Ангіогенез — це фізіологічний процес, завдяки якому нові кровоносні судини утворюються з уже існуючих судин. Це складне і суворо регульоване явище відіграє ключову роль у різних аспектах біології, включаючи ембріональний розвиток, відновлення тканин, загоєння ран, чи, з іншого боку, в патогенезі численних захворювань, таких як онкопатології і серцево-судинні захворювання.

Процес ангіогенезу після васкулогенезу
Нові кровоносні судини утворюються з уже існуючих судин.
Нові кровоносні судини утворюються з уже існуючих судин.
Схематичний розріз артерії
Макрофаги з’єднують ендотеліальні кінчикові клітини, що потенційно полегшує анастомоз судин і проростання судин.[1]

Ангіогенез включає серію організованих кроків, які призводять до формування функціональних кровоносних судин. Процес регулюється балансом проангіогенних (стимулюючих) і антиангіогенних (гальмівних) сигналів. Ключові клітинні гравці включають ендотеліальні клітини (ЕК), які вистилають внутрішню частину кровоносних судин, і безліч сигнальних молекул, таких як фактор росту ендотелію судин[en] (VEGF)[2], фактор росту фібробластів[en] (FGF), ангіопоетини[en] та інші.

Кроки ред.

  • Ініціація: ангіогенез починається з вивільнення проангіогенних факторів у відповідь на різні стимули, такі як:
    • Гіпоксія: низький рівень кисню в тканинах через такі фактори, як травма, запалення, ішемія (зменшене кровопостачання) чи оклюзійні тренування[en][3] є основним пусковим механізмом для ангіогенезу. Фактори, викликані гіпоксією (HIF), відіграють вирішальну роль у опосередкуванні реакції на низькі рівні кисню.[4]
    • Запалення: хронічне або гостре запалення є потужним стимулом для ангіогенезу. Запальні цитокіни та хемокіни, що вивільняються під час імунної відповіді, можуть сприяти залученню та активації ендотеліальних клітин.[5][6]
    • Пошкодження тканин: фізичні травми, такі як рани, опіки або хірургічні розрізи, можуть призвести до вивільнення факторів росту та цитокінів, які ініціюють ангіогенез як частину процесу відновлення тканин.[7]
    • Хімічні фактори: різні хімічні сигнали, такі як фактори росту (наприклад, VEGF, фактор росту фібробластів, тромбоцитарний фактор росту[en]) і цитокіни (наприклад, фактор некрозу пухлини-альфа), можуть безпосередньо стимулювати ендотеліальні клітини для ініціації ангіогенезу.[8][9][10] Різноманітні біоматеріали[11] і наноматеріали[12] досліджуються в біомедичній інженерії на предмет регуляції ангіогенезу для тканиннї інженерії.
    • Гормони: такі гормони, як естроген і прогестерон, можуть індукувати ангіогенез у репродуктивних тканинах[13], а інсуліноподібні фактори росту (IGF-1, IGF-2) беруть участь у сприянні ангіогенезу.[14]
    • Фізичний стрес: механічне навантаження або пошкодження кровоносних судин, наприклад напруга зсуву від турбулентного кровотоку, може індукувати ангіогенез для відновлення та реконструкції пошкоджених стінок судин.[15]
    • Білки позаклітинного матриксу: Зміни в складі та жорсткості позаклітинного матриксу можуть впливати на ангіогенез. Такі білки, як фібронектин, колаген і матричні металопротеїнази, можуть регулювати поведінку ендотеліальних клітин.[16]
    • Генетичні фактори: мутації або зміни в генах, пов’язаних з ангіогенезом, наприклад ті, що впливають на шлях HIF[4], можуть призвести до неконтрольованого ангіогенезу навіть за відсутності зовнішніх подразників, або можуть бути використані в регенеративній медицині.[17]
    • Поживні та метаболічні фактори: дисбаланс у доступності поживних речовин, таких як глюкоза або амінокислоти, може впливати на ангіогенез, як і зміни в клітинному метаболізмі.[18]
    • Старіння: вікові зміни в тканинах, включаючи зниження щільності кровоносних судин, можуть призвести до проангіогенної реакції для відновлення гомеостазу тканин.
    • Зростання пухлини: пухлини потребують кровопостачання для тривалого росту. Пухлинні клітини виділяють ангіогенні фактори, такі як фактори росту ендотелію судин (VEGF), щоб індукувати утворення кровоносних судин поблизу, забезпечуючи поживними речовинами та киснем пухлину.[19]
    • Інфекційні агенти: певні патогени, такі як віруси або бактерії, можуть стимулювати ангіогенез як частину свого життєвого циклу або сприяти їхньому виживанню в тканинах господаря.
    • Терапевтичні втручання: певні медичні процедури, наприклад променева терапія[20] або трансплантація тканин, можуть індукувати ангіогенез як частину процесу загоєння.
    • Епігеномний контроль: в порівняльному дослідженні, опублікованому в 2022 році у npj Regenerative Medicine, було встановлено, що посилена експресія рецептора 2 судинного ендотеліального фактора росту (VEGFR2) опосередковує високоангіогенний фенотип Індукованих плюрипотентних ендотеліальних клітин, отримані з стовбурових клітин, через регуляцію ферментів гліколізу, формування філоподій, опосередковану VEGF міграцію та міцне проростання. Команда дослідників виявила, що підвищена експресія VEGFR2 епігенетично регулюється за допомогою внутрішнього ацетилювання гістону 3 на лізині 27 гістонацетилтрансферазою P300.[21]
    • Фізичні вправи: фізична активність може стимулювати ангіогенез у скелетних м’язах для підтримки підвищених метаболічних потреб під час тренувань.[22][23]
  • Активація ендотеліальних клітин: ендотеліальні клітини в існуючих кровоносних судинах активуються, що призводить до змін у їх поведінці. Вони послаблюють свої зв'язки з сусідніми клітинами і мігрують до джерела проангіогенних сигналів.[8]
  • Проліферація: активовані ендотеліальні клітини проліферують, утворюючи паросток, який тягнеться до подразника.
  • Формування трубчастої структури: кілька паростків можуть зливатися разом, утворюючи примітивну трубчасту структуру, відому як капілярний паросток.[24]
  • Формування просвіту: ці трубчасті структури розвиваються далі, зрештою утворюючи центральний просвіт, який забезпечує потік крові.
  • Стабілізація та дозрівання: перицити та гладком’язові клітини залучаються, щоб оточити новоутворені судини, забезпечуючи структурну підтримку та стабільність.
  • Ремоделювання: Судинна мережа піддається реконструкції, щоб створити організовану та функціональну систему кровообігу.

