Возможности терапевтического регулирования аппоптоза

Терапия нарушений апоптоза базируется на основе знаний как причин, так и механизмов программированной гибели различных типов клеток, имеющих разные рецепторы и внутриклеточные передатчики апоптогенных сигналов. Например, сведения о рецептор-опосредованной регуляции апоптоза клеток гормонзависимых новообразований позволяют использовать андрогены для лечения рака предстательной железы либо антагонисты эстрогеновых рецепторов для регрессии рака молочной железы. Знания о внутриклеточных передатчиках сигналов апоптоза в разных типах клеток позволяют с успехом применять антиоксиданты, а также регуляторы содержания кальция и активности различных протеинкиназ в этих клетках.

Для торможения апоптоза с целью уменьшения зоны инфаркта в тканях используются различные ингибиторы каспаз и т.д.

Для лечения заболеваний, связанных как с ускорением (например, дегенеративно-атрофических изменений нервной системы, ишемических и токсических поражений сердца, печени, почек и др.), так и с замедлением процесса апоптоза (например, опухолевой и аутоиммунной патологии), разрабатываются методы и средства, способные замедлять или ускорять этот процесс. Наиболее перспективным является метод генной инженерии с использованием вирусных векторов. Для их создания используется вирус, у которого сохранена белковая капсула (обусловливающая способность проникать в определённые клетки), но инактивированы его патогенные свойства. В геном вируса встраивают гены, являющиеся индукторами апоптоза. В результате активации механизмов смерти опухолевые клетки погибают. Кроме того, предполагается назначать средства, обладающие способностью индуцировать апоптоз.

Общие реакции организма на повреждение

В начале XIX в. известный патолог Р. Вирхов выдвинул концепцию о том, что болезнь всегда начинается с повреждения клетки. Как начальное звено патогенеза повреждение проявляется не только выраженными местными явлениями, но и рядом общих реакций. К ним, в частности, относятся такие, как «ответ острой фазы», а также шок, кома.

Ответ острой фазы

Повреждение, вызванное действием различных патогенных факторов и приводящее к той или иной степени выраженности нарушений гомеостаза, вызывает наряду с местными, ряд общих системных реакций, обусловленных вовлечением важнейших регуляторных и защитно-приспособительных систем организма. Взаимодействие нервной, иммунной и эндокринной систем при повреждении в его остром периоде на новом уровне сопровождается развитием разной степени выраженности и имеющих разное проявление ряда симптомов, совокупность которых получила название ответ острой фазы (ООФ)и обозначается в англоязычной литературе как «acute phase reaction», «acute phase response», «systemic inflammatory response syndrome». Ответ или реакция острой фазы включает активацию ГГНС, синтез и выделение белков острой фазы, нарушение сна и бодрствования, снижение двигательной активности, лихорадку, анорексию. При этом активируется миелопоэз и развивается лейкоцитоз со сдвигом лейкоцитарной формулы влево. Этот комплекс изменений инициируется каскадом продуцируемых в организме таких БАВ, как ИЛ, ИФ, ФНО-α, гранулоцитарный КСФ. Эти БАВ, которые в научной литературе получили название «медиаторов» ответа острой фазы, секретируются клетками, участвующими в воспалительном ответе, развивающемся в месте повреждения: моноцитами, тканевыми макрофагами (альвеолярными, перитонеальными, клетками Купфера и др.), нейтрофилами, лимфоцитами, фибробластами, эндотелиоцитами и др. «Медиаторы», попадая в кровоток, воздействуя на различные клетки-мишени, имеющие на своей поверхности соответствующие рецепторы, изменяют их функцию.

ООФ формируется немедленно вслед за повреждением и тесно связан с механизмами формирования и участниками реакций организма, направленных на быструю координированную перестройку обмена веществ, нейроэндокринной регуляции и функций различных органов и систем, сдерживание масштабов альтерации, на восстановление нарушенных функций. Классическая острая фаза длится несколько дней. Если количество образующихся цитокинов становится чрезмерным, то ответная реакция органов и систем становится настолько интенсивной и разбалансированной, что возникают чрезмерные формы ООФ, клинически соответствующие шокоподобным и коматозным состояниям. К числу важнейших «медиаторов» ООФ относят ИЛ-1b, ИЛ-6, ФНО-a.

