Endotēlija priekšteču šūnas asinsvados

Endotēlijs ir plakanu šūnu kārta, kas klāj visu asinsvadu iekšpusi, no lielajām artērijām līdz sīkākajiem kapilāriem. Kopumā tas ir milzīgs audu apjoms, kas izkaisīts pa visu ķermeni. Tā šūnas ražo vielas, kas paplašina asinsvadu, kavē trombocītu salipšanu un regulē iekaisuma šūnu iekļūšanu sienā.

Endotēlija bojājums rodas no daudziem cēloņiem: augsta asinsspiediena radītas mehāniskas slodzes, augsta cukura līmeņa, smēķēšanas, iekaisuma, kā arī tieši no medicīniskām procedūrām, piemēram, asinsvada paplašināšanas ar balonu vai stenta ievietošanas.

Ja bojātā vieta netiek ātri pārklāta ar jaunu, veselu endotēliju, tur uzkrājas trombocīti, iekaisuma šūnas un tauki. Tieši tāpēc endotēlija atjaunošanās ātrums ir viens no faktoriem, kas nosaka, vai bojājuma vietā attīstīsies aterosklerozes plāksne vai arī viss sadzīs bez sekām.

Cilmes šūna spēj gan bezgalīgi atjaunot sevi, gan pārtapt vairākos dažādos šūnu tipos. Priekšteču šūna ir jau soli tālāk: tā vēl nav nobriedusi, bet tās attīstības iespējas jau ir sašaurinātas, un pašatjaunošanās spēja ir ierobežota. Tieši tāpēc precīzāk ir runāt par endotēlija priekšteču, nevis cilmes šūnām.

Vēsturiski šīs šūnas identificēja pēc virsmas olbaltumvielu kombinācijas, kas raksturīga gan asinsrades, gan endotēlija šūnām. Tomēr izrādījās, ka šīs pazīmes neatšķir divus atšķirīgus šūnu tipus, kuri abi sākotnēji tika ieskaitīti vienā grupā.

Mūsdienās nošķir šūnas, kas patiešām spēj dalīties un izveidot jaunu asinsvadu, un šūnas, kas pieder mieloīdajai rindai un asinsvadu sienā neiebūvējas, bet atbalsta labošanu, izdalot augšanas faktorus. Abu grupu darbs ir nepieciešams, tomēr mehānisms ir pilnīgi atšķirīgs.

Bojājuma vietā audi izdala signālvielas, kas paziņo par skābekļa trūkumu un bojājumu. Galvenā no tām ir asinsvadu endotēlija augšanas faktors, kas vienlaikus ir signāls kaulu smadzenēm atbrīvot savas rezerves šūnas un signāls tuvējām endotēlija šūnām sākt dalīties.

Cirkulējošās šūnas pieķeras bojātās vietas tuvumā, izmantojot īpašas saistīšanās molekulas, kuras parādās uz iekaisušā endotēlija. Pēc tam tās izspiežas cauri sienai un nonāk audos, kur vai nu iebūvējas jaunajā asinsvadā, vai izdala vielas, kas palīdz vietējām šūnām.

Šis process ir izteikti atkarīgs no vecuma un riska faktoriem. Smēķēšana, cukura diabēts, augsts asinsspiediens un hroniska nieru slimība ir saistīti ar mazāku šo šūnu skaitu asinīs un vājāku to darbspēju. Tieši šī saistība radīja ideju izmantot šo rādītāju kā asinsvadu veselības mērauklu.

1. Asinsvada iekšējais slānis tiek bojāts
2. Bojātā vieta izdala signālvielas par skābekļa trūkumu
3. Kaulu smadzenes atbrīvo priekšteču šūnas asinsritē
4. Šūnas pieķeras iekaisušajai sienai bojājuma tuvumā
5. Tās izspiežas cauri sienai un nonāk audos
6. Daļa iebūvējas jaunajā izklājumā, daļa izdala labošanu veicinošas vielas
7. Endotēlija slānis tiek atjaunots un iekaisums norimst

Pirmā pētniecības līnija ir šo šūnu izmantošana kā rādītājam. Ideja ir vienkārša: ja to skaits un darbspēja atspoguļo organisma spēju labot asinsvadus, tad tas varētu palīdzēt novērtēt sirds un asinsvadu risku precīzāk nekā tradicionālie faktori. Praksē šo ideju bremzē tas, ka dažādās laboratorijās šūnas nosaka atšķirīgi, un rezultāti nav savstarpēji salīdzināmi.

Otrā līnija ir šūnu izmantošana ārstēšanā. Ir pētītas metodes, kurās pacientam ievada viņa paša šūnas ar cerību uzlabot asinsriti sirdī vai kājā, kad asinsvadu operācija nav iespējama. Rezultāti ir bijuši dažādi un vēl nav novedusi pie plaši lietotas standarta ārstēšanas.

Trešā līnija ir pretēja: audzējiem augšanai nepieciešami jauni asinsvadi, un šo šūnu piesaiste ir viens no mehānismiem, kā audzējs to panāk. Tāpēc šeit mērķis ir nevis veicināt, bet kavēt to darbību.

Ceturtā līnija ir šo šūnu izmantošana asinsvadu protēžu un audu inženierijas konstrukciju pārklāšanai, lai mākslīgā asinsvada iekšpuse iegūtu dzīvu izklājumu un nesarecinātu asinis.

