 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Система комплементаВ конце ХIХ столетия Т. Наттелл, а позже Ж. Борде (1895) предполагали, что существует единственный термолабильный компонент плазмы, опосредующий литическое действие антител на бактерии. К настоящему времени идентифицировано 13 белков системы комплемента и 7 ингибиторов (рис.74). Эти регуляторы циркулируют в неактивной форме (за исключением фактора D, который присутствует в плазме в малых количествах, в активном виде), самособираются в ответ на определенные сигналы, активируют друг друга (причем служат при этом сериновыми протеазами и/или взаимными рецепторами), а в результате осуществляют несколько важных эффектов, основные из которых: n лизис мишеней, активирующих комплемент (см. выше) n опсонизация объектов, фиксирующих факторы комплемента (см. выше) n хемотаксис и усиление фагоцитоза n активация лейкоцитов и опосредование их адгезии n регуляция иммунного ответа (см. ниже в главе “Иммунный ответ”) n освобождение медиаторов воспаления. Белки комплемента условно подразделяются на факторы классического пути активации (обозачаются буквой С с сответствующими индексами - С 1,С2, С4), факторы альтернативного пути активации (В.D), терминальные компоненты комплекса мембранной атаки (С5 ,С6, С7, С8, С9), а также усилители и ингибиторы комплемента (Р, Н, I, С4вр, DAF, MCP, HRF, C1 INA и др.). Особняком стоит центральный фактор всей системы С3, входящий в оба пути активации комплемента и участвующий в реализации практически всех его функций (Дж.Э. Воланакис, 1984). Фрагменты протеолиза факторов обозначаются буквенным индексом а (малые) или в (большие), например С5а или Вb. Индекс i свидетельствует о том, что это промежуточный короткоживущий продукт протеолиза (например, iC4b). Черточка сверху символизирует наличие у компонента или комплекса компонентов ферментативной активности (С1r`), а звездочка - нестабильное состояние молекулы в водном растворе. Такие активные нестабильные молекулы образуются при протеолизе из фрагментов, имеющих тиоэфирные связи. Они быстро оседают на поверхности клеток-мишеней, так как формируют с клеточными молекулами амидные и эфирные связи (например, С4b*). Белки комплемента - члены различных суперсемейств распознающих и каталитических молекул. Они родственны самым разным биорегуляторам и компонентам плазмы. Так, ингибиторы комплемента Н, I, С4вр, DAF, MCP, а также его рецепторы СR1 и CR2 формируют отдельное генетически родственное семейство в хромосоме 1. Им родственны рецептор интерлейкина -2 и ХIII фактор свертывания крови. С2 и В, а также С4 кодируются в коротком плече хромосомы 6 рядом с антигенами главного комплекса гистосовместимости и фактором некроза опухолей. Некоторые домены В и С2 родственны трипсину и химотрипсину, а С4 - a2-макроглобулину. Фактор С3 гомологичен интегринам, С1q - аналог конглюттинина, белка А из состава лёгочного сурфактанта и маннансвязывающего сывороточного белка, взаимодействующего с полисахаридами бактериальных стенок. С1s содержит домены рецептора липопротеидов низкой плотности и серинэстераз, а составные части комплекса мембранной атаки имеются также в структуре стрептококкового гемолизина стрептолизина О, цитотоксических белков эозинофилов и перфорина Т-киллеров. Наконец, С1inh родственен другим антипротеазам - a1-антитрипсину, a1-антихимотрипсину и ингибитору коагуляции антитромбину III (М.Уолпорт, 1994). Замечательным примером сформулированного А.М.Уголевым (1987) принципа универсальных функциональных блоков в эволюции реактивности служит совместное использование всех этих регуляторов в единой системе комплемента. Природа перераспределила и рекомбинировала регуляторы, первичная функция которых у одноклеточных была различной, объединив их в мощную защитную систему.
