ВВЕДЕНИЕ
Иммунотромбоз и тромбовоспаление – это концепции, описывающие тесную взаимозависимость воспаления и процессов активации системы гемостаза. Впервые в современном виде термин «иммунотромбоз» был предложен Engelmann B. и Massberg S. [1] для описания процесса вовлечения гемостаза в механизмы системы врожденного иммунитета, при котором в ответ на воспалительные изменения происходит контролируемое формирование микротромбозов с целью изоляции инфекционного агента. Под термином «тромбовоспаление» в настоящее время понимают дисрегуляцию физиологических процессов иммунотромбоза с системным переходом организма к протромботическому и провоспалительному фенотипу, что особенно важно при сосудистых заболеваниях, в том числе цереброваскулярной патологии [2].
Сосудистые когнитивные нарушения представляют собой гетерогенную группу церебральной патологии, имеющей множество различных причин. В соответствии с принятой в 2018 г. классификацией VICCCS [3], сосудистые когнитивные нарушения, включая сосудистую деменцию, можно разделить на 4 группы: постинсультная деменция, подкорковое ишемическое когнитивное снижение и деменция, мультиинфарктная деменция и смешанная деменция. В случае как острого, так и хронического ишемического повреждения вещества головного мозга запускается ряд патофизиологических процессов, приводящих в конечном итоге к гибели всех пулов церебральных клеток и необратимому повреждению проводящих путей, что клинически проявляется не только развитием очаговой неврологической симптоматики, но и когнитивными нарушениями. К таким взаимосвязанным процессам традиционно относят нейровоспаление, окислительный стресс, повреждение гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) и разобщение метаболических связей между структурами нейрососудистой единицы, запуск прямого или опосредованного апоптоза [4]. В данном обзоре будут рассмотрены взаимосвязи нейровоспаления и активации системы гемостаза в рамках концепции тромбовоспаления.
МЕХАНИЗМЫ НЕЙРОВОСПАЛЕНИЯ
Принципиально различать два связанных ключевых патофизиологических механизма сосудистого церебрального повреждения – церебральную ишемию и гипоксию. Ишемия характеризуется снижением мозгового кровотока, тогда как гипоксия – это недостаток кислорода, процесс, вытекающий из ишемии [5]. Ишемия запускает нейровоспаление – процесс, характеризующийся активацией клеток врожденного иммунитета и глиальных клеток. Биомаркеры нейровоспаления были найдены в плазме и цереброспинальной жидкости пациентов с сосудистыми когнитивными нарушениями [6]. В экспериментальной работе Gervois P. et al. (2019) было показано, что у животных с моделью церебральной ишемии и гипоперфузии отмечается активация иммунных реакций, связанных с потерей белого вещества и гибелью нейронов; кроме того, такие морфологические изменения коррелировали с ухудшением обучаемости и памяти [7].
Запуск процессов нейровоспаления характеризуется 4 основными механизмами: активацией микроглии, повышением уровня цитокинов и хемокинов, накоплением периферических иммунных клеток и локальным повреждением вещества головного мозга [8]. Церебральное повреждение вызывает нарастание в веществе головного мозга целого ряда провоспалительных субстанций (цитокинов и хемокинов, свободных радикалов, вторичных мессенджеров, компонентов поврежденных клеток), которые активируют микроглию. Микроглия приобретает амебовидное состояние и сама начинает продуцировать провоспалительные цитокины и активные формы кислорода, тем самым усугубляя нейровоспаление и повреждение вещества головного мозга [9]. В условиях ишемического повреждения на начальном этапе нейровоспаление характеризуется тем, что активированная микроглия поглощает части погибших и фрагментированных клеток; далее происходит гиперпродукция свободных радикалов, стимулирующих экспрессию провоспалительных медиаторов (цитокинов, хемокинов, молекул адгезии и т.д.); на следующем этапе провоспалительные цитокины и активные формы кислорода приводят к повреждению митохондрий, ДНК, запуску апоптоза и разрушению ГЭБ; восстановление поврежденных тканей начинается тогда, когда уровень провоспалительных медиаторов снижается, активируется ангиогенез, нормализуется трофика церебральных клеток [10].
