Главные медиаторы ответа острой фазы

Интерлейкин-1 — многофункциональный (плейотропный) цитокин, обнаруженный впервые как продукт лейкоцитов, вызывающий лихорадку при введении животным. ИЛ-1 относится к семейству, состоящему из трех

структурно родственных пептидов: интерлейкина-1-альфа (ИЛ-1-а); ин­терлейкина-1-бета (ИЛ-1-(3) иантагониста рецептора для ИЛ-1.

Две известные формы ИЛ-1 (а и (3) — продукты раздельных генов. Они различаются своей аминокислотной последовательностью, но име­ют сходную трехразмерную структуру. Взаимодействуют с одним и тем же рецептором, обнаруживая сходную биологическую активность. Глав­ной секреторной формой является ИЛ-1-р.

Интерлейкин-1 продуцируют многие клетки: моноциты, макрофаги, эндотелиальные клетки, нейтрофилы, В-клетки, натуральные киллерные клетки, фибробласты, дендритные клетки кожи, мезангиальные клетки почек, клетки глии, нейроны. Способностью секретировать ИЛ-1 облада­ют также некоторые опухолевые клетки.

Продукция ИЛ-1 может быть вызвана разными агентами, включая микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности; антигены немикроб­ного происхождения; органические и неорганические соединения неан­тигенной природы, такие, как соли кремния, желчных кислот, мочевой кислоты; цитокины (например, ФНО-а, ИЛ-6); активные компоненты ком­племента (С5а); нейрогормоны (вещество Р); гликопротеины табака; уль­трафиолетовые лучи; гамма-лучи; такие состояния, как гипоксия или ги- пероксия, перегревание и другие.

ИЛ-1 опосредует различные защитные процессы в организме, ак­тивируемые при его повреждении. Какуже указывалось, ИЛ-1 является одним из важнейших медиаторов воспаления, развивающегося в месте повреждения. Когда связанная с воспалением продукция ИЛ-1 возраста­ет, он вызывает многие системные реакции, что делает его важнейшим медиатором ООФ.

ИЛ-1 стимулирует иммунную систему. Он активирует Т-клетки, уси­ливает продукцию ими интерлейкина-2; индуцирует экспрессию ре­цепторов для ИЛ-2 на активированных антигеном Т-клетках.

ИЛ-1 воздействует на центральную нервную систему. Появление в мозге ИЛ-1 вызывает лихорадку, сонливость, снижение аппетита, адина­мию, снижение интереса к окружающему, депрессию, меняет функцию эндокринной системы.

ИЛ-1 изменяет функцию эндокринной системы. Он активирует ось гипоталамус—гипофиз—надпочечники, вызывает высвобождение гипо­таламусом аргинин-вазопрессина. В то же время он ингибирует секре­цию пролактина, снижает секрецию гонадотропина и половых стероидных гормонов. Одним из важных последствий изменения функций эндокрин- нной системы под влиянием ИЛ-1 является предупреждение избыточной активации иммунной системы.

ИЛ-1 действует как гемопоэтин на стволовые клетки костного мозга в присутствии ИЛ-3 и других факторов гемопоэза, что приводит к нейт­рофильному лейкоцитозу со сдвигом влево и к увеличению содержания тромбоцитов в крови.

ИЛ-1 стимулирует секрецию других цитокинов, участвующих в ООФ, прежде всего ИЛ-6 и ФНО-а.

Существует два типа поверхностных рецепторов для ИЛ-1 (ИЛ-1Р): ИЛ- 1Ртипа I и ИЛ-1Р типа II, внеклеточные домены которых сходны, а внут­риклеточные различны. Связь ИЛ-1 с рецептором типа I обеспечивает передачу сигнала внутрь клетки. Связь ИЛ-1 с рецептором типа II не при­водит к передаче сигнала. В результате ИЛ-1Р типа II действует как «ло­вушка» для ИЛ-1, предупреждая взаимодействие ИЛ-1 с чрезмерно боль­шим числом рецепторов типа I и вместе с этим чрезмерную активацию клеток-мишеней.

Значительная часть эффектов ИЛ-1 реализуется с участием цикло­оксигеназы, которая катализирует метаболизм арахидоновой кислоты, ведущий к образованию простагландинов. Применение блокаторов цик­лооксигеназы (ацетилсалициловой кислоты, индометацина) подавляет вызываемую ИЛ-1 лихорадку, снижение аппетита, усиленную секрецию АКТГ и другие эффекты ИЛ-1.

