Aktuality

Sympozium společnosti AlfaSigma v rámci letošních 48. angiologických dní bylo zaměřeno na problematiku cévního endotelu, endoteliální dysfunkce a úlohu endoteliálního glykokalyx. Nejnovější výzkumy endoteliálního glykokalyx představil doc. MUDr. David Astapenko, Ph.D. z LF UK a FN Hradec Králové, praktické implikace poškození funkce cévního endotelu a jeho ochrany pak rozebrali ve svých přednáškách MUDr. Jiří Matuška a MUDr. Martin Holý. V článku přinášíme některé myšlenky a údaje ze sympozia^1,2,3 a navazující informace z dalších odborných zdrojů.

Endotel je metabolicky aktivní

Endotel tvoří jednovrstevnou vnitřní výstelku cévního lumen. Poměrně dlouho se předpokládalo, že jde pouze o buněčnou nesmáčivou bariéru mezi krví a cévní stěnou, ale výzkumy posledních let jasně ukazují, že jde o metabolicky velmi aktivní orgán. Celkový povrch endotelu činí asi 500–1 000 m² a jeho hmotnost je odhadována asi na 1,5–3 kg. Endotel má celou řadu fyziologických funkcí. Kontroluje prostup jak pro buněčné elementy, tak pro nebuněčné komponenty krve mezi krví a okolními tkáněmi. Prostup krevních elementů je uskutečňován za pomoci vazoadhezivních molekul (např. E-selektin, ICAM-1, VCAM-1, PECAM-1). Endotel produkuje oxid dusnatý, látku s vazoaktivním účinkem a vlivem na inhibici exprese adhezivních molekul, adhezi a agregaci trombocytů a apoptózu endoteliálních buněk. Jeho tvorba je zprostředkována NO-syntázou, která je aktivována smykovým napětím krevního proudu (shear stress), hypoxií a některými lokálními působky. Endotel produkuje také prostacyklin a endothelium-derived hyperpolarizing factor. Naopak látkou s vazokonstrikčním působením, produkovanou v endotelu, je endotelin-1. Další z funkcí endotelu je zajištění integrity cévního řečiště – intaktní endotel je dokonale nesmáčivým povrchem, který brání adhezi trombocytů. Endotel může zasahovat i do reparativních procesů a angiogeneze. Reparativní procesy v cévní stěně jsou ovlivňovány řadou cytokinů. V endotelu je produkována řada z nich, např. transformující růstový faktor beta, fibroblastový růstový faktor, interleukin-1, endotelin-1 ad.^2,4,5

Endoteliální dysfunkce je funkčním poškozením endotelu, jež znamená především zvýšenou propustnost cévní stěny a nerovnováhu mezi vazoaktivními, hemokoagulačními a stimulujícími působky. Projevuje se také nedostatečnou vazomotoricku odpovědí na endotel-dependentní podněty a tendencí k trombóze. Představuje časnou fázi aterosklerózy.

Mezi hlavní příčiny endoteliální dysfunkce patří arteriální hypertenze, hyperlipoproteinemie, hyperglykemie, hyperinzulinemie, hypoxie, hyperhomocysteinemie, kouření, různé infekce a vliv některých cystostatik, ionizujícího záření a imunokomplexů. Z lokálních příčin jsou významné hypoxie, žilní hypertenze, lymfostáza, hyperviskozita a další.

Pro zlepšení stavu endotelu v prevenci nebo léčbě endoteliální dysfunkce jsou namístě opatření, jež preventují rizikové faktory nebo léčí či kompenzují onemocnění vyvolávající poškození endotelu – fyzická aktivita, odvykání kouření, terapie dyslipidemie, hypertenze, kompenzace hyperglykemie ad. Máme také řadu léčebných prostředků pro léčení následků poškození endotelu, kam budou patřit trombolytika, antikoagulancia a další. Přímým působením na endotel je podávání glykosaminoglykanů, které jsou stavební součástí glykokalyx.³ Přírodním glykosaminoglykanem je sulodexid, složený ze středněmolekulárního heparinu a dermatanové složky. Jeho působení je komplexní. V poslední době se dostává do popředí pozornosti také protektivní a reparační působení na endotel, které vede k zábraně zvýšené adheze trombocytů, lymfocytů, monocytů a neutrofilů na stěnu cévní, aktivuje lokální tvorbu a uvolňování t-PA, působí tlumivě na růstové faktory, podporuje neoangiogenezi a zvyšuje přirozené antitrombotické vlastnosti endotelu.⁹

