Материал: Кленова Н.А. Биохимия патологических состояний

Спектр лейкотриенов, производимых различными лейкоцитарными клетками, весьма различен, но имеет малые видовые различия у млекопитающих [12]. В нестимулированных клетках синтез лейкотриенов идет очень медленно. Сигналом к ускорению производства ЛТ является взаимодействие с клеткой комплекса антиген-иммуноглобулин Е, а также ряд других комплексов антиген-антитело. Кроме того, стимуляция образования

ивыделения ЛТ идет под действием бактериальных липополисахаридов

идругих факторов активации альтернативного пути комплемента. Непо-

средственными стимуляторами являются фрагменты С3а и С5а (анафилотоксины) системы комплемента.

Первой реакцией синтеза любого изЛТ является окисление арахидоновой кислоты под действием 5-липоксигеназы, которое сопровождается присоединением молекулы кислорода в положении 5, в результате образуется 5-гидроперекись, дегидратирующаяся с образованием 5-оксидоарахидоновой кислоты, то есть лейкотриена А. Данный лейкотриен, обладающий биологической активностью, является нестабильным соединением. Время его полураспада около 3 минут. Лейкотриен А становится предшественником других ЛТ. При гидролизе ЛТА образуются ЛТВ. Образование других ЛТ связано с восстановлением ЛТАивключением аминокислотного фрагментавположение6.

Способность ЛТ повышать проницаемость сосудов, вызывать клеточную инфильтрацию (хемотаксис лейкоцитов), стимулировать дегрануляцию полимормоядерных лейкоцитов свидетельствует о том, что эти соединения занимают одно из центральных мест в поддержании аллергического воспалительного процесса.

Биохимические механизмы регуляции производства вторичных ме-

диаторов воспаления. Вторичная волна медиаторов воспаления (простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов) приводит к активации таких мощных разрушительных процессов, как сужение сосудов и увеличение их проницаемости, тромбообразование или, наоборот, кровоточивость, повышение температуры, лизис клеток. Естественно, что существует система регуляции, препятствующая гиперпроизводству медиаторов и способствующая восстановлению гомеостаза организма. Одним из таких механизмов, как мы описывали выше, является альтернативный процесс превращения циклической эндоперекиси в сосудистом эндотелии в простациклин ПГI2, вызывающий расширение сосудов и подавление активации тромбоцитов.

Кроме альтернативного синтеза соединений с противоположным действием, в клетках существуют сложные механизмы регуляции процессов образования биологически активных соединений по принципу обратной связи с помощью вторичных сигнальных молекул, производящихся в них в ответ на действие первичных сигналов (гормонов, медиаторов, цитокинов).

21

Рассмотрим возможную схему регуляции синтеза тромбоксанов в тромбоцитах млекопитающих [36,37]. В основе этого процесса регуляции лежит блокирование отщепления арахидоновой кислоты от фосфотидилинозита с помощью фосфолипазы А2 за счет ингибирования ее активности цГМФ (вторичная сигнальная молекула).

Гуанилатциклаза (КФ 4.6.1.2.) катализирует образование циклического ГМФ (3′-5′ циклизация) из ГТФ. Фермент существует в двух формах: растворимой и мембраносвязанной. В настоящее время установлено, что это два различных фермента, с разными механизмами регуляции [36]. Характерной особенностью растворимых гуанилатциклаз (ГЦ) является наличие в молекуле гемовой структуры и активации гема с помощью NO, или соединений, содержащих в своем составе и образующих окись азота.

Важная роль гема в регуляции активности ГЦ была показана в работах Монкадо [цит. по 36] , установившего в 1987 году эндогенную природу NO. Оказалось, что в эндотелии сосудов в ответ на действие гормонов и нейротрансмиттеров (ацетилхолина, брадикинина, гистамина) образуется эндотелиальный фактор, расширяющий сосуды (ЭДФР). ЭДФР был идентифицирован как NO, синтезирующийся из L-аргинина за счет окисления азота аминогруппы гуанидинового фрагмента под влиянием фермента L-аргинин-NO-синтетазы (NOS). Образование NO из L-аргинина было найдено во многих клетках и тканях, в том числе в клетках крови: тромбоцитах, эритроцитах, лейкоцитах.

