Посещений:
Локальные Сосудистые Нарушения

Vascular malformations: localized defects in vascular morphogenesis
P. Brouillard and M. Vikkula
Clin. Genet. 2003, V. 63, No 5, P. 340-351
Общим свойством всех кровеносных и лимфатических сосудов является присутствие эндотелиальных клеток (ЭК) в качестве слоя клеток просвета. В кровеносных сосудах эти эндотелиальные трубки поддерживаются слоем варьирующей толщины сосудистых гладкомышечных клеток (СГМК) и/или перицитами (в общем называемыми mural клетками), тогда как только определенные области крупных лимфатических сосудов содержат СГМК. Основные процессы, с помощью которых эта сложная сеть образуется, подразделяются на васкулогенез, ангиогенез и лимфангиогенез.
Васкулогенез, образование кровеносных сосудов у эмбриона, базируется на дифференцировке in situ клеток предшественников (1,2). Эти клетки, называемые гемангиобластами, прогрессивно аггрегируют, чтобы сформировать кровяные островки (Рис. 1). Расположенные снаружи клетки дифференцируются в примордиальный эндотелий, тогда как внутренние клетки дают предшественники клеток крови (3). Вновь дифференцированные эндотелиальные клетки собираются вместе, чтобы сформировать трубко-подобные структуры, в результате создается первичная капиллярная сеть (4). Многие факторы, которые играют роль в этом процессе, уже известны (Рис. 1).
Ангиогенез означает рост и ремоделирование этого первичного капиллярного сплетения в сложную сеть сосудов, состоящую из капилляров, артерий и вен (Рис. 1) (5). Выделяют 4 отдельных феномена:
  • sprouting (прорастание) капиляров от уже предсуществующих сосудов;
  • non-sprouting angiogenesis приводящий в результате к укрупнению, слиянию или разделению предсуществующих сосудов за счёт transcapillary pillars (столбов);
  • pruning (потеря определенных эндотелиальных трубок и клеток; и
  • maturation - рекрутирование перицитов и ГМК, которые тесно ассоциируют с появлением кровобращения и зависят от метаболических потребностей

    • Сосуды, в которые не попадает кровь, регрессируют, тогда как циркулирующие факторы и shear-stress индуцируют модификации в межклеточных и клетка-матрикс взаимодействиях. Будучи сформированной зрелая васкулатура выглядит относительно стабильной во времени, а эндотелиальные клетки обнаруживают очень низкий оборот (turnover) (7). Однако, в ответ на физические повреждения (при репарации ран) или на патологию ( напр., атеросклероз,ретинопатию, псориаз и рак) индуцируется неоваскуляризация.
    Лимфатические сосуды формируются очень быстро после ангиогенеза и являются существенными для восстановления жидкости, теряемой васкулатурой (7)ю Первая теория лимфангиогенеза предполагала, что примитивные лимфатические мешки должны возникать из эндотелиальных клеток, которые происходят из эмбриональных вен и собираются в ансамбли, чтобы сформировать лимфатические капилляры (Рис. 1) (8). Альтернативная теория полагает, что лимфатические мешки происходят из лимфангиобластов, т.е. мезенхимных предшественников, независимых от вен, в помощью процесса, сходного с васкулогенезом (Рис. 1) (9). Сегодня считается, что лимфангиогенез является комбинацией обоих процессов (Рис. 1) (7).
    N/r/ эти морфогенетические процессы контролируются взаимодействиями и упорядоченными эффектами многочисленных ангиогенных и анти-ангиогенных факторов, то неудивительно, что м. возникать онтогенетические дефекты. Эти дефекты, называемые vascular malformations, обычно локализованы и в общем подразделяются в соответствии с типом повреждаемых сосудов (Рис. 2). Это капиллярные, венозные, артериовенозные, лимфатические и комбинированные нарушения (10, 11). Эти сосудистые нарушения обычно присутствуют при рождении и растут пропорционально с пациентом. Др. группа сосудистых аномалий формируется как vascular tumours. Наиболее распространёнными являются гемангиомы, которые являются злокачественными опухолями, которые быстро растут во время первых лет жизни и сопровождаются спонтанной регрессией к 5-10 годам (Рис. 2) (10) Гемангиомы появляются у 10-12% детей в возрасте 1 года. Хотя нет чётких доказательств относительно причины их появления, но некоторые недавние исследования охарактеризовали аномалии в эндотелиальных клетках из гемангиом, выявлено присутствие внутренне присущих клеточных дефектов (12,13). Это подтверждено идентификацией возможного хроомосомного локуса 5q31-33 (ассоциированного с гемангиомами), который, по-видимому, наследуется как аутосомно-доминантный признак (14), и потеря гетерозиготности наблюдается в 5q в некоторых иссеченных спорадических гемангиомах (15).
    Уже идентифицированы некоторые факторы, вызывающие сосудистые нарушения (vascular malformations)

