Большинство изменений, развивающихся как вследствие ишемического повреждения, так и в качестве адаптивного ответа на него, замыкаются на достаточно узкий спектр внутриклеточных путей реализации ответа. Показано, что адаптация ткани к ишемии сопровождается активацией ряда тирозинкиназ [13, 28, 50]. Рецепторные тирозинкиназы играют важную роль в редокс-сигнализации путем аутофосфорилирования их собственных тирозинов внутри клеток. Фосфорилирование тирозинкиназ связано с активацией фосфолипаз C (PLC) и D (PLD), приводящих к активации множества киназ, включая фосфокиназу С (РКС) и митоген-активирующую протеинкиназу (МАРК).
MAP-киназы – это серин/треонин-специфичные протеин-киназы, которые в ответ на внеклеточные стимулы (митогены) регулируют клеточную активность (экспрессия генов, митоз, дифференциация, выживание клеток, апоптоз) [33]. В настоящее время наиболее хорошо изучены 3 группы МАР-киназ: киназы, регулируемые внеклеточными сигналами (ERK1 = MAPK3 и ERK2 = MAPK1); киназы N-концевой части фактора транскрипции Jun (c-Jun N-terminal kinases) (JNK), выполняющие роль стресс-активируемых протеинкиназ (stress-activated protein kinases) (SAPK); группа MAP-киназ p38 (MAPK 11-14).
МАРК1 и МАРК3 активируются факторами роста, гормонами и нейротрансмиттерами. Оба белка регулируются путем двойного фосфорилирования специфического тирозина и треониновых остатков, связанных с мотивом Thr-Glu-Tyr. В ответ на активацию обе MAP-киназы фосфорилируют серин и треонин по ходу транскрипции. Регуляторы MAP-киназ при транскрипции в обратном направлении включают MAP-киназу-киназу (MEK), MEK киназу и Raf-1. Под контролем семейства JNK, включающего MAPK8, MAPK9 и MAPK10, находятся ингибирование клеточного роста и воспалительные реакции [19, 20, 22, 23, 43].
Описано, что некоторые представители семейства МАРК (МАРК1, 3, 7, MAPK групп p38, JNK) могут быть активированы при механическом стрессе, а также при снижении рН, воздействии факторов роста, ряда гормонов, реактивных форм кислорода [26, 45].
Показано, что МАРК может быть активирована как в результате активного мышечного сокращения [36], так и после пассивного растяжения [27]. Механические напряжения, например, в периинфарктной зоне, действуют через потенциальные механорецепторы (интегрины, цитоскелетные и сарколеммаотные протеины) и являются триггером для многих внутриклеточных путей передачи сигнала — MAP-киназ, JAK, активатора транскрипции STAT, кальцийневрин-зависимого пути. Активация по этим путям приводит к активации сходных последующих факторов транскрипции, таких как NF-kB и AP-1, что требуется для индукции основных генов, ответственных за синтез цитокинов, включая TNF-α и IL-6 [12].
В процессе функционирования внутриклеточных сигнальных механизмов необходимы один или несколько участков MAP-киназного каскада. Среди трех различных семейств MAP-киназ известны два, регулируемые внеклеточным стрессом: активируемая стрессом протеинкиназа (SAPK), известная также как JNK, и p38 MAP-киназа [8, 25, 37, 38, 39]. Каждая из киназ выполняет в клетке различные функции, так как они имеют разные клеточные мишени и участвуют в механизмах передачи сигнала. По-видимому, активация индуцируемых стрессом протеинкиназ необходима для адаптации тканей к ишемии [17]. Раздельные исследования миогенного и ангиогенного эффектов ишемии in vitro на миобластах и эндотелиальных клетках выявили, что миобласты экспрессируют рецепторы HMGB1 RAGE и TLR4, в процессе дифференцировки эта экспрессия уменьшается [2]. HMGB1 экскретируется дифференцированными миобластами и усиливает хемотаксическую активность миогенных клеток. Этот эффект частично связан с RAGE и ингибируется при введении BoxA. HMGB1 стимулирует образование тубулярных структур эндотелиоцитами посредством активации путей трансдукции, связанных с extracellular signal-regulated kinase (ERK) и JNK [14].
Известно, что длительная активация р38 МАРК наблюдается при различных кардиоваскулярных заболеваниях, таких как инфаркт миокарда, гипертрофия, сердечная недостаточность [10, 11]. В ряде работ изучено изменение МАРК каскадов при развитии инфаркта миокарда. В частности, установлено, что через несколько минут после развития экспериментального инфаркта миокарда в зоне ишемического повреждения, а также в неповрежденных частях левого желудочка активируются ERK1/2, JNK1/2 и p38α MAPK [35, 41, 46, 48]. В непораженной части миокарда р38 МАРК последовательно активируется в течение нескольких недель после развития инфаркта миокарда [29, 34, 42].