Гипоксия способствует нарастанию нейровоспаления, что характеризуется увеличением зоны ишемического повреждения и снижением процессов нейропластичности [11]. Гипоксия влечет за собой нарастание экспрессии фактора транскрипции, индуцируемого гипоксией, в частности, изоформы 1α (HIF-1α). В дальнейшем это способствует увеличению экспрессии провоспалительных цитокинов, например ядерного фактора NF-κB, что, в свою очередь, приводит к экспрессии других ответственных за воспаление генов [12]. Наряду с этим гипоксия негативно влияет на экспрессию регуляторной микроРНК, ответственной за активацию микроглии [13].
Клетки врожденного иммунитета необходимы для нормального функционирования головного мозга. Различные типы клеток, включая нейроны, микроглию и астроциты, формируют специфическую систему, поддерживающую иммунную защиту головного мозга и направленную на элиминацию экзогенных и эндогенных патологических белков и клеток [14]. В центральной нервной системе (ЦНС) среди глиальных клеток на долю астроцитов приходится порядка 19–40%, микроглиальные клетки составляют около 10%, олигодендроциты – от 45 до 75%. Остальные клетки, обозначаемые как NG2, являются предшественниками олигодендроцитов [15]. В ряде исследований было показано, что в условиях экспериментальной модели церебральной гипоперфузии отмечается активация глиальных клеток, вызывающая запуск процессов нейровоспаления, повреждение белого вещества (преимущественно в мозолистом теле), потерю нейронов в ключевых зонах мозга, например, в гиппокампе, с последующим развитием когнитивных нарушений [16, 17].
Микроглия – клетка врожденного иммунитета, находящаяся в пределах ЦНС и представляющая собой фагоцит. Основной ее функцией является удаление из ЦНС нежелательных соединений как при развитии головного мозга, так и в патологических условиях [18]. Микроглия – важнейшая клетка нейрососудистой единицы, которая контролирует церебральный гомеостаз, незамедлительно активируясь при возникновении повреждения или инфекции [19]. В ряде экспериментальных исследований, посвященных хронической церебральной гипоперфузии, было продемонстрировано, что микроглия в активированном состоянии может приобретать два взаимно противоположных фенотипа – провоспалительный (M1) и противовоспалительный (M2) [20]. В исследовании Zhang L.-Y. et al. на модели билатеральной перевязки общих сонных артерий у грызунов (эта модель, учитывая замкнутость Виллизиева круга у большинства грызунов, в достаточной мере соответствует хроническому состоянию церебральной гипоперфузии) было обнаружено, что микроглия активируется и активно фагоцитирует миелин. Данный процесс имел сильную корреляционную связь с активацией системы комплемента и нарушением процессов памяти и обучения, кроме того, в основной группе животных в веществе головного мозга значимо нарастали экспрессия рецепторов-маркеров провоспалительного статуса микроглии (CD86 и CD16), уровень провоспалительных цитокинов интерлейкина 6 (ИЛ-6), фактора некроза опухоли-альфа (ФНО-α) и ИЛ-1β [21]. В другом исследовании было установлено, что на третий день после моделирования хронической церебральной гипоперфузии в микроглии, локализующейся преимущественно в белом веществе, нарастает экспрессия МНС-I и МНС- II (основных молекул главного комплекса гистосовместимости, служащих ключевыми маркерами поврежденных клеток), а также уровень матриксной металлопротеиназы II [22]. В клинических условиях было показано, что у пациентов с сосудистыми когнитивными нарушениями наблюдается высокий уровень матриксных металлопротеиназ [23].
Астроциты, наряду с микроглией, также вовлечены в процесс нейровоспаления при сосудистых когнитивных нарушениях. Так, в экспериментальном исследовании Price B.R. et al. на модели гипергомоцистеинемии, одного из ключевых сосудистых факторов риска, было продемонстрировано, что уже через 10 нед диеты с исключением витаминов В6, В12 и фолиевой кислоты выявляется разрушение астроцитарных ножек (значимо снижалась экспрессия ключевых белков астроцитов: дистрофина-1, AQP4, Kir4.1 и MaxiK/BK), причем эти изменения прямо коррелировали с прогрессированием когнитивных нарушений. Также исследователи обнаружили значимую активацию микроглии (нарастание экспрессии микроглиального маркера CD11b) и высокий уровень провоспалительных цитокинов ИЛ-1β, NF-κB, ИЛ-12 и ИЛ-6 [24]. В другом исследовании, также выполненном на модели гипергомоцистеинемии, авторы выявили в астроцитах высокий уровень экспрессии матриксной металлопротеиназы 9, фермента, ответственного за разрушение α- и β-дистрогликанов, белков, связывающих астроцитарные ножки с базальной мембраной капилляров [25]. Олигодендроциты также страдают в условиях хронической церебральной гипоперфузии: так, в экспериментальной работе Dean J.M. et al. было установлено значимое снижение количества прогениторных клеток олигодендроцитов [26].
