Определенный прогресс, достигнутый в последние годы в изучении ангиогенеза в головном мозге, во многом обусловлен появлением новых данных о решающей роли эндотелия в этом процессе [1]. Согласно существующим представлениям, в регуляции ангиогенеза принимают участие сосудистые эндотелиоциты и их предшественники (прогениторные клетки) [2]. В ответ на действие индукторов ангиогенеза эндотелиоциты выделяют ангиогенные молекулы, значительно отличающиеся между собой химической природой и механизмом биологического действия, но которые позволяют этим клеткам прямо или опосредованно контролировать каждый этап ангиогенеза [3].

Все преобразования, проходящие в стенке сосудов в процессе ангиогенеза, жестко регулируются клеточно-молекулярными механизмами, связанными с эндотелием. Они обеспечивают последовательное включение стимуляторов или ингибиторов ангиогенеза, которые запускают или тормозят образование новых кровеносных сосудов [4]. Для головного мозга особенно важно сбалансированное функционирование этой системы, поскольку избыточное образование кровеносных сосудов и недостаточное их развитие одинаково ведут к появлению быстрых и необратимых изменений нервной ткани. Неоднократно отмечалось, что постинсультная нейрорепарация недостижима без адекватной реперфузии пораженного участка головного мозга, которую можно обеспечить своевременной стимуляцией ангиогенеза, восстановлением целостности эндотелиальной выстилки и функций гематоэнцефалического барьера [5]. Интенсификация ангиогенеза, наблюдающаяся при злокачественных новообразованиях, напротив, имеет неблагоприятные последствия. Рост и метастатическое распространение опухоли в значительной степени обусловлены усилением ее васкуляризации. Клинические исследования показали, что глиомы, известные высокой степенью злокачественности, являются высоковаскуляризованными образованиями, а вещества, тормозящие ремоделирование сосудистой сети, приостанавливают рост опухоли [6]. В связи с этими данными антиангиогенная терапия отдельных видов опухолей головного мозга приобретает все больше сторонников.

Ангиогенез представляет собой процесс образования новых капилляров в организме как до рождения организма, так и после него, из уже существующих сосудов. Как правило, в ангиогенезе выделяют 4 основные стадии: 1) активацию эндотелиоцитов с протеолитическим разрушением базальной мембраны и межклеточного матрикса матриксными металлопротеиназами, коллагеназами IV типа и активаторами плазминогена; 2) миграцию и прикрепление эндотелиальных клеток; 3) их пролиферацию; 4) формирование капиллярных трубок с новой базальной мембраной, которые являются первыми кровеносными сосудами в примитивной капиллярной сети.

Во взрослом организме большинство кровеносных сосудов находится в состоянии покоя, тем не менее клетки эндотелия сохраняют способность к быстрому делению, что составляет основу для инициации ангиогенеза в том случае, если в организме создаются необходимые условия. Обычно отмечаются три механизма, запускающие пролиферацию эндотелиоцитов при ангиогенезе: 1) действие индукторов ангиогенеза (гипоксия, ишемия, опухоль, воспаление и т. д.); 2) проангиогенные факторы, действие которых на рецепторы клеточной поверхности или внеклеточного матрикса вызывает активацию эндотелиоцитов; 3) нарушение взаимодействия клетка—клетка, клетка—субстрат, в результате чего возникают миграция и репликация эндотелиальных клеток. Пока не меняются эти взаимодействия, клетки не отвечают даже на очень мощные митогенные стимулы (освобождение митогенов из базальной мембраны сосудов может быть реализовано с помощью опухолевых протеаз или гепариназ) [4, 7, 8].

Под влиянием индукторов ангиогенеза эндотелиоциты выходят из свойственного им состояния покоя и начинают интенсивно делиться — скорость их удвоения возрастает примерно в 100 раз. Активированные эндотелиальные клетки синтезируют и продуцируют проангиогенные факторы — вещества, вызывающие ангиогенные изменения как образующих их клеток, так и внеклеточного матрикса [8]. В области формирования нового капиллярного ростка существующий сосуд расширяется, в нем ослабляются межклеточные связи, увеличивается проницаемость. Прекращение действия этих веществ возвращает эндотелиальные клетки в состояние покоя. Этот процесс запускается эндотелием опосредованно через фактор роста тромбоцитов (platelet-derived growth factor — PDGF) [9].

