Аннотация
Артериальные сосуды расширяются при увеличении скорости течения крови. Эта регуляция осуществляется благодаря способности эндотелиоцитов расслаблять гладкие мышцы при увеличении действующего на стенку напряжения сдвига. Ранее мы показали, что уменьшение деформируемости эндотелиоцитов димером глутарового альдегида (DGA) избирательно подавляет опосредуемую эндотелием способность артерий расширяться в ответ на увеличение кровотока. В настоящей работе в острых опытах на анестезированных крысах мы выясняли, обладают ли подобным свойством и продукты оксидативного и карбонильного стресса - малоновый диальдегид (MDA) и метилглиоксаль (MG). С этой целью регистрировали изменения гидравлической проводимости интактной подвздошной артерии, вызываемые увеличением в ней кровотока, до и после воздействия на сосудистую стенку MDA, либо MG, либо DGA. Одновременно, до и после этих воздействий, регистрировали реакцию артерии на внутриартериальное введение ацетилхолина (Ach), дилататорное действие которого опосредуется эндотелием, чтобы убедиться в сохранности функции эндотелия расслаблять гладкие мышцы. В наших экспериментах MDA и DGA избирательно подавляли дилатацию артерии в ответ на ступенчатое увеличение кровотока при сохранении практически неизменного ответа, вызываемого введением ACh. MG при сильно выраженном подавлении дилататорной реакции артерии на увеличение кровотока, как правило, уменьшал и ответ на ACh, но в значительно меньшей степени. Поскольку согласно новым представлениям механосенсором, обеспечивающим восприятие сосудистой стенкой напряжения сдвига, является эндотелиальный гликокаликс, полученные данные позволяют сделать вывод, что конечные продукты перекисного окисления липидов, образующиеся при оксидативном и карбонильном стрессе, повреждая эндотелиальный гликокаликс, могут приводить к дисфункции эндотелия, проявляющейся в утрате артериями способности регулировать гидравлическое сопротивление при изменениях скорости кровотока.
Литература
Melkumyants AM, Balashov SA, Khayutin VM (1989) Endothelium-dependent control of arterial diameter by blood viscosity. Cardiovasc Res 23(9):741-747. https://doi.org/10.1093/cvr/23.9.741
Мелькумянц АМ, Балашов СА (2005) Механочувствительность артериального эндотелия. М. Триада. [Melkumyants AM, Balashov SA (2005) Mechanochuvstvitel’nost’ arterial’nogo endoteliya [Mechanosensitivity of arterial endothelium]. Moscow. Triada. (in Russ)].
Melkumyants AM, Balashov SA, Kartamyshev SP (1994) Anticonstrictor effect of endothelium sensitivity to shear stress. Pflug Arch 427:264-269. https://doi.org/10.1007/BF00374533
Barakat AI (2001) A model for shear stress-induced deformation of a flow sensor on the surface of vascular endothelial cells. J Theor Biol 210:221-236. https://doi.org/10.1006/jtbi.2001.2290
Weinbaum S, Zhang X, Han Y, Vink H, Cowin SC (2003) Mechanotransduction and flow across the endothelial glycocalyx. Proc Natl Acad Sci USA 100:7988-7995. https://doi.org/10.1073/pnas.1332808100
Pahakis MY, Kosky JR, Tarbell JM (2007) The role of endothelial glycocalyx components in mechanotrasduction of fluid shear stress. Biochem Biophys Res Commun 355(1):228-233. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2007.01.137
Florian JA, Kosky JA, Ainslie K, Pang Z, Dull RO, Tarbell JM (2003) Heparan sulfate proteoglycan is a mechanosensor on endothelial cells. Circ Res 93:136-142. https://doi.org/10.1161/01.RES.0000101744.47866.D5
Мелькумянц АМ, Балашов СА, Гончар ИВ (2017) Влияние повреждения эндотелиального гликокаликса на способность артерий регулировать свой просвет при изменениях скорости кровотока. Рос физиол журн им. И.М. Сеченова. 103(12):1370-1376. [Melkumyants AM, Balashov SA, Gonchar IV (2017) The influence of endothelial glycocalyx injury on the ability of arteries to control their lumen in accordance to changes in blood flow. Russ J Physiol 103(12):1370-1376. (In Russ)].
