Институт экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого НАН Украины, Киев;
Институт кардиологии им. акад. Н.Д. Стражеско АМН Украины, Киев;
Институт биологии клетки НАН Украины, г. Львов.
В сердечнососудистой системе цитокины регулируют многие жизненно важные физиологические функции, включая пролиферацию, дифференцировку и миграцию клеток, а также их жизнеспособность и метаболические процессы. Вместе с тем, некоторые цитокины играют важную роль в патогенезе сердечнососудистых заболеваний. В настоящем обзоре проанализированы последние данные литературы об участии трансформирующего фактора роста ? (TGF?) в инициации и развитии атеросклероза, хотя в ряде случаев этот цитокин тормозит указанный патологический процесс. Обсуждены терапевтические возможности использования TGF? с учетом его проатерогенного и антиатерогенного эффектов. Ключевые слова: TGF?, гладкомышечные клетки, эндотелиальные клетки, макрофаги, атеросклероз. Как известно, проблема атеросклероза является одной из актуальнейших в современной кардиологии. Проведенные в XX веке и в начале нового тысячелетия научные исследования позволили расшифровать основные звенья атерогенеза, выделить факторы риска и факторы, инициирующие возникновение и развитие атеросклеротических изменений. Под атерогенезом принято понимать постоянный, периодически обостряющийся процесс повреждения сосудов, происходящий вследствие изменения сосудистой стенки, вызванного нарушением холестеринового обмена и состоянием соединительной ткани. Общепринятые представления о патогенезе атеросклероза сводятся к следующему: атерогенные липопротеины, содержащиеся в плазме крови, проникают через поврежденный эндотелий в субэндотелиальный слой. Тут они накапливаются и поглощаются мигрировавшими в этот участок клетками моноцитарномакрофагальной системы, которые затем превращаются в пенистые клетки. При распаде последних в интиму выходят липиды (холестерин, эфиры холестерина и др.), стимулирующие пролиферативную активность гладкомышечных клеток (ГМК) с последующим формированием атеросклеротической бляшки. Согласно современным представлениям об атерогенезе, существует 3 этапа развития атеросклеротического процесса: долипиднолипидный и этапы неосложненной (доброкачественной) и осложненной (злокачественной) атеросклеротической бляшки. Они обусловлены разным соотношением морфологического, функционального, инфекционного (в том числе вирусного) и клинического компонентов атеросклероза. Предполагают, что трансформирующий фактор роста ? (TGF?) играет важную роль в инициации и развитии атеросклероза. Установлено, что функции этого цитокина на отдельных этапах атерогенеза могут существенно различаться, что затрудняет оценку его биологического действия. Целью настоящего обзора было проанализировать последние данные литературы, касающиеся участия TGF? в атеросклеротических процессах, а также вопросов, связанных с направленной регуляцией действия этого цитокина при лечении больных атеросклерозом. Общая характеристика TGF? и его рецепторов TGF? — полифункциональный цитокин с молекулярной массой 25 кД, участвующий в регуляции процессов пролиферации, дифференцировки, миграции и апоптоза, а также ряда метаболических реакций в различных клетках мишенях [6, 39]. Молекула зрелого TGF? является СООН концевым фрагментом большего по размерам предшественника, причем NH2концевой фрагмент этой молекулы может выполнять роль природного ингибитора биологической активности TGF?. Находясь в комплексе с NH2 концевым фрагментом своего предшественника, TGF? не проявляет биологического действия (латентная форма TGF?). Обнаружены и другие полипептиды, которые «маскируют» биологическую активность TGF?, в частности, препятствуя его взаимодействию со специфическими рецепторами на поверхности клетокмишеней [31]. Поскольку TGF? экспрессируется во всех клетках организма, которые одновременно являются мишенями его действия, то обычно TGF? находится в латентной форме и активируется путем отсоединения от «маскирующих» белков только при физиологической необходимости [31, 39]. Если бы отсутствовала латентная форма TGF?, его действие было бы перманентным, что могло бы привести к нарушению всей системы регуляторных взаимосвязей между клетками в организме. Предложено несколько механизмов физиологической активации латентной формы TGF? [31, 43], однако ни один из них не рассматривается в качестве универсального. Ген TGF? по своей структуре является очень консервативным и, как следствие, молекулы этого цитокина у человека, обезьяны, свиньи и быка идентичны, а TGF? мыши отличается от них лишь одним аминокислотным остатком (а.о.) [40]. Сейчас известно свыше 40 генов, кодирующих структуру полипептидов, подобных TGF? [39]. Суперсемейство TGF? условно разделяют на два семейства. Первое семейство — это собственно TGF?, оно включает 5 полипептидов: TGF?1, TGF?2 и TGF?3, присущие млекопитающим, TGF?4 (птицы) и TGF?5 (амфибии). Степень их структурной гомологии составляет 69–85 %, хотя степень гомологии между отдельными изоформами TGF? у разных видов млекопитающих может достигать 100 %. Другое семейство TGF? подобных полипептидов является чрезвычайно гетерогенным (степень структурной гомологии отдельных членов колеблется от 18 до 92 %) и более многочисленным по сравнению с первым семейством. Поэтому во втором семействе еще выделяют несколько подсемейств. Главным критерием, позволяющим объединить эти полипептиды в общее семейство, послужило сохранение в их структуре семи чрезвычайно консервативных а.о. цистеина [39]. В нашем обзоре главное внимание будет уделено форме TGF?1, что обусловлено не только более полной изученностью ее функций в сердечно сосудистой системе при возникновении и развитии атеросклероза, но и значительно большей распространенностью этой формы в организме. Полагают, что TGF? является цитокином системного действия, поскольку он и его специфические рецепторы выявлены практически во всех типах клеток [6, 43]. Рецепторы TGF? очень неоднородны и, кроме того, имеют ряд особенностей по сравнению с рецепторами других цитокинов. В соответствии с современными представлениями, главную роль в связывании TGF? клетками мишенями и передаче его внутриклеточных регуляторных сигналов играют три типа мембранных рецепторов: обязательные (І и ІІ) и вспомогательный (ІІІ) [27, 39]. Молекулы рецепторов TGF? типов І и ІІ проявляют активность серин/треонинспецифической протеинкиназы, в то время как рецептор ІІІ типа не обладает энзиматической активностью. Рецепторы TGF? І и ІІ типа являются мембранными гликопротеинами с молекулярной массой 55 и 70 кД соответственно [27, 39]. Считается, что благодаря своей димерной структуре TGF? способен одновременно взаимодействовать с обоими (І и ІІ) типами специфических рецепторов, тогда как рецептор ІІІ типа стерически способствует этому процессу [27, 39]. Главная функция рецептора ІІ типа заключается в активации рецептора І типа, который и осуществляет передачу внутриклеточных регуляторных сигналов, катализируя фосфорилирование специальных Smad белков — посредников действия TGF? в клетках мишенях.