ИЛ-1 – многофункциональный цитокин, представлен двумя формами: ИЛ-1a и ИЛ-1b, которые обладают идентичным спектром активности и связываются с одним и тем же рецептором. Наиболее физиологической и патогенетической значимой формой является ИЛ-1b.

ИЛ-1β вырабатывается макрофагами, эндотелиоцитами, фибробластами, В-лимфоцитами, некоторыми эпителиальными клетками, а также, вероятно, всеми ядерными клетками организма. Точно так же на всех клетках организма есть к нему рецепторы. Выделение ИЛ-1β стимулируется компонентами клеточных стенок бактерий и медиаторами воспаления. ИЛ-1β опосредует различные защитные процессы в организме, активируемые при его повреждении, является одним из важнейших «медиаторов» воспаления, оказывает пирогенное действие, вызывает сонливость, снижение аппетита, адинамию, оказывает кортиколибериноподобное действие на гипофиз, что усиливает стресс. ИЛ-1b снижает секрецию соматолиберина и стимулирует выработку соматостатина, в результате ослабляется анаболизм, стимулирует пролиферацию фибробластов и продукцию ими коллагеназы и ПГ. Протеолиз и освобождение аминокислот из скелетных мышц во многом зависит от уровня ИЛ-1b, индуцирующего синтез коллагеназ в этих тканях. В высоких дозах он снижает продукцию инсулина островками Лангерганса. ИЛ-1b стимулирует иммунную систему, является хемоаттрактантом лейкоцитов, активирует синтез ФНО-α, а также ИЛ-6 и КСФ-ов, обеспечивающих лейкоцитоз. Эффекты ИЛ-1b во многом реализуются с участием циклооксигеназы, которая, активируя метаболизм арахидоновой кислоты, ведет к образованию ПГ, изменению активности аденилат- и гуанилатциклазы и фосфодиэстеразы, уровня внутриклеточных посредников цАМФ и цГМФ. Продуцируемый в чрезмерных количествах ИЛ-1b оказывает цитотоксическое действие, эффект которого может превышать первоначальное повреждение. В таких случаях, что имеет место при септическом шоке, ОРДС, такая продукция ИЛ-1b становится фактором, определяющим все дальнейшее течение болезни.

ФНО – важный фактор ООФ, представлен двумя фракциями: кахексином (ФНО-a, мономер, вырабатывается макрофагами, лимфоцитами, адипоцитами, тучными клетками, микроглией) и лимфотоксином (ФНО-b, тример, выделяется Т-лимфоцитами). ФНО-a – мощный провоспалительный фактор. Он усиливает пролиферацию Т-лимфоцитов, пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов, является важным фактором защиты от внутриклеточных патогенов, усиливает цитотоксичность клеточных киллеров, цитотоксичен для многих линий опухолевых клеток. ФНО-a – это контринсулярный фактор, активатор клеточного эндотелия и всех видов лейкоцитов, стимулятор клеточной адгезии. Он усиливает ангиогенез и участвует в запуске синтеза белков острой фазы печенью. Действие высоких концентраций ФНО-a связано с его прямым цитотоксическим действием на многие клетки, включая клетки миокарда, гладких мышц сосудов и эндотелиальные клетки. Значительное увеличение ФНО-a вызывает резкое нарушение гемодинамики, характеризующееся снижением сократимости миокарда, падением МОК. ФНО-a вызывает озноб и лихорадку, тормозит активность центра голода, стимулирует центр насыщения в гипоталамусе, а соответственно, вызывает анорексию и кахексию. Гиперпродукция ФНО-α мононуклеарами и, возможно, глиальными клетками приводит к полной потере аппетита и полному исхуданию, вследствие гиперкатаболического действия. В высоких дозах индуцирует апоптоз гепатоцитов, клеток ЖКТ, эндотелиоцитов, нейронов. ФНО-a и ИЛ-1b совместно весьма токсичны: блокируют мембранное пищеварение и перистальтику кишечника, провоцируют рвоту и понос, вызывают деструкцию гепатоцитов, гиперкалиемию и ацидоз вплоть до летального исхода, стимулируют эндотелий к продукции коагулянтов, в частности, тромбоксана А₂ и лейкотриена Е₄, способствуют ДВС-синдрому, увеличивают выработку ФАТ, NО и миокардиального депрессорного полипептида. ФНО-a и ИЛ-1b отвечают за проявление токсикосептического шока, гипотензию, падение сердечного выброса и системные микроциркуляторные расстройства, вызывающие плюриорганную недостаточность при сепсисе и тяжелых инфекциях с развитием тромбогеморрагического синдрома и некротических изменений в органах. ФНО активно стимулирует продукцию различными клетками эндогенных окислителей, что и приводит к их некробиозу и (или) апоптозу. С помощью NО он вызывает парез микрососудов с падением АД и, активируя эндотелий, способствует возникновению ДВС-синдрома.

