Сосудистое ремоделирование и ангиогенез

Сосудистое ремоделирование — это структурное изменение кровеносных сосудов в ответ на изменение потребностей, а ангиогенез — это рост новых капилляров из существующих сосудов. В скелетных и сердечных мышцах повторные физические нагрузки увеличивают количество капилляров и изменяют сосудистую сеть таким образом, чтобы снабжение кислородом и субстратами соответствовало повышенной метаболической способности тренированных тканей.

Definition

Сосудистое ремоделирование и ангиогенез в контексте тренировок — это структурное расширение и реорганизация микрососудистой сети, главным образом рост новых капилляров вокруг мышечных волокон, которые развиваются в ответ на повторяющиеся механические и метаболические стимулы физических нагрузок и улучшают перфузию тканей и доставку кислорода.

Scope

Тема охватывает ангиогенез скелетных мышц, вызванный физическими нагрузками, физические и химические сигналы, инициирующие рост капилляров, роль факторов роста сосудов, а также то, как увеличенная капилляризация дополняет мышечные и митохондриальные адаптации для поддержания выносливости. Она представлена как физиологическая справочная тема, а не как клиническое или тренировочное руководство.

Core questions

• Какие сигналы во время физических нагрузок вызывают рост новых капилляров в мышцах?
• Как напряжение сдвига и механическое растяжение способствуют ремоделированию капилляров?
• Как увеличенная капилляризация интегрируется с мышечными и митохондриальными адаптациями для поддержания выносливости?

Key concepts

• Ангиогенез
• Капилляризация и соотношение капилляр-волокно
• Напряжение сдвига и механическое растяжение
• Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF)
• Гипоксия тканей и метаболическая сигнализация
• Пролиферация эндотелиальных клеток
• Соответствие капилляров и митохондрий

Key theories

Механический и метаболический двойной контроль роста капилляров

Ангиогенез, вызванный физическими нагрузками, обусловлен двумя широкими классами стимулов: механическими сигналами, такими как повышенное напряжение сдвига и растяжение тканей, и метаболическими сигналами, такими как измененное напряжение кислорода, которые вместе активируют факторы роста сосудов для инициирования роста капилляров и ремоделирования, соответствующего потребностям.

Mechanisms

Физические нагрузки повышают кровоток и метаболическую активность в работающих мышцах, генерируя механические стимулы, такие как увеличение напряжения сдвига на эндотелии и растяжение окружающих тканей, наряду с метаболическими стимулами, такими как снижение напряжения кислорода и накопление метаболитов. Эти стимулы увеличивают экспрессию и активность ангиогенных факторов роста, в частности фактора роста эндотелия сосудов, которые способствуют пролиферации эндотелиальных клеток и прорастанию или расщеплению существующих капилляров. Повторные физические нагрузки накапливают эти транзиторные ангиогенные сигналы в устойчивое увеличение числа капилляров и соотношения капилляр-волокно, сокращая диффузионные расстояния и увеличивая площадь поверхности для обмена. Это капиллярное ремоделирование развивается наряду с увеличением окислительной способности мышц, так что доставка и утилизация кислорода согласуются, а структурные исследования тренированных мышц документируют скоординированный рост капилляризации и окислительных структур.

Clinical relevance

Способность сосудистой системы к ремоделированию лежит в основе того, как тренировки улучшают перфузию тканей, и имеет отношение к пониманию здоровья сосудов и реакции мышц и сердца на измененные потребности. Данная статья описывает физиологию сосудистой адаптации в качестве справочного материала и не содержит предписаний по тренировкам или индивидуальных медицинских рекомендаций.

Evidence & guidelines

Механистическое описание основано на исследованиях клеточной и интегративной физиологии, а также на обзорах, обобщающих ангиогенез скелетных мышц, включая основополагающие работы Худлицкой и коллег и более поздний синтез Олферта и коллег; структурные исследования, такие как работы Хоппелера и коллег, документируют изменения капилляров, сопровождающие тренировки на выносливость. Они описывают физиологические данные, а не клинические рекомендации.

History

Структурные исследования тренированных мышц установили, что упражнения на выносливость увеличивают плотность капилляров, а обзоры начала 1990-х годов закрепили ангиогенез в скелетных и сердечных мышцах как отдельный адаптивный процесс, регулируемый механическими и метаболическими сигналами. Последующая идентификация фактора роста эндотелия сосудов как центрального медиатора и уточнение задействованных стимулов и клеточных реакций привели к современному представлению об ангиогенезе, вызванном физическими нагрузками, как о регулируемом ремоделировании микрососудистой сети.

Debates

Что является доминирующим триггером для роста капилляров, вызванного физическими нагрузками?

Относительная важность механических сигналов, таких как напряжение сдвига и растяжение, по сравнению с метаболическими сигналами, такими как гипоксия, в инициировании роста капилляров, и то, как они взаимодействуют, остается предметом текущих исследований.

Key figures

• Olga Hudlicka
• I. Mark Olfert
• Stuart Egginton
• Ylva Hellsten
• Hans Hoppeler

Seminal works

• hudlicka-1992
• olfert-2016
• hoppeler-1985

Frequently asked questions

Что такое ангиогенез в контексте тренировок?

Это рост новых капилляров из существующих сосудов в ответ на повторяющиеся физические нагрузки, что увеличивает количество капилляров, обслуживающих каждое мышечное волокно, и улучшает доставку кислорода и питательных веществ.

Почему тренировки на выносливость увеличивают количество капилляров в мышцах?

Физические нагрузки генерируют механические сигналы, такие как повышенное напряжение сдвига, и метаболические сигналы, такие как пониженное напряжение кислорода, которые активируют факторы роста сосудов, такие как VEGF, побуждая капилляры расти, чтобы кровоснабжение соответствовало более высокой метаболической способности тренированной мышцы.