Активированные формы кислорода. Протеиназы и их ингибиторы

06 Июня в 23:29 1253 0


ФАТ считается единственным фосфолипидом, обладающим очень мощной биологической активностью (G. Camussi и соавт., 1990). Он принадлежит к классу фосфолипидных эфиров, имеющих О-алкиловую эфирную последовательность в положении 1 молекулы глицерина и рассматривается как важный медиатор немедленной гиперчувствительности. ФАТ синтезируется нейтрофилами, макрофагами, тромбоцитами. Он вызывает агрегацию тромбоцитов, усиливает хемотаксис, стимулирует высвобождение протеолитических ферментов из нейтрофилов и макрофагов, вызывает сокращение гладкой мускулатуры, усиливает сосудистую проницаемость.

Активированные формы кислорода

При фагоцитозе любых чужеродных частиц в фагоцитирующих клетках резко возрастает поглощение кислорода, расход глюкозы, выделение углекислого газа и молочной кислоты. Такая активация энергетического метаболизма называется "респираторный" (метаболический, окислительный) взрыв". Для индукции " респираторного взрыва" необходимо связывание различных лигандов с соответствующими рецепторными белками фагоцитов. Передача сигнала активации метаболизма с клеточной поверхности опосредуется системой циклических нуклеотидов и происходит с участием ионов Са2+.

В момент "респираторного взрыва", нейтрофилы генерируют высокоактивные нестабильные продукты восстановления кислорода: супероксиданион O2-, перекись водорода H2O2 радикал ОН- и синглетный кислород (O2). Кислородные свободные радикалы, обладая способностью реагировать с различными компонентами тканей (липиды, белки и др.), являются важными медиаторами воспаления, вызывают тканевое повреждение и необратимую модификацию многих макромолекул (C. F. Nathan, 1987).

К основным эффектам кислородных радикалов относятся:
1. Разрушение микроорганизмов (вирусы, бактерии, грибы, простейшие)
2. Стимуляция секреции тромбоцитов, тучных клеток, эндотелиальных клеток, клеток почечных канальцев
3. Образование хемотаксических липидов из арахидоната
4. Активация лейкоцитарной коллагеназы и желатиназы
5. Инактивация хемотаксических ЛТ, других хемотаксических пептидов, (а-1-антипротеаз, метэнкефалина, лейкоцитарных гидролаз, бактериальных токсинов.

Протеиназы и их ингибиторы

Как уже отмечалось, деструкция нормальных тканей, их замещение воспалительной и фибротической тканями ведет к нарушению функции органов и считается характерной чертой воспалительных ревматических заболеваний.

Важными медиаторами повреждения внеклеточного матрикса в процессе развития воспаления являются протеазы, которые подразделяются на 4 основных класса. Представители двух из них (аспарагиновая и цистеиновая протеиназы) проявляют активность при кислых значениях рН, а представители двух других классов (сериновые и металлопротеиназы) активны при нейтральном рН. Протеиназы вырабатываются различными типами клеток, включая нейтрофилы, моноциты, макрофаги и фибробласты. В настоящее время описано около 20 протеиназ.

Аспарагиновые протеиназы

Большая часть внутриклеточных белков переваривается в лизосомах при кислых значениях рН. Наиболее важной лизосомальной протеиназой, действующей при кислом рН, является катепсин D, принадлежащий к семейству генов ренина и пепсина. Высокая активность катепсина D присуща фагоцитирующим клеткам. В процессе воспаления наблюдается внеклеточная продукция катепсина D макрофагами и клетками соединительной ткани в форме профермента.

Цистеиновые протеиназы

Цистеиновые протеиназы (катепсин В и катепсин L) ассоциируются с воспалением и активностью остеокластов в костной ткани,

Сериновые протеазы

Сериновые протеазы наиболее активны при нейтральных значениях рН. К ним относятся многие белки коагуляционного каскада, систем фибринолиза и комплемента, а также ферменты поджелудочной железы.

Существует 2 типа активаторов плазминогена (АП): тканевый тип АП продуцируется главным образом ЭК, а урокиназный тип АП участвует в активации плазминогена (зимоген плазмина). АП секретируются макрофагами, фибробластами, синовиальными клетками, ЭК и сегментоядерными лейкоцитами.