Mel'kumyants AM, Balashov SA, Smieshko V, Khayutin VM (1986) Selective blocking of arterial sensitivity to blood flow rate by glutaraldehyde. Bull Exp Biol Med 101:568–570. https://doi.org/10.1007/BF00835862
Мелькумянц АМ, Балашов СА (1999) Роль деформируемости эндотелиальных клеток в реакциях артерий на изменения напряжения сдвига. Рос физиол журн им. И.М. Сеченова. 85:910-917. [Melkumyants AM, Balashov SA (1999) The role of deformability of endothelial cells in the arterial response to shear stress. Russ J Physiol 85:910-917. (In Russ)].
Kumskova ЕМ, Antonova OA, Balashov SA, Tikhaze AK, Melkumyants AM, Lankin VZ (2014) Malonyldialdehyde and glyoxal act differently on low-density lipoproteins and endotheliocytes. Mol Cell Biochem 396(1-2):79-85. https://doi.org/10.1007/s11010-014-2144-x
Меньщикова ЕБ, Ланкин ВЗ, Зенков НК, Бондарь ИА, Круговых НФ, Труфакин НА (2006) Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М. Слово. [Men’schikova EB, Lankin VZ, Zenkov NK, Bondar’ IA, Krugovykh NF, Trufakin NA (2006) Oksidativnyi stress. Prooksidanty i antioksidanty [Oxidative stress. Prooxidants and antioxidants]. Moscow. Slovo. (In Russ)].
Requena JR, Fu MX, Ahmed MU, Jenkins AJ, Lyons TJ, Baynes JW, Thorpe SR (1997) Quantification of malondialdehyde and 4-hydroxynonenal adducts to lysine residues in native and oxidized human low-density lipoprotein. Biochem J 322(1):317-325. https://doi.org/10.1042/bj3220317
Lankin VZ, Tikhaze AK (2003) Atherosclerosis as a free radical pathology and antioxidative therapy of this disease. In: Tomasi A, Еzben T, Skulachev VP (eds). Free radicals, nitric oxide, and inflammation: molecular, biochemical, and clinical aspects. IOS Press, NATO Science Series, Amsterdam 344:218–231.
Мелькумянц АМ (2012) О роли эндотелиального гликокаликса в механогенной регуляции сопротивления артериальных сосудов. Успехи физиол наук. 43(4):45-58. [Melkumyants AM (2012) About the role of endothelial glycocalyx in mechanogenic regulation of arterial vascular resistance. Usp Fiziol Nauk 43(4):45-58. (In Russ)].
Lankin VZ, Tikhaze AK, Kapel'ko VI, Shepel'kova GS, Shumaev KB, Panasenko OM, Konovalova GG, Belenkov YN (2007) Mechanisms of oxidative modification of low density lipoproteins under conditions of oxidative and carbonyl stress. Biochemistry (Mosc) 72(10):1081-1090. https://doi.org/10.1134/S0006297907100069
Steinberg D, Witztum JL (2010) Oxidized low-density lipoprotein and atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol 30(12):2311-2316. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.108.179697
Lankin VZ, Tikhaze AK, Konovalova GG, Kumskova EM, Shumaev KB (2010) Aldehyde-dependent modification of low density lipoproteins. In: Rathbound JE (ed) Handbook of lipoprotein research. NOVA Sci Publish Inc, New York 85–107.
Lankin VZ, Konovalova GG, Tikhaze AK, Nedosugova LV (2011) The influence of glucose on free radical peroxidation of low density lipoproteins in vitro and in vivo. Biochemistry (Mosc.). Suppl. Series B: Biomedical Chemistry 5:284–292. https://doi.org/10.1134/S1990750811030061
Donato H (1981) Lipid peroxidation, cross-linking reactions, and aging. In: Sohal RS (ed). Age pigments. Elsevier, Amsterdam 63–81.
Lankin VZ, Konovalova GG, Tikhaze AK, Shumaev KB, Kumskova EM, Viigmaa M (2014) The initiation of free radical peroxidation of low-density lipoproteins by glucose and its metabolite methylglyoxal: a common molecular mechanism of vascular wall injury in atherosclerosis and diabetes. Mol Cell Biochem 395(1-2):241-252. https://doi.org/10.1007/s11010-014-2131-2