    Capillary malformations


    Capillary malformations (CM; MIM 163000) часто называются 'port-wine stains' являются плоскими, красными/пурпурными кожными повреждениями, которые появляются примерно у 0.3% новорожденных (Рис. 2) (16). CMs обычно располагаются в области головы и шеи. Они часто утолщаются с возрастом и темнеют от розового до тёмно-красного (11). Сходная окараска, называемая 'salmon patch', 'angel's kiss' или 'nevus flammeus neonatorum, аоявляется у 40% новорожденных, но постепенно исчезает во время детства (16). Гистологически CMs состоят из капилляро-подобных сосудов, которые расширены и/или увеличены в количестве. Они, как полагают, являются остатками немодифицированных примитивных капиллярных плексусов (11). Стенки сосудов и эндотелиальные клетки , по-видимому, нормальны (иммуногистохимически) (17-19). Напротив, нейрональные маркёры в них снижены (20, 21), это указывает на то, что отсутствие иннервации м. б. причиной расширения кожных капилляров (20). Напротив, уменьшение плотности нервнос м.б. следствием аномальной циркуляции и прогрессирующей ишемии (22). Сочетанное развитие васкулатуры и иннервации м.б. общим феноменом, и vascular endothelial growth factor (VEGF), секретируемый, напр., кожными нервами, как полагают, являются важным в этом процессе (23).
    Несмотря на высокоцю частоту CMs в генеральной популяции, лишь немного семей обнаруживают семейную сегрегацию CMs как аутосоно доминантного признака (24-28). Анализ сцепления привёл к идентификации локуса CMC1 в 5q13-22 (24? 25)/ Предварительные данные показали также, существует локус-гетерогенность , т.е. ряд генов м.б. вовлечен в патогенез СМ (24, I.Eerola et al., неопубликовано).