Функции TGF? в сердечнососудистой системе
Подобно другим системам организма, клетки сердечнососудистой системы являются не только источником TGF?, но и мишенями его регуляторного действия. Этот цитокин обнаружен в сосудистой стенке, циркулирующих клетках крови и сердечной мышце [64]. Показано, что экстракты из различных областей сердца стимулируют рост кардиомиоцитов, причем такой эффект наиболее выражен в отношении кардиомиоцитов предсердия. В условиях гипоксии (48 ч) отмечается апоптотическая гибель культивируемых кардиомиоцитов крысы, и последующая реоксигинация (3 ч) приводит к увеличению количества апоптотических клеток [66]. Прединкубация кардиомиоцитов с TGF? предотвращает их гибель от гипоксии/реоксигинации. Кроме кардиомиоцитов, в миокарде присутствуют фибробласты (миофибробласты), эндотелиальные, гладкомышечные и нервные клетки. Наибольшее (около 90 %) число клеток имеется в популяции миофибробластов [54]. Эти клетки окружают кардиомиоциты и служат основным источником белков внеклеточного матрикса. Благодаря наличию во внеклеточном матриксе фибриллярного коллагена, поддерживается не только активность кардиомиоцитов, но и функциональная целостность миокарда. M. Eghbali et al. [15] показали, что добавление TGF?1 в среду культивирования миофибробластов, находящихся в состоянии покоя, усиливает их пролиферацию. TGF? проявляет выраженное антиапоптотическое действие на миофибробласты путем ингибирования экспрессии NO синтазы и стимуляции экспрессии bcl 2 [68]. На модели инфаркта миокарда, вызванного наложением лигатуры на левую коронарную артерию у крыс, показано резкое уменьшение содержания TGF?1 в кардиомиоцитах через 1 ч после индукции ишемии и увеличение его содержания через 24–48 ч [57]. Помимо усиления экспрессии транскриптов мРНК TGF?1 размером 2,4 тыс. пар нуклеотидов (т.п.н.), в области ишемизированного миокарда повышается содержание мРНК TGF?1 размером 1,9 т.п.н., характерной для тканей, которые восстанавливаются после повреждения. Индукция мРНК TGF?1 в участках миокарда, окружающих очаг инфаркта, предполагает участие этого цитокина в восстановлении сократительной функции сердца. Когда TGF? вводили животным до или непосредственно после индукции ишемии, отмечалось подавление некоторых патологических изменений миокарда [33]. Авторы цитируемой работы считают, что одним из ведущих факторов кардиопротекторного действия TGF? при его системном введении является ингибирование высвобождения TNF? в систему циркуляции. В то же время другие исследователи [23, 32] связывают защитное действие TGF? на клетки миокарда с его стабилизирующим влиянием на функции эндотелиальных клеток и способностью блокировать адгезию нейтрофилов и лимфоцитов к эндотелию. Регуляторное действие TGF? на клетки сосудов может быть разнонаправленным. TGF? стимулирует или ингибирует пролиферацию ГМК сосудов in vitro в зависимости от плотности посадки клеток, их «возраста» и концентрации самого цитокина [26]. Добавление TGF?1 в концентрации 1 нг/мл в среду культивирования ГМК кролика ингибировало их рост в присутствии 10 % сыворотки крови [47]. Хотя TGF?1 ингибировал синтез ДНК в указанных клетках, общее их количество под действием данного цитокина не уменьшалось, а, наоборот, увеличивалось. Это связано со способностью TGF?1 существенно повышать выживаемость ГМК кролика, инкубируемых в условиях дефицита сыворотки крови. Физиологическая роль TGF? в ткани сосудов достаточно детально была изучена с использованием вектора, экспрессирующего активную форму этого цитокина. Таким вектором трансфецировали ткань бедренной артерии свиньи [44] или сонной артерии крысы [51]. В первом случае наблюдали увеличение продукции белков внеклеточного матрикса вместе с гиперплазией интимы и медии стенки артерии. Повышение количества ГМК в интиме может быть следствием стимулирующего влияния TGF? на их пролиферацию. Во втором случае, когда время проведения эксперимента было более продолжительным (8 нед. против 3 нед. в работе [44]), также наблюдалось стимулированное TGF? образование в стенке сосуда неоинтимы, богатой клетками и внеклеточным матриксом. Однако между 4 и 8 нед. наблюдения за животными был отмечен высокий уровень апоптоза клеток неоинтимы и ее последующая регрессия [51]. Поскольку уже через 4 нед. после трансфекции клетки стенки сосуда не продуцировали активной формы TGF?1, сделан вывод о том, что прекращение воздействия TGF? на клетки мишени в более поздние сроки эксперимента способствует их активной гибели. Другим следствием локальной продукции TGF?1 была индукция трансдифференцировки ГМК сосудов в хондроциты. Содержание таких хондроцитоподобных клеток достигало 25 % от общего количества клеток интимы и медии. Через 4 нед. после введения вирусного вектора наибольшее количество пролиферирующих клеток было сконцентрировано в интиме сосуда в области хрящевой метаплазии, причем пролиферативный индекс в нехондроцитоподобных клетках был значительно выше [51]. В то же время до 60 % хондроцитов интимы и медии артерии имели морфологические и биохимические изменения, характерные для апоптотических клеток.