ИЛ-6 – цитокин, синтезируется активированными моноцитами, тканевыми макрофагами, фибробластами, эндотелиоцитами, Т-лимфоцитами, глиальными клетками. Мишенью для его действия служат гепатоциты, тимоциты и лимфоциты. Это важнейший индуктор синтеза этими клетками белков острой фазы, концентрация которых в плазме возрастает при воспалении, инфекции. Он является ростовым фактором для миелоидных полустволовых клеток, фактором терморегуляции и индукции лихорадки. Его синтез стимулируется ИЛ-1b и ФНО-a. Считается, что этот цитокин вносит существенный вклад в осуществлении ООФ при его нормергическом течении. Хотя первичная роль ИЛ-6 состоит в активации процессов, направленных на восстановление нарушенного гомеостаза, его избыточная продукция способствует повреждению ткани.

ИЛ-8 – это семейство пептидов, которые вырабатываются макрофагами, в частности, по сигналу ИЛ-1b. Они активируют хемотаксис, краевое стояние лейкоцитов, освобождение дефензинов из нейтрофилов, что способствует элиминации из организма всего чуждого и отжившего свой век.

Перестройка метаболизма при ООФ зависит не только от цитокинов, но и от активности СНС и стрессорных нейроэндокринных механизмов. Цитокины, провоцируя лихорадку, ООФ, также стимулируют симпато-адреналовую и ГГНС. Возрастает продукция и усиливается действие КА, ГК, вазопрессина, альдостерона и глюкагона. ГК – мощные ингибиторы экспрессии интерлейкиновых генов и синтеза метаболитов арахидоновой кислоты, сдерживающие интенсивность ООФ. Фактически стресс и цитокиновый ответ находятся в неоднозначных взаимоотношениях, сдерживая острофазные реакции от чрезмерности.

Одной из важнейших особенностей всех цитокинов, вырабатываемых иммунокомпетентными клетками и обладающих свойствами эндогенных пирогенов, является их полифункциональность и сочетание в своей биологической характеристике иммунотропных и нейротропных свойств. Под их влиянием в ЦНС усиливается дельта-волновая активность нейронов, способствующая медленному сну, стимулируется продукция АКТГ в гипофизе и вазопрессина в гипоталамусе, что может вызывать тревогу и способствует стрессу. Изменяется возбудимость центров аппетита и чувствительность холодовых нейронов гипоталамуса к температурному сигналу. Развивается анорексия и ограничение теплоотдачи с нарастанием теплопродукции. Развивается лихорадка.

