Формирование плаценты и васкуляризация ее ворсин регулируются ангиогенными и антиангиогенными факторами. Помимо сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF), важную роль в этих процессах играют плацентарный фактор роста (PlGF) и ангиопоэтины.
PlGF относится к семейству VEGF. В чистом виде PlGF впервые был выделен из плаценты в 1991 г. доктором G. Persico в Институте генетики и биофизики в Наполи (Италия) [34]. G. Persico также была установлена структура данного фактора и выделен его рецептор VEGFR-1. Позже было установлено, что PlGF экспрессируется клетками других органов — сердца, легких, щитовидной железы, жировой ткани, а в ткани поджелудочной железы и почек он не определяется [41, 50].
В исследованиях in vivo показано, что данный фактор является мощным стимулятором ангиогенеза [59]. В ходе дальнейших исследований была выявлена важная роль PlGF впатологическом ангиогенезе [10]. Так, гиперэкспрессия PlGF в коже мышей приводит кросту сосудов в подлежащих тканях. Введение PlGF ускоряет процессы реваскуляризации ишемизированных тканей [33, 39].
Отсутствие PlGF не влияет на развитие взрослого организма и его способность к репродукции. Однако у мышей, в организме которых не образуется PlGF, отмечены выраженные нарушения ангиогенеза при патологических состояниях, сопровождающихся повышением экспрессии VEGF (в частности, при ишемии и развитии опухолей) [10]. Кроме того, плотность сосудистой сети в подкожной жировой клетчатке у мышей с нокаутом гена PlGF (PlGF-/-) значительно ниже, чем у обычных животных [32].
В целом структура PlGF аналогична VEGF-A, однако они обладают идентичностью лишь в 42% аминокислотных последовательностях и имеют значительные функциональные различия. Ген PlGF расположен в хромосоме 14 и состоит из 7 экзонов [35]. В организме человека PlGF представлен как минимум 4 изоформами: PlGF-1, PlGF-2, PlGF-3 и PlGF-4 [9, 57]. При этом PlGF-1 и PlGF-3 способны связываться с VEGFR-1, экспрессируемым преимущественно эндотелиоцитами, а PlGF-2 — с VEGFR-1 и нейропилинами 1 и 2 — рецепторами коллапсина/семафорина, экспрессируемыми нейронами и некоторыми другими клетками. При этом связывание PlGF с нейропилинами может происходить только при участии гепарина [37, 38], аминокислотные последовательности PlGF-4 практически идентичны таковым у PlGF-3, кроме того, у PlGF-4 имеется гепаринсвязывающий домен [57].
Изначально PlGF был обнаружен в ткани плаценты, где он контролирует рост и дифференцировку трофобласта, а также его инвазию в децидуальную оболочку [35]. При иммуногистохимических исследованиях PlGF локализуется как на синцитиотрофобласте ворсин [47, 53], так и в медии крупных стволовых сосудов [27, 28]. Методом гибридизации in situ установлено, что PlGF экспрессируется трофобластом ворсин, тогда как VEGF — мезенхимальными клетками хорионической площадки [28, 53]. Экспрессия PlGF характерна для раннего эмбрионального периода. Так, участки ДНК, кодирующие синтез PlGF, отмечаются в большом количестве в гигантских клетках трофобласта, связанных в раннем эмбриогенезе с париетальным желточным мешком. Секреция PlGF гигантскими клетками трофобласта может служить сигналом, инициирующим и координирующим васкуляризацию децидуальной оболочки и плаценты в раннем эмбриогенезе [3]. В исследованиях in vitro [31]выявлено стимулирующее влияние PlGF на пролиферацию эндотелиальных клеток в микрососудах (капиллярах) плаценты. Предполагается наличие PlGF и в других компонентах плаценты, а также его участие в процессах имплантации, развития и ремоделирования плаценты с различной архитектурой [12, 23].
Как известно, наиболее интенсивная экспрессия VEGF-A и VEGFR-2 отмечается на ранних сроках беременности, с течением беременности она заметно снижается [30, 46, 51]. Напротив, экспрессияVEGFR-1 и PlGF становится интенсивнее на более поздних сроках беременности [5, 14, 30].
При иммуноферментном анализе сыворотки крови выявлено, что продукция PlGF начинается с 10-й недели беременности и характеризуется резким увеличением его концентрации с максимальными значениями к 31-й неделе и последующим незначительным снижением [2]. В то же время в послеродовом периоде (на 3—5-е сутки) его уровень снижен в значительной степени [1].
