Артеріальна скутість і гіпертонія

Анотація

За допомогою функціональних та структурних властивостей судин можна оцінити доклінічну стадію судинних розладів. Недавні експериментальні та популяційні дослідження показують, що жорсткість артерій передує розвитку високого кров'яного тиску, і може бути використана для прогнозування майбутніх серцево-судинних подій. Також було показано, що артеріальна жорсткість є оборотною у кількох експериментальних моделях за різних умов. Оскільки зміна жорсткості артерій може запобігти розвитку гіпертонії та інших клінічних захворювань, розуміння біологічних механізмів жорсткості артерій та дослідження потенційних терапевтичних втручань для модуляції артеріальної жорсткості є важливими темами досліджень. Для досліджень та застосування в загальних клінічних умовах важливим кроком є розробка надійних приладів та стандартизованого протоколу вимірювання жорсткості артерій.

Вступ

Стінки великих артерій, особливо аорти, з часом втрачають еластичність, і цей процес призводить до збільшення жорсткості артерій. Скріплення артерій, принаймні частково, відображає поступову фрагментацію та втрату еластинових волокон та накопичення більш жорстких колагенових волокон в артеріальній стінці [1]. Підвищена жорсткість артерій тісно пов’язана з підвищеним ризиком гіпертонії та інших захворювань, таких як хронічні захворювання нирок та інсульт [2]. У цьому короткому огляді я обговорю нещодавній прогрес у зв'язку досліджень артеріальної жорсткості з гіпертонією.

Артеріальна скутість передує гіпертонії

Хоча причинно-наслідковий зв'язок між підвищеною ригідністю артеріальної гіпертензії та складною через багато незрозумілих факторів (наприклад, старіння, дієта, супутні захворювання, стиль життя тощо), останні дослідження на людях та тваринах свідчать про те, що підвищена ригідність артерій може передувати гіпертонії. Наприклад, кілька дослідницьких проектів, що фінансуються NHLBI (Національний інститут серця, легенів та крові) - Інститут NIH (Національний інститут охорони здоров’я), орієнтований на підтримку досліджень серцево-судинної системи, - досліджували часовий та причинний зв’язок між артеріальною ригідністю та гіпертонічною хворобою [3]. ]. Дослідження на п'яти різних моделях тварин дійшли висновку, що жорсткість артерій передує високому кров'яному тиску. Ці тваринні моделі включали: (i) модель ожиріння, що включає дієту, (ii) модель нокауту гена еластину, (iii) схильну до інсультів модель солі щурів Даля, (iv) модель нокауту гена клото і (v ) модель діабету 2 типу. У клінічних дослідженнях послідовна часова послідовність артеріальної жорсткості, що передувала гіпертонії, також спостерігалась у Фармінгемському серцевому когортному дослідженні [4]. Однак біологічні механізми та клітинні процеси, завдяки яким підвищена жорсткість артерій сама по собі може призвести до гіпертонії, досі не вивчені, що спонукає до подальшого дослідження.

Чи оборотна артеріальна жорсткість?

Дослідження як на людях, так і на тваринах показали, що жорсткість артерій оборотна. У мишачої моделі ожиріння, спричиненого дієтою, збільшена швидкість пульсової хвилі (PWV: золотий стандарт in vivo показник жорсткості артерій) у мишей з ожирінням, які годували дієту з високим вмістом жиру/високої сахарози (HFHS) протягом 5 місяців, була знижена до норми після повернення ожирілих мишей до стандартного чау протягом 2 місяців [5]. Протягом 2-місячного періоду показники метаболічних порушень ожиріних мишей, такі як маса тіла, жирова маса та гіперінсулінемія, нормалізувались; ШІН та високий кров’яний тиск також нормалізувались. Далі, Фрай та ін. [6] вивчав потенційний вплив дієтичного ресвератролу на артеріальну жорсткість. Автори встановили, що ресвератрол, поліфенол, який, як відомо, активує деацетилазу сиртуїн-1, запобігає індукованому HFHS запаленню та надмірному продукуванню окислювача в артеріальній стінці, а також супутньому збільшенню ШІН. Цікаво, що введення специфічного активатора сиртуїну-1 (SRT1720) після 8 місяців HFHS знизило PWV до нормальних значень протягом 2 тижнів. Позитивний вплив дієтичного ресвератролу на артеріальну жорсткість додатково повторювався у приматів, які не харчувались висококалорійними дієтами [7], підкреслюючи його трансляційний потенціал у людини.

