содержание .. 7 8 9 10 ..

Руководство по иммунофармакологии - часть 9

116

Глава 10

Рис. 49. Ферментативное выделение ненасыщенных жирных кислот из фосфолипидов.

R, и R2-жирные кислоты, связанные с глицеролом; R1 безвариантно является насыщенной жирной

кислотой (например, стеариновой, пальмитиновой), а предшественник простагландинов (например,

арахидоновая кислота) обозначен R2. Ф-фосфатная группа; Х-основание (например, холин,

этаноламин, серии). Фосфолипаза С специфически действует на фосфатидилинозитол (т. е. X является

инозитолом).

Синтез простагландинов

зироваться циклооксигеназой жирных кислот

(простагландинсинтетазой) в простагландино-

Простагландины и другие метаболиты арахи-

вые эндоперекиси

(ПГG2 и ПГН2). Первым

доновой кислоты в тканях не депонируются,

этапом реакции является стереоспецифическое

поэтому их биосинтез должен непосредственно

удаление водорода при С13 с последующим

предшествовать их выделению. Как уже от-

выделением кислорода и образованием 11-пе-

мечалось в предыдущих разделах главы, выде-

рокси-5,8,12,14-эйкозатетраеноевой

кислоты.

ление кислоты-предшественника из фосфоли-

Дальнейшее окисление при С15, изомеризация

пидного депо является исходным этапом, ли-

А13-двойной связи и циклизация путем обра-

митирующим скорость образования продукта.

зования новой С—С-связи между С8 и С12

Свободная арахидоновая кислота в результате

приводит к образованию ПГG2. Восстановление

согласованных реакций может метаболи-

группы 15-перокси в данной эндоперекиси

Эйкозаноиды

117

с помощью пероксидазы, сопряженной с цик-

гландины могут образовываться нефермента-

лооксигеназой, дает ПГН2 (рис. 51).

тивно, но существуют специфические изоме-

Циклооксигеназа обнаруживается в боль-

разы, которые катализируют превращение ПГН2

шинстве клеток млекопитающих; только

в ПГЕ2 и ПГD2.

эритроциты лишены этого фермента. Субкле-

Простациклины и ТОА2 нестабильны при

точная локализация циклооксигеназы связана с

физиологических значениях рН и температуры

микросомной фракцией эндоплазматической

(период полураспада - примерно 5 мин и 30 с

сети; она представляет собой гемзависимый

соответственно); они гидролизируются в менее

гликопротеин. Ферментативная реакция стиму-

активные 6-кето-ПГЕ1а и ТОВ2 соответственно

лируется небольшими количествами перекисей

(см. рис. 52).

(«перекись-затравка»), а избыток перекиси

инактивирует фермент. Так как во время обра-

Метаболизм простагландинов и

зования ПГН2 генерируются перекисные ради-

тромбоксанов

калы, фермент сам себя разрушает (или совер-

шает «самоубийство»). Для циклооксигеназы

Метаболизм простагландинов в организме

предпочтительным субстратом является ара-

происходит быстро. Время их биологической

хидоновая кислота, однако дигомо-у-линоле-

полужизни составляет менее 1 мин, и в нор-

новая и (в меньшей степени) эйкозапентаеное-

мальной плазме концентрация родительских

вая кислоты могут превращаться в простаглан-

простагландинов не превышает

100 пкг/мл.

дины (см. рис. 48).

Первоначальная метаболическая реакция за-

Эндоперекиси (ПГG2, ПГН2), лабильные при

ключается в окислении группы 15-окси с после-

физиологических значениях рН и температуры,

дующим восстановлением

13,14-диена. Оба

являются центральными молекулами в

процесса катализируются специфическими

биосинтезе ряда других арахидоновых ме-

ферментами- простагландин-15-оксидегидро-

таболитов; они ферментативно или нефермен-

геназой и простагландин-А13-редуктазой соот-

тативно превращаются в простациклин (ПП2),

ветственно. Большинство клеток содержит эти

ТОА2,

«первичные» простагландины

(ПГЕ2,

растворимые ферменты, но особенно богаты

ПГF2а, ПГD2),

17-окси-гептадекатриеноевую

ими почки и (еще больше) легкие. Например,

кислоту и малондиальдегнд (рис. 52). Образо-

90% инфузируемых ПГЕ1, Е2 или F2a метабо-

вание метаболитов зависит от типа клеток:

лизируются после единственного прохождения

например, эндоперекиси в тромбоцитах пре-

через перфузируемые легкие. В то же время

вращаются почти исключительно в ТОА2, а в

метаболизм зависит и от активного захвата. Ряд

сосудистом эндотелии-в простациклин. Про-

простаноидов, в частности простациклин,

стациклин и ТОА2 образуются из ПГН2 только

является плохим субстратом для механизма

ферментативно

(контролируются соответ-

захвата и вследствие этого

«выживает» при

ствующими синтетазами). Первичные проста-

прохождении через легкие. Несмотря на это,

СТИМУЛЫ

(гормональные, нервные,

иммунологические, механические)

Рнс. 50. Схематическое изображение

Фосфолипиды

процессов, ведущих к выделению свободных

клеточной

жирных кислот (например, арахидоновой

мембраны

кислоты) из мембранных фосфолипидов

клетки.

Стимул взаимодействует с рецептором, что

приводит к активации фосфолипазы, которая

катализирует выделение жирных кислот в

результате процесса, показанного на рис. 49.