Эндогенный NO – мощный фактор гемостаза, эндогенный вазодилататор. Однако истинным активатором ГЦ является комплекс нитрозил-гем, который образуется при взаимодействии свободнорадикальной группы NO с гемом гуанилатциклазы, при этом железо выступает из плоскости порфириного кольца.

Нитрозил-гемовые комплексы могут возникать и в результате взаимодействия NO или NO-соединений с гемом других гем-содержащих протеинов: гемоглобином, миоглобином, каталазой и другими. ГЦ характеризуется значительно более высоким сродством к нитрозил-гемовому комплексу, что определяет возможность его переноса на фермент с других гемсодержащих белков, но не наоборот. Было показано, что тиолы способствуют активации ГЦ NO-содержащими соединениями [35], что свидетельствует о наличии активных SH-групп в каталитическом центре фермента. Отличительным свойством растворимой гуанилатциклазы также является способность фермента активироваться свободными радикалами.

В экспериментах было показано, что цГМФ тормозит освобождение арахидоновой кислоты из фосфолипидов тромбоцитов, но не влияет на скорость дальнейших превращений, то есть образование циклической эндоперекиси и тромбоксана А2. Это может служить основой для предположения ингибирующего действия цГМФ на фосфолипазы (рис.1.2).

22

Взаимодействие гормонов и медиаторов (адреналин, норадреналин, гистамин, ангиотензин II) с рецепторами тромбоцита (особенно с α-адренорецепторами) сопровождается активацией фосфолипаз, а именно фосфолипазы С, и распадом фосфатидилинозита, которое приводит к производству двух вторичных сигнальных молекул: инозитол-3-фосфата (И3Ф) и диацилглицерола (ДАГ). Кроме тромбоцитов, фосфолипазы С обнаружены и во многих других клетках (нейронах, гепатоцитах, энтероцитах, миоцитах, лимфоцитах и др.)[33].

Циклическая эндоперекись

ПК С Мобилизация Са2+

Тромбоксансинтетаза

Активация и агрегация тромбоцитов

Рис. 1.2. Схема синтеза тромбоксана А2 и активация тромбоцитов. Пунктирной линией показано блокирование фосфолипаз цГМФ [36,37]

Фосфолипаза С из тромбоцитов имеет молекулярную массу 68 кДа. Она катализирует расщепление фосфоиноизитов при концентрации Са2+ от 150 мкМ до 5 мМ [40] и в области рН 5-7 [33]. В настоящее время есть основания предполагать, что в клетке фосфолипаза С ассоциирована с белком или липидом с молекулярной массой 20 кДа [40]. Она ингибируется рядом фосфолипидов: фосфатидилхолином, фосфатидилсерином. Возможно, при образовании гормонрецепторного комплекса и формировании кластеров, происходят разрушение комплекса и транслокация фермента в мембрану, где он осуществляет гидролиз фосфатидилинозита c образова-

23

нием ДАГ и И3Ф. Инозитол-3-фосфат стимулирует выход кальция из эндоплазматического ретикулума, а ДАГ активирует протеинкиназы С (ПК С) (ДАГ-зависимые), что лежит в основе каскадных процессов активации и агрегации тромбоцитов (рис.1.2).

Циклический ГМФ блокирует активацию фосфолипазы С, что останавливает процесс активации. Запускается же обратная связь через активацию NOS комплексом Са2+-кальмодулин, являющимся природным активатором данного фермента (рис.1.2).

Есть путь регуляции синтеза простагландинов через аденилатциклазную систему и цАМФ. Известно, что сами простагландины угнетают аденилатциклазу, а цАМФ активирует их синтез. При этом возникает отрицательная обратная связь: после активации фосфолипаз, аденилатциклазы

иобразования цАМФ образовавшиеся простагландины ингибируют аденилатциклазу и выключают свой синтез. Циклический АМФ активирует синтез простагландинов, вероятно, через протеинкиназы А, осуществляющие фосфорилирование и, соответственно, активацию простагландинсинтетазного комплекса ферментов.