Таким образом, как было описано выше, при сосудистых когнитивных нарушениях отмечается значимое повышение ряда провоспалительных медиаторов, которые определят запуск целого ряда вне- и внутриклеточных сигнальных путей, приводящих к повреждению клеток и проводящих путей головного мозга. Высокий уровень экспрессии таких провоспалительных цитокинов, как ИЛ-1β, ИЛ-6, ФНО-α, наряду с активацией окислительного стресса был показан в условиях экспериментального моделирования хронической церебральной гипоперфузии [27].
ВЗАИМОСВЯЗЬ ТРОМБОЗА И НЕЙРОВОСПАЛЕНИЯ
Существует множество потенциальных точек взаимодействия между тромбозом и воспалением. Все подобные механизмы участвуют в повреждении вещества головного мозга не только вследствие ишемии на фоне нарушения церебрального кровотока при тромбообразовании, но и за счет вторичных механизмов. Наиболее изученными из таких аспектов тромбовоспаления являются [28]:
1. механизмы, связанные с активностью фактора Виллебранда (ФВ) и тромбоцитами;
2. механизмы, связанные с системой контактного пути свертывания крови и кинин-калликреиновой системой;
3. механизмы, связанные с клеточными компонентами врожденного иммунитета.
Одна из ведущих функций ФВ в норме – обеспечение адгезии тромбоцитов [29]. Секреция молекул ФВ в значительной мере осуществляется эндотелиоцитами. Взаимодействуя с коллагеном, ламинином и иными компонентами субэндотелиального матрикса в условиях высокого напряжения сдвига [30, 31], ФВ прикрепляется к поврежденной сосудистой стенке и создает условия для многоступенчатого процесса адгезии тромбоцитов. Сначала возникает быстро формирующаяся обратимая связь ФВ и тромбоцитарного рецептора GpIb-IX-V, скорость движения тромбоцитов в потоке крови снижается, и далее происходит необратимая фиксация ФВ к тромбоцитарному интегрину αIIbβ3 [30, 32]. После этого тромбоциты дополнительно прикрепляются к коллагену, ламинину и иным компонентам субэндотелиального матрикса при помощи рецептора GpVI [29–31, 33].
Имеется достаточно данных, полученных в экспериментальных и клинических условиях, которые свидетельствуют о важной роли ФВ как связующего звена между тромбозом и воспалением. Так, ФВ, находящийся в эндотелиоцитах, участвует в регуляции внутриклеточной сортировки P-селектина, ИЛ-8 [34, 35]. В свою очередь, ИЛ-8 и ФНО-α способны вызывать секрецию высокомолекулярной высокотромбогенной формы ФВ [36], образуя таким образом механизм положительной обратной связи. Кроме того, ФВ может обеспечивать локальную адгезию лейкоцитов, моноцитов и сегментоядерных нейтрофилов [37, 38] и выступать в качестве области прикрепления таких провоспалительных агентов, как компоненты альтернативного пути системы комплемента [39] и нейтрофильные внеклеточные ловушки, активно образуемые нейтрофилами при их активации [37]. Также следует отметить, что активация альтернативного пути системы комплемента приводит и к активации микроглии [40]. В систематическом обзоре и метаанализе Loures C.M.G. et al. было показано, что при сосудистой деменции отмечается более высокая системная концентрация ФВ при сопоставлении с группой контроля [41].
Фиксация тромбоцитов к сосудистой стенке с последующей их активацией приводит к ряду провоспалительных изменений. Так происходит образование тромбоцитарных микрочастиц (микровезикул, экзосом) с провоспалительной и протромботической активностью [42]. Вовлечение тромбоцитарного гликопротеина GpVI связано с повышением цитотоксической активности нейтрофилов [43]. Активированные тромбоциты секретируют ряд провоспалительных соединений, таких как ИЛ-1α, ИЛ-1β, трансформирующий фактор роста TGF-β, гистамин, серотонин, растворимый лиганд CD40 (CD40L) [44–46]. Предполагается, что модуляция процессов нейровоспаления активированными тромбоцитами вносит важный вклад в формирование сосудистых когнитивных нарушений у пациентов с сосудистыми факторами риска [47].