Анализируя сведения о регуляции TGF? гомеостаза и функциональной активности клеток сосудов, необходимо отметить влияние этого цитокина на образование новых капилляров, ответвляющихся от уже сформированных в эмбриональном и постнатальном периодах развития кровеносных сосудов (ангиогенез). Удобной моделью для изучения ангиогенеза in vitro является культура эндотелиальных клеток микрососудов в геле, содержащем коллаген I типа [50]. В отличие от монослойных культур, рост эндотелиальных клеток в коллагеновом геле более полно отражает их поведение in vivo. Хотя TGF? подобным образом стимулирует синтез фибронектина в эндотелиальных клетках, растущих в монослое или в коллагеновом геле, в последнем случае клетки проявляют резистентность к ростингибирующему действию TGF? [50]. Ангиогенный эффект TGF? in vivo наблюдается уже через 2–3 сут после подкожного введения новорожденным мышам 1 мкг TGF? [48]. Аналогичное действие TGF? отмечено при использова нии модели васкуляризации роговой оболочки глаза и хориоаллантоисной мембраны куриного
Рисунок Основные клеткипродуценты и клеткимишени TGF? при атерогенезе (широкой стрелкой обозначены места синтеза и рецепции TGF? в зоне атеросклеротической бляшки)
зародыша [20, 67]. Однако, если принять во внимание, что основными мишенями ангиогенных факторов являются эндотелиальные клетки и перициты, которые находятся в артериолах, капиллярах и посткапиллярных венулах [53], то трудно объяснить механизмы стимуляции ангиогенеза TGF? in vivo, учитывая его антипролиферативный эффект на эти клетки in vitro [29]. Одним из объяснений такого противоречия может служить опосредованное действие TGF? на клетки эндотелия. Например, показано, что при заживлении ран TGF? стимулирует высвобождение макрофагами ангиогенных факторов (FGF? и др.), которые непосредственно регулируют процессы неоваскуляризации [28]. Другой мишенью ангиогенного действия TGF? могут быть интегрины — рецепторы белков внеклеточного матрикса, участвующие в прикреплении и миграции клеток, а также в передаче внутриклеточных регуляторных сигналов. Известно, что в эндотелиальных клетках экспрессируются различные интегрины, но наибольшее значение для ангиогенеза имеют ?V?3 и ?5?1интегрины [12]. Показано, что TGF? стимулирует экспрессию мРНК и уровень указанных интегринов на поверхности клеток эндотелия [8, 12]. При этом важная роль TGF? может осуществляться через антиапоптотическое действие ?5?1интегрина, поскольку последний способствует выживанию экспрессирующих его клеток путем повышения уровня белка Bcl2 [69]. Как считают G. Collo и M.S. Pepper [12], на начальных этапах ангиогенеза повышенный уровень ?5?1интегрина на эндотелиальных клетках микрососудов ассоциирован с их миграцией, стимулированной FGF?. Экспрессия ?5?1интегрина в дальнейшем продолжает повышаться при комбинированном действии FGF? и низкой концентрации TGF?, которое является оптимальным для миграции эндотелиальных клеток и начала образования из них каналоподобных структур. Однако наивысший уровень экспрессии ?5?1интегрина под действием FGF? и высокой концентрации TGF? отмечается тогда, когда происходит ингибирование миграции и пролиферации эндотелиальных клеток, характерное для конечных стадий ангиогенеза. Таким образом, в сердечнососудистой системе TGF? выполняет ряд жизненно важных физиологических функций, начиная от регуляции пролиферации и миграции клеток и заканчивая поддержанием их жизнеспособности. Функции TGF? на отдельных этапах развития атеросклероза Из общего числа теорий атеросклероза только три гипотезы, на наш взляд, предлагают наиболее адекватное объяснение развития атеросклеротических изменений. Гипотеза «ответной реакции на наполнение» базируется на первоочередном значении атерогенных липопротеинов, скапливающихся в субэндотелиальном слое [62], в то время как в «оксидативной» гипотезе центральным звеном патогенеза атеросклероза считается окислительный стресс [1, 63]. При этом обе гипотезы учитывают роль моноцитов, макрофагов и других клеток, участвующих в воспалительных реакциях [1, 62].