Классический путь активации комплемента (рис. 75) - быстрый и эффективный (Б.Ф.Хайнс, А.С.Фоси; 1994). Он запускается фиксацией фрагмента С1q к Fc-фрагментам пометивших мишень иммуноглобулинов (классов М, G1, G2, G3) - см. рисунок 74. Для запуска каскада необходимо связать не менее двух из шести доменов молекулы С1q. Кроме находящихся в составе иммунного комплекса одной молекулы IgM или, минимум, двух - IgG, это могут обеспечить микоплазмы, вирус везикулярного стоматита и некоторые мышиные ретровирусы. Поэтому данные возбудители активируют классический путь комплемента без участия антител. Классический путь активизируется также под влиянием отдельных маннан-содержащих бактерий, полианионов: липида А, ДНК, кардиолипина, гликозаминогликанов, С-реактивного белка, трипсина и плазмина. В некоторых условиях даже аспирин способен его запустить (М.М.Майер, 1977). Конформационные изменения в С1q приводят, в присутствии кальция, к аутокаталитической активации двух молекул С1r, которые расщепляют и превращают в активную серинэстеразу две оставшихся молекулы пентамера С1 - С1s.Образовавшаяся серинэстераза С1s_ расщепляет белок С4, содержащий тиоэфирную связь. Его фрагмент С4b* оседает на поверхности мишени, рядом с С1s и связывает плазменный С2. Под действием С1s последний распадается, и его фрагмент С2а формирует вместе с С4b активную, связанную с поверхностью мишени С3 -конвертазу классического пути (С4b С2а). Ряд ингибиторов, как растворимых (серпин, фактор I, белок, связывающий С4), так и мембранно-связанных (CR1, DAF, MCP) способны предупреждать или ослаблять активацию классического пути. Отсутствие DAF и другого ингибитора литических функций комплемента, HRF на мембранах мутантного клона эритроцитов наблюдается при пароксизмальной ночной гемоглобинурии (болезнь Макиафава-Микелли) и вызывает кризовый гемолиз. Под действием аутоантител к ингибитору С1 наступает отёк гортани (Дж. Джексон и соавт.,1986). Альтернативный путь активации комплемента характеризуется Б.Ф.Хайнсом и А.С.Фоси, как медленный и менее эффективный. Его значение заключается в том, что активация этого пути не требует образования комплексов антиген-антитело и, чаще всего, предшествует специфическому иммуному ответу. Альтернативный путь срабатывает в ответ на липополисахариды (эндотоксины) бактерий, липоолигосахариды менингококков, трипаносомы, лейшмании, многие грибки, гельминты, вирусы геморрагических лихорадок и вирус Эпштейна-Барр. Высокомолекулярные полианионы (включая полисахариды, скажем, инулин, агарозу, декстраны), гетерологичные эритроциты с их полисахаридными поверхностными молекулами и свободный гемоглобин - также активируют альтернативный путь. При имунном ответе этот путь активируется иммуными комплексами с участием IgA1,2 и IgD. Агрегаты IgE могут активировать альтернативный путь лишь при очень высоких концентрациях, что сводит участие этого пути в анафилактических реакциях к минимуму. Активизация альтернативного пути происходит и при контакте плазмы с поверхностью некоторых опухолевых клеток, например, асцитной карциномы Эрлиха и лимфобластом. Патогенез действия яда кобры включает активацию комплемента в плазме этим же путём. Механизм альтернативного пути также ведет к появлению С3 -конвертазы, но несколько по-иному. В нем участвуют факторы В и D, продукт спонтанного гидролиза С3 нестабильный С3i , а при самоусилении этого каскада подключается еще и плазменный белок со звучным названием “пропердин” (фактор Р). С3I в жидкой фазе связывает В, который после этого гидролизуется с помощью D и освобождает Ва. Комплекс С3bВb- - это растворимая конвертаза С3 , которая продолжает превращать третий фактор комплемента в С3в. Последний оседает на клеточную поверхность и фиксирует новые молекулы В. Последующая судьба процесса зависит, во многом, от свойств