В экспериментах по изучению хорион-аллантоисной мембраны куриных эмбрионов установлено, что экспрессия PlGF и растворимой формы VEGFR-1 повышается, когда разветвленный ангиогенез замещается ангиогенезом без ветвления сосудов [13, 15, 30]. В других органах (роговицакроликов, кожа мышей), напротив, PlGF стимулирует формирование разветвленной капиллярной сети [39, 59]. Более того, в экспериментах in vitro различные сращенные формы PlGF и VEGF-A/PlGF гетеродимеров оказывают различное влияние на пролиферацию эндотелия вен пуповины. Так, PlGF1 повышает, а PlGF2 снижает поглощение меченого тимидина этими клетками [8, 27].
В настоящее время установлено [42], что PlGF влияет на ангиогенез несколькими путями:
1) воздействуя на эндотелиоциты посредством рецептора VEGFR-1;
2) разъединяя комплекс VEGF — VEGFR-1 и, таким образом, позволяя VEGF стимулировать VEGFR-2;
3) связываясь с VEGFR-1, что позволяет VEGF воздействовать только на VEGFR-2;
4) путем стимуляции дифференцировки и миграции макрофагов и моноцитов, играющих важную роль в росте сосудов;
5) мобилизуя гемопоэтические клетки-предшественники из костного мозга.
В то же время блокада рецептора flt-1 (место действия PlGF) антителами препятствует ангиогенезу, в частности в опухолях, при артритах, атеросклерозе [33]. В дополнение к этому установлены сильные синергичные взаимодействия между VEGF-A и PlGF, которые присутствуют в ангиогенезе при различных патологических состояниях [10].
Применительно к плаценте следует подчеркнуть, что на ранних сроках беременности преобладает экспрессия VEGF-A, а на поздних сроках (во IIи III триместрах) — PlGF. Одним из регуляторовэтого баланса является напряжение кислорода. В условиях гипоксии возрастает экспрессия VEGF и его рецепторов и, напротив, снижается уровень PlGF [27, 47]. Однако ткани плаценты на разных сроках беременности могут по-разному реагировать на одинаковые изменения напряжения кислорода [27].
Ангиопоэтины рассматриваются в качестве ключевых факторов роста, регулирующих плацентарный (а также внеплацентарный) ангиогенез. Ангиопоэтин-1 (Ang-1) является полипептидом, состоящим из 498 аминокислот. Один из концевых фрагментов его молекулы представляет собой спирализованный NH2 — концевой домен, другой — COOH — фибриногенный домен [16].В исследованиях in vitro Ang-1 не влияет на пролиферативную активность эндотелиоцитов, но является для них хемотаксическим фактором. In vivo Ang-1 оказывает стимулирующее влияние на ангиогенез [48]. Ангиопоэтин-2 (Ang-2)также является полипептидом, структура которого на 60% гомологична Ang-1, и состоит из 496 аминокислотных остатков [29].
Взаимодействие ангиопоэтинов с окружающими клетками осуществляется посредством специфических рецепторов Tie. Рецепторы Tie относятся к семейству тирозинкиназ и представлены двумя типами: Tie-1 (тирозинкиназа с доменами, гомологичными иммуноглобулину и эпидермальному фактору роста) и Tie-2 (киназа эндотелиоцитовtunica interna), которые преимущественно экспрессируются эндотелиальными клетками [40]. Лигандами рецептора Tie-2 являются некоторые представители семейства ангиопоэтинов, включая Ang-1, Ang-2, Ang-3 и Ang-4. При этом Ang-1и Ang-4 активируют Tie-2, а Ang-2 и Ang-3 являются их специфическими антагонистами, подавляющими Ang-1-опосредованную активацию Tie-2[54,55].
Связывание Ang-1 с Tie-2 обеспечивает нормальное развитие эндотелиоцитов, а также привлечение в сосудистую стенку перицитов и гладких миоцитов, что способствует ее стабилизации [58]. Напротив, Ang-2, являясь конкурентным ингибитором Ang-1, вызывает дестабилизацию и «разрыхление» сосудистой стенки, делая ее элементы более чувствительными к VEGF-A и другим факторам роста, а также нарушает взаимодействия между эндотелиоцитами и другими клеточными элементами сосудистой стенки [4, 20, 49]. В отсутствие стимулирующих факторов роста Ang-2 ведет к редукции сосудов [11].
При отсутствии у эмбрионов рецептора Tie-1 нарушается процесс интеграции эндотелиоцитов в сосудистую стенку, что ведет к развитию отека, кровотечений и даже их гибели [43]. У мышей с нокаутом гена Tie-2 васкулогенез протекает нормально. Однако эндотелиоциты уних способны к формированию только незрелой сосудистой сети, а последующая ее реорганизация с образованием крупных и мелких сосудов и включением в их стенки перицитов невозможна. Таким образом, Tie-2 ответствен за процесс ремоделирования сосудов, включая способность эндотелиоцитов привлекать перициты, стабилизирующие сосудистую стенку.