При использовании в качестве экспериментальных животных трансгенных мышей с кардиоспецифической экспрессией негативной формы p38α MAPK установлено, что при моделировании инфаркта миокарда у данных животных на 7 сутки сокращается размер формирующегося рубца, снижается апоптоз кардиомиоцитов в периинфарктной зоне по сравнению с немодифицированными животными, сокращается конечно-систолический объем левого желудочка [35]. Как один из возможных механизмов редукции патологического ремоделирования у трасгенных животных авторы называют снижение деамидирования антиапоптотического белка Bcl-XL через 2 часа после моделирования инфаркта миокарда. При этом избыточная экспрессия DN-p38α в ткани сердца трансгенных мышей сопровождается повышенной экспрессией Bcl-2 после ишемии/реперфузии [21]. Эти результаты показывают, что активация р38 МАРК способствует патологическому ремоделированию за счет снижения активности или экспрессии антиапоптотических членов семьи Bcl-XL и Bcl-2 [30].
При изучении молекулярной биологии тканевых изменений при инфаркте миокарда показано большое влияние активации тирозинкиназных рецепторов, опосредующих сигналы от факторов роста, на течение различных процессов в миокарде при его ишемическом повреждении. Тот факт, что передача данных сигналов на факторы транскрипции осуществляется через каскады митоген активируемых протеинкиназ, может свидетельствовать о потенциальной возможности влиять на течение постинфарктного периода путем модификации активности данных каскадов [1, 4, 5, 6].
О такой возможности свидетельствуют и исследования модуляции активности MAPK каскадов в процессе заживления ран, при которых удавалось значимо изменить механические свойства вовлеченных в репаративный процесс участков тканей в области кожно-мышечной раны [7, 9, 37, 38]. Действительно, в последние годы в ряде исследований применялись блокаторы МАРК для влияния на процесс постинфарктного ремоделирования. В частности, при применении блокатора p38α и p38α SB203580 при экспериментальном инфаркте миокарда непосредственно после моделирования патологического процесса в течение 1 или 6 недель приводило к снижению фиброза миокарда, снижению уровней TNF-α и коллагена I типа, увеличению сократительной функции левого желудочка [47]. Также установлено, обработка культуры взрослых кардиомиоцитов крысы FGF1 и SB203580 индуцирует митоз [16].
При применении на экспериментальной модели инфаркта миокарда интраперитонеального введения только SB203580 каждые 3 дня в течение месяца или сочетания SB203580 и однократного введения FGF1 интрамиокардиально в пограничную зону непосредственно после лигирования коронарной артерии отмечены признаки активации митоза кардиомиоцитов (повышение уровня циклина А) в зоне инфаркта и периинфарктной зоне, снижение выраженности патологического ремоделирования (увеличение фракции выброса, снижени е объема рубца, уменьшение истончения сердечной стенки в зоне инфаркта) в течение 2 недель [15]. Через 3 месяца положительные эффекты частично сохранялись, они были более выраженными у животных, получавших FGF2, возможно, за счет стимуляции ангиогенеза при помощи FGF2 [3]. Применение ингибитора ERK-МАРК PD98059 усиливает апоптоз кардиомиоцитов, активность каспазы-3 и размер зоны инфаркта [49].
Таким образом, активация р38 МАРК и JNK 1/2 каскадов при ремоделировании сердца после инфаркта миокарда способствует развитию фиброза в области инфаркта миокарда и периинфарктной зоне, апоптозу в пограничной зоне инфаркта и расширению зоны инфаркта. Тем не менее, не все исследования подтверждают эту модель ремоделирования сердца [18, 29].
Использование фармакологических агентов, способных ингибировать р38 МАРК или JNK1 / 2 может уменьшить патологическое ремоделирование сердца после инфаркта миокарда [30]. Так, Liu Y.H. et al. [24] показали, что применение блокатора р38 SC-409 в дозе 30 mg/kg/день в течение 12 недель при экспериментальном инфаркте миокарда с использованием модели лигирования левой передней нисходящей артерии у мышей C57BL/6J значительно повышает фракцию выброса левого желудочка, снижает уровень коллагенообразования в зоне постинфарктного кардиосклероза. Показано, что внутривенное введение блокатора р38 МАРК SB203580 перед эпизодом ишемии на модели 30-минутной окклюзии левой передней нисходящей коронарной артерии у крыс линии Wistar снижает размер зоны инфаркта, улучшает функцию левого желудочка [40].
Wei J. et al.[44] показали, что введение ингибитора JNK-1, либо блокада гена JNK-1 у трасгенных мышей при длительности ишемии 5 минут приводит к массивному апоптозу, расширению зоны ишемического повреждения и негативному ремоделированию миокарда. Напротив, при ишемии в течение 20 минут блокада JNK-1 обладает кардиопротективным эффектом.
Во второй фазе клинических исследований показано, что селективный ингибитор р38 МАРК под коммерческим названием losmapimod при остром коронарном синдроме улучшает исход заболевания [31]. В настоящее время стартовала 3 фаза клинических исследований по применению препарата losmapimod (LATITUDE-TIMI 60, NCT02145468) при остром коронарном синдроме [10]. В исследование планируется включить 25500 пациентов c инфарктом миокарда. Планируется назначение препарата losmapimod по 7.5 мг 2 раза в сутки течение 12 и 24 недель [32].
Учитывая значительную роль активации сигнальных каскадов при развитии патологических состояний, в частности ишемии, попытки фармакологической коррекции активации следует рассматривать как новое перспективное направление лечения широкого круга заболеваний, в патогенезе развития которых ключевым звеном является ишемия.