Раздел медицины:
Онкология

Функциональная активность клеток иммунной системы в зависимости от внутриклеточного метаболизма при острых лейкозах

743 0
На сегодняшний день не вызывает сомнений, что в основе функциональных проявлений лимфоцитов лежат их метаболические реакции.

Уже через несколько секунд, после контакта лимфоцита с антигеном или митогеном в клеточной мембране наступает ряд изменений.

Активируется №+диспластические синдромы (ДС)+-аденозинтрифосфат (АТФ)аза, накачивающая ионы K+ в клетку, а ионы Na+ из клетки против градиентов их концентраций [Buttgereit F. et al., 2000; Lang F. et al., 2000; Hashimoto S. et al., 2001].

Повышается активность мембранных метилтрансфераз. Возрастает поток Ca2+ внутрь клетки, который является необходимым условием для процессов, приводящих к активации гуанилатциклазы и ингибированию аденилатциклазы [Куклина Е.М., Ширшев С.В., 2000; Iniguez M.A. et al.,2000; Wulff H. et al.,2000; Aifantis I. et al.,2001; Lohn M. et al., 2001].

С первых минут реакции бласттрансформации в клетках иммунной системы увеличивается потребление аденозинтрифосфата. Так, 20-минутная инкубация лимфоцитов с Кон А приводит к снижению внутриклеточной концентрации АТФ на 20%. К 60 минуте снижение концентрации АТФ в митоген-стимулированных лимфоцитах зафиксировано на уровне 35%, после чего в течение 24-72 часов отмечается медленное нарастание содержания макроэрга [Буланова Е.Г. с соавт., 1994; Kumaraguru U. et al.,2000; Eaton J.D. et al., 2001; Sadeghi R. et al., 2001].

При этом доказано, что от концентрации АТФ в лимфоцитах зависят, в частности, процессы кэппинга. Установлено, что этот процесс прекращается, когда концентрация внутриклеточного АТФ падает более чем на 80 % (при снижении аденозинтрифосфата на 50 %, кэппинг подавляется приблизительно на 80 %). Этот эффект не зависит от того, чем вызвано снижение АТФ: добавлением ингибиторов дыхания (валиномицина) или другими факторами.

Снижение концентрации АТФ в течение первого часа после воздействия митогена объясняется стимуляцией аденозинтрифосфатаз ионных насосов, активацией ферментов путем фосфорилирования, синтезом ростовых факторов и рецепторов к ним. Кроме того, выдвинута гипотеза, что при распознавании эффектором клетки-мишени осуществляется локальный выброс АТФ в межклеточную щель, образующуюся в зоне контакта взаимодействующих клеток [Di Virgilio F. et al.,1990].

Эта гипотеза позволяет объяснить причину, по которой ингибиторы митохондриальной энергетики частично подавляют реакцию активации лимфоцитов. Через 1-2 часа активируется митохондриальное дыхание лимфоцитов, что позволяет клеткам перейти на более высокий энергетический уровень и синтез АТФ начинает преобладать над его потреблением. Этот этап совпадает по времени с переходом активированных митогеном клеток в G-, а затем в S-фазу клеточного цикла (Qiu Y. et al., 2000; Sottong P.R. et al.,2000).

Активация энергетического обмена

Активация энергетического обмена во время реакции бласттрансформации лимфоцитов проявляется не только в ускорении обмена аденозинтрифосфата, но и в увеличении синтеза пиридиннуклеотидов. Обнаружено, что после обработки выделенных Т-лимфоцитов здоровых людей форболовым эфиром 12-О-тетрадеканоилом или форбол-13-ацетатом активируются пирофосфорилаза, аденилилтрансфераза и НАД-киназа.