Механизмы тромбовоспаления, связанные с системой контактного пути свертывания крови и кинин-калликреиновой системой, в настоящий момент изучены недостаточно. Тем не менее существующие исследования подтверждают их важную связующую роль между процессами коагуляции и воспаления [48]. Активация этих систем происходит при контакте XII фактора свертывания с негативно заряженными чужеродными поверхностями или же с микрочастицами полифосфатов на поверхности активированных тромбоцитов [49]. Активированный фактор XII не только обеспечивает запуск процесса коагуляции через активацию XI фактора, но и конвертирует прекалликреин плазмы крови в калликреин, который, в свою очередь, расщепляет кининоген до брадикинина, обладающего значительной провоспалительной активностью [28]. Кроме того, калликреин плазмы активирует фактор XII в плазме по механизму положительной обратной связи, что дополнительно усиливает воспалительный ответ [28]. Провоспалительные эффекты кининовой системы реализуются через активацию брадикининовых рецепторов B1R и B2R, а инактивация B1R оказывает защитное действие, уменьшая локальный постишемический воспалительный ответ и отек вещества головного мозга [50]. Было продемонстрировано, что активация калликреин-кининовой системы в модели ишемического инсульта у мышей усиливала явления микротромбоза, нейровоспаления с повышением проницаемости ГЭБ [51]. Также выявлено, что активация калликреин-кининовой системы вносит значимый вклад в прогрессирование когнитивных нарушений сосудистого генеза [52].
Клетки, вовлеченные в реализацию функций врожденного иммунитета, не только обеспечивают защитные функции организма, но и участвуют во множестве патологических реакций, включая нейровоспаление. Одну из ведущих ролей в нейровоспалении играют нейтрофилы, при избыточной активации которых происходит повышение проницаемости ГЭБ, усиление отека вещества головного мозга; помимо этого, протеолитические ферменты нейтрофилов оказывают прямое нейротоксическое действие [53]. Активированные тромбоциты выделяют хемокины, такие как CCL5, CXCL4, CXCL5 и MIF [2], способствующие локальному привлечению нейтрофилов; более того, как говорилось выше, этому процессу также способствует активация ФВ. Нейтрофилы, взаимодействуя с поврежденной эндотелиальной выстилкой, в свою очередь инициируют процесс тромбообразования через механизмы, связанные с тканевым фактором [54], а нейтрофильные сериновые протеазы, включая эластазу, взаимодействуют с факторами свертывания плазмы крови, вызывая запуск процессов коагуляционного гемостаза [55]. Наряду с этим субъединица GPIbα тромбоцитарного интегрина GpIb-IX-V напрямую взаимодействует с интегрином αMβ2 на поверхности нейтрофилов, что способствует усилению тромбообразования [56] и тромбоцит-индуцированной секреции высокотромбогенных нейтрофильных внеклеточных ловушек [2].
Взаимодействие тромбоцитов и нейтрофилов усиливается за счет нескольких систем положительной обратной связи, в том числе за счет секреции нейтрофилами кателицидинов, связывающихся с поверхностью тромбоцитов и вызывающих их дегрануляцию с секрецией медиаторов воспаления [57]. В свою очередь тромбоциты после взаимодействия с кателицидинами индуцируют активацию нейтрофилов и выделение нейтрофильных внеклеточных ловушек [57]. Одним из важнейших следствий активации нейтрофилов становится нарушение проницаемости ГЭБ и их миграция в ЦНС, что в конечном итоге индуцирует процессы нейродегенерации и усиливает прогрессирование когнитивного снижения [58].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, существует достаточно данных, свидетельствующих о том, что процессы тромбоза и воспаления тесно взаимосвязаны друг с другом и играют важную роль в патофизиологии церебральной ишемии. Активация общих механизмов, описываемых в рамках концепции тромбовоспаления, является важным фактором повреждения вещества головного мозга. Это указывает на необходимость комплексного мультимодального подхода к ведению пациентов с цереброваскулярными заболеваниями, в особенности при наличии сосудистых когнитивных нарушений. Возможные подходы к коррекции тромбовоспаления требуют дальнейшего изучения, а поиск новых терапевтических мишеней для его коррекции остается одним из приоритетных направлений для изучения при цереброваскулярных заболеваниях. Такие потенциальные подходы к профилактике или модификации процесса прогрессирования церебрального поражения сосудистого генеза, как коррекция активности ФВ, модуляция активности XII фактора свертывания и коррекция взаимодействия тромбоцит–нейтрофил, могут служить перспективными направлениями для изучения в будущих клинических исследованиях.
