ГЛИКОТОКСИНЫ И ПРОДУКТЫ ГЛИКИРОВАНИЯ ПРОТЕИНОВ, ГЛЮКОЗА

С позиций этиологии и патогенеза артериосклероз и атероматоз при атеросклерозе — это разные афизиологические процессы в проксимальном отделе артериального русла, в артериях эластического типа, нарушающие структуру и функции стенки артерий. В итоге развивается биологическая реакция воспаления с последующим уплотнением (склерозированием) стенки крупных и средних артерий, потерей ими эластичности за счет нарушения структуры рыхлой соединительной ткани в интиме и медии.

Результат - уменьшение эластичности артерий, увеличение ригидности стенки артерий с развитием биологической реакции воспаления и фиброза и повышение скорости проведения пульсовой волны. Артериосклероз инициируют длительная гипергликемия, реакции химического гликирования цепей коллагена и эластина рыхлой соединительной ткани в результате химического воздействия глюкозы и ее метаболитов — гликотоксинов (глиоксаля и метилглиоксаля), формирования ими поперечных «сшивок» между волокнами коллагена и эластина. 

В отличие от артериосклероза при атероматозе — основном проявлении атеросклероза — поражение артерий эластического типа происходит за счет накопления в интиме липидов — этерифицированных спиртом холестерином эссенциальных ненасыщенных и полиеновых жирных кислот, формирования бляшек в местах локализации оседлых макрофагов в интиме, очагов некроза и кальциноза; атероматоз не затрагивает коллагеновые и эластические структуры в стенке артерий. Артериосклероз и атероматоз как проявление атеросклероза — это два самостоятельных патологических процесса в стенке артерий эластического типа.

Артериолосклероз является следствием гликирования цепей коллагена и эластина в стенке артериол мышечного типа, постартериол, в эндотелии и перицитах обменных капилляров. Микроангиопатии инициируют только процессы гликирования и действия гликотоксинов, поскольку в артериолах мышечного типа нет интимы, которая является локальной интерстициальной тканью для сбора и утилизации биологического «мусора» из крови, из внутрисосудистого пула межклеточной среды. Ключевые слова: глюкоза, метилглиоксаль, конечные продукты гликирования, атеросклероз, артериосклероз и артериолосклероз.

В структуре заболеваемости в развитых странах мира ведущее место занимают ишемическая болезнь сердца и инфаркт миокарда, которые обусловлены развитием атеросклероза, его основных симптомов — атероматоза интимы артерий и гиперлипидемии, в первую очередь гипертриглицеридемии.

Зависимость между содержанием глюкозы в крови пациентов

Установлена прямая зависимость между содержанием глюкозы в крови пациентов и летальностью в течение года после перенесенного инфаркта миокарда. Все больше внимания уделяют функциональным параметрам артерий эластического ти- па; это касается не только атероматоза интимы при ате- росклерозе, но и нарушения метаболизма глюкозы, из- менения стенок артерий эластического типа — артерио- склероза, а также функционального состояния артериол мышечного типа (артериальных сфинктеров), прекапил- ляров и поражения обменных капилляров — артериоло- склероза.

Артериосклероз — патологический процесс, который развивается в прок- симальном отделе артериального русла, в артериях эластического типа при длительной гипергликемии. Он проявляется потерей эластичности тканей крупных и средних артерий, увеличением их ригидности, наруше- нием структуры рыхлой соединительной ткани (РСТ).

Результатом этого является уменьшение эластичности артерий, увеличение ригидности стенки и повышение скорости проведения пульсовой волны. Происходит это главным образом за счет дегенеративных изменений в эластических структурах (длинных цепей коллагена и эластина) в РСТ артерий эластического и мышечно-эла- стического типов, преимущественно средних и крупных артерий.

При атеросклерозе поражение артерий эласти- ческого типа происходит за счет формирования атеро- матоза (накопление in situ липидов, формирования бля- шек), что, однако, не затрагивает коллагеновые и эласти- ческие структуры РСТ в стенке артерий. Атеросклероз и артериосклероз — два самостоятельных патологических процесса в интиме и медии артерий эластического типа; атеросклероз инициирует нарушение переноса жирных кислот (ЖК) в форме триглицеридов (ТГ) в составе ли- попротеинов очень низкой плотности и липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) с формированием бляшек из неполярных липидов в интиме артерий.