В результате этого наблюдается значительное увеличение внутриклеточного уровня никотинамидадениндинуклеотида (НАД) (в 6-11 раз) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ) (в 10-21 раз) [Berger S. J. et al., 1987; Matheny H.E. et al., 2000; Bortell R. et al., 2001]. Анализ кинетических данных позволяет заключить, что распределение потока пирувата между пируватдегидрогеназным комплексом (ПДГК) и пируваткарбоксилазой в митохондриях, координация цикла трикарбоновых кислот и изменение потока электронов в дыхательной цепи осуществляется главным образом через изменение окислительно-восстановительного состояния НАД/НАДН.

На этом же принципе регуляции основывается динамическое равновесие между окислением глюкозы в НАД-зависимом гликолизе и НАДФ-зависимом пентозофосфатном пути [Великий Н.Н. с соавт., 1992; Fitzpatrick L. et al., 1993]. Кроме того, НАД является субстратом в реакциях амидадениндинуклеотидфосфата (АДФ)-рибозилирования, ведущих к образованию АДФ-рибозы и ее гомополимера поли-АДФ-рибозы.

Последний, присоединяясь к акцепторным ядерным белкам (например, к гистонам), в значительной степени определяет интактность структуры ДНК и хроматина. НАД в качестве обязательного компонента ДНК-лигазной реакции участвует и в процессах репарации ДНК [Сьяксте Н.И., Сьяксте Т.Г.,1994; MaehamaT. et al., 1995; Herrero-Yraola A. et al., 2001].

Таким образом, активация синтеза пиридиновых нуклеотидов в активированных клетках иммунной системы необходима не только для поддержания оксидоредуктазных реакций, но и для синтеза ДНК и репарационных реакций, что делает этот процесс необходимым условием для осуществления реакции бласттрансформации.

Высокую значимость в поддержании функциональной активности клеток иммунной системы имеют глутатион и ферменты глутатионового метаболизма. Обнаружено, что глутатион может непосредственно модулировать пролиферацию Т-лимфоцитов [Sorensen M. et al., 2003; Waters D.J. et al., 2003].

Лимфоциты, истощенные по глутатиону, не развивали в полной мере реакцию бласттрансформации на митогенные лектины. Экзогенный глутатион частично поддерживал уровень внутриклеточного глутатиона и полностью восстанавливал пролиферацию. Предполагается, что эндогенный глутатион играет ключевую роль в метаболических реакциях связанных с синтезом ДНК, а также опосредует эффекты экзогенных тиолов. Метаболическую роль глутатиона и ферментов глутатионового обмена также связывают с антиоксидантными процессами.

Предполагается, что синтез и восстановление глутатиона через глутатионредуктазу (ГР) обеспечивает полноценные эффекторные функции естественных киллеров, направленные на элиминацию инфицированных вирусом гепатоцитов. У больных хроническим обструктивным бронхитом обнаружено снижение активности глутатионпероксидазы и ГР в альвеолярных макрофагах [Жмуров В.А. с соавт., 1992].

В качестве одной из гипотез причин развития бронхиальной астмы выдвигается предположение о недостаточной активности глутатион-трансферазы [Вавилин В.А. с соавт., 2000]. Предполагается, что низкая активность ферментов биотрансфармации ксенобиотиков приводит к изменению иммунного гомеостаза через образование реактивных метаболитов ксенобиотиков с последующим их ковалентным связыванием с макромолекулами клеток и образованием "конъюгированных антигенов".

Наряду с изменением в антиген - или митоген-стимулированных лимфоцитах интенсивности ионного транспорта, синтеза макроэргов и нуклеотидов, а также уровня дыхания не остается постоянной и активность ферментов. Так, при стимуляции лимфоцитов человека ФГА активность кислой фосфатазы увеличивается уже через час после воздействия. Через три дня уровень фермента нормализуется.

При определении активности РНК-азы и ДНК-азы в селезенке, тимусе и лимфатических узлах иммунизированных экспериментальных животных найдено, что уровень ферментов в селезенке уменьшается через 12 часов после иммунизации и через 4-6 дней возвращается к норме. В тимусе и лимфатических узлах уровень ферментов быстро возрастает, а по истечению 5-6 дней возвращается в к исходному уровню.