В организме человека существует сложная система регуляции по­тенциально повреждающего действия И Л-1. В крови здоровых и больных людей циркулируют растворимые рецепторы ИЛ-1, которые являются внеклеточными фрагментами цитоплазматических рецепторов ИЛ-1 I и II типов. Оба растворимых рецептора связывают свободный ИЛ-1, преду­преждая тем самым его взаимодействие с мембранными рецепторами.

Другим важным элементом системы регуляции действия ИЛ-1 яв­ляется естественный антагонист рецептора ИЛ-1. Естественный антаго­нист рецептора ИЛ-1 (ИЛ-1 РА) — третий член семейства ИЛ-1. Размеры и структура его молекулы сходны с таковыми ИЛ-1. Антагонист рецепто­ра ИЛ-1 продуцируют многие клетки, в том числе и те, что продуцируют ИЛ-1, хотя главными продуцентами естественного ИЛ-1 РА являются ско­рее всего гепатоциты, что позволяет считать его одним из белков острой фазы. Антагонист рецептора ИЛ-1 связывается с клеточными рецептора­ми для ИЛ-1, блокируя тем самым действие ИЛ-1 на его клетки-мишени. При этом взаимодействие самого ИЛ-1 РА с рецептором не является сиг­налом для начала каких-либо внутриклеточных процессов, в связи с чем его называют чистым рецепторным антагонистом. Введение антагонис­та рецептора ИЛ-1 эффективно подавляет многие вызываемые ИЛ-1 па­тологические процессы: лихорадку, сонливость, гипотензию, синтез бел­ков острой фазы в печени, симптомы септического шока in vivo.

Несмотря на существование указанных механизмов «сдерживания» провоспалительной активности ИЛ-1, при ряде обстоятельств он проду­цируется в чрезмерных количествах, что вызывает разрушение тканей, степень которого может превышать первоначальное повреждение. В та­ких случаях продукция ИЛ-1 становится фактором, определяющим все дальнейшее течение болезни. Значительное увеличение сывороточного ИЛ-1-(3 обнаруживается при септическом шоке — клиническом синдро-

ме, возникающем при тяжелых бактериальных инфекциях. Синдром ха­рактеризуется глубокой гипотензией, лихорадкой, увеличением содер­жания лейкоцитов в периферической крови.

При ревматоидном артрите — хроническом небактериальном вос­палении суставов — синовиальная оболочка инфильтрирована макрофа­гами, лимфоцитами и другими клетками хронического воспаления. В си­новиальной жидкости суставов обнаруживается ИЛ-1, и многие симптомы ревматоидного артрита — лейкоцитарная инфильтрация синовиальной оболочки, распад хряща и ремоделирование костей вокруг сустава могут быть воспроизведены в эксперименте на животных введением им в сус­тав ИЛ-1.

Интерлейкин-1 — один из главных медиаторов острого поврежде­ния легких, возникающего при остром респираторном дистресс-синдро­ме взрослых, который проявляется резким отеком легких и массивной инфильтрацией легочной ткани нейтрофилами. В бронхиальном лаваже обнаруживают увеличенную концентрацию ИЛ-1.

Имеются веские доказательства участия ИЛ-1 в повреждении тканей при воспалительных болезнях кишечника, почек, в гибели бета-кпеток под­желудочной железы при инсулинзависимом сахарном диабете, в разви­тии атеросклероза и в патогенезе многих других болезней. Представле­ны данные о том, что ИЛ-1 способствует прогрессии миелолейкоза.

Интерлейкин-6 (ИЛ-6) — многофункциональный (плейотропный) цитокин, идентифицированный впервые как секретируемый Т-клетками фактор, вызывающий конечную дифференцировку В-клеток в продуци­рующие антитела плазматические клетки. По своей химической структу­ре это белок с молекулярной массой около 26 кД.

К числу клеток-продуцентов ИЛ-6 относятся макрофаги, фибробла­сты, клетки сосудистого эндотелия, эпителиальные клетки, моноциты, Т- клетки, кератиноциты кожи, клетки эндокринных желез, глиальные клет­ки и нейроны дискретных областей мозга.