Артериосклероз инициируют гипергликемия, процесс химическо- го гликирования белковых цепей коллагена и эластина как результат химического воздействия глюкозы и ее токсичных метаболитов — гликотоксинов. Нарушения метаболизма глюкозы, образование гликотоксинов, про- межуточных продуктов гликирования и конечных про- дуктов гликирования (КПГ) рассматривают как факторы риска, которые инициируют развитие артериосклероза и прогрессирование атеросклероза; сахарный диабет; синдром резистентности к инсулину; микрососудистые осложнения, артериолосклероз, микроангиопатии. Реакция гликирования, биологическая функция эндоэкологии и биологическая реакция воспаления. Химическое взаимодействие глюкозы и белков описал Л. Мейлард.

Позже изложены два пути образования КПГ: первый — это реакция Мейларда с последователь- ным превращением продуктов взаимодействия глюко- зы и белка в основание Шиффа (связь —N=C—) в це- пи, а далее — перестройка в продукт Амадори.

Второй путь — образование КПГ при действии гликотоксинов сразу, минуя две первые стадии (рис. 1). Гликогемогло- бин и гликоальбумин (фруктозамин), которые использу- ют как тесты компенсации сахарного диабета, химиче- ски являются промежуточными продуктами Амадори. Гликированный гемоглобин в клинике рассматривают как интегральный ретроградный показатель гликемии в предшествующие 2 мес; физиологическое содержание его не превышает 7%; патологические результаты могут быть выше в 2—3 раза. Более быстрый, афизиологический путь образова- ния КПГ in vivo происходит в реакции не с глюкозой, а с гликотоксинами; формируется он при гипергликемии. Нарушения метаболизма глюкозы происходят разными путями: полиоловым, гексозаминовым и путем обра- зования гликотоксинов — глиоксаля и метилгиоксаля (МГ).

При гипергликемии происходит афизиологиче- ский метаболизм глюкозы (полиоловый путь) с обра- зованием вторичных продуктов — спиртов полиолов. Спирты, которые содержат в молекуле более трех ги- дроксильных (-ОН) групп, именуют полиолами. Они вступают в биохимические реакции, которые нарушают функцию клеток, инициируют формирование нейтро- филами активных форм кислорода (АФК).

Полиолы нарушают биодоступность оксида азота (NO) для гладко- мышечных клеток артериол с формированием перокси- нитрита (ONOO). Это нарушает микроциркуляцию на уровне артериол мышечного типа, постартериол и обменных капилля- ров. Полиолы являются осмолитами, накопление их в цитозоле приводит к выраженному увеличению объема клеток. Это нарушает функцию ми- тохондрий и пероксисом, приводя, в частности, к отеку головного мозга в условиях диабетического и иного по этиологии кетоацидоза.

Метаболизм глюкозы по гликоза- миновому пути коррелирует с син- дромом резистентности к инсулину; возможно, это определено гликиро- ванием рецепторов и нарушением передачи сигнала инсулина в клетки. Триозофосфаты, которые накапли- ваются в клетках при гликолизе, в свою очередь в результате внутримо- лекулярной перестойки могут пре- вращаться в α-глицерофосфат. На- копление триозофосфатов приводит к образованию карбонильных соеди- нений диальдегида глиоксаля, МГ и 3-дезоксиглюкозона; последние могут формировать КПГ с белками, липидами и даже с ДНК. Активные диальдегиды — глиоксаль и МГ — обладают токсичностью и поврежда- ют белки, липиды и нуклеотиды. Метаболиты глюкозы (глиоксаль, МГ) и конеч- ный продукт окисления ЖК — малоновый диальдегид (МДА) являются по сути изоформами бивалентных веществ, которые сразу формируют КПГ.

Глиоксаль — физиологический метаболит глюкозы, но при гипергли- кемии его образуется слишком много; клетки не успе- вают инактивировать его в физиологическом глиокси- латном цикле. Патологическим метаболитом глюкозы, ЖК, кетоновых тел является и МГ. Взаимодействуя с аминогруппами аминокислотных остатков, в первую очередь лизина и аргинина, глиоксаль и МГ образуют КПГ. Эксперименты и клинические данные показали, что интенсивность гликирования белков при действии МГ нарастает при сахарном диабете в большей степени, чем увеличивается содержание глюкозы. Эффективный контроль гликемии, однако, не уменьшает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний. Гликирование протеинов происходит медленно, не- ферментативно; примером является гликирование бел- ков хрусталика глаза и формирование катаракты.