Эластаза сегментоядерных лейкоцитов присутствует в азурофильных гранулах лейкоцитов и моноцитов в качестве предшественника, содержащего 2 добавочных аминокислоты (GluGly). Она способна разрушать протеогликан хряща, а также эластин, являющийся структурным белком артериальной стенки, легких, сустава, капсул и кожи. Кроме того, эластаза лейкоцитов разрушает фибронектин, ламинин, коллаген IV типа базальных мембран.

Катепсин G является хемотрипсиновым ферментом лейкоцитов, который структурно связан с химазой тучных клеток. Действие катепсина G на протеогликан хряща более ограничено, чем у эластазы. Он не действует на эластин и коллаген типа I, но эффективно солюбилизирует коллаген хряща и принимает участие в образовании активных продуктов компонентов комплемента. Кроме того, катепсин G является активатором металлопротеиназ.


Металлопротеиназы

Матриксные металлопротеиназы (ММП), являющиеся цинкзависимыми ферментами, играют наиболее важную роль в деградации макромолекул внеклеточного матрикса (ВКМ) соединительной ткани (M. P. Vincenti и соавт., 1994). ММП подразделяются на три основных класса. К классу I относятся интерстициальная коллагеназа (ММР-1) и нейтрофильная коллагеназа (ММР-8), основным субстратом которых является коллаген типов I, II и III. Класс II составляют желатиназа с мол. массой 72 kD (ММР-2) и желатиназа В с мол. массой 92 kD (ММР-9), которые разрушают желатин и коллаген типа IV базальной мембраны. К классу III относится стромелизин-1 (ММР-3), стромелизин-2 (ММР-2) и стромелизин-3 и матрилизин (ММР-7), которые проявляют активность против широкого спектра субстратов, включая протеогликаны, ламинин, фибронектин и некоторые типы коллагена.

Предполагается, что в развитии суставной патологии (РА и остеоартрит) наиболее существенную роль играет коллагеназа (ММР-1), стромелизин 1 (ММР-3) (E. J. Harris, 1990). Индукторами синтеза этих ферментов являются цитокины, в том числе ИЛ-1 а/р, эпидермальный фактор роста, тромбоцитарный фактор роста и ФНО-а, а также кристаллы уратов. Показано, что уровень ферментной активности в хряще коррелирует с тяжестью поражения суставов. Дополнительным доказательством патогенетического значения этих ферментов является обнаружение гиперэкспрессии их иРНК в воспаленной ткани с помощью техники in situ гибридизации.

Существует несколько естественных ингибиторов протеолитических ферментов, к которым относится (а-2-макроглобулин, тканевые ингибиторы металлопротеиназ (ТИМП) 1, 2,3 и др. Предполагается, что при РА и остеоартрите имеет место локальное нарушение баланса между продукцией активированных форм ММП и ТИМП. Введение ТИМП мышам с экспериментальным коллагеновым артритом приводит к уменьшению тяжести заболевания. Существует большое количество субстанций, которые увеличивают локальную продукцию ТИМП. К ним относятся транс-ретиноидные кислоты, синтетические аналоги ретиноидов (витамин А) и некоторые цитокины, в том числе ТФР-р, ИЛ-6, ИЛ-11, лейкемический ингибиторный фактор и онкостатин М. В таблице представлены некоторые вещества, регулирующие экспрессию металлопротеиназ.

Факторы, регулирующие экспрессию металлопротеиназ

Стимулирующие факторы

Ингибирующие факторы

Взаимодействие клеток с матриксом посредством интегринов,

ТФР-в

фибронектина, растворимого коллагена и др.


Протеиназы

ГК

Факторы роста (эпидермальный фактор роста, тромбоцитарный фактор

Ретиноиды

роста, ТФР-в и др.)


Паратиреоидный гормон

Эстрогены, прогестереон

1,25-дигидрокси витамин Д

ЕО-у

Сывороточный амилоидный белок А

НПВС

в2-микроглобулин

Индукторы ТИМП

Фагоцитоз


ПГЕ


В последние годы большое внимание уделяется изучению связи между деструктивной активностью некоторых нейтрофильных протеиназ (протеиназа-3, коллагеназа и эластаза) и образованием реактивных метаболитов кислорода. Предполагается, что перечисленные выше ферменты проявляют более выраженный деструктивный эффект в присутствии активных форм кислорода. Это связывают со способностью последних вызывать инактивацию естественных ингибиторов протеиназ (S. J. Weiss, 1994)

Е.Л. Насонов

Похожие статьи
показать еще
 
Ревматология