Проангиогенные факторы, некоторые из которых являются митогенами и хемоаттрактантами не только для эндотелиоцитов, но и для мезенхимных клеток, обеспечивают соответствующие преобразования и других элементов сосудистой стенки — перицитов, гладкомышечных клеток, фибробластов, внеклеточного матрикса [10].

Формирование сосудистой стенки при ангиогенезе. Воздействие проангиогенных факторов приводит к спраутингу, морфологическим выражением которого является хемотаксическое вытягивание отростков активированных эндотелиальных клеток по направлению к источнику раздражения, в результате чего формируются капиллярные ростки или «почки» (рис. 1, а). Впоследствии это образование приобретает форму тяжа с концевой нитью (см. рис. 1, б). Под электронным микроскопом боковое ответвление капилляра представляет собой довольно сложную в морфологическом отношении структуру, состоящую из типичного микрососуда и отходящего от него клеточного тяжа (рис. 2). В месте отхождения последнего базальная мембрана редуцирована. Внутри тяжа определяются несколько не связанных между собой камер, а в цитоплазме эндотелиальных клеток содержатся многочисленные рибосомы, митохондрии, элементы эндоплазматической сети, что характерно для «молодых» пролиферирующих клеток [7, 11]. Снаружи все это образование окружено отростками астроцитов.

Эндотелиальные клетки, входящие в состав таких ответвлений, отличает высокая пролиферативная активность (индекс ядер, меченных по ДНК, достигает 4%), что способствует удлинению капиллярных ростков. В тяжах эндотелиальных клеток за счет их интенсивной вакуолизации или формирования внеклеточных каналов образуется просвет, и вытянутые тяжи клеток превращаются в самостоятельные капиллярные трубки. Вначале рост клеток происходит в направлении, перпендикулярном существующему сосуду, ближе к его венозному отделу там, где выше митотическая активность эндотелиоцитов. Из окружающего интерстиция начинается миграция к капиллярным росткам клеток, превращающихся в перициты, которые затем окутываются базальной мембраной [12, 13]. Указанные процессы дополняются репродукцией эндотелиоцитов позади фронта мигрирующих эндотелиальных клеток, появлением на их базальной поверхности большого числа отростков. Эндотелиальные тяжи сосудов направляются навстречу друг другу, сближаются и сливаются, а через некоторое время плазма крови начинает циркулировать по вновь образованным узким каналам капиллярной сети. Постепенно эти каналы расширяются настолько, что приобретают способность пропускать клетки крови. Дальнейшие перестройки, проходящие в процессе формирования дефинитивной сосудистой сети (дифференцировка, специализация, ремоделирование), находятся под контролем проангиогенных факторов — молекулярных регуляторов ангиогенеза, гемодинамических факторов и т. д.

Образование почек роста в головном мозге наблюдается на протяжении всего онтогенеза, но особенно часто их можно видеть в плодном, раннем постнатальном, пожилом и старческом возрасте [7, 14, 15]. Развитие кровеносной системы органа в пренатальном онтогенезе обязательно включает в себя этап ангиогенеза, при котором структура первичного сосудистого сплетения значительно усложняется за счет увеличения числа ветвлений капилляров и его реорганизации в высокоорганизованную сосудистую сеть [7, 16]. Впрочем, значительное число капиллярных ростков останавливается в своем развитии, а затем полностью исчезает. Редукция ростков наблюдается в любом возрасте, но в старости встречается чаще, т. е. возможности ангиогенеза у людей старших возрастных групп полностью не реализуются. Процесс обратного преобразования почек прослеживается последовательно и с большой наглядностью: они теряют концевые волоконца, уменьшаются в размерах вплоть до полного слияния со стенкой материнского ствола [7, 14]. Некоторые ростки капилляров на промежуточных стадиях инволюции превращаются в полностью гиалинизированные образования. Сокращение количества почек в старости коррелирует с уменьшением ветвлений капилляров и плотности сосудистого русла, внутримозгового кровотока и потребления кислорода нейронами [1, 17]. Все это может быть связано со снижением активности нервных клеток, отмиранием части из них и нарушением нейрососудистой сигнализации в гематоэнцефалическом барьере.