Развитие постпрандиальной гипергликемии уже может повысить содержание в крови гликированного гемогло- бина. Удаление больших по молекулярной массе КПГ из стенки артерий эластического типа происходит только при формировании in situ биологической реакции вос- паления. Этот многостадийный процесс определен тем, что тoлл-подобные (от англ. toll — погребальный звон) рецепторы, которые составляют основу врожденного иммунитета, способны различать белки по принципу «свой — не свой». Локализованные на мембране клеток РСТ толл-подобные рецепторы определяют наличие эн- догенных флогогенов (инициаторы воспаления), в том числе и КПГ, как «не свои», фиксируя нарушение «чи- стоты» межклеточной среды, биологической функции эндоэкологии.

Они же для удаления большого «биоло- гического мусора» (более 70 кДа) запускают многоста- дийную биологическую реакцию воспаления. Употре- бление термина «биологический мусор» продиктовано тем, что уже десятки лет мы говорим о рецепторах- «мусорщиках» (скевенджер-рецепторах). Они распола- гаются на плазматической мембране оседлых макрофа- гов и предназначены для сбора и утилизации отработавших свой срок эндогенных молекул белков и иммунных комплексов. Формируемые при гликировании in vivo эндогенные флогогены — КПГ — часто являются структурирован- ными белками; деструкция их может происходить только in situ. Осуществляют это расположенные в интиме осед- лые макрофаги и моноциты гематогенного происхожде- ния, которые трансформируются в макрофаги в очаге биологической реакции воспаления.

Моноциты преодолевают монослой эндотелия per diapedesid и формируют инфильтрацию лейкоцитами. Утилизация КПГ происхо- дит не в интерстициальной ткани, а в местах, поврежден- ных гликированием коллагеновых и эластических струк- тур. Со временем биологическая реакция воспаления за- канчивается формированием фибробластами фиброзной ткани, что существенно нарушает свойства артерий эла- стического типа и естественно их функцию. Это и есть причина разрушения локальных структур стенки артери- альных сосудов эластического типа с развитием патоло- гических процессов. Длинные цепи (волокна) коллагена и эластина формируют продольный каркас, который и определяет эластичность артерий эластического типа, их способность к растяжению при прохождении пульсовой волны и возвращение в исходное состояние. Не очень длинные молекулы коллагена и эластина соединены мно- гочисленными продольными сшивками с образованием длинных волокон, которые располагаются по всей длине артерий эластического типа. При химическом (неферментативном) взаимодей- ствии глюкозы и гликотоксинов с аминокислотными остатками белка в межклеточной среде происходит об- разование афизиологических не продольных, а попереч- ных сшивок. При этом в стенке артерий эластического типа происходит формирование соединительноткан- ных структур наподобие сетки, которая ограничивает растяжение в поперечном направлении. При действии неспецифичных металлопротеиназ (внеклеточных про- теаз) в стенке артерий гидролизованные фрагменты кол- лагена и эластина вместе с КПГ появляются в межкле- точной среде. Присутствие их выявляют толл-подобные рецепторы; они инициируют биологическую реакцию воспаления. При этом часть КПГ выходит в межкле- точную среду.

Будучи эндогенными антигенами, КПГ становятся объектом наработки лимфоцитами аутоан- тител. Иммунокомпетентные клетки выставляют на плазматическую мембрану неспецифичные рецепторы- «мусорщики». Используя методы иммуноферментного анализа, КПГ и фрагменты растворимых рецепторов можно определить и в сыворотке крови.

+++ Рис. 2. Варианты химического образования КПГ (AGE1 —AGE 5) в метаболизме глюкозы в условиях гипергликемии и сахарного диабета и МГ как гликотоксин.

За гликированием белков следуют нарушение био- логической функция эндоэкологии — «замусоривание» межклеточной среды КПГ — эндогенными флогогенами; активация биологической реакции воспаления с одно- временной реализацией синдромов системного воспали- тельного ответа и компенсаторной противовоспалитель- ной защиты; синтез иммунокомпетентными клетками первичных и вторичных гуморальных медиаторов био- логической реакции воспаления; активация окисления КПГ (как и всех иных флогогенов) АФК при физиоло- гическом действии нейтрофилов. При «замусорива- нии» межклеточной среды, казалось бы, столь разными эндогенными флогогенами, как КПГ и липопротеины, ко- торые не сформировали лиганд, биологическая реакция воспаления является единой. Характерные черты ее in vivo определяют только особенности самих эндогенных флогогенов или экзогенных, инфекционных патогенов. Каковыми бы ни были этиологические особенности био- логического «мусора» в межклеточной среде, патогенез биологической реакции воспаления in vivo един.