Свободные жирные кислоты

118

Глава 10

Рис. 51. Метаболизм арахидоновой кислоты.

простациклин in vivo является короткоживу-

изомеров ГПЭТЕ. В отличие от циклооксиге-

щим.

назы, которая сравнительно специфически дей-

Концентрация первых метаболитов проста-

ствует на арахидоновую кислоту, липоксигена-

гландинов

(производные

15-кето и

13,14-ди-

зы могут эффективно катализировать окисле-

гидро-15-кето) в плазме обычно выше, чем

ние других жирных кислот, включая эйкоза-

концентрация родительских простагландинов,

триеновые и эйкозапентаеноевые кислоты.

но биологическая активность метаболитов за-

Впервые липоксигенация арахидоновой ки-

метно ниже. Дальнейшее их окисление проис-

слоты в тканях млекопитающих была описана

ходит на «верхней» и «нижней» боковых цепях

в тромбоцитах; в результате этого процесса

(B- и w-окисление соответственно) преимущест-

образуется

12-ГОЭТЕ (см. рис. 51). Однако

венно в печени. Окончательно ди-нор и тетра-

более интересным является образование

нор (т. е. удаление двух и четырех углеродов из

ГОЭТЕ, поскольку она является промежу-

«верхней» боковой цепочки) метаболиты

20-

точным продуктом при генерировании лейко-

окси и 20-карбокси легко выделяются с мочой.

триенов.

В то время как циклооксигеназа широко

Образование гидропероксикислот и

распространена в клетках млекопитающих, 5-

лейкотриенов

липоксигеназа ограничена главным образом

нейтрофилами, эозинофилами, моноцитами,

Вторым (позже обнаруженным) путем арахи-

макрофагами и тучными клетками. Эти клетки

донового метаболизма является окисление,

образуются в костном мозге, возможно, из

контролируемое липоксигеназными фермента-

общей стволовой клетки. Все эти клетки участ-

ми. Свободные жирные кислоты превращаются

вуют в воспалительных реакциях, и наличие

в гидроперокси-производные

(гидроперок-

общего фермента

(5-липоксигеназа) может

сиэйкозатетраеноевые кислоты, ГПЭТЕ), ко-

иметь функциональное значение. Кроме того,

торые легко восстанавливаются пероксидазой

5-липоксигеназа обнаружена в кератиноцитах,

глутатиона в соответствующие гидроксикисло-

кровеносных сосудах и в головном мозге.

ты (ГОЭТЕ). В животном и растительном мире

Другое различие между циклооксигеназой и

существует несколько липоксигеназ, которые

5-липоксигеназой заключается в избирательной

катализируют

окисление

молекулярным

активации последнего фермента кальцием

кислородом cis,сis-1,4-пентадиеновые системы.

(например, кальциевый ионофор А23187 силь-

Так, арахидоновая кислота может метаболи-

но и избирательно стимулирует биосинтез 5-

зироваться этими ферментами до нескольких

липоксигеназных продуктов). Напротив, цик-

лооксигеназа всегда находится в активном со-

Эйкозаноиды

119

Рис. 52. Превращение простагландиновой эндоперекиси (ПГН2) в простагландины, простациклин и

тромбоксаны.

120

Глава 10

стоянии и для реакции необходимы лишь суб-

нию разными растворимыми ферментами до

страт и небольшое количество перекиси.

20-карбокси-ЛТВ4. Эта реакция легко проте-

Начальной реакцией в превращении

кает в полиморфно-ядерных лейкоцитах

ГПЭТЕ в леикотриены является потеря воды,

(ПМЯЛ) человека, а ПМЯЛ других видов и

которая катализируется дегидразой, с фор-

другие лейкоциты человека неспособны к ме-

мированием нестабильного 5,6-эпоксида (ЛТА4)

таболизму ЛТВ4. Метаболиты ЛТВ4 биологи-

(рис. 53). Как и в случае с эндопереки-сями в

чески менее активны, чем исходное соединение.

синтезе

простаноидов,

ЛТА4 является

центральным соединением в образовании дру-

Образование других эйкозаиоидов

гих лейкотриенов. ЛТА4 гидролизуется до 5(S),

12(R)-дигидрокси-6,14-cis-8,

10-trans-эйкозате-

Описанные выше эйкозаноиды (т. е. проста-

траеноевой кислоты

(ЛТВ4) под действием

гландины, простациклин, тромбоксаны, моно-

растворимой гидролазы. ЛТА4 также нефер-

гидроперокси- и гидроксикислоты, лейкотрие-

ментно гидролизуется до других 5,12- и 5,6-ди-

ны) в настоящее время считаются наиболее

гидроксикислот (см. рис. 53).

важными в биологическом отношении. Однако

Глутатион может взаимодействовать с ЛТА4.

стоит отметить, что арахидоновая кислота

Реакция

катализируется

специфической

может превращаться в другие метаболиты,

глутатион-Б-трансферазой, при этом образуется

патофизиологическая роль которых пока не-

5(8)гидрокси-6(К)-8-глутатионил-7,9-trans-

известна. К ним относятся липоксины, содер-

11,14-сis-эйкозатетраеноевая кислота

(ЛТС4).

жащие в своей структуре конъюгированный

Данный лейкотриен может метаболизировать-ся

тетраен, тригидроксиэйкозатетраеноевые и

у-глутамилтранспептидазой и цистеингли-

эпокси-гидрокси-эйкозатетраеноевые кислоты.