Вновь образованные сосуды — широкие и извитые, с проницаемым эндотелием, обеспечивают интенсивный трансваскулярный транспорт макромолекул альбумина, диапедез лейкоцитов и эритроцитов. Высокий уровень обмена веществ через стенки развивающихся сосудов способствует пролиферации окружающих тканей, что в свою очередь стимулирует рост и ремоделирование сосудов. По мере их созревания проницаемость эндотелия уменьшается, а связь между стенкой сосудов и окружающими тканями ослабляется, подавляя появление новых сосудов [18]. Если повышенная проницаемость сосудов сохраняется более продолжительное время, то это может привести к развитию отека мозга.

В процессе ангиогенеза эндотелий продуцирует ряд факторов роста, их рецепторов и лигандов, которые контролируют основные этапы формирования клеточного состава стенки сосудов [3]. Среди большого количества проангиогенных веществ наибольший интерес у исследователей вызывают семейство сосудистых эндотелиальных факторов роста, семейство факторов роста фибробластов, трансформирующий фактор роста, фактор некроза опухоли и некоторые другие растворимые полипептиды, которые оказались весьма эффективными регуляторами новообразования капилляров [19]. Приоритетное место среди этих веществ, несомненно, принадлежит фактору роста эндотелия сосудов (vascular endothelial growth factor — VEGF), которому обычно отводится ключевая роль в ангиогенезе [8, 20]. Его уровень повышен только в тех тканях, где активно протекает ангиогенез, а рецепторы экспрессируются преимущественно на эндотелиоцитах близлежащих кровеносных сосудов. Каскад сигнализации, связанный с VEGF, оказывает непосредственное воздействие на клетки эндотелия, стимулируя их рост в условиях in vitro [21].

Геном млекопитающих кодирует пять членов семейства VEGF, но наибольшее значение в образовании кровеносных сосудов имеют VEGF-А и VEGF-В. Первый из них существенно повышает проницаемость эндотелия, играет важную роль в миграции и пролиферации эндотелиальных клеток, второй — в деградации внеклеточного матрикса, обеспечении барьерной функции эндотелия [8, 22]. Все изоформы VEGF с разной аффинностью связываются с одним, двумя или тремя рецепторами группы тирозинкиназ (VEGFR): fit-1 (VEGFR-1), KDR/flk-1 (VEGFR-2) и flt-4 (VEGFR-3). Они локализованы на поверхности эндотелиальных клеток или включены во внутриклеточную сигнализацию. Главным рецептором VEGF-сигнализации считается VEGFR-2, который вовлечен в процессы выживания эндотелиальных клеток и апоптоз [8]. В нормальных условиях рецепторы группы VEGFR не активны, но их экспрессия происходит под действием индукторов ангиогенеза, что приводит к включению многочисленных внутриклеточных сигнальных каскадов, индуцирующих провоспалительные реакции и запускающих ангиогенез.

VEGFR, долгое время считавшиеся принадлежностью исключительно эндотелиальных клеток, были обнаружены и на поверхности гладкомышечных клеток сосудов, что позволило рассматривать VEGF в качестве непосредственного регулятора вазомоторики [22]. Развитие гладкомышечных клеток в сосудах регулируется также представителями семейства ангиопоэтинов [23]. Ангиопоэтин-1 усиливает ангиогенез, ангиопоэтин-2 связывается с теми же рецепторами, но является его антагонистом. Под влиянием ангиопоэтина-2 происходит атрофия сосудов, а при его отсутствии наблюдается активизация ангиогенеза. В ремоделировании сосудистой сети доказано участие большой группы интерлейкинов (IL-1, IL-6, IL-10, IL-18) [24]. Однако ключевую роль в этом процессе играет тромбоцитарный фактор роста, который обеспечивает взаимодействие между секретирующими его клетками эндотелия, перицитами и гладкомышечными клетками [25]. Эта регуляторная молекула оказывает митогенное действие на гладкомышечные клетки, вызывая их пролиферацию, направленную миграцию и инкорпорацию в стенку сосуда. Однако для надлежащего формирования стенки сосуда важно, чтобы продукция данного вещества осуществлялась именно клетками эндотелия. В тех случаях, когда его выработка в клетках эндотелия сокращается, количество перицитов, участвующих в образовании капилляров, уменьшается, а в стенке сосудов появляются многочисленные дефекты [26].

Взаимодействие между эндотелиоцитами и перицитами в ангиогенезе устанавливается очень рано. Роль перицитов на начальном этапе формирования нового сосуда заключается в укреплении нежных и весьма ранимых почек роста [12, 13]. Перициты предупреждают также выход в соединительную ткань клеточных элементов и плазмы крови, оказывают стабилизирующее действие на вновь образованные сосуды и останавливают их рост [27, 28]. Появление перицитов в дубликатуре базальной мембраны, граничащей с эндотелием, и накопление в ней белков внеклеточного матрикса ингибируют пролиферацию и миграцию клеток эндотелия, способствуют ускорению созревания сосуда и его переходу в покоящееся состояние [29].