Значення ред.

Ангіогенез необхідний для різних фізіологічних процесів, включаючи ембріональний розвиток і загоєння ран. Однак порушення регуляції ангіогенезу причетне до багатьох захворювань, наприклад, онкопатологій, де надмірний ангіогенез підтримує ріст пухлини.

Терапевтичні наслідки ред.

Націлювання на ангіогенез стало значним напрямком медичних досліджень і розробки ліків. Антиангіогенні методи лікування, такі як використання моноклональних антитіл або інгібіторів малих молекул, були розроблені для придушення надмірного утворення кровоносних судин при таких захворюваннях, як рак.[25][26]

Ангіогенез є одним з головних викликів сучасної регенеративної медицини, через його роль у відновленні та регенерації тканин.[9][27] Він сприяє загоєнню тканин, доставляючи кисень, поживні речовини та імунні клітини до пошкоджених місць, сприяючи загоєнню ран. Крім того, ангіогенез посилює функціональне відновлення після пошкодження тканин, наприклад інфарктів або інсультів, шляхом відновлення кровотоку. Цей процес є ключовим у тканинній інженерії, гарантуючи, що сконструйовані тканини мають функціональну судинну мережу.[28][29] Крім того, терапія, що індукує ангіогенез, лікує ішемічні стани, включаючи захворювання периферичних артерій та ішемію міокарда[10], шляхом утворення нових кровоносних судин та відновлення тканин.[30][31]

Див. також ред.