циназой до ЛТD)4 и ЛТЕ4 соответственно. Эти

пептидно-липидные леикотриены (ЛТС4, ЛТD4 и

ЛТЕ4) являются

компонентами

«брон-

Биологическая активность эйкозаиоидов

хоконстрикторной активности», генерируемой

при анафилаксии; она была описана

50 лет

Выделение и очистка эйкозаиоидов из биоло-

назад, и фармакологи называли ее «медленно

гических тканей позволили идентифицировать

действующим веществом анафилаксии» (МДВ-

их структуру, что в свою очередь дало воз-

А).

Другой лейкотриен,

ЛТF4,

был

можность синтезировать чистые соединения.

идентифицирован как 5(8)-гидрокси-6(R)-цисте-

Доступность «чистых стандартов» в значитель-

инилглутамиловый аналог ЛТС4.

ной степени способствовала исследованиям ро-

Разные леикотриены, как и простагланди-ны,

ли различных эйкозаиоидов в физиологических

образуются специфическими типами клеток;

и патофизиологических процессах. Эйкозанои-

например, эозинофилы человека синтезируют в

ды обладают сильными и разнообразными

основном ЛТС4, а нейтрофилы-ЛТВ4.

биологическими эффектами; многие из извест-

ных сейчас эйкозаиоидов были первоначально

Метаболизм лейкотриенов

обнаружены при проведении биологического

тестирования.

Метаболизм лейкотриенов не изучен так тща-

Простагландины, например, были впервые

тельно, как метаболизм простагландинов. Как

идентифицированы по вызываемому ими со-

описано выше, ЛТС4 может легко превращаться

кращению миометрия, а позднее обнаружилось,

в ЛТD4, а затем в ЛТЕ4 в той же клетке, где

что они стимулируют гладкие мышцы сосудов,

происходил его биосинтез, причем все три

кишечника и бронхов. Изучение анафилаксии в

соединения биологически активны. Эти пеп-

дыхательных путях позволило выделить

тидно-липидные леикотриены инактивируются

вещество, вызывающее медленное и длительное

превращением в 6-trans-ЛTB4, что наблюдается

сокращение гладких мышц. Это вещество

при образовании хлорноватистой кислоты в

известно теперь как МДВ-А; впоследствии оно

результате дыхательного взрыва в стиму-

было идентифицировано в виде смеси

лированных лейкоцитах.

лейкотриенов

(см. выше). На основании

Лейкотриен В4 также инактивируется в той

гладкомышечной активности предполагается,

же клетке, где он образуется. Уникальный,

что эйкозаноиды выполняют важные функции в

связанный с мембраной фермент цитохром Р450

сердечно-сосудистой системе, дыхательных

превращает ЛТВ4 в 20-гидрокси-ЛТВ4, который

путях и репродуктивных органах.

подвергается дальнейшему превраще-

Биологические возможности эйкозаиоидов

Рис. 53. Биосинтез лейкотриенов из 5-ОПЭТЕ.

Эйкозаноиды

121

122

Глава 10

не ограничены гладкими мышцами. Эйкоза-

рования воспалительного процесса. Тем не ме-

ноиды также являются мощными активаторами

нее ткани, пораженные хроническим воспале-

клеток крови, в частности тромбоцитов и

нием, продолжают генерировать эйкозаноиды.

лейкоцитов. Тромбоксан А2 индуцирует

В тканях гранулемы через несколько дней по-

агрегацию тромбоцитов, а простациклин пре-

сле начала воспаления определяется высокое

дупреждает их агрегацию, вызванную различ-

содержание эйкозаноидов, а синовиальные тка-

ными стимулами. Лейкотриен В4 и некоторые

ни через несколько дней после индукции им-

гидроксикислотные продукты арахидоновой

мунного артрита обнаруживают повышенную

кислоты обладают высокой хемотаксической

способность метаболизировать арахидоновую

активностью в отношении лейкоцитов. Как уже

кислоту. Более того, образование эйкозаноидов

отмечалось, различные ткани синтезируют

хронически воспаленными тканями прояв-

характерные профили эйкозаноидов; например,

ляется высоким уровнем ПГЕ2 и ЛТВ4, опре-

тромбоциты синтезируют в основном ТОА2, а

деляемым в синовиальной жидкости, аспири-

сосудистый

эндотелий-

простациклин.

руемой из суставов больных ревматоидным

Поскольку ряд эйкозаноидов обладает проти-

артритом (см. главу 33) или подагрой.

воположными формами биологической актив-

В воспалительной реакции участвуют не-

ности, профиль метаболизма арахидоновой

сколько типов клеток, в том числе клетки

кислоты в различных тканях имеет важное

окружающих тканей и кровеносных сосудов, а

функциональное значение.

также мигрирующие клетки крови. Клетки

Кроме того, эйкозаноиды участвуют в таких

различных типов вносят разные эйкозаноиды.

системах, как передача внутриклеточных

Хотя высокие концентрации ТОВ2 определя-

сигналов, цитопротекция, иммунная система,

ются на ранних стадиях экспериментального

формирование факторов боли и лихорадки,

воспаления, тромбоциты

(основной источник

ввиду чего выдвигаются различные предполо-

тромбоксанов), вероятно, не являются источ-

жения относительно возможных ролей эйко-

ником эйкозаноидов в воспаленных тканях. У

заноидов в нормальных и пораженных тканях.