Таким образом, ООФ – это комплекс изменений, осуществляемых и регулируемых цитокинами. Клинически ему соответствует продромальный синдром, проявляющийся неспецифическими признаками при широком круге заболеваний в их начальной фазе. Продромальный синдром в клинике проявляется слабостью, головной болью, неопределенными болями в мышцах, костях, суставах, сонливостью, нарушением аппетита, иногда тошнотой, тревогой, раздражительностью. Если количество цитокинов очень велико, то ответные реакции органов и систем настолько выражены и разбалансированы, что наблюдаются гиперергические формы ООФ, клинически соответствующие шокоподобным состояниям и септицемии.

На уровне печени реакцию острой фазы в основном составляет усиленный синтез белков острой фазы и выделение их в кровь. Согласно многочисленным литературным данным, белки острой фазы – это протеины, концентрация которых всегда увеличивается при инфекции, острых воспалительных процессах, травмах, аллергических и иных состояниях (ревматизме, остром полиартрите, сепсисе, злокачественных опухолях, острых некрозах). Известно около 30 таких белков. У человека к основным таким белкам относят: С-реактивный белок, a₁-антихимотрипсин, a₂-макроглобулин, гаптоглобулин, антитромбин III, амилоид А и Р. Уровень белков ООФ в крови определяется, прежде всего, синтезом и секрецией их клетками печени. Важнейшая роль в регуляции этих процессов принадлежит ИЛ-6, в меньшей степени – ИЛ-1b и ФНО-a. Рост концентрации белков острой фазы в циркулирующей крови представляет собой маркер острого воспаления. При этом развиваются изменения ряда лабораторных показателей – повышается СОЭ, часто имеет место лейкоцитоз, понижение альбумин-глобулинового коэффициента. Из нейтрофилов поступает лактоферрин. Вне острой фазы некоторые белки, такие как С-реактивный белок и a₂-макроглобулин, практически отсутствуют в крови, в то время как другие присутствуют в небольших концентрациях и в норме. Параллельно происходит уменьшение образования альбумина и трансферрина. Белки острой фазы обладают следующими свойствами: антиоксидантными (церулоплазмин, амилоид, гаптоглобин, С-реактивный белок, a₂-макроглобулин), антимикробными (С-реактивный белок, лактоферрин, факторы комплемента), регулирующими гемостаз (факторы коагуляции и антикоагулянты).

Белки острой фазы ограничивают поступление железа и цинка в ткани, снижают их доступность для микроорганизмов, улавливают и транспортируют в макрофаги эти микроэлементы. При ООФ возникают гипоферремия и гипоцинкемия. Цинк и, особенно, железо – ростовые факторы ряда бактерий, в частности грамотрицательных. Снижение доступности железа повышает антибактериальную резистентность и снижает интенсивность свободно-радикальных реакций, повреждающих ткани.

Во время ООФ увеличивается общая протеолитическая активность плазмы. Происходит усиление (с превалированием в скелетных мышцах) катаболизма белков с их распадом до аминокислот, которые транспортируются в печень и участвуют в образовании глюкозы и синтезе протеинов острой фазы. Необходимо отметить, что инактивация ряда ИЛ и, в частности, ИЛ-1b осуществляется трипсинподобными протеазами, к ингибиторам которых относится ряд белков острой фазы (a₁-антитрипсин, a₂-макроглобулин). Ингибиторами трипсинподобных ферментов блокируется образование ИЛ-1b и секреция ФНО-a мононуклеарными клетками в ответ на стимуляцию их бактериальными эндотоксинами.

Очевидно, что ответная системная реакция организма на повреждение – ООФ, которая начинается немедленно, позволяет осуществить координированную перестройку обмена веществ и физиологических функций ряда органов и тканей, необходимую для поддержания процессов жизнедеятельности в новых условиях существования. Вместе с тем, такая форма системной защиты, когда имеет место избыточное функционирование цитохимических каскадов, связана с определенными издержками для организма, ведет к развитию осложнений, заболеваний (сердечно-сосудистых, аутоиммунных и т.п.), шокоподобным состояниям. Хроническая гиперпродукция белков острой фазы, особенно амилоида А, является фактором риска амилоидоза, который может развиваться при затяжном течении воспалительных процессов в органах и тканях.