Гипотеза «ответной реакции на травму» исходит из того, что пролиферация ГМК лежит в основе процессов образования, развития и прогрессии атеросклероза [49]. Важным связующим звеном перечисленных гипотез выступает TGF? (рисунок). В опытах на жи вотных, трансфецированных геном аполипопротеина(а) человека, было показано, что TGF?, который в норме присутствует в стенке артерий, снижает их чувствительность к развитию атеросклеротических изменений [24]. Высокий уровень аполипопротеина(а) в интиме сосудов таких животных предупреждал накопление биологически активнойформы TGF?1. Кроме того, этот цитокин ингибирует экспрессию рецептора липопротеинов очень низкой плотности, что тормозит перерождение макрофагов в пенистые клетки, которые дают начало липидным полоскам (первая морфологическая стадия атеросклеротической бляшки) [7]. Как показали M.W. Feinberg et al. [18], TGF?1 ингибирует в макрофагах экспрессию и энзиматическую активность металлоэластазы, что может обеспечивать стабильность бляшек в атеросклеротически поврежденных участках сосудов. Вместе с тем, TGF?1 тормозит пролиферацию нормальных ГМК (но не ГМК из пораженных участков), блокируя начальные этапы атерогенеза [41]. Способность антител, нейтрализующих действие всех изоформ TGF? (?1, ?2 и ?3), ускорять развитие атеросклероза у животных, лишенных гена аполипопротеина Е, также согласуется с антиатерогенной ролью этого цитокина [38]. Анализ данных литературы позволил обнаружить лишь несколько работ, косвенно подтверждающих возможность аналогичного действия TGF? у человека. Согласно данным D.J. Grainger et al. [25] и M. Erren et al. [16], концентрация TGF?1 в плазме крови больных с прогрессирующим атеросклерозом значительно снижена, хотя другие авторы обнаружили положительную корреляцию между повышенным содержанием TGF?1 в периферической крови и степенью выраженности ангиографически подтвержденного атеросклероза 1–3 коронарных артерий у 371 больного ишемической болезнью сердца [59]. Это свидетельствует о разнонаправленности действия TGF? на отдельных стадиях атеросклеротического процесса. Вместе с тем, имеется большое количество данных, подтверждающих проатерогенные эффекты TGF?. Показано [42], что этот цитокин стимулирует экспрессию лектиноподобного рецептора LOX1 окисленных липопротеинов низкой плотности в эндотелиальных клетках, ГМК и в макрофагах, что усиливает атерогенегез. Кроме того, в атеросклеротических участках аорты TGF? модулирует взаимодействие липопротеинов высокой плотности с пенистыми клетками [70]. С другой стороны, появление продуктов перекисного окисления липидов, включая 4гидрокси2,3ноненал, стимулирует экспрессию TGF? в макрофагах [34]. Происходящее в результате этого локальное накопление TGF? приводит к усилению продукции макрофагами плазминогенового активатора урокиназного типа (uPA), плазмина и металлопротеиназ, обеспечивающих нестабильность и разрыв бляшки [17, 35]. Поскольку TGF? является стимулятором синтеза протеогликанов в ГМК сосудов человека [10], его присутствие в жировых отложениях сосудистой стенки способствует накоплению здесь протеогликанов (в частности, бигликанов), связывающих липопротеины, с их последующей химической модификацией [62]. Активное взаимодействие протеогликанов с липопротеинами замедляет их перемещение через сосудистую стенку, что способствует удерживанию липопротеинов в интиме атеросклеротически поврежденных участков сосуда [45]. При этом протеогликаны, выделенные из ГМК после обработки клеток TGF?, проявляют повышенную способность связывать липопротеин низкой плотности по сравнению с интактными культурами клеток [37]. По мнению авторов цитируемой работы, TGF? стимулирует связывание протеогликанов с липопротеинами в основном за счет его воздействия на глюкозами ногликановые участки протеогликанов. Миграция ГМК из медии в интиму и усиление их пролиферации рассматривается многими исследователями в качестве важного звена патогенеза атеросклероза. Усиливая экспрессию ?5?3интегрина (рецептор витронектина) в ГМК, TGF? стимулирует миграцию этих клеток, зависимую от витронектина [9]. Как известно, последний часто накапливается в атеросклеротических участках и способствует прикреплению и миграции клеток, имеющих его специфические рецепторы. Особенности модуляции пролиферации ГМК сосудов под действием TGF? были детально рассмотрены выше. Следует подчеркнуть, что этот цитокин также проявляет выраженное антиапоптотическое действие в отношении ГМК [47]. В результате может происходить гиперплазия интимы стенки сосудов. В настоящее время считается доказанным значение активированных лимфоцитов на ранних этапах атерогенеза. Известно, что TGF? проявляет выраженное иммуносупрессивное действие, причем наивысшую чувствительность проявляют Тлимфоциты [36]. В большинстве атеросклеротических бляшек, помимо TGF?, который ингибирует местный воспалительный процесс [30], обнаружены провоспалительные цитокины (интерлей кин 2 и интерферон ?) [22]. Повидимому, нарушение баланса между про и антивоспалительными цитокинами определяет дальнейшее развитие атерогенеза. В стенке аорты кроликов, получавших обогащенную (2 %) холестерином пищу, в процессе атерогенеза увеличивается экспрессия TGF?1, что сопровождается накоплением фибронектина [11]. В ответ на действие TGF? ГМК человека, полученные из атеросклеротических участков сосуда, начинают активно стимулировать синтез коллагена и ингибитора активатора плазминогена типа 1 (PAI1) [41]. При этом TGF? ингибирует деградацию белков внеклеточного матрикса [46]. Таким образом, функционируя в качестве фибриногенного фактора, TGF? играет решающую роль в образовании атеросклеротических бляшек. Ответ клеток мишеней на действие TGF? зависит не только от концентрации цитокина и его биологической активности, но также от уровня экспрессии его специфических рецепторов. Если ГМК из нормальной сосудистой стенки экспрессируют все три типа рецепторов TGF?, то в этих же клетках, полученных из атеросклеротических бляшек, значительно снижен уровень мРНК рецепторов TGF? II типа и уровень самого рецептора [41]. Установлено, что ГМК из атеросклеротически измененных участков сосудов являются резистентными к антипролиферативному действию TGF?, и в подавлении экспрессии гена рецептора TGF? II типа участвует фактор транскрипции Egr 1 [14]. Неоднозначные выводы сделаны относительно модуляции биологического действия TGF? мемб ранным белком эндоглином (CD105), который способен образовывать комплексы с рецепторами TGF? I и II типа, а также связывать их специфические лиганды (TGF?1 и TGF?3) [21]. Опыты in vivo показали, что большинство ГМК в атеросклеротических бляшках экспрессируют высокий уровень эндоглина, тогда как в ГМК нормальных сосудов этот белок отсутствует [13]. Более того, экспрессия эндоглина в ГМК аорты человека, обработанных TGF?, существенно возрастает. Можно предположить, что TGF?, в избытке присутствующий в атеросклеротических бляшках, усиливает экспрессию своего рецепторного белка, который необходим для реализации проатерогенного действия этого цитокина. Препараты, модулирующие действие TGF?