животных при сниженном содержании тром-

боцитов концентрации ТОВ2, ПГЕ2 и 6-кето-

ПГFla в воспалительных экссудатах не отли-

Роль эйкозаноидов в воспалении

чаются от таковых у контрольных животных, У

животных с невысоким уровнем ПМЯЛ

Синтез эйкозаноидов при воспалении

концентрации ТОВ2 и ЛТВ4 снижены, причем

их уменьшение идет параллельно сокращению

Воспаление- это физиологическая реакция ткани

числа ПМЯЛ, накапливающихся в экссудате.

на травму или раздражение. При воздействии на

Однако образование ПГЕ2 и простациклина

ткани

механических,

химических

или

остается практически неизменным при отсут-

иммунологических стимулов происходят синтез

ствии ПМЯЛ. Эти наблюдения свидетельству-

и высвобождение эйкозаноидов, поэтому

ют о том, что при остром воспалении ПМЯЛ

воспалительная реакция всегда сопровождается

служат главным источником ТОВ2 и ЛТВ4, а

выделением простагландинов. В воспаленных

ПГЕ2 и простациклин образуются в окру-

тканях обнаруживается множество различных

жающих тканях и кровеносных сосудах.

эйкозаноидов, но доминирующим продуктом

является ПГЕ2. Наблюдается также присутствие

Воспалительные свойства эйкозаноидов

тромбоксанов, простациклина и лейкотриенов.

Синтез эйкозаноидов сопровождает ряд

Некоторые эйкозаноиды, особенно ПГЕ2, вносят

воспалительных

заболеваний-от

острого

свой вклад в симптомы воспаления. Про-

солнечного

ожога

до

хронического

стагландин Е2 и простациклин расслабляют

ревматоидного артрита. Кроме того, в этот

гладкие мышцы сосудов и сильно расширяют

список входят ожоговые поражения, контактная

прекапиллярные артериолы, в результате чего

экзема, псориаз, язвенный колит, увеит,

наблюдается характерная краснота

(или эри-

остеоартриты и подагра.

тема), сопровождающая острое воспаление.

При экспериментальном воспалении мак-

Кроме того, возрастает приток крови к воспа-

симальный синтез эйкозаноидов наблюдается в

ленным тканям, что в свою очередь увеличивает

острую фазу. Образование ТОА2 и ЛТВ4 быстро

потерю плазмы, которая обусловлена действием

прекращается, а синтез ПГЕ2

(хотя он и

веществ, повышающих проницаемость сосудов

сохраняется) ослабевает по мере прогресси-

(гистамин, брадикинин). Совместные

Эйкозаноиды

123

эффекты увеличенного кровотока и повышен-

ПГЕ2, простациклин, ЛТВ4 и 12-ГОЭТЕ) про-

ной проницаемости сосудов приводят к опу-

дуцируются при воспалении и обладают высо-

холи или отеку (см. главу 7). Тромбоксан А2

кой воспалительной активностью. Влияние

является мощным вазоконстриктором, и его

противовоспалительных препаратов на мета-

образование при остром воспалении, вероятно,

болизм арахидоновой кислоты подтверждает

необходимо для предупреждения кровотече-

роль эйкозаноидов как медиаторов воспаления.

ний. Продукты липоксигеназы в основном

Ингибиторы синтеза простагландинов, такие как

слабо влияют на сосудистый тонус, но ЛТВ4,

препараты,

подобные ацетилсалициловой

ЛТС4 и ЛTD4 вызывают образование волдырей

кислоте, обладают противовоспалительным,

и расслабление сосудов кожи человека

аналгезирующим

жаропонижающим

посредством неизвестных механизмов.

действием. Аналогично этому препараты, сни-

Лейкотриен В4 - один из наиболее мощных

жающие липоксигеназную или циклооксиге-

среди известных сегодня факторов хемотаксиса

назную активность, подавляют активацию

лейкоцитов. Его активность обнаруживается во

лейкоцитов (см. главы 23 и 24).

многих системах in vitro. Показано также, что

ЛТВ4 обусловливает маргинацию лейкоцитов в

микроциркуляции и их накопление во

Эйкозаноиды при анафилаксии

внесосудистых тканях. На этих наблюдениях

дыхательных путей

основывается теория о локальном образовании

ЛТВ4 как о важном механизме местного

Выделение МДВ-А при реакциях гиперсенси-

контроля рекруитирования воспалительных

тивности немедленного типа изучалось в тече-

лейкоцитов в поврежденные ткани. Наряду с

ние многих лет, поскольку предполагалось, что

другими факторами хемотаксиса

(например,

именно это вещество опосредует бронхоспазм

С5а комплемента) ЛТВ4 вызывает высвобож-

при бронхиальной астме у человека. Как уже

дение лизосомных ферментов, что вносит де-

отмечалось выше, в настоящее время установ-

генеративный компонент во многие воспали-

лено, что смесь ЛТС4, ЛТD4 и ЛТЕ4 обладает

тельные заболевания. В клеточной реакции

биологической активностью МДВ-А. Эти пеп-

участвует и другой продукт липоксигеназы-12-

тидно-липидные лейкотриены в качестве брон-

ГОТЕ. Хемотаксическая активность 12-ГОТЕ

хоконстрикторов и веществ, вызывающих со-

слабее, чем у ЛТВ4, однако высокие

кращение гладких мышц дыхательных путей, на

концентрации 12-ГОЭТЕ могут определяться в

2-3 порядка сильнее гистамина. Лейкотриен Е4

коже больных псориазом, что, вероятно,

слабее ЛТС4 или ЛТD4, но он действует более

связано с большим количеством ПМЯЛ, ин-

длительное время.