    Cerebral cavernous malformations


    Сосудистые нарушения м. также возникать в ЦНС. Cerebral cavernous (или капилярно-венозные) malformations (ССМ; MIM 116860) присутствуют в виде кружевообразных структур, состоящих из расширенных капиляро-подобных сосудов и/или больших кавернозных каналов в паренхиме головного мозга (Рис. 2). Они м. вызывать судороги, головные боли и различные нейрологические проблемы (29). ССМ появляются примерно у 0.5% популяции и представляют собой основную причину нейрологических признаков и симптомов (30, 31). Они также обнаруживают высокую частоту семейной агрегации с аутосомно доминантным наследоваением (29). Повреждения состоят из выстланных эндотелием сосудистых синусоидов, вмурованных в коллагеновый матрикс, с базальными ламинами иногда представленными множественными слоями. Не обнаруживаются плотные соединения на поверхности ЭК, тогда как щели видны между отростками ЭК. Также м. встречаться тяжелые гемосидериновые отложения в базальной ламине и отсутствие астроцитарных foot отростков (32). Интересно, что увеличение количества повреждений м. наблюдаться у пациентов (33, 34), которое м.б. результатом незначительного увеличения пролиферативной способности эндотелиальных ССМ-клеток (35). Это м. б. также причиной отсутствия перицитов (36).
    Генетический анализ позволил идентифицировать локус 7q11-22 (37, 38) и мутантнй ген KREV1 interaction trapped 1 (KRIT1 (39, 49). Все из известных мутаций ведут к преждевременному укорочению KRIT1, что возможно ведет к потере функции (39-44). Т.к. мутантные транскрипты присутствуют в лимфобластах, трансформированных Epstein-Barr virus (EBV), хотя и на более низких уровнях, то нельзя исключить, что продуцируются укороченные белки с остаточной функцией (41, 44). Идентифицированы две соматические мутации в СММ повреждениях в одном спорадическом случае (45). Даже если не совсем ясно, были ли эти мутации на разных аллелях, это указывает на то, что двух-ударность (напр., повреждение двух аллелей) м.б. необходима для появления CCMs.
    Мутантный белок KRIT1 первоначально был обнаружиен при дрожжевом двугибридном скриннге (46) благодаря взаимодействию с RAP1A (KREV1), членом семейства RAS-GTFase, которые участвуют в морфогенезе и клеточной дифференцировке. Т.о., мутации KRIT1 v/ вызывать измененияе в передаче сигналов Ras (Рис. 3). Др. дрожжевые двугибридные эксперименты с использованием KRIT1 (или его части) в качестве наживки, выявили α изоформу integrin cytoplasmic domaib-associated protein 1, ICAP-1α (47, 48). ICAP-1α, как известно, соединяется с внутриклеточной частью β1 интегрина и участвует в адгезии и миграции клеток (49, 50). KRIT1 связывание конкурирует с этим взаимодействием и м , следовательно, представлять собой регуляторный механизм, контролирующий интегрином-опосредуемое поведение ЭК (50). Т.к. KRIT1 обнаружен также в ассоциации с микротрубочками, то он м. участвовать и в детерминации формы и функции ЭК в ответ на межклеточные и клетка-матрикс взаимодействия (Рис. 3) (51). Изучение Krit-1 нокаутных мышей, которые в гомозиготном состоянии летальны (Е11), но гетерозиготы жизнеспособны и имеют разбросанные аномально расширенные кровеносные сосуды (52) д. помочь понять механизмы, лежащие в основе патологического процесса СММ. Два возможных дополнительных локуса идентифицированы: ССМ2 в 7р13-35 и ССМ3 в 3q25.2-27 (53).

    Hyperkeratotic cutaneus capillary-venous malformations


    В определённых ССМ семьях некоторые пациенты (напр., 10 индивидов в 4 из 57 французских ССМ семей) имеют также hyperkeratotic cutaneus capillary-venous malformations (HCVCVM; MIM 116860)(Рис. 2)(41,54,55). Эти малиново окрашенныеи нерегулярные по форме повреждения отличаются от ССМ и венозных нарушений. Расширенные капиляры проникают в дерму и гиподерму и образуются большие вено-подобные каналы (41, 54). Идентифицированы укорачивающие мутации в KRIT1 в одной семье с ССМ и HCVCVM (41). Интересно, что эта мутация локализуется ближе всех к 5' в KRIT1 последовательностях по сравнению с остальными ССМ мутациями. Это м. объяснить различия в фенотипе и объяснить роль N-теримнальной части KRIT1 в васкулогенезе, ангиогенезе (и лимфангиогенезе), д.б. проверены нокаутные мыши у которых мишенями укорочения является первые экзоны (напр., 5 и 6), модификации сходные с теми, что появляются при HCVCVM (52). Кроме того большая серия генетически проанализированных пациентов с ССМ д.б. лучше исследована генотип-фенотипически.