Сравнительно новым классом лекарственных препаратов, используемых при лечении атеросклероза, являются статины (ловастатин, правастатин, симвастатин, флувастатин, аторвастатин и др.). Они предназначены для снижения повышенного уровня холестерина и липопротеинов низкой плотности. Известно, что статины подавляют активность ГМГ КоА редуктазы — энзима, регулирующего синтез холестерина в печени [2]. Изменяя физикохимические свойства липидного ядра, статины уменьшают его объем, предотвращают разрыв покрышки атеросклеротической бляшки, а также нормализуют функцию эндотелия и обладают противовоспалительной активностью [55, 61].
В последние годы прошли лабораторные испытания ряд соединений, оказывающих специфическое действие на регуляторную систему TGF? при атерогенезе. Такие препараты можно условно разделить на 2 группы: блокирующие или стимулирующие действие TGF?. Примером ингибитора проатерогенных эффектов TGF? служат химерные ДНК РНК рибозимы против мРНК TGF?1, которые ингибируют пролиферацию ГМК сосудистой стенки человека [56]. Ретровирусный вектор, содержащий ген декорина, также направленно ингибирует чувствительность ГМК коронарных артерий к такому действию TGF? [19]. Для торможения миграции ГМК K. Yamamoto et al. [65] предложили использовать антисмысловые олигонуклеотиды против эндоглина, участвующего в образовании комплексов с рецептором TGF?. Кроме того, периваскулярное применение ингибиторов тирозинкиназ блокирует экспрессию мРНК TGF?1, TGF?3 и рецептора TGF? II типа [60], что может обеспечить замедление атерогенеза на доклинической стадии. Для стабилизации антиатерогенных эффектов TGF? разрабатываются генноинженерные подходы, основанные на встраивании гена этого цитокина в ГМК и другие типы клеток сердечно сосудистой системы. Сконструирован аденовирусный вектор, включающий ген TGF?1, использование которого позволяет поддерживать высокий уровень биологически активного TGF? в стенке коронарных сосудов [58]. Частое развитие атеросклероза в постменопаузальном периоде сопровождается снижением уровня эстрогенов в периферической крови, что указывает на антиатерогенный эффект эстрогенов [3]. Как оказалось, антиатерогенное действие эстрогенов связано не только с их влиянием на липидный профиль и замедлением отложения холестерина в артериальную стенку, но и с негативным влиянием на локальную продукцию TGF? и пролиферацию ГМК [52]. Поэтому эстроген заместительная терапия может оказаться перспективным способом снижения уровня смертности от сердечнососудистых заболеваний. Заключение Обобщая изложенные в обзоре данные, следует отметить, что действие TGF? в процессах образования пенистых клеток, воспаления и фиброгенеза в атеросклеротических бляшках может быть как стимулирующим, так и ингибирующим. Подобная бифункциональность TGF? характерна также для клеток нервной [4] и иммунной [5] систем. Скорее всего, направленность атерогенных эффектов этого цитокина обеспечивается многочисленными факторами, из которых наиболее важными представляются следующие: уровень продукции TGF?, степень активации его латентной формы, уровень экспрессии специфических рецепторов TGF? (в частности, типа II), характер экспрессии других цитокинов в сосудистой стенке и фаза развития атеросклеротического процесса.
Эту ситуацию образно охарактеризовал X.L.Wang, который сравнил действие TGF? в атерогенезе с обоюдоострым мечом: TGF? тормозитэтот процесс, ингибируя пролиферацию ГМК, но при продолжающемся повреждении сосудистой стенки он усиливает атеросклероз, способствуя избыточному накоплению внеклеточного матрикса [59]. Скорее всего, исход заболевания зависит именно от того, какой из эффектов этого цитокина будет преобладающим. Окончательное выяснение роли TGF? в атерогенезе позволит в будущем разработать более эффективные схемы лечения этого распространенного заболевания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Свободно6радикальные процессы при заболеваниях ССС // Кардиология. — 2000. — Т. 40.— С. 48–61.
2. Лякишев А.А. Терапия статинами: точка зрения клинического фармаколога // Русский медицинский журнал. — 2001. — № 9. — C. 48–51.
3. Соболева Г.Н, Карпов Ю.А. Коррекция нарушенной функции сосудистого эндотелия у женщин в период менопаузы: какой препарат лучше? // Русский медицинский журнал. — 2001. — № 9.— C. 383–387.
4. Стойка Р.С., Фильченков А.А. Бифункциональное действие трансформирующего фактора роста b в регуляции пролиферации и апоптоза клеток нервной системы // Нейрофизиология. — 2001.— Т. 33. — C. 376–383.