Помимо бронхоспа-

фильтрирующих дерму при этом воспалитель-

стического эффекта, лейкотриены, видимо, об-

ном заболевании.

ладают стимулирующим влиянием на секрецию

Эйкозаноиды вносят определенный вклад в

слизи и, следовательно, усугубляют нарушения

такие симптомы воспаления, как боль и ли-

проходимости дыхательных путей.

хорадка. Простагландин Е2 и простациклин

Лейкотриены сокращают in vitro трахеаль-

усиливают боль, вызванную брадикинином и

ные и бронхиальные гладкие мышцы, однако

гистамином, сенсибилизируя афферентные С-

эксперименты in vivo свидетельствуют об из-

волокна (т. е. индуцируют состояние гипер-

бирательности их действия в отношении ниж-

алгезии). Такая повышенная чувствительность

них дыхательных путей. ЛТС4 и ЛТD4 вызывают

обусловливает восприятие нормальных (не бо-

преимущественно уменьшение податливости

левых) стимулов как болезненных; например,

дыхательных путей и относительно менее

кожа при солнечном ожоге легко травмируется

эффективны в снижении их специфической

(натирается) даже одеждой. Простагландин Е2

проводимости. При введении ЛТС4 и ЛТD4

представляет собой сильный пирогенный фак-

добровольцам отмечаются кашель, свистящее

тор; его высокие концентрации определяются

дыхание, стеснение в груди и уменьшение ско-

в спинномозговой жидкости больных с бакте-

рости потока воздуха при максимальном вы-

риальной или вирусной инфекцией, вирусным

дохе. Обнаружение лейкотриенов в мокроте

энцефалитом или пирогенным менингитом.

больных астмой и в носовых смывах аллергиков

Пирогенная активность интерлейкина-1 (эндо-

после введения им антигена дает дополни-

генный пироген) опосредуется образованием

тельные аргументы в пользу представления о

ПГЕ2 (см. главы 15 и 19).

лейкотриенах как о важных медиаторах ана-

Таким образом, эйкозаноиды

(например,

филактических респираторных заболеваний.

124

Глава 10

Селективные антагонисты лейкотриенов

стью. Эйкозаноиды действуют как местные]

уменьшают бронхоспазм in vivo, однако такого

гормоны, участвующие в физиологических и

рода препаратов, пригодных для проведения

патофизиологических процессах. Эйкозаноиды

тестирования у людей, пока нет. Конечно,

часто действуют синергично с другими медиа-

кортикостероиды, которые ослабляют оба пути

торами, усиливая и расширяя реакцию. Тера-

метаболизма арахидоновой кислоты (см. главу

певтические и токсические эффекты многих)

24), очень эффективны при лечении астмы. Но

противовоспалительных препаратов могут чаш

это вряд ли обусловлено их влиянием на синтез

тично или полностью объясняться их вмеша-

простагландинов или тромбоксанов, поскольку

тельством в синтез эйкозаноидов.

селективные ингибиторы циклоок-сигеназы не

оказывают благоприятного действия и могут

даже

(в некоторых случаях) обострить

бронхиальную анафилаксию. И действительно,

по имеющимся сегодня данным, продукты

обмена

циклооксигеназы

модулируют

бронхоспазм, подавляя синтез лейкотриенов.

Резюме

Окислительные ферменты, катализирующие

превращение арахидоновой кислоты в проста-

гландины, тромбоксаны и лейкотриены, широко

распространены в тканях млекопитающих. Эти

ферменты активируются при стимуляции

клеточных мембран или при их повреждении.

Образующиеся при этом эйкозаноиды обладают

высокой биологической активно-

Факторы хемотаксиса

нейтрофилов и эозинофилов

при аллергии и астме

А. Б. Кей (А. В. Кау)

Эозинофилы и нейтрофилы-это подвижные

В 1977 г. Atkins и соавт. описали высоко-

клетки, которые «распластываются» по стеклу

молекулярную термостабильную НХА, выде-

и отвечают хемотаксисом (миграция по гра-

ляющуюся в циркуляцию у больных бронхи-

диенту) и(или) хемокинезом (увеличение ско-

альной астмой после ингаляции специфического

рости случайного движения). Обнаружено

антигена. Те же исследователи показали, что

большое количество факторов хемотаксиса

предварительное введение двунатриевого хро-

эозинофилов и нейтрофилов, однако биологи-

могликата

(ДНХГ, хромолин) подавляет вы-

ческое значение многих из них остается неяс-

деление НХА, что свидетельствует о связи

ным. Широко распространено мнение, что про-

данного феномена с тучными клетками. На-

дукты тучных клеток играют важную роль в

блюдение изменений концентраций НХА при

привлечении нейтрофилов и эозинофилов к

высвобождении гистамина из иммунологиче-

месту возникновения аллергических реакций в

ски стимулируемых сенсибилизированных

тканях. Результаты последних исследований

фрагментов легких подтверждает эту точку

показали необходимость изменения этих взгля-

зрения.

дов, поскольку другие клетки, например эози-

Например, O'Driscoll и соавт., используя

нофилы, макрофаги и тромбоциты, также несут

легочные фрагменты, стимулированные кро-

функциональные IgE(Fc)-рецепторы.

