Механизмы развития атеросклероза — последние данные нашей лаборатории

Анна Лебедева, к.м.н., доцент кафедры кардиологии Университетской клиники кардиологии, врач-кардиолог ГКБ им. И.В. Давыдовского рассказала о том, как лаборатория атеротромбоза МГСМУ на базе ГКБ им. И.В. Давыдовского изучает причины происхождения атеросклеротических бляшек, вызывающих инфаркт миокарда и инсульт, и то, как можно помочь в предотвращении данных заболеваний.

Расскажите о лаборатории атеротромбоза, в которой вы работаете.

Лаборатория  была создана в 2013 году для выполнения научно-исследовательской работы по мегагранту Правительства РФ на базе кафедры кардиологии МГМСУ им. А.И. Евдокимова под руководством профессора Александра Шпектора и ГКБ им. И.В. Давыдовского. Руководит  лабораторией профессор Елена Васильева (главный кардиолог Москвы и главный врач ГКБ им. И.В. Давыдовского), а ведущим ученым проекта является известный российский и американский биолог, профессор Леонид Марголис, заведующий отделом межклеточных взаимодействий Национального Института Детского Здоровья и Развития Человека (NICHD), Национальных Институтов Здоровья (NIH). Леонид Марголис – известный вирусолог-иммунолог, который занимался долгие годы исследованием вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Ключевым направлением деятельности лаборатории стало изучение роли иммунных и вирусных механизмов в биологии атеросклероза.

Научное сотрудничество трех профессоров началось более 20-ти лет назад, а созданная лаборатория послужила прекрасной базой для дальнейшего развития их научных идей. Существование лаборатории внутри многопрофильной клиники создает  возможность не только проводить фундаментальные исследования, но сразу соотносить их с клинической практикой, углубляя диагностику заболеваний наших пациентов и разрабатывая новые индивидуальные подходы к их лечению. Это то, что сейчас принято называть трансляционной медициной.

После завершения работ по мегагранту, лаборатория продолжает работать, расширяя направления научных интересов. В лаборатори два рабочих языка – русский и английский, поскольку мы постоянно оnline обсуждаем результаты, получаемые нами на двух континентах.

Чем вы занимаетесь?

Исходно нас интересовал вопрос роли воспаления при развития атеросклеротических бляшек у пациентов с инсультом и инфарктом миокарда. В последние годы мы значительно снизили смертность от этих заболеваний, так как ежедневно проводим экстренные операции у данных пациентов. Однако нам интересно понять, почему же все-таки происходит рост и разрыв бляшки. Пока еще мы не научились предотвращать атеросклероз, хотя и эффективно лечим его осложнения. Поэтому мы занялись причинами возникновения бляшек и факторами, которые ведут к их разрыву и тромбозу артерий сердца и головного мозга.

Еще до официального создания лаборатории, при сотрудничестве Е.Ю. Васильевой с Л.Б. Марголисом была создана методика выделения клеток из атеросклеротических бляшек, которую мы запатентовали в 2015 году. Эта методика позволяет посмотреть состав клеток внутри каждой бляшки пациента. Раньше никто это делать не умел, потому что, даже при оперативном удалении бляшки получить из нее клетки сложно, — она очень плотная и гетерогенная. А мы разработали методику, позволяющую раздробить бляшку на живые клетки, при этом сохранить их, чтобы в последствии анализировать с помощью проточной цитометрии.

Результат наших исследований был очень интересным. Ранее уже было показано, что при высоком уровне системного воспаления, которое можно выявить по анализу крови, чаще возникают осложнения ишемической болезни сердца, чаще случаются инфаркты и инсульты. Однако, с помощью нашей методики мы выявили, что уровень воспаления внутри бляшки был еще выше, чем в крови тех же пациентов. То есть, внутри бляшки происходит дополнительная активация иммунной системы.

Что стало следующим шагом?

Следующим шагом стала попытка ответить на вопрос: если мы видим, что в участке сосуда появилось много воспалительных клеток, почему же они туда пришли? Собственно, мы попытались определить причину, почему воспалительные клетки мигрируют в бляшки. Уже долгое время в мире исследователи предполагают, что инфекции и инфекционные агенты могут приводить к активации иммунитета и миграции иммунных клеток в бляшки, однако стабильно достоверные данные до этого получить удалось только для ВИЧ-инфекции. Наш интерес остановился на вирусах герпеса человека.

Почему?