5. Стойка Р.С., Фильченков А.А. Бифункциональное действие трансформирующего фактора роста b в регуляции пролиферации и апоптоза клеток иммунной системы // Иммунология и аллергология. — 2001. — № 3. — C. 5–16.
6. Фильченков А.А, Стойка Р.С., Быкорез А.И. Трансформирующие факторы роста. — Киев: Наукова думка, 1994. — 287 с.
7. Argmann C.A., Van Den Diepstraten C.H., Sawyez C.G. et al. Transforming growth factor6beta1 inhibits macrophage cholesteryl ester accumulation induced by native and oxidized VLDL remnants // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. — 2001.— Vol. 21. — P. 2011–2018.
8. Basson C.T., Kocher O., Basson M.D. et al. Differential modulation of vascular cell integrin and extracellular matrix expression in vitro by TGF6beta 1 correlates with reciprocal effects on cell migration // J. Cell. Physiol. — 1992. — Vol. 153. — P. 118–128.
9. Brown S.L., Lundgren C.H., Nordt T., Fujii S. Stimulation of migration of human aortic smooth muscle cells by vitronectin: implications for atherosclerosis // Cardiovasc. Res. — 1994. — Vol. 28. — P. 1815–1820.
10. Chen J.K., Hoshi H., McKeehan W.L. Transforming growth factor type beta spe6 cifically stimulates synthesis of proteoglycan in human adult arterial smooth muscle cells // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1987.— Vol. 84. — P. 5287– 5291.
11. Chen Y.L., Wu H.W., Jiang M.J. Transforming growth factorbeta1 gene and protein expression associated with atherogenesis of cholesterolfed rabbits // Histol. Histopathol. — 2000. — Vol. 15. — P. 421–428.
12. Collo G., Pepper M.S. Endothelial cell integrin alpha5beta1 expression is modulated by cytokines and during migration in vitro // J. Cell. Sci. — 1999. — Vol. 112. — P. 569–578.
13. Conley B.A., Smith J.D., GuerreroEsteo M. et al. Endoglin, a TGFbeta recep6 torassociated protein, is expressed by smooth muscle cells in human athero6 sclerotic plaques // Atherosclerosis. — 2000. — Vol. 153. — P. 323–335.
14. Du B., Fu C., Kent K.C. et al. Elevated Egr61 in human atherosclerotic cells transcriptionally represses the transforming growth factor6beta type II receptor // J. Biol. Chem. — 2000. — Vol. 275. — P. 39039–39047.
15. Eghbali M., Tomek R., Woods C., Bhambi B. Cardiac fibroblasts are predisposed to convert into myocyte phenotype: specific effect of transforming growth fac6 tor beta // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1991. — Vol. 88. — P. 795–799.
16. Erren M., Reinecke H., Junker R. et al. Systemic inflammatory parameters in patients with atherosclerosis of the coronary and peripheral arteries // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. — 1999. — Vol. 19. — P. 2355–2363.
17. Falcone D.J., McCaffrey T.A., Mathew J. et al. THP macrophage membrane bound plasmin activity is up6regulated by transforming growth factorbeta 1 via increased expression of urokinase and the urokinase receptor // J. Cell. Physiol. — 1995. — Vol. 164. — P. 334–343.
18. Feinberg M.W., Jain M.K., Werner F. et al. Transforming growth factorbeta 1 inhibits cytokinemediated induction of human metalloelastase in macropha6 ges // J. Biol. Chem. — 2000. — Vol. 275.— P. 25766–2573.
19. Fischer J.W., Kinsella M.G., Levkau B. et al. Retroviral overexpression of decorin differentially affects the response of arterial smooth muscle cells to growth factors // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol.— 2001. — Vol. 21. — P. 777–784.
20. Folkman J., Klagsbrun M. Angiogenic factors // Science. — 1987. — Vol. 235.— P. 442–447.
21. Fonsatti E., Del Vecchio L., Altomonte M. et al. Endoglin: An accessory compo6 nent of the TGFbeta6binding receptorcomplex with diagnostic, prognostic, and bioimmunotherapeutic potential in human malignancies // J. Cell. Physiol. — 2001. — Vol. 188. — P. 1–7.
22. Frostegard J., Ulfgren A.K., Nyberg P. et al. Cytokine expression in advanced human atherosclerotic plaques: dominance of pro6inflammatory (Th1) and macrophage6stimulating cytokines // Atherosclerosis. — 1999. — Vol. 145. — P. 33–43.
23. Gamble J.R., Vadas M.A. Endothelial cell adhesiveness for human T lymphocytes is inhibited by transforming growth factorbeta 1 // J. Immunol. — 1991.— Vol. 146. — P. 1149–1154.
24. Grainger D.J., Kemp P.R., Liu A.C. et al. Activation of transforming growth fac6 tor6beta is inhibited in transgenic apolipoprotein(a) mice // Nature. — 1994.— Vol. 370. — P. 460–462.
25. Grainger D.J., Kemp P.R., Metcalfe J.C. et al. The serum concentration of active transforming growth factorbeta is severely depressed in advanced atherosclerosis // Nat. Med. — 1995. — Vol. 1. — P. 74–79.
26. Grainger D.J., Kemp P.R., Witchell C.M. et al. Transforming growth factor beta decreases the rate of proliferation of rat vascular smooth muscle cells by ex6 tending the G2 phase of the cell cycle and delays the rise in cyclic AMP before entry into M phase // Biochem. J. — 1994. — Vol. 8. — P. 227—235.
27. Heldin C.H., Miyazono K., ten Dijke P. TGFb signaling from cell membrane to nucleus through Smad proteins // Nature. — 1997. — Vol. 390. — P. 465–471.