личьим анти-IgE, показали, что у человека

Теоретически существует несколько меха-

высокомолекулярная НХА имеет легочное

низмов, объясняющих накопление клеток в ме-

происхождение. НХА легких человека пред-

стах воспаления тканей. Они включают по-

ставляется гетерогенной, хотя один из пиков

вышенный хемокинез, контактную задержку

активности имеет практически идентичные ха-

клеток в очаге воспаления и уменьшенный

рактеристики

(при гель-фильтрации, ионооб-

выход клеток из очага. В этом плане наиболее

менной хроматографии, изоэлектрофокусиро-

привлекательным механизмом является мигра-

вании) с НХА, выделенной из крови больных

ция клеток из сосудов под действием хемотак-

астмой.

сических медиаторов. Этот процесс включает

Таким образом, существуют доказательства

в себя первоначальное прикрепление клеток к

выделения аналогичных высокомолекулярных

сосудистому эндотелию

(большинство ме-

соединений при иммунологической стимуляции

диаторов хемотаксиса облегчает адгезию гра-

легочных фрагментов in vitro и ингаляционной

нулоцитов) с последующим диапедезом и на-

провокации при бронхиальной астме in vivo.

правленной миграцией по хемотаксическому

Интересными представляются наблюдения

градиенту. Воспалительные медиаторы, при-

Schenkel

и соавт.,

которые описали

нимающие участие в данном процессе при

высокомолекулярную НХА из легочных

аллергии и астме, точно не установлены.

фрагментов активно сенсибилизированных

морских свинок после введения им разрешаю-

щей дозы специфического антигена. НХА, по-

Факторы хемотаксиса нейтрофилов при

видимому, представляет основную часть хе-

аллергии и астме

мотаксической активности нейтрофилов (в от-

личие от эозинофилов) в этих легочных супер-

Идентификация

натантах. Доказательства тучноклеточного

Индуцированная аллергеном нейтрофильная

происхождения НХА (как единственного) ос-

хемотаксическая активность (НХА) идентифи-

таются неокончательными, хотя есть основания

цируется in vitro (т. е. по специфически сенси-

предположить, что вещество, выделяющееся

билизированным эффекторным клеткам) или

совместно с гистамином и блокирующееся

in vivo (в жидких средах организма у аллерги-

ДНХГ, имеет какое-то отношение к тучным

ков после аллергенной провокации).

клеткам.

125

126

Глава 11

Неспецифическое выделение НХА

ской гипервентиляцией

(ИКГВ)1. Например,

ИКГВ холодным воздухом не сопровождается

Особый интерес представляют наблюдения,

фазой бронходилатации

(наблюдаемой при

касающиеся возникновения НХА при неимму-

физических упражнениях у больных симптома-

нологической стимуляции. Wasserman и соавт.

тической астмой), латентной фазой, рефрак-

описали ВМ-НХФ, выделяющийся в венозную

терным периодом и базофилией крови. Более

кровь (вместе с гистамином) после холодовой

того, антихолинергические препараты, подан

иммерсии больных с холодовой крапивницей.

ляющие астму, индуцированную физической

Аналогичные НХА идентифицированы при хо-

нагрузкой, у определенной части больных не

линергической, солнечной и тепловой крапив-

влияют на сопротивление воздушного потока,

ницах после предъявления соответствующих

которое возникает при ИКГВ охлажденным

стимулов. Lee и соавт. показали, что НХА,

воздухом. Эти наблюдения показывают, что

определяемая в сыворотке при астме, вызванной

хотя потеря тепла и(или) воды в дыхательных

физической нагрузкой

(НХА-фн), по своим

путях может быть инициирующим фактором

физико-химическим характеристикам идентична

(стимулом), возникновению АВФН способ-

НХА у больных астмой, получивших раз-

ствуют и другие факторы. Вряд ли базофилы

решающую дозу антигена через бронхи (НХА-

служат источником НХА при стимуляции, по-

аг). Так, НХА-фн и НХА-аг имеют мо-

скольку базофилия вследствие физической на-

лекулярную массу 600 000 дальтон, элюируют-

грузки наблюдается и у нормальных лиц, од-

ся единичным пиком активности между 0,15 и

нако в этом случае она не сопровождается

0,30 М NaCl при обменной анионной хро-

увеличением НХА в сыворотке. Кроме того, | у

матографии на DEAE Sephacell, а их изоэлект-

астматиков без АВФН, которые испытывали

рические точки, определяемые при электрофо-

такую же физическую нагрузку, как и больные с

кусировании, находятся в промежутке между 6

ИКГВ, наблюдалась сравнимая базофилия, но с

и 6,5. Интенсивность НХА-фн и НХА-аг после

небольшим повышением циркулирующей НХА.

инкубации с трипсином и химотрипси-ном

Наконец, неспособность ДНХГ подавлять

существенно снижается (как в дозовой, так и во

выброс медиаторов из базофилов in vitro

временной зависимости). Эти характеристики

свидетельствует против предположения об

практически аналогичны наблюдаемым при

этих клетках как об источнике НХА.

НХФ холодовой крапивницы (макромолекула с

нейтральной изоэлектрической точкой).