Конечные продукты гликирования. In vivo КПГ (рис. 2) обладают спонтанной флюоресценцией. Уси- ление флюоресценции кожных покровов выявляют у пациентов с сахарным диабетом. С учетом длительной жизни РСТ и плотной (организованной) соединитель- ной ткани, такой как коллаген, предложено использовать спонтанную флюоресценцию кожи как интегральный тест гипергликемии. У пациентов с хронической по- чечной недостаточностью в плазме крови специфичные КПГ формируются и при гликировании белков в эритро- цитах. Гликотоксины могут гликировать аполипопроте- ины (апо)А-I, В-100, инсулин и даже ростовые факторы. Накапливаются КПГ и в ЛПНП, реагируя с апоВ-100, дальнейшее окисление КПГ АФК в интиме артерий эла- стического типа.

Комплексы КПГ+ЛПНП не связывают апоВ-100 рецепторы, и они длительно циркулируют в плазме крови. В результате химической реакции гликирования в интиме артерий повышается содержание попереч- но-сшитых волокон коллагена и фибронектина. Свя- зывание между КПГ и коллагеном, а также эластином увеличивает ригидность стенки артерий эластического типа. Гликирование ламинина и коллагена обусловли- вает усиление адгезии на матричных гликопротеинах эндотелия, активирует адгезию тромбоцитов, повышает содержание фибриногена, способствует атеротромбозу в проксимальном отделе артериального русла, в интиме артерий эластического типа. Как мужчины, так и жен- щины в возрасте старше 60 лет имеют в плазме крови более высокое содержание КПГ, чем в возрасте 45 лет. У практически здоровых людей содержание КПГ в эритроцитах, при определении методом жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии достоверно мень- ше — 0,42%; при сахарном диабете 2-го типа оно увели- чивается до 0,75%. Эта зависимость остается посто- янной при учете массы тела и количества потребляемых калорий. Достоверная позитивная корреляция при всех условиях сохраняется между содержанием в плазме крови гликотоксинов и КПГ. Позитивная зависимость прослежена для концентрации в плазме крови КПГ и ко- нечного продукта эндогенного окисления ЖК — МДА.

Столь же выраженная позитивная корреляция имеется между уровнем КПГ, МГ и синдромом резистентности к инсулину. Поглощение гликотоксинов с пищей поло- жительно коррелирует с содержанием в плазме крови КПГ и МГ. Уровень гликотоксинов в пище, содержание КПГ и МГ в плазме крови положительно коррелируют с содержанием С-реактивного белка при определении его высокочувствительным методом. Положительная зави- симость отмечена и для отношения С-реактивного белка и синдрома резистентности к инсулину. Высокозначимая зависимость между МГ и КПГ яви- лась причиной того, что определение в плазме крови МГ методом высокоэффективной жидкостной хроматогра- фии стали рассматривать как косвенное, но достоверное определение содержания КПГ in vivo как в белках, так и липидах. Содержание в плазме крови МГ, от- ражая уровень КПГ, является фактором риска развития ишемической болезни сердца и у пациентов без сахарного диабета. Повышенное содержание МГ в плаз- ме крови является фактором риска нарушения функции почек (диабетическая нефропатия) с явлениями гломе- рулосклероза и почечной недостаточности, а также по- казателем нарушения биологической функции эндоэко- логии и биологической реакции врожденного иммуни- тета.

Зависимость между высоким уровнем КПГ и резистентности к инсулину прослежена и у мышей при высокожировой диете и добавлением КПГ в пищу. Пища с высоким содержанием КПГ — фактор риска па- тологии артерий, сочетанных нарушений микро- и ма- кроциркуляторного отделов артериального русла. Ма- лые КПГ и гликотоксины могут быть профильтрованы в клубочках, и их можно определить в моче. Бóльшие же КПГ клетки эндотелия постартериол, капилляров путем биологической реакции трансцитоза переносят к мезан- гиальным клеткам. Утилизация КПГ в них инициирует воспаление и патологический процесс, который закон- чится формированием гломерулосклероза и хрониче- ской почечной недостаточности. Эндогенное образование КПГ медленно происходит и в физиологических условиях; оно существенно усили- вается при сахарном диабете и длительной гиперглике- мии. Образование КПГ происходит как в цитозоле кле- ток, так и в межклеточной среде. Формирование КПГ в клетках инициируют также моносахарид фруктоза, иные гексозы, такие как глюкозо-6-фосфат, и триозы — глицероальдегид-3-фосфат. Повышенное содержание КПГ в цитозоле клеток эндотелия можно определить уже через неделю гипергликемии. При хронической ги- пергликемии изменения в клетках эндотелия усиливают прокоагулянтные свойства, увеличивают экспрессию молекул взаимодействия клеток и активацию тканевых факторов роста. Роль КПГ в патологии артерий проксимального отде- ла артериального русла подтверждают и экспериментальные данные:

происходит накопление КПГ в местах по- ражения сосудов; введение предшественников КПГ или гликированных белков инициирует патологию стенки сосудов при сахарном диабете; на фоне изменения струк- туры белков в матриксе сосудов при действии КПГ in vitro развивается дисфункция клеток; ингибиторы обра- зования КПГ подавляют развитие патологического про- цесса. У крыс с повышенным содержанием КПГ в пище формируется синдром резистентности к инсулину . Содержание в плазме крови КПГ является достоверным фактором риска развития ишемической болезни сердца и коронарного атероматоза.

Длительное кормление мышей изокалорийной пищей с наполовину сниженным содержанием КПГ предотвращает характер- ное повышение с возрастом окисления субстратов АФК и увеличивает продолжительность их жизни.

Рецепторы для конечных продуктов гликирова- ния. Выведение КПГ из межклеточной среды происхо- дит путем связывания с рецепторами-«мусорщиками» на плазматической мембране клеток РСТ. Рецепторы для КПГ имеют на мембране клетки эндотелия, гладко- мышечные клетки, мононуклеарные фагоциты и нейроны. КПГ в межклеточной среде могут связываться и с рецепторами для иных лигандов, в частности для β-цепей амилоида, с рецепторами-«мусорщиками» макрофагов. Рецепторы экспрессированы на мембра- не клеток РСТ в межклеточной среде и в интерстици- альной ткани паракринных сообществ (печень, легкие, монослой эндотелия, моноциты, дендритные клетки нейроглии и нейроны). Далее клетки преодолевают мо- нослой эндотелия per diapedesis, появляются в интиме или межклеточной среде и «инфильтрируют» ткани в месте локальных очагов воспаления. Крысы с выбитым (knock-out) геном рецептора КПГ становятся резистентными и к экзогенным патогенам септического шока. Это указывает на то, что рецепторы КПГ являют- ся членами семейства толл-подобных рецепторов, но ис- полняют более широкий круг «обязанностей». Содержание «растворимых» рецепторов для КПГ отрицательно коррелирует с частотой сердечно-сосуди- стых заболеваний и у пациентов без сахарного диабета. Накопление в межклеточной среде растворимых фрагментов — рецепторов для КПГ — обусловливает повреждение стенки артерий, увеличивает трансцитоз макромолекул через монослой эндотелия и агрегацию тромбоцитов.

Накопление в интерстициальной ткани комплекса КПГ—рецептор способствует миграции мо- ноцитов в интиму артерий эластического типа и одно- временно инициирует наработку и секрецию нейтро- филами АФК. Повреждение эндотелия вызывает его дисфункцию в виде увеличения секреции эндотелина, уменьшения продукции NO и нарушения микроцирку- ляции в паракринных сообществах клеток. В зависи- мости от уровня гипергликемии КПГ образуются и при гликировании внутриклеточных белков. КПГ связывают и иные рецепторы-«мусорщики», локализованные на мембране оседлых макрофагов. Не исключено, что один лиганд может связывать и несколько рецепторов, формируя мультифасеточное вза- имодействие. Биологическая роль растворимых фраг- ментов рецепторов для КПГ, как и интегральных белков на мембране, состоит в удалении из межклеточной сре- ды и плазмы крови КПГ и далее их утилизации путем активации биологической реакции воспаления в интиме артерий.

Определяя в плазме крови количество МГ, КПГ или растворимых рецепторов для КПГ, можно оценить индивидуальный прогноз и эффективность терапии. У больных с почечной недостаточностью количество растворимых рецепторов для КПГ в крови увеличивается. Вероятно, они не могут быть удалены (экскретированы) с мочой, а связывание больших КПГ с рецепторами и поглощение их макрофагами происходят медленнее. У пациентов с артериальной гипертонией содержа- ние в плазме крови растворимых рецепторов для КПГ может быть снижено по причине увеличения гломеру- лярной фильтрации и экскреции с мочой. Одновремен- но происходит гликирование интегральных белков на плазматической мембране подоцитов, взаимодействие гликотоксинов с волокнами РСТ в базальной мембране почек и отложение комплексов растворимые рецепторы—КПГ между мезангиальными клетками с развитием диабетической нефропатии.