Використовуючи модель старіння щурів (тобто 20-місячного віку), Steppan et al. [8] вивчав взаємозв’язок між фізичними вправами, активністю тканинної трансглютамінази (TG2) та артеріальною жорсткістю; Відомо, що TG2, фермент, що каталізує білкові зшивки, відіграє роль у жорсткості судин з віком [9]. Автори виявили, що спостерігалося значне придушення вікового збільшення активності TG2, коли тварини піддавались фізичним навантаженням середньої інтенсивності, що корелювало із збільшенням біодоступності оксиду азоту та зменшенням відкладень колагену у позаклітинному матриксі. Цікаво, що ці біохімічні зміни не призвели до суттєвих змін жорсткості судин, що підтверджує гіпотезу про те, що колись сформовані зшивки TG2 можуть мати тривалий період напіввиведення в судинному матриксі. Таким чином, здається, що оборотність жорсткості судин може бути обмежена певною стадією або типом стану судин, що призводить до скутості.

У людей короткочасні аеробні вправи (3 місяці) зменшують жорсткість артерій у людей похилого віку (> 65 років) з діабетом 2 типу, що може знизити ризик серцево-судинної захворюваності та смертності [10]. Нещодавнє рандомізоване клінічне дослідження (SAVE: Повільний несприятливий вплив судин на надлишкову вагу) також показало зворотність жорсткості судин внаслідок помірної та інтенсивної фізичної активності у молодих людей із надмірною вагою або ожирінням [11]. Крім того, показано, що деякі антигіпертензивні ліки (тобто інгібітор перетворюючого ферменту ангіотензину або антагоніст I рецептора ангіотензину II) значно знижують артеріальну жорсткість [12]. Таким чином, жорсткість артерій, пов'язана з деякими захворюваннями, може бути змінена шляхом зміни способу життя або лікування.

Висновок та перспективи

Ригідність артерій є важливим фенотипом артерій та чудовим показником серцево-судинної захворюваності та смертності [13]. Це незалежний провісник гіпертонії та серцево-судинних захворювань. Недавні дослідження на моделях на тваринах показали, що посилення великих артерій передувало розвитку високого кров'яного тиску. Ця часова послідовність також спостерігалася в клінічних дослідженнях. Проте слід мати на увазі, що взаємозв'язок між жорсткістю артерій та артеріальним тиском може бути складним. Наприклад, є пацієнти, у яких високий кров'яний тиск із нормальними показниками ШІН [14].

Спрощена модель жорсткості артерій та її оборотність. Зі старінням можуть відбуватися структурні зміни кровоносних судин та дисфункція ендотелію. Різні фактори сприяють жорсткості артерій, такі як зміна складу еластинових і колагенових волокон, кальцифікація та запалення в артеріальній стінці. Здається, існує критичний часовий пояс під час процесу жорсткості артерій, коли ПМ (позитивний модифікатор: такі як фізичні вправи, здорове харчування, схуднення або антигіпертензивний препарат) не може повернути жорсткість судин. Подальші дослідження необхідні для характеристики цієї критичної зони

Список літератури

Wagenseil JE, Mecham RP. Еластин при жорсткості великих артерій та гіпертонії. J Cardiovasc Transl Res. 2012; 5 (3): 264–73.

Mancia G та ін. 2013 Настанови ESH/ESC щодо лікування артеріальної гіпертензії: Цільова група з управління артеріальною гіпертензією Європейського товариства гіпертонії (ESH) та Європейського товариства кардіологів (ESC). J Гіпертенс. 2013; 31 (7): 1281–357.