С формированием в ангиогенезе артериол в стенку первичных капилляров встраиваются гладкомышечные клетки. Однако объемная плотность миофибрилл в них почти в 3 раза меньше, чем в зрелых клетках [7, 11]. Своим строением и функциональными свойствами миофибриллы также значительно отличаются от сократительных структур дефинитивных сосудистых миоцитов, что не позволяет их рассматривать лишь в качестве элемента вазомоторики. В экспериментальных исследованиях последних лет [30] было показано, что гладкомышечные клетки во вновь образованных артериях обладают полифункциональными свойствами и отличаются фенотипическими характеристиками. Сосудистые миоциты очень динамичны, а их фенотип зависит от комбинированного взаимодействия различных элементов периваскулярной микросреды. В новообразованных сосудах они не только обеспечивают формирование мышечной оболочки, но и секрецию протеина внеклеточного матрикса.

Пролиферацию и дифференцировку гладкомышечных клеток на всех этапах формирования сосудистой стенки непосредственно контролируют эндотелийзависимые механизмы. Некоторые вещества, синтезируемые эндотелиальными клетками (оксид азота, эндотелин), а также IL-1 В, способны менять фенотип гладкомышечных клеток. Снижение концентрации оксида азота в церебральных артериях ведет к изменению фенотипа этих клеток и их сократительной способности. Эндотелин после острой ишемии оказывает на гладкомышечные клетки митогенное действие, выступая как ростовой фактор, в результате чего они частично утрачивают контрактильные свойства и влияние на тонус сосудов. Все это приводит к снижению реакции резистивных сосудов на метаболические сдвиги и нарушению органного гомеостаза, что в свою очередь стимулирует рост новых сосудов.

Ведущие эндотелиальные клетки. Однако не все клетки эндотелия одновременно и в равной степени реагируют на ангиогенный стимул, что позволяет упорядочить процесс ангиогенеза. Достаточно давно было замечено, что сосудистый эндотелий представляет собой неоднородное образование, включающее клетки, часто расположенные в непосредственной близости, но заметно отличающиеся друг от друга структурными и функциональными характеристиками [11, 31]. Некоторые из этих клеток, обладающие, как правило, высокой энзиматической активностью, участвуют в формировании почек роста, а на их поверхности появляются характерные цитоплазматические отростки, которые вытягиваются в направлении ангиогенного стимула [14]. Такие «ведущие эндотелиальные клетки» (ВЭК), известные в англоязычной литературе как «tip cell», при образовании новых сосудов занимают лидирующее положение [27].

Установлен механизм, с помощью которого для новообразования капилляров отбираются лишь некоторые из клеток эндотелия. Экспериментальным путем было показано, что отбор ВЭК контролируется рецепторами семейства Notch и их трансмембранными лигандами Dll4 (delta like ligand 4) [32]. Причем экспрессия Dll4 и Notch1 в той части сосуда, где происходит активация ангиогенеза, распределена между клетками эндотелия мозаично, а характеристики, свойственные ВЭК, приобретают в основном те клетки, у которых отсутствует экспрессия Notch1. ВЭК занимают лидирующие позиции при образовании новых сосудов, в том числе и благодаря тому, что тонко реагируют на градиент VEGF-A, задающего направление их миграции, и возглавляют продвижение растущего капилляра. Под действием VEGF-A у ВЭК кардинально изменяется фенотип: они приобретают два важных свойства — инвазивность и способность к перемещению [27]. Одновременно разрушаются контактные взаимодействия между ВЭК и окружающими клетками эндотелия. У ВЭК появляются филоподии, активируются протеазы, вызывающие частичную деструкцию базальной мембраны. В этих процессах принимает участие Rac1, повышающий активность SDF-1 — одного из наиболее мощных ангиогенных цитокинов, который опосредует миграцию и созревание эндотелиоцитов, а также восстановление поврежденного эндотелия [24].

