Исследование, проведенное в Центре исследований окислительно-восстановительных процессов в биомедицине (Redoxoma), помогает понять, как высокий уровень сахара в крови (гипергликемия), одно из проявлений диабета, может вызывать тромбоз. Результаты, представленные в статье, опубликованной в журнале Journal of Thrombosis and Haemostasis , могут способствовать разработке стратегий профилактики сердечно-сосудистых нарушений у диабетиков.
«Основными причинами смерти в Бразилии и ряде других стран Латинской Америки являются ишемические события, такие как сердечные приступы и инсульты, при которых артериальный тромбоз является основным провоцирующим фактором. Эти сердечно-сосудистые заболевания могут возникать из-за нескольких факторов риска, таких как гипергликемия, дислипидемия и гипертония. Среди них гипергликемия, по-видимому, в значительной степени связана с сердечно-сосудистыми заболеваниями», — сказал соавтор исследования Ренато Симоеш Гаспар.
По мнению авторов, длительная гипергликемия и диабетический кетоацидоз связаны с повышенным риском тромбоза, поскольку они вызывают эндотелиальную дисфункцию (изменения внутренней оболочки кровеносных сосудов), в результате чего связывание тромбоцитов с эндотелиальными клетками запускает образование тромбов.
Исследование показало, что пери/эпицеллюлярная протеиндисульфидизомераза А1 (pecPDI) регулирует взаимодействие тромбоцитов и эндотелия при гипергликемии посредством белков, связанных с адгезией, и изменений в биофизике эндотелиальной мембраны.
«Мы обнаружили, что путь этого PDI в эндотелиальных клетках опосредует тромбоз при диабете, когда присутствует гипергликемия, задействуя определенный молекулярный механизм, который мы идентифицировали», — говорит соавтор исследования Франциско Лауриндо.
PDI — это фермент, который находится в эндоплазматическом ретикулуме и имеет классическую функцию катализа вставки дисульфидных мостиков в зарождающиеся белки, чтобы они объединялись в правильной форме, т. е. чтобы аминокислотная цепь складывалась, образуя трехмерную структуру, которая делает молекулу функциональной. Он также обнаруживается во внеклеточном пространстве как pecPDI, пул, секретируемый или связанный с клеточной поверхностью, в различных типах клеток, включая тромбоциты и эндотелиальные клетки. Исследования показали, что pecPDI регулирует тромбоз в нескольких моделях.
Для изучения взаимодействия тромбоцитов и эндотелия при гипергликемии ученые создали модель с использованием эндотелиальных клеток пупочной вены человека, культивируемых при различных концентрациях глюкозы для получения нормогликемических и гипергликемических клеток, и оценили вклад PDI с использованием ингибиторов PDI целых клеток или pecPDI.
Клетки инкубировали с тромбоцитами, полученными от здоровых доноров. Тромбоциты прилипали почти в три раза больше к гипергликемическим клеткам, чем к нормогликемическим. Ингибирование PDI обратило этот эффект, и исследователи пришли к выводу, что процесс регулируется эндотелиальным pecPDI.
Чтобы лучше понять результат, они исследовали биофизические процессы, такие как ремоделирование цитоскелета эндотелиальных клеток, и обнаружили, что гипергликемические клетки имели более хорошо структурированные актиновые филаментные волокна, чем нормогликемические клетки. Они также измерили выработку перекиси водорода, окисляющего соединения, поскольку активные формы кислорода являются медиаторами реорганизации цитоскелета и клеточной адгезии. Гипергликемические клетки вырабатывали в два раза больше перекиси водорода, чем нормогликемические клетки.
Затем исследователи исследовали, влияет ли реорганизация цитоскелета на жесткость клеточной мембраны, поскольку жесткость субстрата увеличивает адгезию тромбоцитов. Используя атомно-силовую микроскопию, они продемонстрировали, что гипергликемические клетки были жестче, чем нормогликемические клетки.
Микроскопические изображения также показали образование клеточных удлинений с внеклеточными везикулами, которые, казалось, отделялись от удлинений. Это наблюдение побудило исследователей изучить секретом — набор белков, выделяемых организмом во внеклеточное пространство, — чтобы выяснить, включают ли они белки, усиливающие адгезию тромбоцитов. «Целью этого эксперимента было обнаружить белки, которые экспрессируются исключительно гипергликемическими клетками или присутствуют в них, а не в контрольных клетках или клетках, обработанных ингибиторами PDI», — объяснил Гаспар.
В секретоме они обнаружили 947 белков, из которых выбрали восемь, играющих роль в клеточной адгезии. Затем они подавили экспрессию генов для трех из этих белков с помощью РНК-интерференции и пришли к двум белкам, SLC3A2 и LAMC1, как модуляторам адгезии тромбоцитов. SLC3A2 — это мембранный белок, а LAMC1 — это гамма-субъединица ламинина 1, ключевого компонента внеклеточного матрикса.
Был сделан вывод о том, что воздействие гипергликемии индуцирует секрецию специфических адгезионно-связанных белков, а ингибирование PDI и pecPDI препятствует секреции этих белков эндотелиальными клетками.