Изменение ферментативной активности предшествовало образованию антителообразующих клеток [Робинсон М.В. с соавт., 1986]. Установлены изменения структурно-метаболического состояния лимфоцитов и моноцитов у больных инфекционным мононуклеозом, сохраняющееся, как в фазу клинического выздоровления, так и в отдаленном периоде после болезни [Уразова О.И. с соавт., 2001].

Окислительно-восстановительные ферменты

Особенно высокой информативностью для исследования метаболизма активированных лимфоцитов обладают окислительно-восстановительные ферменты. Это связано с тем, что, являясь основными переносчиками электронов в клетке, они осуществляют ключевые реакции клеточного метаболизма и координируют сопряженные метаболические пути [Саприн А.Н. с соавт., 1996; Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., 1998; Кнорре Д.Г., Мызина С.Д., 1998; Грязева Н.И. с соавт., 2000; Комиссарова И.А. с соавт., 2001].


Через 1 сутки после черепно-мозговой травмы активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ) в лимфоцитах крови была достоверно повышена [Иванов с соавт., 2001]. Авторы предполагают, что данный феномен может быть связан с развитием компенсаторно-приспособительных реакций в ответ на травму. В частности, известно, что активация симпатоадреналовой системы повышает окисление янтарной кислоты.

Инкубация лимфоцитов крови человека в течение 48-72 часов с митогенами приводит к параллельному увеличению активности всех ферментов гликолиза и цикла Кребса [De Azevedo R.B. et al., 1997; Moriwaki Y. et al., 1999]. Так как вместе с уровнем активности гликолитических ферментов увеличивается синтез белка и РНК, авторы предполагают, что возросший уровень метаболических ферментов целиком определяется синтезом de novo.

Обнаружено, что около 20 % СДГ находится в ядре тимоцитов и спленоцитов, из них 10 % связано с ядерной мембраной [De Halac I.N. et al., 2000; Gryazeva N.I. et al., 2001]. Предполагается, что СДГ в клеточных ядрах может участвовать в выработке свободной энергии необходимой для дифференцировки и пролиферации.

Значимость изменений уровней активности оксидоредуктаз для реализации эффекторных функций лимфоцитов подтверждается исследованиями метаболизма клеток иммунной системы при иммунопатологических состояниях. Так, установлено, что у людей с врожденной ферментопатией по глюкозо-6-фосфатдегидрогеназе (Г6ФДГ) скорость реакции бласттрансформации лимфоцитов значительно замедляется [Рагимов А.А., Байрамалибейли И.Э., 1985]. Обнаружена прямая зависимость между геногеографией наследственного дефицита Г6ФДГ и распространенностью туберкулеза легких [Инсанов А.Б. с соавт., 1993].

Обследование пациентов инфицированных вирусом иммунодефицита человека показало снижение активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ), НАДФ-оксидазы и малатдегидрогеназы (МДГ) в лимфоцитах крови, а также увеличение уровня СДГ и Г6ФДГ [Пастушенков В.Л. с соавт., 1990; Митин Ю.А. с соавт., 1992].

Предполагается, что вторичное иммунодефицитное состояние, развивающееся у больных вирусным гепатитом В, характеризуется не только и не столько снижением количества клеток иммунной системы и нарушением соотношения их субпопуляций, но главным образом функциональной несостоятельностью лимфоцитов.

При этом было обнаружено изменение метаболических показателей лимфоцитов: снижение активности СДГ, кислой и щелочной фосфатазы, цитохромоксидазы. У всех больных снижено содержание АТФ в нейтрофилах, а у 24 % - в лимфоцитах [Змызгова А.В., 1992].

При проведении сравнительного анализа метаболических показателей лимфоцитов периферической крови у больных острыми вирусными гепатитами А и В обнаружено, что снижение уровня реактивности клеток иммунной системы определяется тремя основными причинами [Савченко А.А. с соавт., 1997; Савченко А.А. с соавт., 1998].