    Arteruivenous malformations


    Хотя капилляры обычно формируют плотную сеть мелких сосудов между артериолами и венулами, но иногда артерии вступают в т. наз 'nidus', которые непосредственно опустошаются рядом дренирующих вен. Следовательно, в этом случае капилярная сеть не разделяет артериолы и венулы. Эти arteruivenous malformation (AVM) выглядят как розово-красные, теплые, пульсирующие повреждения кожи (Рис. 2)(11). AVMs наиболее неприятные и трудные для лечения сосудистые аномалии. Они м. вызвать ухудшение в любое время жизни и м. вызвать congesive недостаточность сердца (56).
    Биологические данные по ЭК из AVM обнаруживают высокую скорость пролиферации и отсутствие чувствительности к ингибирующим цитокинам, таким как IL-1β, TGF-β и IFN-γ (57). Следовательно, гены, которые регулируют ангиогенные процессы и более специфически пролиферацию и/или апоптоз, м. участвовать в этиопатогенезе AVMs. Lh/ возможными кандидатами являются гены, кодирующие белки. которые существенны для обеспечения качественных особенностей артерий, такие как ephrin B2, главным образом экспрессирующийся в артериях, и его рецептор, Eph-B4, присутствующий в венах (Рис. 3) (58).
    Т.к. большинство AVMs спорадические, то генетическая предрасположенность вряд ли существует. Однако, AVMs наблюдались в семьях с наследствеными CMs (I.Eerola et al., неопубликовано). Это указывает на генетическую предрасположенность к AVMs в семьях с наследуемыми нарушениями капилляров и указывает на то, что м. вовлекаться некоторые гены, общие для патеогенеза CMs и AVMs. Такие гены возможно располагаются в CMC1 локусе в 5q (24). Возможно ли, что в зависимости от локализации или качественных особенностей затронутых капилляров будут возникать или CMs или AVMs?

    Hereditary hemmorragic telangiectasia


    Артериовенозные дефекты встречаются и при hereditary hemmorragic telangiectasia (HHT; MIM 187300 и 600376), аутосоно доминантном сосудистом нарушении, известном как Rendu-Osler-Weber syndrome. Он характеризуется телангиеэктазиями в коже и слизистой (Рис. 2) и часто ассоциирует с артеровенозными фистулами ( т.е. прямыми соединениями между артериями и венами) особно затрагивает легкие, головной моозг и иногда ЖКТ (59). Телангиеэктазии это фокальные расширения посткапилярных венул с избыточными слоями ГМК, из-за частых прямых соединений с расширенными артериолам, возникающими в результате прогрессивного исчезновения капиллярного ложа (59, 60).
    Анализ сцеплния двух разных локусов выявил ННТ1 на 9q33-34 (61? 62) и ННТ2 на 12q11-14 (63, 64). Найдено несколько преждевременных стоп кодонов в генах, кодирующих endoglin (ENG) и activin receptor-like kinase 1 (ALK-1), соотв. (65, 66). Оба и эндоглин и ALK1 являются частью TGF-β рецепторного комплекса в клетках сосудистого эндотелия. Эндоглин является TGF-β-связывающим гликопротеином, а ALK1 является TGF-β рецептор-ассоциированной серин-треониновой киназой (Рис. 3) (66, 67). Потеря фукции в результате мутаций в этих рецепторах указывает на то. что передача сигналов TGF-β играет важную роль в стабильности капилляров между артериями и венами. Это указывает на то, что передача сигналов TGF-β также м. б изменена при наследственных CMs и ассоциированных AVMs.
    Некоторые гетерозиготные мыши, дефицитные по эндоглину или Alk-1 имеют телангиеэктазии и носовые кровотечения, сходные с таковыми у гетерозиготных по ННТ пациентов (68-73). Т.о., они хотя бы частично воспроизводят болезнь человека. Т.к. при этом они обнаруживают различия в тяжестви фенотипа в зависимости от генетического фона, то такие мыши м. помочь в выявлении генов модификаторов, которые важны для функции TGF-β в сосоудистой системе.