Endoteliální glykokalyx

Glykokalyx je subcelulární struktura, v podstatě trojrozměrná síť, produkovaná buňkou na vnější povrch cytoplazmatické membrány. Slouží ke komunikaci buňky s vnějším prostředím a k její ochraně. Uvnitř cév pokrývá glykokalyx povrch endoteliálních buněk, kde tvoří výstelku vnitřního povrchu cév. Biochemicky se endoteliální glykokalyx (EG) skládá především z heteropolysacharidů. Bazální složkou EG jsou proteoglykany (syndekany, perlekany, versikany, glypikany, mimekany, biglykany atd.), které strukturu glykokalyx ukotvují přes cytoplazmatickou membránu na buněčný cytoskelet. Na proteoglykany se váží glykosaminoglykany a glykoproteiny. Glykosaminoglykany jsou složeny z opakujících se disacharidových podjednotek. Nejčastěji se vyskytuje v EG heparan sulfát, v menší míře chondroitin sulfát, dermatan sulfát a keratan sulfát. Hojně zastoupeným heteropolysacharidem v EG je kyselina hyaluronová, která se váže přímo na receptory na povrchu buňky (nikoliv tedy prostřednictvím proteoglykanů).^2,4,7

Pevná část glykokalyx stabilně lne k povrchu endoteliálních buněk, solubilní část je v dynamické rovnováze s krevní plazmou. Výška glykokalyx v cévách se liší dle průměru kapiláry od několika desítek nanometrů až po několik mikrometrů (např. v krčních tepnách). Svůj vlastní glykokalyx mají i krevní elementy, např. erytrocyty.^2,4

Lidské endoteliální buňky jsou schopny se pokrýt vrstvou glykokalyx během několika hodin. EG se významně se podílí na řízení průtoku v mikrocirkulaci, fyzikální působení krevních elementů na endoteliální buňky (přenášené EG), nazývané mechanodestrukcí a vedoucí k uvolnění oxidu dusnatého (vazodilatačního faktoru), má vliv na průtok v mikrocirkulaci. Fyziologicky je významné i to, že struktura glykokalyx váže významný objem plazmy (až 1–1,7 l) a vytváří prostor, který napodobuje poměry prostoru intersticiálního. Někdy je tak označován za samostatný intravaskulární kompartment. EG má také vliv na propustnost kapilární membrány. EG váže ve své struktuře řadu proteinů i signálních molekul, vč. albuminu, a funguje jako nárazník pro sodík.

Poškození glykokalyx vede k endoteliální dysfunkci, která poškození EG dále potencuje. Za fyziologických okolností existuje dynamická rovnováha mezi kontinuální degradací a syntézou glykokalyx. Tato rovnováha je dlouhodobě neudržitelná např. u chronické hyperglykemie, dyslipidemie či aterosklerózy (menší míra syntézy EG). Výrazné inzulty, např. septický šok, ischemie, polytrauma ad., vedou k destrukci EG a poškození funkce endoteliální buněk a kapilární bariéry. Dochází ke zvýšené permeabilitě, rozvolnění mezibuněčných spojů, úniku plazmy i plazmatických proteinů, změnám v buňkách imunitního systému a rozvoji intravaskulární nástěnné trombózy a edému intersticia. Degradované komponenty EG dále potencují imunitní odpověď. ^2,4

Mezi stavy a choroby, které jsou asociované s poškozením endoteliálního glykokalyx patří nejen polytrauma, ischemie – reperfuze a septický šok, ale i ateroskleróza, diabetická angiopatie a onkologická onemocnění.

Endoteliální glykokalyx byl objeven přímým zobrazením v elektronové transmisní mikroskopii. Tato technika zobrazení je technicky náročná a nehodí se pro klinickou praxi. Pro ni byly vyvinuty metody ortogonální polarizované spektrální mikroskopie, a dokonce i automatizovaný program GlykoCheck, který nepřímo hodnotí tloušťku vrstvy EG (v podstatě hodnotí možnost přiblížení krevních elementů k endoteliálním buňkám, které je tím bližší, čím je vrstva glykokalyx tenčí). Poškození glykokalyx je možné hodnotit také nepřímo, pomocí sledování koncentrace komponent EG v séru. Předpokládá se, že heparan sulfát a hyaluronan (výše uložené komponenty) jsou náchylnější k odštěpení a hlubší komponenty, jako syndekan-1, jsou odlučovány od endoteliálních buněk až při těžkých inzultech. Koncentrace je určována pomocí ELISA a hovoří se o nich jako o biochemických ukazatelích degradace EG.^2,4

Současné trendy výzkumu endoteliálního glykokalyx určují také EG jako cíl léčby. Zkoumány byly látky pozitivně modulující EG, mezi nimi např. albumin, sulodexid a vodík.