Главными стимуляторами синтеза ИЛ-6 являются вирусы, бактерии, эндотоксины, липополисахариды, грибы, провоспалительные цитокины ИЛ-1 и ФИО -а.

Интерлейкин-6 — главный стимулятор синтеза и секреции белков острой фазы гепатоцитами. Кроме того, он активирует ось гипоталамус- гипофиз—надпочечники, вызывая секрецию кортикотропинвысвобожда­ющего фактора нейоонами гипоталамуса и прямо воздействуя на клетки передней доли гипофиза. Подобно ИЛ-1, ИЛ-6 опосредует лихорадочный 67

ответ на эндотоксин, стимулирует пролиферацию лейкоцитов в костном мозге.

Интерлейкин-6 необходим для конечной дифференцировки активи­рованных В-клеток в продуцирующие антитела плазматические клетки, он усиливает продукцию некоторых классов иммуноглобулинов зрелыми плазматическими клетками, стимулирует пролиферацию и дифферен­цировку Т-клеток, увеличивает продукцию интерлейкина-2 зрелыми Т-клетками.

Интерлейкин-6 относится к семейству гемопоэтических цитокинов. Он обладает свойствами фактора роста и дифференцировки для муль- типотентных стволовых клеток, стимулирует рост гранулоцитов и макро­фагов.

Хотя первичная роль ИЛ-6 состоит в активации процессов восста­новления нарушенного гомеостаза, его избыточная продукция способ­ствует повреждению тканей. Так, существует прямая корреляция между степенью увеличения ИЛ-6 и прогрессией аутоиммунного ответа. Интер- лейкин-6 способствует воспалительному повреждению суставов при рев­матоидном артрите. Длительное повышение уровня ИЛ-6 в крови может быть причиной активации остеокластов, разрушающих костную ткань.

ИЛ-6 представляется чувствительным, хотя и неспецифическим мар­кером болезней. Если в сыворотке здорового человека его содержание ниже пределов определяемости (1 пиког/мл), то при ряде заболеваний — травмах, опухолях, инфекциях оно возрастает в сотни раз. Вызванный повреждением подъем уровня ИЛ-6 в сыворотке происходит очень быст­ро (например, через 1,5—4 ч после начала хирургической операции).

Фактор некроза опухолей альфа (ФНО-а) — третий ключевой гор­мон ответа острой фазы. Впервые обнаружен как агент, способный унич­тожать опухолевые клетки in vitro и вызывать геморрагический некроз трансплантированных опухолей у мышей in vivo, появляющийся в сыво­ротке крови животных и человека во время бактериальных инфекций. Этот же агент оказался ответственным за кахексию, развивающуюся при тя­желых хронических болезнях, что дало ему второе название — кахектин.

Клетками-продуцентами ФНО-а являются прежде всего макрофа­ги, а кроме того, Т-клетки, В-клетки, Т-киллеры, нейтрофилы, эозинофи­лы, астроциты, тучные клетки.

Продукция ФНО-а может быть вызвана бактериальными токсинами (липополисахаридами, энтеротоксином), вирусами, микобактериями, грибами, паразитами, активированными компонентами комплемента, комплексами антиген—антитело, цитокинами (ИЛ-1, ИЛ-6, ГМ-КСФ).

Фактор некроза опухолей альфа обладает мощным провоспалитель- ным действием, которое обнаруживается прежде всего в местах его выс- 68

вобождения. Он активирует лейкоциты, вызывает экспрессию молекул адгезии на мембране эндотелиальных клеток микроциркуляторных сосу­дов, способствуя тем самым миграции лейкоцитов из крови во внекле­точный матрикс; стимулирует продукцию лейкоцитами активных метабо­литов кислорода; стимулирует участвующие в воспалении клетки к секреции провоспалительных цитокинов, втом числе ИЛ-1, ИЛ-8, ИЛ-6, интерферона-гамма. Во время заживления раны ФНО содействует про­лиферации фибробластов, стимулирует ангиогенез.

Фактор некроза опухолей усиливает пролиферацию Т-клеток, про­лиферацию и дифференцировку В-клеток, стимулирует рост натуральных киллеров, усиливает их цитотоксичность. ФНО один из важных факторов защиты от внутриклеточных патогенов, обладает противовирусной актив­ностью. Он замедляет рост или вызывает геморрагический некроз опу­холей in vivo, цитотоксичен для многих линий опухолевых клеток in vitro.