этой поверхности. Система комплемента проявляет здесь элементарную способность к распознаванию “чужого” и “своего”. На мембранах собственных клеток в изобилии присутствуют вездесущие молекулы-маркеры DAF, MCP и CR1. Все они - ингибиторы образования конвертазы альтернативного пути комплемента. Соседство с ними вытесняет фактор В из комплекса с С3в, на его место приходит выигрывающий в этих условиях конкуренцию плазменный ингибитор альтернативного пути H. Н служит адаптером для связывания фактора I, и последний разрушает С3в , через нестабильный i С3в до С3с и С3dg. Данный фактор, оставаясь на мембране, способен служить опсонином и хемоаттрактантом, но дальнейшая активация литических эффекторов комплемента на этом обрывается. На бактериальных и некоторых опухолевых мембранах ингибиторы не представлены и активация продолжается аутокаталитически. Связывание всё новых молекул В ведет, под протеолитическим действием D, к увеличению количества активных комплексов С3IВв-, то есть С3- конвертазы альтернативного пути. Пропердин (Р), в присутствии ионов магния, присоединяется к этому комплексу и предохраняет его от диссоциации, обеспечивая результативное действие самоусилительного механизма путем накопления конвертазы на поверхности мишени. Некоторые грам-положительные бактерии имеют в клеточных стенках много остатков сиаловой кислоты, что мешает поверхностной активации конвертазы альтернативного пути и способствует их патогенности. Для защиты от некоторых бактерий, например, менингококков, именно механизм пропердин-зависимой амплификации альтернативного пути является ключевым. Не случайно, дефицит пропердина или любые другие наследственные и приобретенные аномалии активации альтернативного пути ведут к резкому понижению антименингококкового иммунитета и уменьшению эффективности соответствующей вакцинации. Как раз носители таких отклонений составляют большую часть жертв менингококкового сепсиса. Для эффективного продолжения протеолитического каскада конвертазы классического и альтернативного пути связывают ещё по одной молекуле С3b, что повышает их сродство к С5 . Образование терминальных компонентов комплемента требует действия конвертаз классического (С4b С2аС3b-), либо альтернативного (С3bВbС3b-) пути на фактор С5. Продуктом этой протеолитической реакции являются растворимый пептид С5а - анафилотоксин 1 (сильнейший среди анафилотоксинов). Карбоксипептидаза N превращает его в лишённый концевого аргинина С5а des Arg . Вместе с продуктом протеолитической активации конвертаз С3a (анафилотоксином 2), эти пептиды служат мощными медиаторами сосудистых и клеточных реакций при воспалении (см. таблицу 18). Другой продукт распада С5 входит в состав мембранно-ассоциированого комплекса, последовательно, с С6 и С7, причем после фиксации С7 весь агрегат С5b67 приобретает гидрофобность и способность внедряться в липидный бислой. Дополнительное связывание С8 придает комплексу некоторую, а фиксация С9 - исключительно сильную цитолитическую способность. В мембране образуется кольцо, пропускающее внутрь кальций, что провоцирует механизмы клеточной гибели, описанные в соответствующих главах книги. Таким образом, комплекс С5b6789 - буквально, своего рода “молекулярный дырокол”, проделывающий в мембране пору, видимую в электронный микроскоп. Белок S (витронектин), вырабатываемый макрофагами, эндотелием и выделяемый также тромбоцитами, ингибирует активность литического комплекса комплемента, а параллельно оказывает антикоагулянтный эффект. Этот механизм предохраняет собственные клетки от атаки комплемента и предупреждает развитие васкулита.
Ряд активных нецитолитических фрагментов комплемента является важными медиаторами воспаления. Их основные функции освещены в таблице 18:
Табл. 18. Фрагменты комплемента, как нецитолитические медиаторы воспаления.