С передачей внутриклеточного сигнала в эндотелии непосредственно связан VEGF-A. Индуцируя экспрессию Dll4 и его рецепторов Notch, VEGF-A обеспечивает различное поведение клеток эндотелия, которые подверглись воздействию ангиогенных стимулов. После того как произошел отбор и началась миграция ВЭК, формирование капилляров осуществляется за счет пролиферации и продвижения других эндотелиальных клеток. Пролиферация клеток, находящихся в новом тяже капилляра, стимулируется воздействием VEGF-A на внутриклеточные сигнальные рецепторы VEGFR-2, которые, кроме того, вовлечены в процессы выживания эндотелиальных клеток и апоптоз [33]. В клетках эндотелия, экспрессирующих Notch1, активация лигандом Dll4-зависимой сигнализации, связанной с этим рецептором, предотвращает переход клеток в активное состояние и тем самым ограничивает появление избыточного количества ВЭК [32]. Подав-ление активного состояния клеток эндотелия в результате стимуляции Dll4/Notch1-ассоциированной передачи внутриклеточного сигнала происходит, по-видимому, за счет уменьшения их чувствительности к воздействию VEGF-A. Понижение экспрессии Dll4 или блокирование Notch1-зависимой сигнализации интенсифицируют процесс образования ВЭК, что приводит к обильному ветвлению кровеносных сосудов и значительному уплотнению органной сосудистой сети [34].

Высказывается предположение, что ВЭК и остальные клетки эндотелия растущего капилляра представляют собой две различные субпопуляции клеток [35]. Источником образования ВЭК в сосудах может быть отдельная группа эндотелиальных клеток-предшественников, дифференцировка которых регулируется геном Hex [2]. Однако пока не удается выяснить, являются ли отличия между ними генетически запрограммированными или же представляют собой результат временной адаптации, связанной с особенностями развития капиллярной сети.

Эндотелиальные клетки-предшественники, известные также как эндотелиальные прогениторные клетки (endothelial progenitor cells — ЭПК), включают разнородную популяцию клеток, способных дифференцироваться исключительно в эндотелиальные клетки [2, 36]. ЭПК обладают характеристиками как стволовых, так и зрелых эндотелиальных клеток.

Первая публикация о наличии ЭПК костномозгового происхождения в периферической крови вышла в конце прошлого века [37]. Для идентификации ЭПК авторами этой работы было использовано 2 маркера: гемопоэтических предшественников (CD34) и зрелых эндотелиальных клеток (VEGFR-2). Эндотелиальные предшественники костномозгового происхождения — главные кандидаты на поддержание и восстановление сосудов, характеризуются триадой маркеров: CD34, CD133 и VEGFR-2. Наиболее примитивным маркером гемопоэтических клеток является CD133, экспрессия которого в отличие от CD34 установлена только на незрелых типах клеток. Позднее была выделена популяция незрелых эндотелиальных клеток из циркулирующих мононуклеарных клеток, которые также могут дифференцироваться в эндотелиоциты, но не экспрессируют CD34 [38]. В связи с этими открытиями появились основания считать, что костный мозг — не единственный орган, в котором находятся клетки-предшественники, дифференцирующиеся в зрелые эндотелиальные клетки сосудов. По некоторым данным, около 70% ЭПК, циркулирующих в крови, имеют некостномозговое происхождение [2, 36]. ЭПК содержатся в кишечнике и печени, а при определенных условиях культивирования мононуклеарные клетки селезенки приобретают эндотелиальный фенотип, свойственный первичной сосудистой сети in vitro. Иначе говоря, ЭПК, подобно эмбриональным ангиобластам, могут участвовать в появлении сосудов во взрослом организме, в связи с чем новообразование капилляров в дефинитивном органе можно представить как монтаж эндотелия из отдельных ЭПК, одновременно собирающихся в единую систему.

ЭПК играют заметную роль в эндогенной сосудистой репарации в мозге, эндотелиальной интеграции и гомеостазе, противодействуют факторам риска деструкции эндотелия и эндотелиальной дисфункции [39]. В этом отношении ЭПК, циркулирующие в периферической крови, представляют большой интерес в качестве диагностического и прогностического биомаркера сердечно-сосудистых и воспалительных заболеваний. Сокращение плазменного титра этих клеток наблюдается при сахарном диабете, курении, ожирении, атеросклерозе и коррелирует с повышенным риском инсульта, инфаркта миокарда, гипертонической болезни [19, 36, 39]. Прекращение курения приводит не только к восстановлению уровня циркулирующих ЭПК, но и к эндотелиальной функции церебральных артерий. Однако клиническое применение ауто-ЭПК лимитировано их малым количеством в крови: 2—3 ЭПК/мл. Поэтому в последнее десятилетие вырос интерес к искусственному получению ЭПК из доступных резервов, прежде всего из мультипотентных мезенхимных стромальных клеток. К примеру, первичная культура этих клеток, выделенная из вартонова студня пупочного канатика, обогащена ЭПК в значительно большей степени, чем аспират костного мозга взрослого человека.