Участие НХА в реакциях поздней фазы

Полученные данные четко указывают на

близкое родство или полную аналогию между

Нами установлено, что НХА выделяется при

НХФ, образуемыми при астме и крапивнице

поздних астматических реакциях после инга-

после соответствующей стимуляции, и НХФ,

ляции антигена. Позднее повышение НХА

выделяемыми фрагментами легких морских

предшествует позднему падению ОФВ пример-

свинок и человека. Однако до установления

но на 3 ч и бывает более устойчивым, чем при

химической структуры этот вопрос не может

немедленной астматической реакции (через 10-

быть решен окончательно. До настоящего мо-

15 мин после антигенной нагрузки). Физико-

мента любое определение интенсивности НХА

химические характеристики НХА поздней фазы

обязательно включает биологическое тестиро-

аналогичны таковым ранней фазы (одинаковая

вание (метод Boyden, при котором нормальные

молекулярная масса,

идентичные хро-

нейротрофы служат индикаторными клетками).

матографические параметры на DEAE-Sepha-

cell и изоэлектрические точки). Эти наблюде-

ния свидетельствуют в пользу предположения

Стимулы, вызывающие возникновение НХА при

астме, индуцированной физической нагрузкой

об участии тучных клеток как в поздней, так и в

ранней фазах реакции. Точный механизм

Данные о том, что НХА возникает при астме,

активации тучных клеток при поздних реакциях

вызванной физической нагрузкой

(АВФН), и

неясен. Возможно, он связан со вторым

отсутствует при бронхоспазме, обусловленном

спонтанным выбросом медиаторов из уже ак-

гипервентиляцией, свидетельствуют о сущест-

тивированных тучных клеток, что показано на

вовании различий междй АВФН и изокапниче-

1 Гипервентиляция с нормальным уровнем С02 в альвеолах

и артериальной крови.

Факторы хемотаксиса нейтрофилов и эозинофилов

127

крысиных перитонеальных тучных клетках.

следующем: а) высокомолекулярная нейтро-

Альтернативно предполагается, что инфильт-

фильная хемотаксическая активность, связанная

рирующие воспалительные клетки (возможно,

с астмой

(ВММ-НХА), определяется в сы-

нейтрофилы) вызывают второе выделение НХА

воротке при острой форме заболевания; б)

за счет высвобождения содержимого ли-зосом,

активность значительно снижается при лечении;

что было показано ранее в экспериментах in

в) ВММ-НХА при астматическом статусе (и в

vitro.

Вряд ли второй выброс НХА

некоторых контрольных группах) является

иммунологически специфичен (т. е. обусловлен

гетерогенной;

г)

пик хемотаксической

медленной абсорбцией антигена), поскольку

активности связан с молекулярной массой 600

поздние астматические реакции при физиче-

kD и изоэлектрической точкой pi между 6,0 и

ской нагрузке также сопровождаются поздним

7,0. Следовательно, по этим параметрам

подъемом НХА. Величина и динамика умень-

активность вполне сравнима с наблюдаемой при

шения ОФВ1 и возрастания НХА в ранние и

аллергических и вызванных физической

поздние фазы астмы, вызванной физической

нагрузкой ранних и поздних астматических

нагрузкой, аналогичны ранее описанным при

реакциях.

антигенной ингаляторной нагрузке.

Роль НХА

НХА при астматическом статусе

Патофизиологическая роль НХА при тканевых

Содержание НХА в сыворотке больных при

аллергических реакциях в отличие от ее значе-

астматическом статусе

(status asthmaticus)

ния как маркера активации тучных клеток в

[Buchanan et al., 1987] увеличивается по срав-

настоящее время только исследуется. Ввиду

нению с контрольной группой (слабая астма,

значительных трудностей в получении доста-

стабильная, необратимая обструкция воздуш-

точных количеств НХА для детальных биоло-

ного потока, неинфекционные легочные забо-

гических исследований сравнение НХА с дру-

левания, бессимптомные состояния). Серийные

гими известными медиаторами гиперсенситив-

изменения НХА также были проведены у 12

ности по специфической активности не пред-

больных с острой астмой при их поступлении в

ставляется возможным. Тем не менее нами

клинику, через 3 дня после начала лечения и

показано, что НХА, как и другие хемоаттрак-

при выписке (примерно на 7-й день). Выявлено

танты, обладает разнообразными эффектами в

весьма достоверное (р < 0,001) снижение

отношении функции нейтрофильных лейко-

НХА в сыворотке на 7-й день по сравнению с

цитов, включая увеличение случайного и на-

нулевым днем, что коррелирует с улучшением

правленного движения, увеличение количества

функции легких (PEFR). При гель-фильтрации

СЗЬ-рецепторов на нейтрофильных лейкоцитах,

методом быстрой белковой жидкостной

стимуляцию выделения лизоцима и (в меньшей

хроматографии (ББЖК) с использованием Su-

степени) миелопероксидазы, а также ускорение

perose 6 prep, grade обнаружено, что НХА при

опосредованной

нейтрофилами

ком-

астматическом статусе достаточно гетерогенна и

плементзависимой гибели личинок гельминтов.

имеет по крайней мере четыре пика активности,

Таким образом, НХА имеет характеристики,

которые обусловлены белковыми молекулами с

аналогичные

таковым

других

хемоат-

массой 800, 600, 150 и < 20 kD. Менее

трактантов, с потенциальной значимостью ос-

выраженные (800 и 150 kD) пики отмечены и в

новного участника воспалительной реакции.