В периоде эмбрионального развития Ang-1 экспрессируется клетками мезенхимы и гладкими миоцитами, окружающими развивающиеся сосуды. Отсутствие Ang-1 приводит к отсутствию перицитов и нарушениям ангиогенеза, сходным с таковыми при отсутствии Tie-2 или гиперэкспрессии Ang-2 [36]. В свою очередь Ang-2 играет важную роль вразвитии лимфатической системы. Так, отсутствие у мышей Ang-2 ведет к дезорганизации и гипоплазии лимфатических капилляров кишечника и кожи споследующей гибелью эмбрионов в возрасте 2 нед [21].
Ангиопоэтины играют важную роль в развитии плацентарной сосудистой системы. При использовании метода Western blotting было установлено, что концентрация Ang-1 и Ang-2 в ткани плаценты значительно возрастает на 26—27-й день беременности, а в дальнейшем начинает снижаться [45]. При этом выявлена высокая экспрессия Ang-1 и Ang-2 в синцитиотрофобласте, цитотрофобласте, а также эндотелиальных клетках сосудов ворсин на ранних сроках беременности у павианов [6].
Установлено, что в I триместре беременности матричная рибонуклеиновая кислота (мРНК) Ang-1 и Tie-2 присутствует как в клетках цитотрофобласта, так и в синцитиотрофоблаcте, тогда как мРНК Ang-2 — только в синцитиотрофобласте [19]. Показано, что Ang-1 экспрессируется преимущественно синцитиотрофобластом, а экспрессия Ang-2 в нем максимальна на10-й неделе гестации [56]. Эти данные подтверждаются и другими исследователями [22, 45], установившими, что мРНК Ang-1 и Ang-2 обнаруживается преимущественно в синцитиотрофобласте ворсин. Считается, что Ang-1 и Ang-2 влияют на функции трофобласта аутокринным путем, причем Ang-2 вызывает усиление синтеза молекул ДНК, а Ang-1 действует на трофобласт как специфический хемотаксичекий фактор [19].
Эндотелиоциты сосудов незрелых промежуточ-ных ворсин характеризуются низкой экспрессией Ang-1, а в ангиогенных клетках мезенхимальных тяжей Ang-1 вообще отсутствует [45], что, видимо, отражает важную роль данного фактора в фетоплацентарном ангиогенезе. В свою очередь экспрессия Ang-2, Tie-1 и Tie-2 была выявлена в плацентарных макрофагах, так называемых клетках Гофбауэра. Эти клетки, расположенные в непосредственной близости от сосудов и ангиогенных тяжей, оказывают влияние на васкулогенез и ангиогенез паракринным путем, выделяя своеобразные ангиогенные медиаторы [44, 45]. На основании исследований in vitro было высказано предположение, что ангиопоэтины и их рецептор Tie-2 в качестве синергистов играют роль критически важных регуляторов пролиферации гемопоэтических клеток-предшественников и эндотелиоцитов [25].
Влияние Tie-1 и Tie -2 на плацентарный ангиогенез начинается на самых ранних его стадиях. Высокая экспрессия Tie-1 в ангиобластах клеточных тяжей ворсин свидетельствует о том, что данный рецептор важен для нормального протекания васкулогенеза, включая формирование межклеточных контактов, дифференцировку ангиобластов и их пролиферацию. Напротив, возрастающая в более поздние сроки беременности параллельно с развитием сосудов экспрессия эндотелиоцитами Tie-2 говорит о его важной роли в собственно ангиогенезе — развитии сосудистых трубочек и ветвлении сформированных сосудов [26]. Постепенное повышение экспрессии Tie-2 мезенхимальными клетками ворсин свидетельствует о том, что Tie-2 необходим для их нормального созревания, а кроме того, может служить индикатором дифференцировки периваскулярных мезенхимальных клеток в перициты и гладкомышечные клетки [7, 17, 18]. При этом расположенные внутри маточных сосудов клетки трофобласта экспрессируют Tie-2 в ходе приобретения ими фенотипа эндотелиоцитов [24].
Высокие уровни экспрессии Tie-1 клетками проксимальных участков вневорсинчатого трофобласта свидетельствуют о важной роли этого фактора в их пролиферации и формировании у них фенотипа стволовых клеток. Напротив, низкий уровень Tie-1 в клетках дистальных отделов вневорсинчатого трофобласта подтверждает гипотезу о том, что они обладают преимущественно инвазивным, а не пролиферативным потенциалом. Крайне низкая экспрессия Tie-1 синцитиотрофобластом отмечается при привычном невынашивании и замершей беременности [52].
Таким образом, плацентарный фактор роста и ангиопоэтины играют важную роль в формировании сосудистой сети плаценты и соответственно нормальном развитии беременности.