28. Hom D.B., Maisel R.H. Angiogenic growth factors: their effects and potential in soft tissue wound healing // Ann. Otol. Rhinol. Laryngol. — 1992. — Vol. 101. — P. 349–354.
29. Katsura M.K., Mishima H.K., Minamoto A. et al. Growth regulation of bovine retinal pericytes by transforming growth factorbeta2 and plasmin // Curr. Eye Res. — 2000. — Vol. 20. — P. 166–172.
30. Khanna A., Kapur S., Sharma V. et al. In vivo hyperexpression of transforming growth factor6beta1 in mice: stimulation by cyclosporine // Transplantation.— 1997. — Vol. 63. — P. 1037–1039.
31. Koli K., Saharinen J., Hyytiainen M. et al. Latency, activation, and binding pro6 teins of TGF6beta // Microsc. Res. Tech. — 2001. — Vol. 52. — P. 354–362.
32. Lefer A.M., Ma X.L., Weyrich A.S., Scalia R. Mechanism of the cardioprotective effect of transforming growth factor beta 1 in feline myocardial ischemia and reperfusion // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1993. — Vol. 90. — P. 1018–1022.
33. Lefer A.M., Tsao P., Aoki N., Palladino M.A.Jr. Mediation of cardioprotection by transforming growth factor6beta // Science. — 1990.— Vol. 249. — P. 61–64.
34. Leonarduzzi G., Scavazza A., Biasi F. et al. The lipid peroxidation end product 46hydroxy62,36nonenal up6regulates transforming growth factor beta1 expression in the macrophage lineage: a link between oxidative injury and fibroscle6 rosis // FASEB J. — 1997. — Vol. 11.— P. 851–857.
35. Libby P., Clinton S.K. The role of macrophages in atherogenesis // Curr. Opin. Lipidol. — 1993. — Vol. 4. — P. 355–363.
36. Lin C.M., Wang F.H., Lee P.K. Activated Human CD4(+) T Cells Induced by Den6 dritic Cell Stimulation Are Most Sensitive to Transforming Growth Factor6beta: Implications for Dendritic Cell Immunization against Cancer // Clin. Immu6 nol. — 2002. — Vol. 102. — P. 96–105.
37. Little P.J., Tannock L., Olin K.L. et al. Proteoglycans synthesized by arterial smooth muscle cells in the presence of transforming growth factor6beta1 ex6 hibit increased binding to LDLs // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. — 2002.— Vol. 22. — P. 55–60.
38. Mallat Z., Gojova A., MarchiolFournigault C. et al. Inhibition of transforming growth factor6beta signaling accelerates atherosclerosis and induces an unsta6 ble plaque phenotype in mice // Circ. Res. — 2001.— Vol. 89. — P. 930–934.
39. Massague J. TGF6b signal transduction // Annu. Rev. Biochem. — 1998. — Vol. 67. — P. 753–791.
40. Massague J. The transforming growth factor6b family // Annu. Rev. Cell. Biol.— 1990. — Vol. 6. — P. 597–641.
41. McCaffrey T.A., Consigli S., Du B. et al. Decreased type II/type I TGF6beta recep6 tor ratio in cells derived from human atherosclerotic lesions. Conversion from an antiproliferative to profibrotic response to TGFbeta1 // J. Clin. Invest. — 1995. — Vol. 96. — P. 2667–2675.
42. Minami M., Kume N., Kataoka H. et al. Transforming growth factor6beta(1) increases the expression of lectinlike oxidized lowdensity lipoprotein receptor // Biochem. Biophys. Res. Commun. — 2000.— Vol. 272. — P. 357–361.
43. MurphyUllrich J.E., Poczatek M. Activation of latent TGFb by thrombospon6 din1: mechanisms and physiology // Cytokine Growth Factor Rev. — 2000.— Vol. 11. — P. 59–69.
44. Nabel E.G., Shum L., Pompili V.J. et al. Direct transfer of transforming growth factor beta 1 gene into arteries stimulates fibrocellular hyperplasia // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1993. — Vol. 90. — P. 10759–10763.
45. O’Brien K.D., Olin K.L., Alpers C.E. et al. Comparison of apolipoprotein and pro6 teoglycan deposits in human coronary atherosclerotic plaques: colocalization of biglycan with apolipoproteins // Circulation. — 1998. — Vol. 98.— P. 519–527.
46. Okada H., Nordt T., Lundgren C.H., Fujii S. Human aortic vascular smooth mus6 cle cells digest extracellular matrix by elaboration of plasminogen activators: implications for atherogenesis // J. Thromb. Thrombolysis. — 1995. — Vol. 2.— P. 107–112.
47. Pollman M.J., Naumovski L., Gibbons G.H. Vascular cell apoptosis: cell typespecific modulation by transforming growth factor6beta1 in endothelial cells ver6 sus smooth muscle cells // Circulation. — 1999. — Vol. 99. — P. 2019–2026.
48. Roberts A.B., Sporn M.B., Assoian R.K. et al. Transforming growth factor type beta: rapid induction of fibrosis and angiogenesis in vivo and stimulation of collagen formation in vitro // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1986. — Vol. 83.— P. 4167–4171.
49. Ross R. The pathogenesis of atherosclerosis: a perspective for the 1990s // Nature. — 1993. — Vol. 362. — P. 801–809.
50. Sankar S., Mahooti6Brooks N., Bensen L. et al. Modulation of transforming growth factor beta receptor levels on microvascular endothelial cells during in vitro angiogenesis // J. Clin. Invest. — 1996.— Vol. 97. — P. 1436–1446.