Содержание в плазме крови растворимых рецепторов для КПГ можно рас- сматривать и как прогностический фактор, который не- гативно коррелирует с коронарным атероматозом. При курении определенная роль принадлежит карбониль- ным соединениям, которые образуются при сгорании табака. Курильщики вдыхают с дымом и гликотоксины, которые реагируют с остатками лизина и аргинина, фор- мируют КПГ — флогогены, инициаторы биологической реакции воспаления. Вероятно, это и является причиной хронического воспалительного процесса в РСТ верхних дыхательных путей и паракринных сообществах пнев- моцитов. Вероятно, имеется сходство между экзо- генными патогенами, которые формируются при высо- кой температуре сгорания табака и при стерилизации растворов глюкозы для внутривенного введения. Растворимые рецепторы взаимодействуют с раство- римыми лигандами, далее их связывают фиксированные на мембране интегральные протеины. По одной версии, растворимый домен-рецептор оптимален для связыва- ния растворимого лиганда с растворимым рецептором и последующей ассоциацией комплекса с нерастворимым рецептором на мембране. Согласно другому мнению, растворимый домен-рецептор увеличивает число не- специфичных лигандов, которые может связать и погло- тить один рецептор-«мусорщик». Возможно, существу- ют и конкурентные отношения между растворимыми малыми КПГ. При этом отношение фиксированных на мембране и растворимых рецепторов в межклеточ- ной среде составляет 1:1.

Полагают, что связывание токсичных лигандов с растворимыми рецепторами еще до поглощения их оседлыми макрофагами является эле- ментом детоксикации. На фоне сахарного диабета экспрессия рецепторов для КПГ на мембране монослоя эндотелия усилива- ется, за ней происходят активация биологической реакции трансцитоза, сбор и утилизация эндогенных флогогенов в интиме как интерстициальной ткани для локального внутрисосудистого пула межклеточной среды.

Происходит это путем фагоцитоза оседлыми макро- фагами КПГ через рецепторы-«мусорщики»; напомним, что фагоцитоз чего-либо функциональными фагоцитами со времен И. И. Мечникова именуют биологической ре- акцией воспаления. Мыши с экспериментальным сахарным диабетом, у которых усилена экспрессия ре- цепторов для КПГ, склонны к нефропатии, а гомо- зиготные мыши с выбитым геном, напротив, являются резистентными. Есть основания полагать, что рецепторы для КПГ являются реальными инициаторами биологической реакции воспаления, активаторами окисления белков и ЖК в липидах. Артериолосклероз — гликирование коллагено- вых структур артериол мышечного типа, эндотелия, перицитов сети обменных капилляров и межклеточ- ного матрикса. Принципиальным отличием РСТ от других типов соединительной ткани является избыток внеклеточного матрикса при сравнительно небольшом числе клеток. Матрикс обеспечивает организованную среду, в которой мигрирующие клетки могут взаимодей- ствовать друг с другом. Все макромолекулы внеклеточ- ного матрикса синтезируют клетки РСТ; в основном это фибробласты и фенотипически измененные (секретор- ные) гладкомышечные клетки. В специализированных типах РСТ (хрящевая и костная ткань) матрикс нара- батывают хондробласты и остеобласты.

Матрикс РСТ состоит из трех основных компонентов: гелеобразного вещества, коллагеновых и эластиновых волокон. Ге- леобразная желатиновая среда является компонентом внеклеточного матрикса; она сформирована из протео- гликанов, многочисленных цепей из полипептидов и по- лисахаридов (гликозамингликанов), которые соединены ковалентными связями. Структура геля интимы артерий армирована волок- нами трех типов:

• ● коллагеновые волокна формируют скелет соедини- тельной ткани;
• ● гибкие волокна эластина и придают РСТ эластич- ность;
• ● сетчатые (ретикулярные) волокна объединяют все остальные компоненты ткани.