Анафилотоксины инактивируются плазменными и лейкоцитарными карбоксипептидазами В и N (источником которой являются, в частности, эозинофилы). Активность этих ферментов обеспечивает действие ранее неидентифицированного “фактора инактивации хемотаксиса” или так называемого “ антианафилотоксина ”. Комплемент взаимодействует с иммунной системой не только как антителозависимый цитотоксический эффектор и опсонин для иммунных комплексов (см. ниже в главе “Иммунный ответ”). Это важный модулятор иммунного ответа. По некоторым сведениям, именно факторы комплемента способствуют изотипическому переключению синтеза иммуноглобулинов М на G, регулируют активацию В-клеток, а также хелперную, либо супрессорную активность. Только лимфоциты, располагающие СR3, могут участвовать в Т-зависимых иммунных реакциях. Считается, что супрессивное действие связано с С3а , а С5а, наоборот, способен отменять этот эффект. Инактивация фактора С3 ядом кобры ведет к подавлению синтеза любых иммуноглобулинов, кроме IgM (А.Бифас и соавт.; 1985). В заключение рассказа об основных свойствах системы комплемента будет освещен вопрос о ее наследственных и приобретенных дефектах и роли системной активации комплемента в патологии. Эти состояния (табл. 19) разнообразны и могут быть вызваны как наследственными мутациями (дефициты С1 INH, Р, I), так и приобретенными состояниями, но их клинические проявления, как правило, сходны и включают снижение устойчивости к бактериальным инфекциям, из-за нарушения литических и опсонизирующих функций комплемента, и развитие иммунокомплексных заболеваний (ИК-синдромов), из-за помех в клиренсе иммунных комплексов. При иммунокомплексных болезнях порой трудно определить, является ли дефицит факторов комплемента первичным наследственным или вторичным по отношению к иммунопатологическому процессу в организме. Так, при системной красной волчанке у клинически здоровых родственников больных, как и у самих пациентов, отмечается дефицит СR1. Вместе с тем, усиленные иммунопатологические реакции ведут к потреблению и вторичному недостатку факторов С3,С4, С2.у людей, страдающих этим заболеванием. Кроме того, у больных системной красной волчанкой имеется нарушение протективного действия витронектина. Этот белок присутствует в плазме крови больных в комплексе с терминальными факторами комплемента в повышенных количествах, но активация им антитромботических механизмов, под воздействием иммуноглобулинов больных волчанкой, снижается. Возможно, в этом феномене играют какую-то роль аутоантитела к фосфолипидным компонентам, существенным для активности витронектина, тромбомодулина и связанных с ними факторов.(подробнее см. ниже главу “Иммунокомплексные реакции”).
Таблица 19. Дефекты системы комплемента. (по Дж.Шифферли, Д.Питерсу; 1983 и Л.Эйхенфильду, Р. Джонстоуну, 1989, модифицировано).
Тотальная активация комплемента происходит при контакте плазмы с мембранами ионообменников искусственной почки и других устройств для экстракорпоральной терапии. Аналогичные осложнения могут быть и у пациентов с эндопротезами сосудов. Результатом является системное действие анафилотоксинов и медиаторов активированных комплементом лейкоцитов, что формирует постперфузионный синдром, сопровождаемый лихорадкой, шоком, внутрисосудистым гемолизом, лейкопенией и гипокомплементэмией потребления, кровоточивостью по капиллярному типу. Синдром исключается только в том случае, если все поверхности, с которыми контактирует кровь (плазма), будут неактивирующими. Системная активация комплемента происходит при бактериемии грам-отрицательными возбудителями, особенно, сальмонеллами, менингококками, пневмококками, гемофильной палочкой, при вирусемии возбудителями геморрагических лихорадок. Это важный элемент патогенеза инфекционно-токсического шока (шокового легкого). При ожоговой болезни в системном кровотоке появляется избыток активных фрагментов комплемента, обусловливающих, наряду с прочими факторами, развитие ожогового шока и респираторного дистресс-синдрома в легких. При остром панкреатите и травмах поджелудочной железы панкреатические протеазы активируют сторожевую полисистему крови, проникая в системный кровоток. Это ведет не только к системному действию кининов, но и к продукции анафилотоксинов. У больных может развиться тяжелый коллапс, диссеминированное внутрисосудистое свертывание крови и плюриорганная недостаточность, в том числе, шоковое лёгкое. Очень велика роль расстройств функций комплемента в развитии нефропатий. Все нефриты, в том числе, инфекционные стрептококковые протекают с гипокомплементемией. При мембранозно-пролиферативной форме хронического диффузного гломерулонефрита в крови появляются аутоантитела к активной форме конвертазы альтернативного пути комплемента. Аутоантитела к конвертазе классического пути комплемента присутствуют при остром постстрептококковом нефрите и