• Asinsvadu labošanas spējas novērtēšana pētījumos
• Sirds un kāju asinsrites uzlabošanas mēģinājumi
• Audzēju asinsvadu veidošanās kavēšana
• Mākslīgo asinsvadu iekšējā izklājuma veidošana
• Stenta pārklāšanās ātruma pētīšana pēc asinsvadu procedūrām

Pirmais pārpratums ir tās saukt par cilmes šūnām. Tās nav pilnvērtīgas cilmes šūnas, jo to attīstības virziens jau ir ierobežots un pašatjaunošanās spēja nav neierobežota. Šī atšķirība nav tikai terminoloģijas jautājums: no tā izriet, ka tās nevar izmantot tā, kā izmanto asinsrades cilmes šūnas transplantācijā.

Otrais pārpratums ir jaukt tās ar cirkulējošām endotēlija šūnām. Tās ir nobriedušas šūnas, kas atrāvušās no bojāta asinsvada sienas un nonākušas asinīs. Tās nav labotājas, bet gan bojājuma pēdas, un to skaits asinīs pieaug tieši tad, kad asinsvadu bojājums ir aktīvs.

Trešais pārpratums ir pārspīlēt to lomu. Pētījumi liecina, ka lielākā daļa jauno endotēlija šūnu asinsvada labošanā nāk no blakus esošajām sienas šūnām, nevis no asinsrites. Cirkulējošo šūnu ieguldījums ir reāls, bet mazāks, un lielākoties netiešs.

Galvenā metode ir plūsmas citometrija, kurā asins paraugā ar fluorescējošām antivielām iekrāso šūnu virsmas olbaltumvielas un pēc tam katru šūnu atsevišķi izlaiž cauri lāzera staram. Šādi var saskaitīt, cik šūnu nes noteiktu pazīmju kombināciju.

Otra metode ir šūnu audzēšana kultūrā un koloniju veidošanās vērtēšana. Šūnas, kas patiešām spēj veidot asinsvadu, izaug par koloniju ar raksturīgu izskatu un pēc nedēļām spēj veidot caurulītēm līdzīgas struktūras gēlā. Šī metode ir daudz laikietilpīgāka, bet funkcionāli ticamāka.

Abu metožu galvenā problēma ir standartizācijas trūkums. Dažādos pētījumos lieto atšķirīgas antivielu kombinācijas un atšķirīgus audzēšanas apstākļus, tāpēc skaitļi nav tieši salīdzināmi. Tieši tāpēc šis rādītājs nav kļuvis par klīnisku analīzi un tāpēc arī nav jēgas norādīt kādu vienu normas vērtību.

Novērojumos konsekventi parādās saistība starp asinsvadu riska faktoriem un šo šūnu mazāku skaitu vai vājāku darbspēju. Smēķēšana, cukura diabēts, augsts asinsspiediens, hroniska nieru slimība un vecums parasti šo rādītāju pasliktina.

Pretēji, regulāras fiziskās aktivitātes ir saistītas ar lielāku cirkulējošo šūnu skaitu, un tas tiek minēts kā viens no iespējamiem mehānismiem, kāpēc kustēšanās aizsargā asinsvadus. Arī vairāku plaši lietotu sirds un asinsvadu zāļu grupu lietošana pētījumos saistīta ar labāku šo šūnu rādītāju, taču zāles tiek nozīmētas pavisam citu, pierādītu iemeslu dēļ, nevis šī rādītāja dēļ.

Svarīgi uzsvērt, ka no šīm saistībām neizriet praktiski ieteikumi ārpus tiem, kas jau tāpat ir zināmi: nesmēķēt, kustēties, kontrolēt asinsspiedienu, cukura līmeni un holesterīnu. Ja ir sirds un asinsvadu slimību riska faktori vai sūdzības, piemēram, sāpes krūtīs slodzē vai kāju sāpes ejot, jāvēršas pie ģimenes ārsta, kurš vajadzības gadījumā nosūtīs pie kardiologa vai asinsvadu ķirurga.

Viena no interesantākajām atziņām šajā jomā ir tā, ka daudzos gadījumos šīs šūnas palīdz nevis kļūstot par asinsvada daļu, bet vienkārši atrodoties tuvumā un izdalot vielas. Šo darbības veidu sauc par parakrīnu, un tas nozīmē, ka šūna darbojas kā pagaidu rūpnīca, nevis kā būvmateriāls. Pētījumos ar dzīvniekiem izrādījās, ka pat šūnu izdalītais šķidrums bez pašām šūnām spēj uzlabot asinsrites atjaunošanos.

Šis atklājums pārvērta visu jomu. Ja galvenais ir izdalītās vielas, tad ārstēšanā principā nav obligāti pārstādīt dzīvas šūnas, kas ir dārgi, sarežģīti un saistīti ar risku. Pietiktu ar to vielu vai nelielo membrānas pūslīšu izmantošanu, kurus šūnas izdala. Tieši šajā virzienā pēdējos gados pārvirzījusies pētniecība.

Otra mazāk zināma lieta ir tā, ka ievērojama daļa asinsvadu labošanā iesaistīto priekšteču šūnu, iespējams, nemaz nenāk no kaulu smadzenēm, bet gan no pašas asinsvada sienas ārējā slāņa, kur atklātas šūnu rezerves. Tas nozīmē, ka asinsvads lielā mērā labo pats sevi, ar vietējiem resursiem, un asinsrites ceļš ir papildinājums, nevis galvenais avots.