Во-первых, за счет снижения активности оксидоредуктаз, определяющих интенсивность энергетических реакций в клетках. Во-вторых, понижением уровня ключевой реакции пентозофосфатного цикла и, в связи с этим, возможным ингибированием рибозо-5-фосфат- и НАДФН-зависимых пластических процессов. В-третьих, снижением уровня реакций восстановления глутатиона. При этом, более выраженные нарушения метаболизма клеток иммунной системы установлены у больных вирусным гепатитом А.

В связи с высокой значимостью метаболических процессов в проявлении функциональной активности лимфоцитов, интересным является применение методов метаболической коррекции для компенсации иммунодефицитных состояний.

Так, при использовании нуклеината натрия и спленина у больных с вирусными гепатитами А и В обнаружен четко выраженный иммунокорригирующий эффект, проявляющийся ликвидацией дефицита Т-клеток с фенотипами CD3+ и CD4+, нормализацией хелперно-супрессорного соотношения, снижением уровня циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), повышением концентрации IgA и M при исходно сниженном уровне.

К моменту выписки восстановление физиологического уровня иммунологических показателей достигнуто у 77,8 % больных с гепатитом А и 73,0 % с гепатитом В (при общепринятых методах лечения - соответственно, 43,6 % и 46,7 %). Затяжные формы при вирусном гепатите А после проведения метаболической иммунотерапии отмечены в 2,8 раза реже, рецидивы - в 3,2 раза реже и переход в хроническую форму - в 2,6 раза реже, чем в группе сравнения [Фролов В.М. с соавт., 1994].

Высокой информативностью в диагностике и прогнозе заболевания обладают не только метаболические показатели лимфоцитов, но и других популяций клеток иммунной системы. В частности обнаружено, что у больных рецидивирующей рожей в период разгара в нейтрофильных гранулоцитах крови выявляется высокая активность ЛДГ на фоне снижения миелопероксидазы и содержания катионных белков [Борисова М.А. с соавт., 1997].

На стадии реконвалесценции и в межрецидивном периоде на фоне общепринятой терапии в нейтрофилах крови наблюдалось постепенное повышение содержания катионных белков и активности миелопероксидазы.

Динамика активности ЛДГ имела прямо противоположную направленность. Как считают авторы, стабильно низкие показатели активности миелопероксидазы и содержания катионных белков в сочетании с высоким уровнем ЛДГ при выписки из стационара и в межрецидивном периоде свидетельствуют о функциональной несостоятельности нейтрофильных гранулоцитов и возможности прогнозирования осложнений и рецидивов рожи.

Установленные закономерности изменений взаимосвязей и направленности реакций гликолиза, пентозофосфатного пути, цикла Кребса, переаминирования и окислительного дезаминирования в клетках иммунной системы на отдельных этапах формирования иммунологической реакции позволяет рекомендовать ряд ферментативных показателей для оценки и прогнозирования иммунобиологической перестройки организма [Прохоренков В.И. с соавт., 2000, 2003; Савченко А.А. с соавт., 2000; Kurtasova L.M., Savchenko A.A., 2000; Куртасова Л.М. с соавт., 2004].

В имеющейся литературе мы не встретили ни одного сообщения об изучении метаболического статуса лимфоцитов у больных острыми лейкозами (ОЛ).

Таким образом, учитывая высокую информативность метаболических показателей для характеристики функционального состояния клеток иммунной системы, исследование метаболических параметров позволит улучшить диагностику иммунных нарушений, правильно выбрать тактику иммунокорригирующей терапии, оценить эффект действия различных иммуномодуляторов и разработать иммунореабилитационные мероприятия с учетом выявленных метаболических нарушений.

Необходимо отметить, что метаболическая коррекция обменных процессов в клетках иммунной системы открывает новые и перспективные подходы к иммунотерапии и иммунореабилитации больных с нарушенной функцией иммунной системы.

О.В. Смирнова, А.А. Савченко, В.Т. Манчук
Похожие статьи
показать еще
 
Категории