системной красной волчанке. Эти аутоантитела (нефритогенные факторы) блокируют освобождение ингибитором Н фактора С3 из состава конвертазы и происходит снижение плазменной концентрации этого фактора. В результате нарушается клиренс иммунных комплексов, и они откладываются в клубочках почек, активируется комплементзависимый лизис эндотелия и других тканей и ослабевает устойчивость к гноеродной, в том числе, менингококковой инфекции. Нефритогенный фактор характерен и для парциальной липодистрофии, зачастую сопровождаемой дефицитом С3 и гломерулонефритом. При любых видах нефротического синдрома факторы комплемента, особенно, В,Р и С4, теряются с мочой, что обусловливает вторичную гипокомплементэмию и иммунодефицит по отношению к бактериальной инфекции. При цитотоксической форме аутоиммунного гломерулонефрита (подострый злокачественный гломерулонефрит с “полулуниями”, гломерулонефрит при синдроме Гудпасчера) комплемент опосредует лизис ткани клубочков под воздействием аутоантител к компонентам их базальной мембраны. При СПИДе имеется дефицит ряда факторов комплемента на фоне значительного избытка в крови С3а. В связи с иммуносупрессивным действием этого анафилотоксина предполагается, что его накопление вносит вклад в развитие иммунологической недостаточности у таких больных (А.М.Ищенко, С.В.Андреев; 1987). Содержание многих факторов комплемента снижено, по сравнению со взрослыми, у новорожденных и, особенно, недоношенных детей, при голодании и печеночной недостаточности. Поэтому, во всех этих случаях понижена антибактериальная резистентность. Кининовая система и нейропептиды .
Кининовая система - система убиквитарных коротких пептидных медиаторов, активируемая после прямого контакта фактора Хагемана с полианионными поверхностями. Короткий пептид ХIIа, отщепляемый от фактора Хагемана, активирует фермент прекалликреин путем его протеолиза. Тот переходит в калликреин и расщепляет плазменный a2-гликопротеид-предшественник (печеночного, тромбоцитарного и макрофагального происхождения) - высокомолекулярный кининоген (ВМК) с образованием главного кинина крови - нонапептида брадикинина. ВМК содержится также в эндотелии и тучных клетках, но не доказано, что он там образуется. Аутокаталитический механизм этого каскада заключается в том, что и ВМК и прекалликреин способны дополнительно активировать фактор Хагемана. Калликреин содержат яды многих опасных змей, например, джарараки. Именно этой южноамериканской змее мы обязаны открытием кининовой системы, поскольку бразильский патофизиолог М. Роха-э-Силва (1948) обнаружил брадикинин, изучая механизмы действия ее яда. Аналогичные каскадные реакции приводят к появлению в тканевой жидкости декапептида каллидина (лизил-брадикинина) из тканевого предшественника каллидиногена- аналога ВМК, под действием калликреинов поджелудочной, слюнной и других желёз, почек и других органов. Параллельно этим процессам, как уже говорилось выше, запускаются и другие компоненты сторожевой полисистемы. В частности, калликреин способствует превращению плазминогена в плазмин. Плазмин, как и трипсин, способен оказать обратное кинин-освобождающее действие на кининогены. Кинины образуются не только в крови и тканевой жидкости, но и в секрете ряда желёз, особенно, слюнных. Они входят в состав ядов, выделяемых соответствующими железами осьминога, ос, пчел, скорпионов и амфибий. Кинины - короткоживущие медиаторы (время полужизни брадикинина в плазме - 30 сек.), быстро расщепляемые карбоксипептидазой N (кининазой, содержащейся, в плазме, лейкоцитах и, особенно, в эозинофилах), а также карбоксипептидазой В, активируемой путем протеолиза. Поэтому они выступают исключительно в роли местных аутокоидов. Близкими к кининам являются некоторые нейропептиды, в частности, вещество Р и нейрокинин А. Медиаторы ренин-ангиотензиновой системы родственны кининам по принципам своей активации, структуре и спектру действия. Однако они, в основном, реализуют противоположные кининам эффекты, в частности, на сосуды и рассматриваются некоторыми авторами, как физиологические антагонисты кининовой системы (Т.С.Пасхина 1965). Интересно, что лёгочная ангиотензин-конвертаза активирует систему ангиотензинов, но разрушает кинины. Поэтому её блокада фармакологическими агентами сдвигает баланс этих систем в пользу кининов, что используется в терапии гипертензий. Кинины в норме служат медиаторами рабочей артериальной гиперемии (см. соответствующий раздел выше), особенно, в функционирующих железах, например, слюнных. Вполне возможно, что их совокупное действие способствует поддержанию оптимального уровня общего периферического сопротивления и предохраняет от гипертензии (О.А.Гомазков, А.А.Дзизинский, 1976). При воспалении образуются значительные количества кининов. Их эффекты представлены в таблице 20:
Таблица 20. Эффекты кининовых медиаторов воспаления у человека.
