Кровоносні судини зазвичай усередині є гладенькими, клітини крові рухаються вздовж судинних стінок, швидко транспортуючи кисень до м'язових клітин. Така злагоджена картина спостерігається доти, доки не починається запалення стінок судин. Спричиняють його певні протеїни, так звані матриксні металопротеїнази. Спочатку вони призводять до пошкодження стінок судин, після чого білі кров'яні тільця – лейкоцити – можуть проникати туди, утворюючи атеросклеротичні бляшки та вапняні відкладення.

«Через інфекції дедалі більше лейкоцитів проникає в стінки судин, склеротичні бляшки збільшуються. Це спричиняє також те, що м'язові клітини спрямовуються до місця запалення, щоб сформувати там фіброзне утворення», - пояснює Міхаель Шеферс з університетської клініки в Мюнстері. У підсумку  судинна стінка може розірватися, судина закупориться, що призведе до інфаркту. Якщо ж таке станеться з судиною, котра забезпечує кров'ю мозок, то буде інсульт.

У розвинутих індустріальних країнах майже кожен другий житель помирає від наслідків інфаркту. Лікарі знають, що певні фактори, наприклад, діабет, куріння, ожиріння, вживання алкоголю, обмаль руху та жирна їжа підвищують ризик серцево-судинних хвороб. Утім, аби передбачити, у кого з пацієнтів з великою ймовірністю протягом найближчих років станеться інфаркт, недостатньо знати про спосіб життя, звички та раціон людини. Лікарі повинні знати, чи у судинах людини вже є небезпечне запалення. А для цього потрібно вміти зазирнути у глибини організму.

Побачити невидиме

Вже нині медики можуть багато, наприклад, зробити видимим кровоносне русло, увівши радіоактивну контрастну речовину та застосувавши спеціальний комп'ютерний томограф. Ці прилади записують тривимірне рентгенівське зображення. Якщо внаслідок запалення десь у судинах  є звуження, то в такий спосіб лікарі можуть його розпізнати. Але запалення не завжди призводить  до звуження судини.

«Проблема в тому, що ви бачите не стінку судини, де є запалення, а бачите контрастну речовину», - зауважує Шеферс. Це означає, що лікарі бачать на томограмі лише зображення забарвленого стовпчика. Якщо можна переконатися, що є звуження судини, тоді вони можуть здогадуватися про запалення. Але можуть бути запалення і в інших місцях, котрі залишаються невидимими. «Ми знаємо, що більшість інфарктів стається в ареалах, де є лише незначні звуження або взагалі жодних», - каже медик. Хоча  комп'ютерна томографія дозволяє виявити вапняні відкладення, оскільки вони щільніші, ніж клітини, але це теж не обов'язково вказує на серйозну небезпеку інфаркту. «Вапняні відкладення можуть лежати 20 років після того, як було запалення, яке вже не є активним», -пояснює Шеферс. Тому інформації про звуження судин та вапняні відкладення недостатньо, щоб упевнено прогнозувати загрозу інфаркту.

Перспективні нанотехнології

Рішення проблеми пропонують нанотехнології.  Медикам вдалося створити молекули, які прикріплюються до протеїнів, котрі викликають запалення. Ці молекули дозволяють зробити запалення видимим на комп'ютерній томограмі. Для цього науковці застосовують у цих молекулах радіацію або флуоресцентний барвник.

Під час експериментів на мертвих мишах ученим вдалося  вже  зробити  видимими атеросклеротичні запалення у стінках судин. До того ж, у тривимірному зображенні. Але до того часу, коли цей підхід можна буде застосовувати на людях, потрібно ще подолати чимало перешкод. Хоча рівень радіації у цих молекулах є дуже низьким, кров пульсує, тож, зображення зсовується і є нечітким. Науковці намагаються вирахувати цю нечіткість. Якщо їм вдасться застосовувати цю технологію на людях, тоді можна буде за допомогою матриксних металопротеїназ (ММР), які викликають запалення, прогнозувати особистий ризик інфаркту для кожного пацієнта. Тоді можна буде казати, що той, хто має високий показник ММР, у того високий ризик, і навпаки.

Крім того, такий метод  пропонує нові перспективи для багатьох інших хвороб, для яких рання діагностика є запорукою успішного лікування, розповідає біолог Андреас Йордан. За його словами, розпізнавання матриксних металопротеїназ може допомогти  при ранньому виявленні раку та множинного склерозу,  а також запалення центральної нервової системи.

Автор: Фабіан Шмідт / Наталя Неділько
Редактор: Тетяна Бондаренко