Albumin je důležitým faktorem určujícím osmotický tlak. Albumin přenáší sphingosin-1-fosfát, který má imunomodulační a protizánětlivý účinek, funguje vlastně jako „vychytávač“ volných radikálů. Podání albuminu v klinických studiích je cíleno na zpevnění struktury a snížení porušené kapilární permeability. Při podání albuminu jako farmaka před vznikem inzultu se zvyšuje odolnost EG vůči poškození, má příznivý vliv na ukazatele šoku.^2,8

Vodík je při inhalačním podání potenciálním antioxidans. Při podání v experimentu byla zkoušena protekce endoteliálního glykokalyx před ischemicko-reperfuzním postižením a bylo prokázáno zlepšení některých významných metabolických parametrů, jako je hladina laktátu či glykemie.²

Látkou, která má prokázanou schopnost chránit a reparovat endoteliálních glykokalyx je sulodexid, který díky svému složení je vlastně stavebním kamenem EG. Přispívá k rekonstrukci struktur EG, zvyšuje eNOS, snižuje endoteliální hyperplazii, snižuje agregaci trombocytů a brání infiltraci cévní stěny zánětlivými elementy.^2,6,10

Rozměry glykokalyx u diabetiků 2. typu a u kontrolní skupiny. Graf ukazuje, že rozměry sublingválního glykokalyx, na počátku studie snížené u diabetiků 2. typu, byly po 8 týdnech podávání sulodexidu reparovány.⁶

Literatura

1. Matuška, J. Jaké možnosti má angiolog ve vyšetření mikrocirkulace. Sympozium AlfaSigma: Klinický význam glykokalyxu v léčbě pacientů s onemocněním cévního aparátu. Přednáška. 48. angiologické dny, Praha, 2.–4. 3. 2023.

2. Astapenko, D. Glykokalyx – představení biologické struktury a jeho význam pro klinickou medicínu. Sympozium AlfaSigma: Klinický význam glykokalyxu v léčbě pacientů s onemocněním cévního aparátu. Přednáška. 48. angiologické dny, Praha, 2.–4. 3. 2023.

3. Holý, M. Endotel a klinická praxe, léčebné možnosti sulodexidu. Sympozium AlfaSigma: Klinický význam glykokalyxu v léčbě pacientů s onemocněním cévního aparátu. Přednáška. 48. angiologické dny, Praha, 2.–4. 3. 2023.

4. Astapenko, D. Alterace glykokalyx v kritických stavech a během velkých operačních výkonů a možnosti jeho protekce. Autoreferát disertační práce. LF UK v Hradci Králové, 2019.

5. Milusev, A., Rieben, R., Sorvillo, N. The endothelial glycocalyx: A possible therapeutic target in cardiovascular disorders. Front Cardiovasc Med 9: 897087, 2022.

6. Broekhuizen, L. N., Lemkes, B. A., Mooij, H. L. et al. Effect of sulodexide on endothelial glycocalyx and vascular permeability in patients with type 2 diabetes mellitus. Diabetologia 53, 12: 2646–2655, 2010.

7. Astapenko, D., Tomasova, A., Ticha, A. et al. Endothelial glycocalyx damage in patients with severe COVID-19 on mechanical ventilation – A prospective observational pilot study. Clin Hemorheol Microcirc 81, 3: 205–219, 2022.

8. Aldecoa, C., Llau, J. V., Nuvials, X., Artigas, A. Role of albumin in the preservation of endothelial glycocalyx integrity and the microcirculation: a review. Ann Intensive Care 10, 1: 85, 2020.

9. Vessel Due F 250 LSU měkké tobolky. Souhrn údajů o přípravku. (online: www.sukl.cz) [cit. 18. 5. 2023]

10. Li, T., Liu, X., Zhao, Z. Sulodexide recovers endothelial function through reconstructing glycocalyx in the balloon-injury rat carotid artery model. Oncotarget 8, 53: 91350–91361, 2017.