51. Schulick A.H., Taylor A.J., Zuo W. et al. Overexpression of transforming growth factor beta1 in arterial endothelium causes hyperplasia, apoptosis, and carti6 laginous metaplasia // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.— 1998. — Vol. 95. — P. 6983–6988.
52. Selzman C.H., Gaynor J.S., Turner A.S. et al. Estrogen replacement inhibits in6 timal hyperplasia and the accumulation and effects of transforming growth factor beta1 // J. Surg. Res. — 1998. — Vol. 80. — P. 380–385.
53. Shepro D., Morel N.M. Pericyte physiology // FASEB J. — 1993. — Vol. 7. — P. 1031–1038.
54. Sigel A., Douglas J.A., Eghbali6Webb M. Regulation of mRNA transcripts and DNA synthesis in the rat heart following intravenous injection of transforming growth factor beta 1 // Mol. Cell. Biochem.— 1994. — Vol. 141. — P. 145–151.
55. Steiner G. The use of fibrates and of statins in preventing atherosclerosis in diabetes // Curr. Opin. Lipidol. — 2001. — Vol. 12. — P. 611–617.
56. Su J.Z., Fukuda N., Hu W.Y., Kanmatsuse K. Ribozyme to human TGF6beta1 mRNA inhibits the proliferation of human vascular smooth muscle cells // Biochem. Biophys. Res. Commun. — 2000. — Vol. 278. — P. 401–407.
57. Thompson N.L., Bazoberry F., Speir E.H. et al. Transforming growth factor beta6 1 in acute myocardial infarction in rats // Growth Factors. — 1988. — Vol. 1.— P. 91–99.
58. Villarreal F.J., Lee A.A., Dillmann W.H., Giordano F.J. Adenovirus6mediated over6 expression of human transforming growth factorbeta 1 in rat cardiac fibro6 blasts, myocytes and smooth muscle cells // J. Mol. Cell. Cardiol. — 1996. — Vol. 28. — P. 735–742.
59. Wang X.L., Liu S.X., Wilcken D.E. Circulating transforming growth factor beta 1 and coronary artery disease // Cardiovasc. Res. — 1997.— Vol. 34. — P. 404–410.
60. Ward M.R., Agrotis A., Kanellakis P. et al. Inhibition of protein tyrosine kinas6 es attenuates increases in expression of transforming growth factor6beta iso // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. — 1997. — Vol. 17. — P. 2461–2470.
61. Waters D.D. Early pharmacologic intervention and plaque stability in acute coronary syndromes // Am. J. Cardiol. — 2001. — Vol. 88.— P. 30K–36K.
62. Williams K.J., Tabas I. The response6to6retention hypothesis of early athero6 genesis // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. — 1995. — Vol. 15. — P. 551– 561.
63. Witztum J.L. The oxidation hypothesis of atherosclerosis // Lancet.— 1994.— Vol. 344. — P. 793–795.
64. Wunsch M., Sharma H.S., Markert T. et al. In situ localization of transforming growth factor beta 1 in porcine heart: enhanced expression after chronic coro6 nary artery constriction // J. Mol. Cell. Cardiol.— 1991. — Vol. 23. — P. 1051– 1062.
65. Yamamoto K., Morishita R., Tomita N. et al. Ribozyme oligonucleotides against transforming growth factor6beta inhibited neointimal formation after vascu6 lar injury in rat model: potential application of ribozyme strategy to treat car6 diovascular disease // Circulation. — 2000. — Vol. 102. — P. 1308–1314.
66. Yang B.C., Zander D.S., Mehta J.L. Hypoxia6reoxygenation6induced apoptosis in cultured adult rat myocytes and the protective effect of platelets and trans6 forming growth factor6beta(1) // J. Pharmacol. Exp. Ther. — 1999. — Vol. 291.— P. 733–738.
67. Yang E.Y., Moses H.L. Transforming growth factor beta 16induced changes in cell migration, proliferation, and angiogenesis in the chicken chorioallantoic membrane // J. Cell. Biol. — 1990. — Vol. 111. — P. 731–741.
68. Zhang H.Y., Phan S.H. Inhibition of myofibroblast apoptosis by transforming growth factor beta(1) // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. — 1999. — Vol. 21. — P. 658–665.
69. Zhang Z., Vuori K., Reed J.C., Ruoslahti E. The alpha 5 beta 1 integrin supports survival of cells on fibronectin and up6regulates Bcl62 expression // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1995. — Vol. 92. — P. 6161–6165.
70. Zuckerman S.H., Panousis C., Evans G. TGF6beta reduced binding of high6den6 sity lipoproteins in murine macrophages and macrophage6derived foam cells // Atherosclerosis. — 2001. — Vol. 155. — P. 79–85.
TGF?: proatherogenic or antiatherogenic cytokine? А.А. Philchenkov , V.N. Zalessky , R.S. Stoika R.E. Kavetsky Institute of Experimental Pathology, Oncology and Radiobiology of Ukrainian NAN, Kyiv; 2N.D. Strazhesko Institute of Cardiology of Ukrainian AMS, Kyiv; 3Institute of Cell Biology of Ukrainian NAN, Lviv. Cytokines participate in regulation of a broad spectrum of vital physiological functions in cardiovascular system. They influence cell proliferation, differentiation and migration as well as metabolic activity and survival. Some of cytokines are reported to be active participants of cardiovascular diseases’ pathogenesis. The recent reports, concerning the role of TGF beta in atherogenesis are discussed in present review. Both proand antiatherogenic effects of TGF? as well as possibilities of its therapeutic use are analy sed.
Key words: TGF?, smooth muscle cells, endothelial cells, macrophages, atherosclerosis. forms and their receptors following arterial injury