Нет – тромбам, да – нормальному свертыванию
Одним из самых масштабных и самых важных процессов в организме человека является воспаление. Воспалительный ответ на травму или заболевание помогает иммунной системе победить в борьбе за здоровье организма. Но воспалительная реакция может приводить к крайне неблагоприятным последствиям: в ответ может резко повыситься синтез тромбина, что приведет к повышенному тромбообразованию. Активированный протеин С (АПС), естественный антикоагулянт с противовоспалительными и другими защитными свойствами, применяется в медицинской практике для обработки ран и очагов инфекции с целью снизить воспаление эндотелиальных клеток сосудов. Но его применение ограничено, так как избыток АПС может чрезмерно подавить свертывание и привести к кровотечениям.
Группа исследователей из Медицинского центра Beth Israel Deaconess (BIDMC) и Института Висса Гарвардского университета (Wyss Institute at Harvard University) обнаружила, что искусственные АПС-подобные молекулы, называемые пармодулинами, обеспечивают такую же, как натуральный АПС, противовоспалительную и антикоагуляционную защиту эндотелиальных клеток, но при этом они не мешают нормальным процессам свертывания крови. Это делает пармодулины привлекательными для рассмотрения их в качестве действующего вещества нового препарата. Открытие стало возможным благодаря разработанной в Институте Висса технологии «орган на чипе» и моделированию тромбоза в кровеносном сосуде in vitro.
Исследование не только доказало защитное влияние пармодулинов на эндотелий, но и определило его механизм.
Целью для АПС и пармодулинов является трансмембранный белок протеаза-активированный рецептор-1 (protease-activated receptor 1, PAR1). Он присутствует на эндотелиоцитах сосудов и тромбоцитах, циркулирующих в крови, и повышает свертываемость крови. Активация PAR1 на эндотелиоцитах белком АПС сопровождается противовоспалительным, антиапоптотическим эффектами и снижением проницаемости сосудистой стенки. В комплексе это защищает клетки от патологического действия воспаления.
Кроме активации PAR1, АПС напрямую тормозит выработку тромбина, который является важным компонентом нормальных процессов свертывания крови. Чрезмерное блокирование тромбина приводит к кровотечению. Отсутствие эффекта пармодулинов на тромбин могло бы сделать их более безопасной альтернативой АПС.
Для оценки влияния пармодулинов на эндотелий, исследователи инкубировали in vitro эндотелиоциты сосудов человека с пармодулином-2 в течение 4 часов. После этого на них воздействовали индуцирующими тромбин воспалительными агентами: липополисахаридом или фактором некроза опухоли (ФНО-альфа). В образцах с пармодулином способность обоих агентов генерировать тромбин была на 50% ниже по сравнению с контрольными образцами. При этом пармодулин-2 не блокировал действие факторов V и X – белков, участвующих в нормальном процессе свертывания.
Для того чтобы подтвердить действие пармодулинов на воспаление, исследователи использовали «кровеносный сосуд на чипе», состоящий из микрожидкостных каналов, встроенных в полимерный чип, покрытых коллагеном и выстланных эндотелиальными клетками. Для имитации естественного кровотока и оценки реакции эндотелия кровь с про- и противовспалительными соединениями пропускали через чип.
Источник: Wyss Institute at Harvard University
В эксперименте в кровь был введен ФНО-альфа. Тромбоциты накапливались на эндотелии – это типичный ответ на воспаление. В присутствии пармодулина-2 накопления тромбоцитов не происходило, эндотелий функционировал в нормальном режиме. Полученные результаты доказали, что пармодулин-2 тормозит воспаление в виде тромботической реакции.
В других экспериментах было доказано, что пармодулины, активируя PAR1, запускают цитопротективные (защитные) реакции эндотелиальных клеток путем подавления апоптоза (программируемой клеточной смерти). Это связано с подавлением накопления тромбина, блокированием ФНО-альфа и апоптотического алкалоида стауроспорина. При этом цитопротективный эффект развивался очень быстро.
В кровеносных сосудах после введения провоспалительной молекулы липополисахарида (третий ряд) появились тромбы. Предварительное введение пармодулина-2 (четвертый ряд) приводит к нормальной коагуляции, продемонстрированной в первом ряду. Источник: BIDMC.
Исследования in vivo на мышах показали, что пармодулин-2 снижает связывание лейкоцитов и накопление тромбоцитов и фибрина во время воспалительной реакции. Это подтверждает противоспалительное и противотромботическое действия пармодулинов, продемонстрированные в экспериментах in vitro.
Обнаружение противовоспалительного агента, препятствующего эндотелиальному тромбозу и сохраняющего при этом нормальное состояние свертывающей системы крови – важнейший шаг на пути к эффективному лечению воспалительных заболеваний с минимальными побочными эффектами. Кроме того, работа показала значение технологии «орган на чипе» для быстрой и безопасной разработки и изучения препаратов, которые могли бы помочь пациентам по всему миру.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Wyss Institute: Stop the clots, spare the coagulation.