  1. Hsu, Chih-Wei; Poché, Ross A.; Saik, Jennifer E.; Ali, Saniya; Wang, Shang; Yosef, Nejla; Calderon, Gisele A.; Jr, Larry Scott; Vadakkan, Tegy J. (1 лип. 2015 р.). Improved Angiogenesis in Response to Localized Delivery of Macrophage-Recruiting Molecules. PLOS ONE (англ.). Т. 10, № 7. doi:10.1371/journal.pone.0131643. ISSN 1932-6203. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  2. Beheshtizadeh, Nima; Gharibshahian, Maliheh; Bayati, Mohammad; Maleki, Reza; Strachan, Hannah; Doughty, Sarah; Tayebi, Lobat (1 жовтня 2023). Vascular endothelial growth factor (VEGF) delivery approaches in regenerative medicine. Biomedicine & Pharmacotherapy. Т. 166. с. 115301. doi:10.1016/j.biopha.2023.115301. ISSN 0753-3322. Процитовано 8 вересня 2023. 
  3. Li, Shuoqi; Li, Shiming; Wang, Lifeng; Quan, Helong; Yu, Wenbing; Li, Ting; Li, Wei (2022). The Effect of Blood Flow Restriction Exercise on Angiogenesis-Related Factors in Skeletal Muscle Among Healthy Adults: A Systematic Review and Meta-Analysis. Frontiers in Physiology. Т. 13. doi:10.3389/fphys.2022.814965. ISSN 1664-042X. PMC 8892188. PMID 35250618. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  4. а б Krock, B. L.; Skuli, N.; Simon, M. C. (1 грудня 2011). Hypoxia-Induced Angiogenesis: Good and Evil. Genes & Cancer (англ.). Т. 2, № 12. с. 1117–1133. doi:10.1177/1947601911423654. ISSN 1947-6019. PMC 3411127. PMID 22866203. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  5. Ribatti, Domenico (2017). Inflammation and Angiogenesis (англ.). Cham: Springer Nature. с. 25–26. doi:10.1007/978-3-319-68448-2_6. ISBN 978-3-319-68447-5. 
  6. Jeong, Ji-Hak; Ojha, Uttam; Lee, You Mie (1 січня 2021). Pathological angiogenesis and inflammation in tissues. Archives of Pharmacal Research (англ.). Т. 44, № 1. с. 1–15. doi:10.1007/s12272-020-01287-2. ISSN 1976-3786. PMC 7682773. PMID 33230600. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  7. Veith, Austin P.; Henderson, Kayla; Spencer, Adrianne; Sligar, Andrew D.; Baker, Aaron B. (1 червня 2019). Therapeutic strategies for enhancing angiogenesis in wound healing. Advanced Drug Delivery Reviews. Т. 146. с. 97–125. doi:10.1016/j.addr.2018.09.010. ISSN 0169-409X. PMC 6435442. PMID 30267742. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  8. а б Carmeliet, Peter; Jain, Rakesh K. (2011-05). Molecular mechanisms and clinical applications of angiogenesis. Nature (англ.). Т. 473, № 7347. с. 298–307. doi:10.1038/nature10144. ISSN 1476-4687. PMC 4049445. PMID 21593862. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  9. а б Jahani, Mozhgan; Rezazadeh, Davood; Mohammadi, Parisa; Abdolmaleki, Amir; Norooznezhad, Amir; Mansouri, Kamran (9 серпня 2020). Regenerative Medicine and Angiogenesis; Challenges and Opportunities. Advanced Pharmaceutical Bulletin (англ.). Т. 10, № 4. с. 490–501. doi:10.34172/apb.2020.061. ISSN 2228-5881. PMC 7539317. PMID 33072530. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  10. а б Moradi, Seyed Zachariah; Jalili, Faramarz; Hoseinkhani, Zohreh; Mansouri, Kamran (3 жовтня 2021). Regenerative Medicine and Angiogenesis; Focused on Cardiovascular Disease. Advanced Pharmaceutical Bulletin (англ.). doi:10.34172/apb.2022.072. ISSN 2228-5881. PMC 9675929. PMID 36415645. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  11. Saberianpour, Shirin; Heidarzadeh, Morteza; Geranmayeh, Mohammad Hossein; Hosseinkhani, Hossein; Rahbarghazi, Reza; Nouri, Mohammad (2018-12). Tissue engineering strategies for the induction of angiogenesis using biomaterials. Journal of Biological Engineering (англ.). Т. 12, № 1. doi:10.1186/s13036-018-0133-4. ISSN 1754-1611. PMC 6307144. PMID 30603044. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  12. Yoshida, Yuki G.; Yan, Su; Xu, Hui; Yang, Jian (1 вересня 2023). Novel metal nanomaterials to promote angiogenesis in tissue regeneration. Engineered Regeneration. Т. 4, № 3. с. 265–276. doi:10.1016/j.engreg.2023.03.008. ISSN 2666-1381. PMC 10207714. PMID 37234753. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  13. Matsubara, Yuko; Matsubara, Keiichi (17 січня 2012). Estrogen and progesterone play pivotal roles in endothelial progenitor cell proliferation. Reproductive Biology and Endocrinology. Т. 10, № 1. с. 2. doi:10.1186/1477-7827-10-2. ISSN 1477-7827. PMC 3395836. PMID 22252173. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  14. Alcazar, Cynthia A.; Hu, Caroline; Rando, Thomas A.; Huang, Ngan F.; Nakayama, Karina H. (30 вересня 2020). Transplantation of insulin-like growth factor-1 laden scaffolds combined with exercise promotes neuroregeneration and angiogenesis in a preclinical muscle injury model. Biomaterials Science (англ.). Т. 8, № 19. с. 5376–5389. doi:10.1039/D0BM00990C. ISSN 2047-4849. PMC 7531607. PMID 32996916. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  15. Flournoy, Jennifer; Ashkanani, Shahad; Chen, Yun (2022). Mechanical regulation of signal transduction in angiogenesis. Frontiers in Cell and Developmental Biology. Т. 10. doi:10.3389/fcell.2022.933474. ISSN 2296-634X. PMC 9447863. PMID 36081909. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  16. Neve, Anna; Cantatore, Francesco Paolo; Maruotti, Nicola; Corrado, Addolorata; Ribatti, Domenico (18 травня 2014). Extracellular Matrix Modulates Angiogenesis in Physiological and Pathological Conditions. BioMed Research International (англ.). Т. 2014. с. e756078. doi:10.1155/2014/756078. ISSN 2314-6133. PMC 4052469. PMID 24949467. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  17. Fan, Lihong; Li, Jia; Yu, Zefeng; Dang, Xiaoqian; Wang, Kunzheng (11 травня 2014). The Hypoxia-Inducible Factor Pathway, Prolyl Hydroxylase Domain Protein Inhibitors, and Their Roles in Bone Repair and Regeneration. BioMed Research International (англ.). Т. 2014. с. e239356. doi:10.1155/2014/239356. ISSN 2314-6133. PMC 4034436. PMID 24895555. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  18. Draoui, Nihed; de Zeeuw, Pauline; Carmeliet, Peter (2017-12). Angiogenesis revisited from a metabolic perspective: role and therapeutic implications of endothelial cell metabolism. Open Biology (англ.). Т. 7, № 12. с. 170219. doi:10.1098/rsob.170219. ISSN 2046-2441. PMC 5746547. PMID 29263247. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  19. Lugano, Roberta; Ramachandran, Mohanraj; Dimberg, Anna (2020-05). Tumor angiogenesis: causes, consequences, challenges and opportunities. Cellular and Molecular Life Sciences (англ.). Т. 77, № 9. с. 1745–1770. doi:10.1007/s00018-019-03351-7. ISSN 1420-682X. PMC 7190605. PMID 31690961. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  20. Grabham, Peter; Sharma, Preety (26 жовтня 2013). The effects of radiation on angiogenesis. Vascular Cell (амер.). Т. 5, № 1. с. 19. doi:10.1186/2045-824X-5-19. ISSN 2045-824X. PMC 3895662. PMID 24160185. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  21. Macklin, Bria L.; Lin, Ying-Yu; Emmerich, Kevin; Wisniewski, Emily; Polster, Brian M.; Konstantopoulos, Konstantinos; Mumm, Jeff S.; Gerecht, Sharon (12 травня 2022). Intrinsic epigenetic control of angiogenesis in induced pluripotent stem cell-derived endothelium regulates vascular regeneration. npj Regenerative Medicine (англ.). Т. 7, № 1. с. 1–13. doi:10.1038/s41536-022-00223-w. ISSN 2057-3995. Процитовано 8 вересня 2023. 