Инсульт и инфаркт миокарда по прогнозу на ближайшие 15 лет остаются ведущей причиной смертности в мире. Чем старше пациент, тем выше вероятность возникновения атеросклеротических бляшек – в сосудах мозга, сердца, и т.д. Однако ВИЧ-инфекция возникает не так часто и в любом возрасте, а для вклада в атеросклероз нужен патоген, которым заражено большинство наших пациентов и заражено чаще в более пожилом возрасте, что как раз характерно для вирусов герпеса. И мы действительно нашли данные вирусы внутри бляшек. Но в неактивном состоянии обнаруженные нами вирусы внутри бляшек никак не отличались от вирусов в неизмененных участках сонных и коронарных артерий. Сам по себе факт зараженности вирусом герпеса не вызывает роста бляшек. Но при исследовании признаков активации вирусов герпеса мы определили, что активный вирус герпеса 5 типа (по-другому, цитомегаловирус) значительно чаще встречается у пациентов с обострением ишемической болезни сердца. Более того, наличие этого типа вируса герпеса также приводило к активации иммунных клеток внутри бляшек. Вирусы герпеса в организме часто могут быть неактивны, но в некоторых ситуациях, при ослаблении иммунной защиты, происходит их реактивация, после чего развивается «иммунный ответ», что может привести к воспалению внутри бляшки и ее разрыву.

Как же вирус может влиять на развитие процесса? Все пациенты с герпесом в повышенной зоне риска?

Как я уже сказала, неактивные вирусы герпеса не вносят большой вклад в развитие бляшек, важен именно момент реактивации вируса. При этом большую роль в передаче вируса играют так называемые экстраклеточные везикулы — пузырьки, участвующие в общении клеток между собой. Они выделяются в организме человека любыми клетками, перемещаются по кровотоку и внутри тканей и могут, в том числе, вызвать иммунную активацию. Эти пузырьки очень маленького размера, и их очень сложно обнаружить с помощью стандартных методик для анализа клеток, так как клетки имеют размеры более микрона, а экстраклеточные везикулы — размером всего 100-200 нанометров.

Поэтому мы в лаборатории с нашими коллегами из NIH разработалии запатентовали оригинальную методику анализа везикул. Для этого мы прикрепляем к ним магнитные бусинки, которые светятся разными цветами, и затем очищаем их на магните. После этого мы можем проанализировать везикулы, как будто они являются клетками, с помощью проточной цитометрии. Таким образом, мы можем оценить и вирусные частицы, и везикулы, которые выделяются в кровоток. Наш первоначальный анализ показал, что у пациентов с ишемической болезнью сердца большинство везикул выделяется тромбоцитами, что объясняет механизм тромбообразования у пациентов с инфарктом миокарда. Теперь же мы начинаем изучать внутренний состав этих пузырьков и предполагаем, что они могут переносить вирусы и, в том числе, подтвердить механизм действия вирусов герпеса при атеросклерозе.

Какие разработки вы запатентовали, кроме выделения клеток бляшек и анализа везикул?

Все описанные мною исследования проводились при сборе крови или образцов бляшек пациентов, однако одномоментный анализ не позволял нам исследовать более длительные механизмы развития бляшек. Поэтому мы научились в нашей лаборатории культивировать после операции полученные атеросклеротические бляшки. В системе такой культуры мы можем оценивать вирусную активность и состав везикул, причем не одномоментно, а при длительном анализе после извлечения бляшек из организма человека. Более того, мы можем также пробовать на них новейшие лекарственные препараты.

Так, у нас запатентована методика культивирования атеросклеротических бляшек, методика анализа экстраклеточных везикул, методика выделения клеток из бляшек. Но ряд методик и исследований пока находятся в процессе патентования, эти результаты я вам пока раскрыть не могу.

Ваши исследования позволят выработать новые лекарства от инсульта и инфаркта миокарда?

Наши методики позволили более детально исследовать новые препараты для лечения атеросклероза и при положительном результате, могут кардинально поменять наш подход к предотвращению таких его осложнений, как инфаркт миокарда и инсульт.

Некоторые публикации лаборатории за последнее время:

1/ Nature Scientific Report. A System of Cytokines Encapsulated in ExtraCellular Vesicles

2/ Atherosclerosis. Ex vivo culture of human atherosclerotic plaques: A model to study immune cells in atherogenesis

3/ Journal of the American Heart Association. Cytomegalovirus-Productive Infection Is Associated With Acute Coronary Syndrome

4/ Platelets. Flow analysis of individual blood extracellular vesicles in acute coronary syndrome

5/ Nanomedicine. Antigenic composition of single nano-sized extracellular blood vesicles