Итогом гликирования РСТ являются:

• формирование бифункциональными реагентами (гли- оксаль, МГ и МДА) «сшивок» между гликированны- ми белками;
• необратимое образование КПГ в матриксе РСТ и из- менение субстрата для физиологического протеолиза;
• инактивация ферментов — металлопротеиназ;
• нарушение функции нуклеиновых кислот;
• формирование антигенности гликированных протеинов с образования иммунных комплексов.

In vivо нет ферментов, которые могут гидролизовать КПГ; в результате они являются структурированным биоло- гическим «мусором». Нарушение при сахарном диа- бете эндотелийзависимой вазодилатации является следствием действия гипергликемии, реакции глики- рования и формирования КПГ.

При артериолосклерозе, при микроангиопатии (МАП) в ткани почек при сахарном диабете отмечено: ● наличие большого числа эндо- и экзосом, усиление биологической реакции трансцитоза; ● выраженное изменение формы перицитов, уменьше- ние площади соприкосновения эндотелиоцитов и пе- рицитов между собой и с базальной мембраной; ● значительное утолщение базальной мембраны ка- пилляров и венул.

При диабетической нефропатии одновременно можно выявить прогрессируюший гломерулосклероз, липоидоз и интерстициальный фиброз. При микроангиопатии кожа во всех об- ластях тела претерпевает сходные изменения. Основными нарушениями в микроциркуляторном русле кожи при сахарном диабете являются:

• дистрофические изменения монослоя эндотелия с активацией биологической реакции трансцитоза;
• повышение проницаемости барьера между плазмой крови (внутрисосудистым пулом) и локальными пу- лами межклеточной среды;
• нарушение функции перицитов, подоцитов (увели- чение щелевых промежутков между ножками подо- цитов) и гладкомышечных клеток в постартериолах, капиллярах и венулах;
• утолщение базальной мембраны в капиллярах и ве- нулах;
• гиалиноз стенок артериол мышечного типа.

Утолщение базальной мембраны, на которой рас- полагается монослой клеток эндотелия, является след- ствием не ускоренного накопления матрикса, а процессом замедления его физиологической деградации, т. е. болезнью «накопления». Выраженные изменения микроциркуляции при са- харном диабете происходят и в миокарде. Даже у па- циентов без сахарного диабета, но с нарушенной толерантностью к глюкозе и синдромом резистентности к инсулину резервы коронарного кровотока уменьшаются.

Нарушение функции микроциркуляторного русла in vivo при сахарном диабете про- исходит столь системно, что можно, рассматривая нарушения микроциркуляторного русла в биоптате кожи, составить представление и о поражении капилляров, венул и в ткани миокарда. МАП — комплекс патологических изменений в стенке сосудов микроциркуля- ции в паракринных сообществах клеток, в капиллярах и венулах, в которых функционирует большое коли- чество малодифференцированных и функционально плюропотентных клеток — перицитов. Даже в рядом расположенных, но филогенетически более поздних структурах — артериолах мышечного типа (локаль- ных перистальтических насосах в каждом из пара- кринных сообществ) и постартериолах (функциональных сфинктерах системы кровообращения) перициты встречаются в форме единичных клеток.

Почему при сахарном диабете происходит преимущественное поражение этих клеток?

Для каждого патологического процесса в отличие от полиэтиологичности патогенез только один: этиологических факторов много — патогенез всегда един. При каждом заболевании в межклеточной среде происходит накопление специфичного биологического «мусора»: при сахарном диабете и МАП это глюкоза, гликотоксины и КПГ, при атеросклерозе и МАП — липопротеины очень низкой плотности и ЛПНП, которые не сформировали апоЕ/В-100- и апоВ-100-лиганды, при артериальной гипертонии — ионы Na+, при ожирении — ТГ с афизиологическим составом этерифицированных ЖК.

Обязательной частью биологической реакции воспаления является окисление белков и ли- пидов АФК и не в виде кратковременного «стресса», а в форме длительного патологически усиленного процесса физиологической денатурации эндогенных флогогенов.

Гликированию подвержены не только аминокислотные остатки белков, липопротеинов как липидпереносящих макромолекул белка, но и липиды.

Аминофосфолипиды непосредственно реагируют с глюкозой, образуя КПГ, которые далее подвергаются окислению АФК. При сахарном диабете гликирование и последующее окисление затрагивают как внутриклеточные, так и внеклеточные протеины. Функционально поврежденные протеины замещают новые, а гликированные молекулы подвергаются утилизации. В ходе клеточного протеоли- за в лизосомах высвобождаются свободные гликирован- ные и окисленные аминокислоты. Концентрация в плазме и экскреция с мочой таких продуктов при сахарном диабете значительно повышаются. Чувствительность межклеточного матрикса РСТ к действию КПГ определена медленным метаболизмом и физиологически длительным периодом функции макромолекул белка, когда замещение волокон вновь син- тезированными проходит медленно.