    Venous malformations


    Venous malformations (VMs; MIM 600195) представляют собой голубовато-пурпурные повреждения, локализованные в основном в коже и слизистой (Рис. 2). Их спектр варьирует от кожных varicosities, ectasias или локальных губкообразных масс до сложных повреждений, которые пропитывают мягкие ткани или кости (11). VMs составляют более 50% от всех пациентов в центрах сосудистых аномалий (74) и их показатель составляет примерно 1 на 10000 (75). Большинство возникает спорадически (76), но они м. и наследоваться, при этом часты случаи множественных повреждений (74,77). Гистологически VMs характеризуются увеличенными вено-подобными каналами варьирующих размеров (10). Иммуногистохимически выявляется относительное отсутствие ГМК вокруг уплощенных эндотелиальных клеток (78), возможно результат дефектного рекрутирования ГМК, т.к. ЭК были не пролиферативными (79, 80).
    Локус для аутосоно доминантных multiplу cutaneus and mucosal venous malformation, VMCM1, идентифицирован на хромосоме 9р21 (74, 77). Вызывающая нарушение мутация (R849W) обнаружена в endothelial cell-specific receptor tyrosine kinase TIE-2 (TEK). На уровне белка это приводит к повышенному лиганд-независимому аутофосфорилированию рецептора, но он не индуцирует пролиферации ЭК in vitro (78). Та же мутация R849W найдена в трех семьях и вторая мутация Y897S, вызывающая сходный эффект активаирования, открыта в 4-й родословной (78, 81). Это ограниченное число мутаций и семей является, по-видимому, результатом малого количества аминокислотных изменний, которые м. приводить к специфической активации и изменению функции angiopoietin рецептора, TIE-2.
    ЭК, которые экспрессируют мутантный TIE-2, по-видимоу, вызывают множественные нижестоящие изменения, т.к. мутантный TIE-2 активирует значительно сильнее, чем рецептор дикого типа трансдукторов сигнала и активаторов транскрипции STAT-1, STAT-3 и STAT-5 (82), не исключены и допл\олнительные альтерации. Отностельное отсутствие СГМК м.б. связано с изменениями в адгезии ЭК, в рекрутировании ГМК с помощью хемоаттрактантов, с изменениями обоих или даже с др. событиями. Факт, что VMs ограничиваются кожными и слизистыми сосудами. Это м.б. объяснено защитным эффектом vascular endothelial-protein-tyrosine phosphatase (VE-PTP), которая действует специфически на TIE-2 и экспрессируется на низких уровнях в малых капиллярах и венах, чем в крупных, содержащих ГМК, сосудах (83). Но и средовые факторы или дополнительные генетические альтерации, напр., пути Eph/ephrin (Рис. 3) также м. играть роль.
    Мыши, дефицитные по Tie-2 или активирующему лиганду, Angpt-1, погибают в эмбюриогенезе в результате генерализованных ангиогенных дефектов (84-86). Сходные нарушения кровеносных сосудов наблдаются и когда ингибирующий лиганд, Angpt-2? избыточно экспрессируется в коже (87). Следовательно, очевидно, что любое изменение передачи сигналов Tie-2 нарушает развитие сосудов (Рис. 3) и что мутации в TIE-2 или его лиганде скорее всего возникают в виде сосудистых нарушений, несмотря на то, что потеря их активности летальна.