Изучение процессов ангиогенеза in vivo и in vitro позволило идентифицировать «ранние» и «поздние» ЭПК. Эти две субпопуляции прогениторов имеют не только разный фенотип, но и отличаются интенсивностью пролиферативных процессов и ролью в неоангиогенезе [2, 36]. Ранние ЭПК, полученные из моноцитарных клеток, имеют низкую пролиферативную активность и экспрессируют маркеры, характерные для эндотелиальных клеток. Они продуцируют ряд ангиогенных факторов (VEGF, SDF-1, IL-8, IL-18, IL-10), которые увеличивают пролиферацию и миграционную активность поздних ЭПК. Ранние ЭПК иногда могут встраиваться в монослой эндотелия, но неэффективны в неоангиогенезе, поскольку не обеспечивают достаточную перфузию тканей in vivo [35, 36]. Поздние ЭПК обладают большим пролиферативным потенциалом, они способны внедряться в уже сформированные сосуды и играют ключевую роль в неоангиогенезе, непосредственно участвуя в образовании сосудистой сети in vivo. В связи с этим поздние ЭПК считаются «истинными» ЭПК. Их введение в ишемизированные ткани приводит к восстановлению кровоснабжения и усилению регенерации [4, 40, 41]. Тем не менее и фенотип, и функциональная принадлежность ЭПК могут меняться в зависимости от источника происхождения.

Механизмы направленной миграции и рекрутинг ЭПК изучены пока недостаточно. Предполагается, что мобилизованные действием ангиогенных факторов эти клетки из костного мозга перемещаются в периферическую кровь, а затем к месту деструкции сосудистого эндотелия, где дифференцируются в зрелые эндотелиоциты [24, 41]. Вероятнее всего, мобилизация осуществляется под воздействием паракринных и эндокринных сигналов, поступающих из эндотелиальных клеток уже существующих сосудов. Эффективным мобилизатором ЭПК является VEGF. При повреждении тканей, когда необходимо образование новых кровеносных сосудов, VEGF опосредует пролиферацию, дифференцировку и хемотаксис этих клеток [25]. Быстрое повышение уровня циркулирующего VEGF ведет к увеличению содержания NO и активации MMP-9, что приводит к вазодилатации и стимуляции ряда лиганд-рецепторных пар. Несомненно, важнейшим фактором хоминга стволовых клеток является цитокин SDF-1 (stromal cell-derived factor-1) и его CXC-хемокиновые рецепторы 4 (CXCR-4), которые участвуют во всех механизмах восстановления эндотелия при его поражении. Указанные факторы обеспечивают миграцию стволовых клеток в область поражения, а блокирование CXCR-4 останавливает этот процесс [42]. Увеличить миграцию стволовых клеток из костного мозга в периферическую кровь можно путем применения ряда индуцирующих агентов: G-CSF и GM-CSF, зимозана, статинов, хемокинов (SDF-1, IL-8, IL-10, IL-18), ростовых факторов (VEGF), антагониста CXCR-4 [36].

Хоуминг стволовых клеток в очаг повреждения имеет сходство с воспалительным ответом. Прогениторные клетки взаимодействуют с поврежденным монослоем эндотелия подобно тому, как лейкоциты взаимодействуют с активированными эндотелиальными клетками. Молекулы адгезии, вовлеченные в движение и адгезию лейкоцитов, рассматриваются как ключевые регуляторы хоминга ЭПК, т. е. обеспечивают процесс перемещения циркулирующих клеток к органам-мишеням, например в зону ишемии после инсульта или инфаркта миокарда [42]. Начальная стадия хоминга ЭПК в очаг повреждения включает адгезию и трансмиграцию прогениторных клеток через эндотелиальный монослой [43]. Селектины (P-selectin, E-selectin) обусловливают начальный этап этого процесса, интегрины (β2-integrins), молекулы адгезии (ICAM-1, VCAM-1) способствуют адгезии и трансмиграции ЭПК к поврежденному эндотелиальному монослою, катепсины и матриксные металлопротеиназы-2 и -9 участвуют в деградации матрикса и инвазии ЭПК. Прогениторные клетки начинают дифференцироваться в эндотелиальные клетки еще по мере движения к поврежденным тканям. Инициируют этот каскад VEGF, SDF-1 и механическое давление, оказываемое током крови [44]. ЭПК направленно мигрируют из тяжей капилляров, формируя новый тяж вслед за ВЭК [27].