  22. Gorski, Tatiane; Bock, Katrien De (1 квітня 2019). Metabolic regulation of exercise-induced angiogenesis. Vascular Biology (амер.). Т. 1, № 1. с. H1–H8. doi:10.1530/VB-19-0008. PMC 7439921. PMID 32923947. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  23. Ross, Mark; Kargl, Christopher K.; Ferguson, Richard; Gavin, Timothy P.; Hellsten, Ylva (2023-07). Exercise-induced skeletal muscle angiogenesis: impact of age, sex, angiocrines and cellular mediators. European Journal of Applied Physiology (англ.). Т. 123, № 7. с. 1415–1432. doi:10.1007/s00421-022-05128-6. ISSN 1439-6319. PMC 10276083. PMID 36715739. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  24. Abdalrahman, Tamer; Checa, Sara (2022-12). On the role of mechanical signals on sprouting angiogenesis through computer modeling approaches. Biomechanics and Modeling in Mechanobiology (англ.). Т. 21, № 6. с. 1623–1640. doi:10.1007/s10237-022-01648-4. ISSN 1617-7959. PMC 9700567. PMID 36394779. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  25. Lopes-Coelho, Filipa; Martins, Filipa; Pereira, Sofia A.; Serpa, Jacinta (2021-01). Anti-Angiogenic Therapy: Current Challenges and Future Perspectives. International Journal of Molecular Sciences (англ.). Т. 22, № 7. с. 3765. doi:10.3390/ijms22073765. ISSN 1422-0067. PMC 8038573. PMID 33916438. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  26. Liu, Zhen-Ling; Chen, Huan-Huan; Zheng, Li-Li; Sun, Li-Ping; Shi, Lei (11 травня 2023). Angiogenic signaling pathways and anti-angiogenic therapy for cancer. Signal Transduction and Targeted Therapy (англ.). Т. 8, № 1. с. 1–39. doi:10.1038/s41392-023-01460-1. ISSN 2059-3635. Процитовано 8 вересня 2023. 
  27. Baru, Oana; Nutu, Andreea; Braicu, Cornelia; Cismaru, Cosmin Andrei; Berindan-Neagoe, Ioana; Buduru, Smaranda; Badea, Mîndra (2021-01). Angiogenesis in Regenerative Dentistry: Are We Far Enough for Therapy?. International Journal of Molecular Sciences (англ.). Т. 22, № 2. с. 929. doi:10.3390/ijms22020929. ISSN 1422-0067. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  28. Mastrullo, Valeria; Cathery, William; Velliou, Eirini; Madeddu, Paolo; Campagnolo, Paola (2020). Angiogenesis in Tissue Engineering: As Nature Intended?. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. Т. 8. doi:10.3389/fbioe.2020.00188. ISSN 2296-4185. PMC 7099606. PMID 32266227. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  29. AL-Fotawi, Randa; Fallatah, Waleed (30 травня 2023). Revascularization and angiogenesis for bone bioengineering in the craniofacial region: a review. Journal of Materials Science: Materials in Medicine (англ.). Т. 34, № 6. doi:10.1007/s10856-023-06730-6. ISSN 1573-4838. PMC 10229479. PMID 37249725. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  30. Kanazawa, Masato; Takahashi, Tetsuya; Ishikawa, Masanori; Onodera, Osamu; Shimohata, Takayoshi; del Zoppo, Gregory J (2019-05). Angiogenesis in the ischemic core: A potential treatment target?. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism (англ.). Т. 39, № 5. с. 753–769. doi:10.1177/0271678X19834158. ISSN 0271-678X. PMC 6501515. PMID 30841779. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  31. Wang, Junke; Song, Yancheng; Xie, Wenjie; Zhao, Jiang; Wang, Ying; Yu, Wenzhou (2023-05). Therapeutic angiogenesis based on injectable hydrogel for protein delivery in ischemic heart disease. iScience. Т. 26, № 5. с. 106577. doi:10.1016/j.isci.2023.106577. ISSN 2589-0042. PMC 10182303. PMID 37192972. Процитовано 8 вересня 2023. {{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)