    Glomuvenous malformations


    Glomuvenous malformations (GVM; MIM 138000) представляет собой подтип VMs, известный также как 'glomangioma' или 'multiple glomus tumours'. GVM м.б. отличены клинически от др. венозных нарушений их рельефным голубовато-пурпурным и булыжнико-образным проявлением и их безболезненностью при пальпации (Рис. 2) (76). Более того, они редко встречаются в слизистой и часто наследственны. Эти повреждения гистологически характеризуются присутствием 'glomus cells' вокруг раздутых венозных каналов (88, 89). ЭМ и иммунохимические исследования выявили сходство между glomus клетками и ГМК, а также отсутствие desmin, позднего маркера диффренцировки ГМК в этих аномальных mural клетках (89, 90). Следовательно, гломусные клетки при GVM v/ рассматриваться как неполностью диффренцированные или непраильно дифференцированные СГМК. Сходные клетки присутствуют в параганглиомах и solitary glomus tumours, но патогенетические молекулярные пути у них различны (91-96).
    GVM сегрегирует как аутосомно доминантное заболевание с неполной пенетрантностью и варьирующей экспрессивностью (76, 88, 97-99). Мы идентифицировали сцепленный локус VMGLOM на 1р21-22 (100, 101) и идентифицировали с помощью позиционного клонирования 16 различных мутаций в новом гене, названном glomulin (102). Большинство мутаций вызывают укорочения. Соматические 'second hit' мутации, идентифицированые в одном повреждении у пациента, подтверждают, что повреждения м.б. вызваны полной локальной потерей функции glomulin (102). N/r/ мы нашли мутации glomulin во всех тестированны GVM семьях, то локусная гетерогенность маловероятна.
    Мало известно о glomulin. Нет гомологии с известными белками или какими-либо законсервированными доменами. Гломулиновая РНК обнаруживатсяы во многих клетках и тканях, это контрастирует с фенотипом, ограниченным кожными сосудами (102). Исходя из взаимодействия FAP48 (укороченной формы гломулина) c immunophilins такими как FKBP12 (103), авт. предположили участие гломулина в TGF-β пути. Гломулин м. действовать как competitor для FKBP12 и ингибитор передачи сигналов TGF-β (102, 104). Следовательно, гломулин м. регулировать передачу сигналов через рецепторы TGF-β. Согласно др. гипотезе он затрагивает путь hepatocyte growth growth factor (HGF). FAP68 - белок идентичный гломулину - как было показано, взаимодействует специфически с неактивной формой HGF рецептора с-Met и фосфорилируется и освобождается от активации рецептора (105). Такой фосфорилированный glomulin/FAP68 стимулирует фосфорилирование p70S6 киназы , нижестоящей мишени phosphoinositide 3-kinase (PI3 kinase) (105). Авт. заняты получением glomulin нокаутных мышей.

    Lymphedemas


    Помимо дефектов в сосудистой системе встречаются нарушения и лимфатических сосудов. Наиболее частыми являются lymphedemas, которые м.б. первичными и вторичными (напр., как результате хирургического вмешательства или инфекции). Первичные лимфэдемы характеризуются подкожным набуханием, обычно нижних конечностей с аплазией, гипоплазией или гиперплазией лимфатических сосудов при лимфангиограйии (106). Они часто передаются как аутосомно доминантный признак и подразделяются на формы с ранним и поздним началом. Они м.б. также ассоциированы с др. клиническими проявлениями или быть частью синдрома.
    Первичные врожденные lymphedema с ранним началом известны как Milroy's disease или типа I lymphedema (MIM 153100). Некоторые миссенс мутации обнаружены в гене FLT-4 (VEGFR3) (107, 108). Эти мутации затрагиваеют каталитический домен рецептора и ингибируют автофосфорилирование и тем самым препятствуют передаче сигналов ниже (107, 108). С поздним началом lymphedema, называемая также типа II lymphedema, Meige lymphedema или lymphedema praecox (MIM 153200) развивается примерно в период половозрелости. Она обусловливается инактивирующими мутациями в транскрипционном факторе forkhead FOXC2 (109, 110). Мутации в том же амом гене обнаружены также в семьях с lymphedema distichiasis (MIM 153400), lymphedema и птоз (MIM 153000) и синдромом желтых ногтей (MIM 153300) (111). Недавно установлено участие др. транскрипционного фактора, SOX18 в патогенезе lymphedema, т.к. были выявлены мутации в доминантной и рецессивной формах hypotrichosis-lymphedema-telangiectasia (112).

    Lymphatic malformations


    В противоположность lymphedemas lymphatic malformations (LMs) состоят из расширенных лимфатических каналов и пузырьков, которые заполнены прозрачной жидкостью и не соединяются с лимфатическими сосудами (113). LMs обычно уже присутствуют у новорожденных и обычно припухают и увеличиваются при инфекции. Нет указаний на наследование LMs, которые бы указывали на роль генетических повреждений в патогенезе, возможно мутации зародышевой линии являются летальными, а спорадические повреждения м. возникать как результат локальных соматических мутаций.

    Concluding remarks


    Когда будут распознаны все формы молекулярных повреждений, лежащие в основе сосудистых нарушений (Табл.1), то каждое сосудистое нарушение получит новое имя в соотвествии с его молекулярной основой...
    Сайт создан в системе uCoz