В настоящее время одним из основных направлений терапии при ишемическом инсульте считается реперфузия [4, 39]. Использование реперфузионных технологий позволяет существенно улучшить мозговые функции у больных, перенесших инсульт, не только в остром, но и в восстановительном периоде. В первые часы после развития ишемического инсульта в пострадавшей области головного мозга находятся сосуды и нейроны с разной степенью структурно-функциональных изменений, выраженность которых, как и нарушение кровотока, снижается по направлению от ядра инфаркта к периферическим зонам ишемической полутени (пенумбры) [1, 45, 46]. Поэтому многие современные технологии направлены на активизацию ангиогенеза — одного из важнейших элементов, обеспечивающих постишемическую реперфузию мозга. Проангиогенная терапия способствует усилению кровообращения, уменьшению размера инфаркта и восстановлению сосудисто-нервных взаимоотношений в области ишемической полутени [47].

Пенумбра — зона активного ангиогенеза и нейрогенеза. Имеются данные, что повышение плотности микрососудов в этой зоне увеличивает вероятность благоприятного исхода при ишемическом инсульте [48]. В тех случаях, когда этого не происходит, прогноз для пациентов серьезно ухудшается. Ангиогенез в постинсультном периоде играет двоякую роль: с одной стороны, относительно высокая плотность сосудов в этой зоне способствует увеличению перфузии, что стимулирует нейрогенез и улучшает функциональный прогноз ишемического инсульта, с другой — развитие сосудистой сети и интенсификация кровотока обеспечивают скорейшее выведение некротических масс из очага поражения [46, 47].

Ишемия и гипоксия индуцируют васкуляризацию и ремоделирование сосудистых сетей. Данные процессы могут начаться уже через 12—24 ч после инсульта и сохраняются в течение нескольких недель [49]. Но так происходит не всегда. Пациенты, у которых после инсульта развивается деменция, в первую очередь страдают от нарастающей гипоксии, связанной с дефицитом кровоснабжения прилегающих областей коры. Вероятность того, что ангиогенез может улучшить постишемическую реперфузию и функции нейронов при ремоделировании сосудистой сети мозга, во многом зависит от своевременно начатой терапии, поскольку деградация области ишемической полутени наступает довольно быстро. Утрата эффективного взаимодействия между сосудистыми и нервными элементами вызывает паренхиматозные повреждения на площади, значительно превышающей очаг поражения. Вместе с тем можно удержать зону пенумбры в деятельном состоянии, если вовремя задействовать эндогенные механизмы пластичности и ремоделирования сосудистой сети [48].

Недостаток кислорода, возникающий в мозге при ишемическом инсульте, повышает секреторную активность эндотелиоцитов и рост капилляров. Активированные эндотелиоциты усиливают синтез и выделение проангиогенных молекул: индуцируемого гипоксией фактора-1, PVLAP (рlasmalemma vesicle-associated protein), эстрогена, оксида азота, способствующих структурным и функциональным перестройкам эндотелия, характерным для первой фазы ангиогенеза [50]. Увеличение продукции факторов роста и в первую очередь VEGF стимулирует процессы новообразования сосудов, обеспечивающих постишемическую реперфузию мозга. Экспериментальным путем установлено, что внутрижелудочковое введение рекомбинантного человеческого VEGF в первые 48 ч после фокальной ишемии приводит к увеличению плотности капилляров в зоне пенумбры и уменьшению размеров очага инфаркта мозга [51]. Транскрипцию гена Vegf и его рецепторов при гипоксии активирует индуцируемый гипоксией фактор-1α (HIF-1α). Этот высококонсервативный транскрипционный фактор регулирует экспрессию более чем 200 генов, играющих важную роль в формировании устойчивости мозга к недостатку кислорода как у позвоночных, так и беспозвоночных животных [52, 53]. Под влиянием HIF-1α происходит усиление синтеза таких гликолитических ферментов, как фосфофруктокиназа, пируваткиназа, фосфоглицераткиназа, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа, что обеспечивает усиление образования аденозинтрифосфата (АТФ) в результате анаэробного метаболизма глюкозы. С другой стороны, HIF-1α усиливает экспрессию мембранных транспортеров глюкозы (GLUT1 и GLUT3), способствуя дополнительному включению глюкозы в гликолитический путь. К HIF-1α-зависимым генам относятся также гены эндотелиальной NO-синтазы и циклооксигеназы-2, которые обладают протективными эффектами, в основном за счет вазодилатации и улучшения церебрального кровотока [54, 55].