В то время как все перечисленные действия ФНО направлены на вос­становление нарушенного гомеостаза, избыточная продукция его вы­зывает системные токсические эффекты, характер которых зависит от степени и длительности подъема ФНО в крови. В числе токсических эф­фектов, вызванных быстрым и значительным увеличением ФНО, следует в первую очередь назвать резкие нарушения гемодинамики, характери­зующиеся снижением сократимости миокарда, падением минутного объе­ма сердца, уменьшением венозного возврата. Высокие концентрации ФНО вызывают диффузное увеличение проницаемости капилляров. Расстройства гемодинамики вызывают шок и недостаточность функций многих органов. Избыток ФНО нарушает антикоагулянтные свойства эн­дотелия сосудов, что способствует возникновению синдрома диссеми­нированного внутрисосудистого свертывания. Гиперпродукция ФНО мо­жет вызывать и другие угрожающие жизни расстройства, включая острый респираторный дистресс-синдром взрослых, множественные некрозы в желудочно-кишечном тракте, некроз эпителия почечных канальцев, кро­воизлияния в надпочечники.

Меньшее, но длительное увеличение концентрации ФНО вызывает анорексию, лихорадку, кахексию, обусловленную усиленным катаболиз­мом белка и исчезновением жировых запасов, обезвоживание, синтез белков острой фазы в печени, резистеность к инсулину.

Как острые, так и хронические эффекты ФНО являются следствием его прямого действия на клетки-мишени и действия других веществ, выс­вобождение которых ФНО стимулирует. Так, острое токсическое действие высоких концентраций ФНО связано с его прямым цитотоксическим дей­ствием на многие клетки, включая клетки сократительного миокарда, глад­кие мышцы сосудов и клетки сосудистого эндотелия, и с высвобождени­ем таких биологически активных веществ, как катехоламины, глюкагон, АКТГ, кортизол, ИЛ-1, ИЛ-6, интерферона-гамма, фактора активации тромбоцитов, эйкозаноидов. Возникновение лихорадки и анорексии свя­зано с прямым действием ФНО на нейроны гипоталамуса. Прямое дейст­вие ФНО на клетки жировой ткани вызывает угнетение липогенных фер­ментов, в частности липопротеинлипазы, приводя к постепенному исчез­новению жировой ткани. Действие ФНО на мышцы вызывает инсулино­вую резистентность мышц, распад мышечного белка, снижение потенци­ала мембраны мышечных волокон, что способствует переходу натрия и воды внутрь миоцитов и уменьшению воды во внеклеточном пространст­ве, дегидратации тканей.

Существует два типа рецепторов для ФНО, которые присутствуют на всех типах клеток, за исключением эритроцитов. Рецепторы I типа име­ют молекулярную массу 55 кДа, молекулярная масса рецепторов II типа — 75 кДа. Многие, и прежде всего цитотоксические, эффекты ФНО на раз­личные клетки опосредуются рецепторами I типа (Рц55) Участие рецеп­торов II типа (Рц75) в цитотоксичности, возможно, сводится к тому, что они связывают ФНО и «передают» его затем Рц55, которые и обеспечи­вают передачу сигнала. Оба типа рецепторов разными способами уча­ствуют в реализации вызываемого ФНО клеточного апоптоза.

Цитотоксическое действие ФНО усиливается в присутствии ингиби­торов белкового синтеза. Полагают, что многие клетки продуцируют бел­ки, нейтрализующие или «сопротивляющиеся» цитотоксическому дей­ствию ФНО Высокая цитотоксичность ФНО для опухолевых клеток может быть связана с тем, что опухолевые клетки не продуцируют таких белков.

В сыворотке и в моче больных опухолями, СПИДом, сепсисом обна­ружены фрагменты внеклеточных доменов обоих типов рецепторов, из­вестные как ФНО-связывающие белки. Концентрация этих белков в кро­ви существенно возрастает в условиях избыточной продукции ФНО. Белки связываются с ФНО во внеклеточной жидкости, препятствуя тем самым взаимодействию ФНО с цитоплазматическими рецепторами и предупреж­дая цитотоксисческое действие ФНО на клетки. Несмотря на то, что молярная концентрация ФНО-связывающих белков, как правило, на не­сколько порядков превышает молярную концентрацию ФНО, этого недо­статочно для того, чтобы предотвратить токсический эффект ФНО при септическом шоке и менингите.