О YS та ін. Спеціальний звіт про ініціативу NHLBI з вивчення клітинних та молекулярних механізмів жорсткості артерій та її зв'язку з гіпертонією. Circ Res. 2017; 121 (11): 1216–8.

Kaess BM, et al. Ригідність аорти, прогресування артеріального тиску та гіпертонія. ДЖАМА. 2012; 308 (9): 875–81.

Вайсброд Р.М. та ін. Артеріальна жорсткість передує систолічній гіпертензії при ожирінні, спричиненому дієтою. Гіпертонія. 2013; 62 (6): 1105–10.

Фрай JL та ін. Судинні гладкі м'язи Sirtuin-1 захищають від жорсткості аорти, спричиненої дієтою. Гіпертонія. 2016; 68 (3): 775–84.

Mattison JA та ін. Ресвератрол запобігає індуковане високим вмістом жиру/сахарози запалення центральної артеріальної стінки та затвердіння у нелюдських приматів. Cell Metab. 2014; 20 (1): 183–90.

Steppan J та ін. Фізичні вправи, скутість судин та тканинна трансглютаміназа. J Am Heart Assoc. 2014; 3 (2): e000599.

Santhanam L, et al. Зниження S-нітрозилювання тканинної трансглютамінази сприяє віковому збільшенню жорсткості судин. Circ Res. 2010; 107 (1): 117–25.

Медден К.М. та ін. Короткочасні аеробні вправи зменшують жорсткість артерій у літніх людей з діабетом 2 типу, гіпертонічною хворобою та гіперхолестеринемією. Догляд за діабетом. 2009; 32 (8): 1531–5.

Хокінс М та ін. Вплив зміни фізичної активності на зміну жорсткості артерій у молодих дорослих із надмірною вагою або ожирінням. Vasc Med. 2014; 19 (4): 257–63.

Jia G та ін. Потенційна роль антигіпертензивних препаратів у запобіганні надмірній жорсткості артерій. Curr Hypertens Rep.2018, 20; 9 (76).

Таунсенд Р.Р. та ін. Рекомендації щодо вдосконалення та стандартизації судинних досліджень жорсткості артерій: наукова заява Американської асоціації серця. Гіпертонія. 2015; 66 (3): 698–722.

Nilsson, P.M., et al., Характеристика здорового судинного старіння в об’єднаних популяційних когортних дослідженнях: глобальний метаболічний синдром та артеріальний консорціум досліджень. J Hypertens, 2018. doi: https://doi.org/10.1097/HJH.0000000000001824.

Niiranen TJ та ін. Поширеність, кореляти та прогноз здорового судинного старіння в когорті, що проживає у західній громаді: дослідження серця Фрамінґема. Гіпертонія. 2017; 70 (2): 267–74.

Подяка

Я хотів би подякувати співробітникам відділення судинної біології та гіпертонії, NHLBI, особливо доктору Дайан Рід за читання цього рукопису та доктору Зоріні Галис, які заохотили мене працювати над цією темою.

Фінансування

Наявність даних та матеріалів

Розкриття інформації

Погляди, висловлені в цьому рукописі, є поглядами автора і не обов'язково відображають погляди Національного інституту серця, легенів та крові; Національний інститут охорони здоров’я; або Міністерство охорони здоров'я та соціальних служб США.

Інформація про автора

Приналежності

Відділення судинної біології та гіпертонії, Відділ серцево-судинних наук, Національний інститут серця, легенів та крові (NHLBI), Національний інститут охорони здоров'я (NIH), 6701 Rockledge Drive, кімната 8106, Бетесда, MD, 20892, США

Ви також можете шукати цього автора в PubMed Google Scholar

Внески

Автор оформив і написав рукопис. Автор прочитав і затвердив остаточний рукопис.

Відповідний автор

Декларації про етику

Схвалення етики та згода на участь

Згода на публікацію

Не застосовується. Жодні окремі дані в будь-якій формі не розголошуються.

Конкуруючі інтереси

Автор заявляє, що не має конкуруючих інтересів.

Примітка видавця

Springer Nature залишається нейтральним щодо юрисдикційних вимог в опублікованих картах та інституційних приналежностей.