Брадикинин в отношении большинства этих эффектов более активен, чем каллидин, а тот, в свою очередь, превосходит третий из выделенных кининов - метионил-лизил-брадикинин. В отношении системного гипотензивного эффекта соотношение активности кининов строго обратное. Ряд эффектов кининов опосредован их действием на апудоциты диффузной эндокринной системы. Например, ингаляция брадикинина не вызывает бронхоспазма у здоровых индивидов, но провоцирует приступ у лиц, страдающих “ астмой, вызванной физическими усилиями ”, в патогенезе которой имеет большое значение химическая и физическая стимуляция апудоцитов подслизистого слоя бронхов, выделяющих вещество Р и другие бронхоконстрикторы. Вещество Р, ундекапептид, в котором первые 2 аминокислоты совпадают с брадикинином, вообще, связано с кининами физиологически. Как и другие нейропептиды (полипептид, ассоциированный с геном кальцитонина, нейрокинин А,) оно участвует в механизмах воспаления в тесной кооперации с кининами. Нейропептиды синтезируются апудоцитами и сенсорными нейронами, которые образуют на периферии немиелинизированные нервные С-волокна. Эти чувствительные волокна образуют разветвления, пригодные для осуществления местных аксон-рефлексов, на соединительнотканных тучных клетках. С-волокна служат полимодальными ноцирецепторами. Их физические и химические раздражения, включая действие гистамина, простагландинов, простациклина и, в первую очередь, кининов - вызывают чувство боли (dolor). Нейропептиды, особенно, вещество Р, потенцируют их болевые эффекты. Аксон-рефлексы с участием нейропептидов вызывают дегрануляцию мастоцитов и освобождение из них новых порций болевых медиаторов (см. ниже “Боль и её роль”). Субстанция Р ответственна за проведение болевого ощущения в спинной мозг. Этот эффект блокируется алкалоидом красного перца капсаицином, что объясняет обезболивающее действие перцового пластыря при радикулите. Эндорфины также блокируют Р-зависимое спинальное проведение боли. Вещество Р может само вызывать анальгетический центральный эффект в дорсальных ядрах шва, а его протеолитические фрагменты, например тетрапептид Р1-4, являются гиперальгетиками. Общая напрвленность действия этого нейропептида зависит от путей его протеолиза, уровня концентрации и пермиссивного действия других регуляторов (см. ниже раздел “Боль…”). Итак, боль как признак воспаления весьма зависит от координированного действия кининов и нейропептидов при важной роли элементов диффузной нейроэндокринной системы. Следует отметить, что боль при остром воспалении может быть выражена в разной степени - от мучительных приступов, сопровождающих массированное освобождение кининов (в форме опоясывающих болей при панкреатите или симптома “раскаленных щипцов” при подагрическом артрите суставов первого пальца стопы), и до, практически, полного отсутствия этого признака (например, при пневмонии, не вовлекающей париетальную плевру с её ноцирецепторами). Кроме альгоэргического действия, нейропептиды, через мастоцитарные медиаторы, способны повышать проницаемость сосудов и потенцировать привлечение нейтрофилов в очаг воспаления.
Остальные компоненты сторожевой полисистемы рассматривались в главе “Тромбоз”. Это позволяет перейти к характеристике следующей химической группы медиаторов.
Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 1280 | Нарушение авторских прав |