, цитокининов и факторов роста [6]. В гладкой мускулатуре сосудов обнаружены два вида рецептора ЕТ. Рецепторы эндотелинов типа А локализованы преимущественно в гладкомышечных клетках сосудов. Этот вид рецепторов селективен к ЕТ-1, опосредует вазоконстрикцию и гипертрофию гладкомышечных клеток сосудов и кардиомиоцитов [7]. Тип В не имеет предпочтительности по отношению к изоформам ЕТ [7].
Существует 2 подтипа рецепторов: ЕТ В1 и В2.
Рецепторы типа В 1 находятся в эндотелиальных клетках сосудов, а рецепторы В 2 типа присутствуют в гладкой мускулатуре. При активации эндотелиальных рецепторов В типа происходит высвобождение из эндотелия вазорелаксирующих веществ, к которым относятся оксида азота, адреномедуллин, предсердного натрийуретического пептида и простациклина [8]. За счет рецепторов В типа будет осуществляться подавление апоптоза. Активация этого типа рецепторов также определяет возможность обратной регуляции процесса биосинтеза ЕТ-1 посредством подавления экспрессии эндотелин-превращающего фермента в клетках эндотелия [8].
Относительно недавно был выявлен еще один вид рецепторов- ЕТ-С, и существует предположение, что его эффекты осуществляются именно через данный вид рецепторов [8].
Современные методы исследований конкретизировали тканевую локализацию подтипов рецепторов ЕТ. Было установлено, что рецепторы ЕТ типа А локализованы в гладкомышечных клетках венечных артерий, кардиомиоцитах, мозжечке, гладкомышечных клетках желудка и циркулярной пластинке мышечного слоя слепой кишки. Рецепторы ЕТ типа В присутствуют в гладкомышечных клетках сосудов, кардиомиоцитах, дистальной части венечных сосудов, клетках юкстагломерулярного аппарата, продольной пластинке мышечного слоя подвздошной кишки [9].
Оба типа рецепторов экспрессируются в кардиомиоцитах [9].
На данный момент было проведено множество исследований, посвященных уровня эндотелина в периферической крови при сердечно-сосудистой патологии, в частности при инфаркте миокарда. Экспериментальным путем было доказано, что при острой ишемии миокарда повышается уровень эндотелина-1 в периферической крови, а его концентрация коррелирует с тяжестью патологического процесса [9]. При возникновении осложнений в результате инфаркта уровень эндотелина-1 в плазме сохраняется в высокой концентрации и в подострый период [9].
ЕТ-1 обладает отрицательным инотропным действием на миокард из-за увеличения постнагрузки и сужения коронарных артерий с ишемией миокарда и кардиодепрессией; он снижает также диастолическое заполнение желудочков сердца[7]. К тому же в пороговых и субпороговых концентрациях ЕТ-1 усиливает контрактильный ответ миокарда и сосудов на другие вазоконстрикторы, такие как норадреналин и серотонин [10].
Данные о концентрации ЕТ в плазме крови крайне противоречивы. Рядом авторов показано, что концентрация ЕТ-1 в крови крайне мала (не превышает 0,1-1,0 фмоль/мл) или он может совсем не определяться [10].
Наиболее высокий уровень ЕТ отмечен при мультифокальном атеросклерозе, неспецифическом аортоартериите, облитерирующем тромбангиите, т.е. при заболеваниях, протекающих с повреждением эндотелия [3]. Рядом исследователей было установлено, что старение организма является одним из факторов, приводящих к дисфункции эндотелия, при этом отмечено увеличение ЕТ с возрастом [3]. Установлено, что уровень ЕТ-1 и его предшественника повышается у больных с гипертонической болезнью 2-3 стадии [4]. Концентрация ЕТ-1 в плазме крови наиболее высока у больных с артериальной гипертензией, сочетающейся с атеросклеротическим поражением артерий, а также у больных, перенесших мозговой инсульт или транзиторные ишемические атаки [5]. В начале 90-х годов нашего столетия Sakai S. et al. [2], Margulies K. et al. [2] в ходе экспериментальных исследований доказали повышение уровня ЕТ плазмы на моделях сердечной недостаточности. В последующих работах была показана активация эндотелиновой системы у больных с тяжелой ХСН, маркером чего явилось повышение плазменного уровня ЕТ и его предшественника (Big-ET) [2]. При этом не было отмечено статистически достоверной связи между уровнем ЕТ-1 и Big-ET с этиологией сердечной недостаточности [6]. Следует подчеркнуть, что достоверное повышение ЕТ и его предшественника у здоровых людей, пациентов с бессимптомной дисфункцией ЛЖ и начальными стадиями сердечной недостаточности выявлено не было [6]. Была показана положительная корреляция между ЕТ-1 и его предшественником с функциональным классом (ФК) ХСН. Так, по данным Магдалиц Т. И. и соавт., ХСН характеризуется прогрессирующим увеличением содержания ЕТ-1 в периферической крови, степень которого максимальна при IV ФК недостаточности кровообращения [7]. Аналогичные данные были получены и Wei C. et al., обследовавших 542 пациента с ХСН различных ФК [9]. В исследовании Карсанова Н. В. и соавт. показано, что при ХСН 1 ФК на фоне мерцательной аритмии содержание ЕТ-1 повышается на 47%, при 2 ФК — на 82%, при 3 ФК — на 165%, при 4 ФК – на 288% относительно нормальных значений [7].
Быстрое повышение содержания ЕТ-1 в коронарном русле приводит к изменению ритма сердца. Так, в экспериментальной работе Luster T. et al. Было показано, что экспрессия больших доз ЕТ-1 приводит к возникновению желудочковой тахикардии, а ингибитор эндотелин-превращающего фермента фосфорамидона предотвращает нарушения сердечного ритма [3].
Таким образом, определение уровня эндотелина и его предшественника на сегодняшний день является надежным скрининговым тестом для диагностики ХСН, стратификации риска развития ХСН и ее прогноза [4].