Делая заключение, можно сказать, что как сами жирные кислоты, так

иих производные – простагландины, тромбоксаны, лейкотриены – являются мощными медиаторами воспаления, образующимися вслед за выбросом первичных медиаторов: гистамина, серотонина, кининов. Простагландины вызывают лихорадку, увеличение проницаемости сосудов и их сужение, действуют на болевые рецепторы.

Повреждение тканей и процессы свертывания крови при воспалении.

При воспалении обязательно происходит повреждение тканей, хотя бы местное в очаге воспалительного процесса. Любое повреждение тканей затрагивает сосуды и тем самым вызывает активацию свертывания.

С патогенетической точки зрения особенно важно подчеркнуть возможность перехода фибриногена в фибрин не только под действием физиологического фактора – тромбина, специфической протеазы, отщепляющей пептид от фибриногена при превращении его в фибрин, но и под действием протеаз различного происхождения. Например, папаина (протеаза ряда растений), коагулазы стафиллококков, протеазы из яда змей. Подобно фрагментам комплемента, фрагменты, отщепляемые от белков свертывающей системы крови, выполняют роль медиаторов воспаления. После отщепления пептидного фрагмента от фибриногена, фибринмономеры соединяются между собой мощными амидными связями через ε-аминогруппу лизинового остатка одного мономера и γ-карбоксильной группой глутаминовой кислоты другого мономера. При этом их растворимость резко падает, а способность к полимеризазии и формированию сгустка возрастает. При расщеплении фибриногена под действием плазмина (протеолитический фермент противосвертывающей системы крови) отще-

24

пляемые пептиды получили название продуктов деградации фибриногена. Продукты плазминового гидролиза фибриногена различаются между собой молекулярным весом, иммунологическими свойствами, элекрофоретической подвижностью и термостабильностью. Молекулы фибрин-мономеров способны образовывать с продуктами деградации фибриногена (ПДФ) растворимые комплексы, устойчивые к действию тромбина. Однако в патологических условиях данные комплексы приобретают свойство полимеризоваться. Этот процесс получил название паракоагуляции. Паракоагуляция активизируется в присутствии четвертого тромбоцитарного фактора и протаминсульфата. Растворимые комплексы фибрин-мономеров с ПДФ имеют физиологическое значение, которое заключается, в частности, в образовании слоя, выстилающего интиму сосудов и обеспечивающего гладкость сосуда. При формировании атипичных фибрин-мономерных комплексов нарушается структура слоя, вследствие чего повышается проницаемость эндотелия и развивается кровоточивость. У различных продуктов расщепления фибриногена обнаруживается разная биологическая активность. Так антикоагуляционным действием, которое выражается в подавлении полимеризации фибрин-мономеров, обладают фрагменты, обозначаемые как X, Y, D. Пептидные фрагменты с низким молекулярным весом – А, B, C – усиливают действие гистамина и брадикинина, влияют на физикохимические свойства мембран, снижая порог физиологической чувствительности рецепторов.

Количество растворимых комплексов фибрин-мономеров увеличивается при воспалении, что повышает вязкость крови, способствуя агрегации эритроцитов и повышению скорости их оседания (СОЭ). Концентрация ПДФ в плазме крови увеличена у больных с тяжелой диссеминированной внутрисосудистой коагуляцией [35]. Состояние диссеминированной внутрисосудистой коагуляции может возникать при гипертермии, укусе змеи, осложненных родах, внутрисосудистом гемолизе, инфаркте миокарда и др.

Рассмотрим важнейшие факторы, нарушающие процессы свертывания крови при воспалении.

1.Бактериальные эндотоксины. Для ряда бактериальных эндотоксинов показана способность активировать процесс превращения фибриногена в фибрин по еще неизвестному механизму.

2.Тканевые тромбопластины. Источниками активного тромбопластина становятся поврежденные клетки, гемолизированные эритроциты.

3.Комплексы антиген-антитело или агрегированные антитела. Данные крупные комплексы, адсорбируясь на интиме, могут восприниматься контактным фактором Хагемана как повреждение поверхности эндотелия и активировать свертывание, фибринолиз, кининогенез.

4.Коллоидные молекулы, липидные агрегаты. Действуют по вышеописанному механизму.

25