Гликирование в еще большей мере увеличивает время жизни молекул коллагена, поскольку, будучи гликированными, они ста- новятся резистентыми к физиологическому действию эндогенных коллагеназ, которые обеспечивают хотя и медленное, но все-таки обновление тканей, уменьшая ригидность стенок артерий. Различие патологических процессов in vivo опреде- ляют только физико-химические или функциональные особенности эндогенных флогогенов или экзогенных (в том числе инфекционных) патогенов.

В физиологических условиях оседлые макрофаги не поглоща- ют ЛПНП и на их клеточной мембране нет апоВ-100- рецепторов.

Когда же эти клетки вынуждены поглощать безлигандные, окисленные ЛПНП как биологический «мусор» через рецепторы-«мусорщики», оказывается, что в лизосомах оседлых макрофагов нет кислых эсте- раз для полиеновых эфиров спирта холестерина. Холестериновые эфиры эссенциальных полиеновых ЖК лизосомы не могут гидролизовать, и они навсегда остаются в интиме, формируя последовательно атероматоз, атеротромбоз, ишемическую болезнь сердца и инфаркт миокарда. Конечные продукты гликирования и патология сердечно-сосудистой системы. Для изменений при действии КПГ стенки артерий эластического типа характерно увеличение толщины комплекса интма—медиа и уменьшение просвета сосуда параллельно увеличению содержания в плазме крови КПГ и МГ.

При поражении межклеточного матрикса стенки артерий эластического типа происходят нарушение синтеза NО — гуморального медиатора эндотелийзависимой вазодилатации артериол мышечного типа; формирование биологической реакции воспаления, синдрома системного воспалительного ответа и синдрома компенсаторной противовоспалительной защиты; гипер- плазия гладкомышечных клеток медии; увеличение содержания в матриксе интимы артерий волокон кол- лагена и эластина; формирование атероматоза и атеротромбоза; инфильтрация ткани артерий лейкоцитами гематогенного происхождения; увеличение ригидно- сти стенки артерий эластического мышечного типа и скорости распространения пульсовой волны как у человека, так и в эксперименте у животных. Значительное увеличение содержания КПГ происходит в артериолах не только при сахарномдиабете, но и при артериальной гипертонии; пропорционально морфо- логическим изменениям увеличивается жесткость стенки артерий и скорость проведения пульсовой волны. Это достоверно ассоциировано с накоплением в тканях КПГ и при начальных стадиях артериальной гипертонии.

Для сахарного диабета 2-го типа характерны гипергликемия и активация гликотоксичности, формирование эндогенных флогогенов (КПГ) и нарушение «чистоты» межклеточной среды. В условиях гипергликемии в течение 2 мес каждая пятая молекула гемоглобина крови может быть гликирована. Денатурированные молекулы коллагена, эластина и иных протеинов становятся in vivo большими эндогенными флогогенами, и удалить их из межклеточной среды можно только путем актива- ции биологической реакции воспаления. Образование КПГ — основа патологии микроциркуляторного русла, биологической реакции воспаления, патологии сердеч-но-сосудистой системы формирования кардио-, нефро-, мио-, нейро- и гепатопатий и ускорения возрастных изменений. Термин «конечные продукты гликирования» включает иммунохимическое определение как гликированных белков, так и липидов.

При длительной гипергликемии можно выявить гликирование белков и кардиомиоцитов, что может инициировать гипертрофию левого желудочка и далее сердечную недостаточность. Экспрессия рецепторов для КПГ увеличивается при дей- ствии ингибитора ангиотензинпревращающего фермента. Морфологически и иммунохимически в миокарде крыс со стрептозотоциновым диабетом выявили большое количество КПГ. Тестом активации диабетической МАП может являться и увеличенное содержание глиоксаля, МГ, МДА и даже ТГ.

На рис. 3 представлены строение нейрона и особен- ности анатомии его наиболее длинного отростка — аксона; рассмотрение этого, мы полагаем, дает возможность понять причины формирования микроневропатий у пациентов с сахарным диабетом. При сахарном диабете развивается специфичная клиническая симптома- тика микроневропатии; это происходит в силу того, что г?