При снижении парциального давления кислорода в нервной ткани под регулирующее влияние HIF-1α попадают активаторы и ингибиторы плазминогена (РА-u, РА-t, РА-1−1), запускается система протеолиза, связанная с ремоделированием внеклеточного матрикса, обеспечивается защита клеток от апоптоза, индуцированного фактором некроза опухоли [50]. Некоторые генетические факторы, среди которых c-myb, ras, src, также повышают в этих случаях экспрессию молекулярных регуляторов ангиогенеза [24]. В реакции клеток на гипоксию важная роль принадлежит и представителям семейства Rho ГТФазы, прежде всего Rac-1 [50, 52]. Под контролем Rac-1 в эндотелиоцитах проходит ряд важных событий, во многом определяющих характер ответа клеток на действие этого фактора: 1) экспрессия HIF-1α эндотелиоцитами; 2) изменение эндотелиальных белков цитоскелета; 3) продукция SDF-1 (stromal cell-derived factor-1) с экспрессией его CXCR; 4) активация матриксных металлопротеиназ, участвующих в преобразовании внеклеточного вещества.

Ишемия и гипоксия головного мозга при определенных условиях могут приводить как к повреждающим, так и к протективным последствиям. Не так давно было установлено, что защитную функцию при ишемическом инсульте могут выполнять периваскулярные нервные волокна [30]. Нервные волокна различной медиаторной принадлежности были обнаружены с помощью гисто- и иммуногистохимических методов, электронной микроскопии в окружении пиальных и внутримозговых артерий, а также в медиоадвентициальной области [56—58]. Регулируя вазомоторику, сосудистые нервы стимулируют процессы ангиогенеза, способствуя уменьшению размеров очага поражения мозга. Повреждение этих волокон может привести к нарушению регуляции внутримозгового кровотока и перфузии нервной ткани, следствием чего являются локальные изменения метаболических процессов как во время, так и после острой ишемии [59]. Источником образования вазомоторных нервных волокон являются ядра [60] и небольшие скопления межъядерных нервных клеток [61, 62], расположенные преимущественно в каудальной части ствола мозга, что предполагает возможность центральной регуляции ангиогенеза.

С вазомоторной иннервацией мозга структурно и функционально связаны тучные клетки, гранулы которых содержат биологически активные вещества и протеолитические ферменты (гистамин, гепарин, триптазу и пр.), стимулирующие ангиогенез [57, 63—65]. Гистамин оказывает митогенный эффект на эндотелиальные клетки, который реализуется через Н1-рецепторы, а гепарин стимулирует миграцию этих клеток, тормозит пролиферацию перицитов и сосудистых миоцитов, снижающих пролиферативную активность эндотелия. Предполагается также, что гепарин может усиливать ангиогенную активность того или иного фактора роста, стимулируя его накопление в гранулах тучных клеток. Протеолитические ферменты, выделяющиеся из гранул тучных клеток в процессе секреции, разжижают интерстиций, механически облегчая рост сосудов [65]. В составе интерстициального матрикса находится ряд веществ (фибронектин, коллаген интерстициального типа, эластин), обладающих хемотаксической активностью для эндотелиальных клеток, существенно повышая их мобилизацию и дифференциацию в процессе ангиогенеза.

Весьма перспективным направлением в лечении больных с инсультом является разработка технологий воздействия на ЭПК, циркулирующие в периферической крови. Неоднократно отмечалось, что увеличение концентрации этих клеток коррелирует с улучшением состояния больных в восстановительном периоде ишемического инсульта [39, 66]. Снижение плазменного титра ЭПК и их функциональной активности указывает на ослабление компенсаторного ангиогенеза при этом страдании в связи с образовавшейся дисфункцией эндотелия и недостаточной его репарацией [39]. Замечено, что препараты, оказывающие позитивное действие на течение инсульта, повышают концентрацию ЭПК в периферической ?