Клеточные и молекулярные события васкулогенеза.

Развитие системы кровообращения начинается вскоре после гаструляции одновременно с формированием сомитов. Местами васкулогенеза являются эмбриональная мезодерма, внеэмбриональный желточный мешок, аллантоис и плацента. Мезодерма боковой пластинки разъединяется на два слоя: дорсальный слой — соматическую (париетальную) мезодерму, которая подстилает эктодерму, формируя вместе с ней соматоплевру, и вентральный слой— спланхническую (висцеральную) мезодерму, которая лежит на энтодерме, формируя вместе с ней спланхноплевру. Внеэмб­риональное боковое скопление мезодермальных клеток (гемангиобластов, находящихся в тесном контакте с энто­дермой стенки желточного мешка) в спланхноплевральной мезодерме начинает дифференцироваться с образованием изолированных кластеров клеток, которые да­ют начало центрально расположенным кровяным островкам. Внутренние клетки кровяных островков становятся гемопоэтическими стволовыми клетками (HSC, стволовые клетки, дающие все типы клеток крови), в то время как наружные клетки становятся aнгиобластами, клетками-предшественниками кровеносных сосудов. Это первая фаза васкулогенеза.

Ангиобласты - высоко подвижные клетки, впервые обнаруживаемые во внеэмбриональных тканях и затем внутри самого эмбриона в тесной близости к энтодерме. Внеэмбриональные ангиобласты развиваются бок о бок с клетками гематопоэтических предшественников, тогда как эмбриональные ангиобласты развиваются в отдельности. Внутризародышевая сосудистая система обычно возникает из единичных ангиобластных клеток-предшественниц в мезодерме, окружающей формирующийся орган. В отличие от внезародышевых кровяных островков, эти клетки, по-видимому, не участвуют в формировании клеток крови. Важно иметь в виду, что внутризародышевые капиллярные сети возникают либо внутри, либо вокруг самого органа, а не служат продолжением более крупных кровеносных сосудов. В некоторых случаях установлено, что развивающийся орган служит источником факторов, которые индуцируют формирование кровяных островков, и только в своей собственной мезенхиме.

В спецификации мезодермы боковой пластинки важнейшую роль играет энтодерма. В данном случае взаимодействие висцеральной энтодермы с мезодермой желточного мешка индуцирует кровяные островки. Энтодерма, по-видимому, секретирует Indian hedgehog — паракринный фактор, активирующий экспрессию ВMP4 в мезодерме. Автокаталитическая продукция BMP4 в мезодерме ведет к формированию гемангиобластов.

Основной молекулой, индуцирующей превращение клеток спланхнической мезодермы в гемангиобласты и ангиобласты, является фактор роста фибробластов FGF2 (Fibroblast growth factor). У млекопитающих семейство FGF состоит из 18 паракринных или эндокринных пептидных факторов, обладающих тирозин-киназной активностью.

Во вторую фазу васкулогенеза ангиобласты размножаются и дифференцируются в клетки эндотелия, образующего выстилку кровеносных сосудов.

В третью фазу эндотелиальные клетки формируют трубки и соединяются, формируя первичную капиллярную сеть. Ангиобласты пролиферируют, мигрируют и ассоциируют, образуя примитивные трубко-подобные сосуды. Формирование сосудов происходит благодаря объединению ангиобластов, как происходит при конструкции дорсальной аорты, или миграции ангиобластов из отдаленных мест, как это наблюдается при образовании вентральной части аорты и кардинальных вен.

На этих этапах основными действующими веществами выступают представители семейства VEGF (англ. Vascular endothelial growth factor) – факторы роста эндотелия сосудов. Вначале VEGF был идентифицирован как фактор роста эндотелиальных клеток, стимулирующий ангиогенез и проницаемость сосудистой стенки. Позднее был выявлен ряд факторов с аналогичным действием, которые объединены в одно семейство. Семейство VEGF белков состоит из ряда секретируемых гликопротеинов: VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, endocrine gland VEGF (EG-VEGF), VEGF-E, VEGF-F, VEGF-b and placental growth factor (PlGF).VEGF-A главным образом участвует в ангиогенезе. VEGF-C и VEGF-D вовлечены в генез лимфатических сосудов. VEGF-B, как было установлено, играет центральную роль в развитии сердца. Члены семейства VEGF взаимодействуют с тремя основными рецепторами, VEGFR-1 (Flt-1), VEGFR-2 (KDR у человека и Flk-1 у мыши) и VEGFR-3 (Flt-4), все они являются тирозин-киназными рецепторами и членами семейства рецепторов PDGF. Взаимодействие VEGFs м VEGFR-2 было широко изучено и оно, по-видимому, играет центральную роль в стимуляции миграции, дифференцировки, пролиферации и жизнеспособности эндотелиальных клеток.

Ангиогенное действие VEGF реализуется через эндотелиальную форму синтазы оксида азота. VEGF стимулирует активность этого фермента и, следовательно, образование оксида азота.

На стадии 2-х сомитов внутри- и внеэмбриональная васкулатура образует анастомозы, тогда как эмбрион всё ещё способен получать кислород путем диффузии. Сплетение затем соединяется в развивающейся сердечной трубкой ещё до начала сердцебиений. Помимо становления первичного сосудистого сплетения, васкулогенез обеспечивает васкуляризацию ряда органов, включая печень, селезенку и лёгкие. Образующиеся первичные капилляры выделяют через ба-зальную плазмалемму хемотаксические факторы, которые моби­лизуют в стенку перициты, гладкие мышечные клетки (ГМК), фибробласты.

Первичные капиллярные сети образуются за счет эндотелиальных клеток, не окруженных базальной мембраной. Примитивные эндотелиоциты начинают секретировать предшественники компонентов базальной мембраны в период формирова­ния аортальных дуг. У зародыша курицы базальная мембрана впервые обнаруживается через 96 часов после начала инкубации яйца. Со­зревание базальных мембран заканчивается только после вылупления цыпленка. Во время самых ранних стадий развития все кровеносные сосуды окружены внеклеточным матриксом, богатым фибронектином. Однако самым ранним маркером созревания сосудистой стенки является обнаружение во внеклеточном матриксе ламинина. В последующем содержащий фибронектин и ламинин бесструктурный внеклеточный матрикс преобразуется в базальную мембрану.