контрольной группе. Активность 600 и 20

kD характерна только для больных с астма-

Выводы

тическим статусом. Хроматофокусирование

пика 600 kD при ББЖХ с использованием

НХА-термостабильная макромолекула, которая,

колонки mono-p и градиента рН от 8,3 до 5,0 У

по-видимому, является полезным маркером

больных с астматическим статусом выявило

иммунной или неспецифической активации

значительную активность во фракциях, элюи-

тучных клеток. Происхождение НХА из тучных

рующих при рН между 6,0 и 7,0, которая не

клеток или из каких-либо вторичных клеток,

обнаруживалась в нормальной контрольной

активированных в результате деграну-ляции

группе. Второй пик, связанный с pi > 7,0, на-

тучных клеток, пока не установлено. Данный

блюдался при острой и легкой формах астмы и

фактор

(или факторы) был идентифицирован

у здоровых лиц.

при физических крапивницах, а также при

Данные наблюдения свидетельствуют о

ранних и поздних фазах астмы, инду-

128

Глава 11

цированной антигеном или нагрузками. НХА

ниях, включающих экстракцию 1 М NaCl и

выделяется при некоторых типах пищевой аст-

очистку при помощи жидкостной хроматогра-

мы. По биологической активности НХА по-

фии высокого давления, был определен ряд

добна другим хемотаксическим факторам, но

других пептидов, что свидетельствует о при-

сравнительный потенциал и специфическая ак-

надлежности ЭХФ-А к семейству родственных

тивность этих факторов еще не определены.

олигопептидов, особенно если учесть слабую и

Вероятно, данный медиатор особенно заинте-

непостоянную активность двух полностью

ресует клиницистов, желающих точно выяснить

охарактеризованных пептидов [Goetzl, Austen,

роль медиаторных клеток и их продуктов при

1980]. Впоследствии в плазме больных астмой

различных заболеваниях, сопровождающихся

была выявлена низкомолекулярная хемотакси-

аллергией.

ческая активность, сопровождающая позднюю

реакцию на аллергеновую нагрузку, хотя дан-

ная связь охарактеризована недостаточно.

Эозинофильные хемотаксические

факторы при аллергии и астме

Гистамин как эозинофилотаксический фактор

Эозинофильный хемотаксический фактор

Эозинофилотаксическая активность гистамина

анафилаксии (ЭХФ-А)

остается источником некоторых противоречий.

Первоначальные исследования показали отсут-

Описано немало факторов и медиаторов с

ствие такой активности. В работе Clark и со-

эозинофилотаксической активностью. Одним из

авт. (1976) была определена активность гиста-

факторов, привлекающих значительное вни-

мина в диапазоне доз 10-7-10-8 М. Turnbull и Кау

мание, является эозинофильный хемотаксиче-

(1976)

также

обнаружили

некоторую

ский фактор анафилаксии. Супернатанты куль-

активность гистамина, но не очень значитель-

тур небольших фрагментов легких, стимули-

ную и только при высоких концентрациях (10-5

рованных аллергеном или анти-IgE, содержат

М). Помещение различных веществ на

эозинофильную хемотаксическую активность.

поврежденную кожу вызывает слабый по срав-

Активность имеет место в низкомолекулярной

нению со специфическим аллергеном эозино-

области (360-1000D) и названа эозинофиль-ным

фильный ответ. Наиболее активным из хими-

хемотаксическим фактором анафилаксии, чтобы

чески охарактеризованных медиаторов локо-

отличить ее от других эозинофильных

моции эозинофилов является ЛТВ4.

хемотаксических факторов, например произ-

водных системы комплемента (ЭХФ-К).

Фактор активации тромбоцитов как

Характеристики генерирования ЭХФ-А, та-

эозинофилотаксический фактор

кие как IgE-зависимая стимуляция, временные

параметры и биохимические условия выделения,

В настоящее время ФАТ признан весьма эф-

аналогичны таковым гистамина. Предпо-

фективным и постоянным промотором эози-

лагается, что ЭХФ-А имеет тучноклеточное

нофильной локомоции в диапазоне концентра-

происхождение или по крайней мере является

ций 10-8-10-5М (оптимально 10-6 М); ли-зо-ФАТ

медиатором, связанным с этими клетками.

в тех же концентрациях обладает минимальным

Подтверждением служит продемонстрированная

эффектом [Wardlaw et al., 1986]. По влиянию на

у крыс локализация ЭХФ-А в тучных клетках,

локомоцию эозинофилов ФАТ значительно

вероятно, в ассоциации с гранулами. Из

активнее ЛТВ4, гистамина и двух ЭХФ-А

размельченного человеческого легкого с

тетрапептидов. Аналогичные результаты были

помощью экстракции бутанол/ледяная уксусная

получены как на смешанных, так и на

кислота выделяется большое количество

гомогенных популяциях эозинофилов нор-

растворимой хемотаксической активности, ко-

мальной и легкой плотности, которые разде-

торая разделяется на три пика при хромато-

лялись по градиенту метризамида и использо-

графии на Sephadex G-25 (Мм>10000, 2000-4000

вались как индикаторные клетки. ФАТ обладает

и 300-

1000D). Последний пик имеет те же

хемотаксической и хемокинетической актив-

физико-химические характеристики, что и ЭХФ-

ностью и подавляет локомоцию эозинофилов

А. При последующей очистке были получены

при концентрации выше 10-5 М.

два кислых тетрапептида, идентифицированных

Нами проведено также сравнение ФАТ с

как ЭХФ-А (вал-гли-сер-глю и ала-гли-сер-глю).

рядом других предполагаемых факторов хемо-

В более поздних исследова-

таксиса эозинофилов, включая сыворотку, ак-

содержание .. 7 8 9 10 ..