Чтение онлайн

МАТРИКСНЫЕ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗЫ И ИХ ИНГИБИТОРЫ

Матриксные металлопротеиназы - группа эндопептидаз, содержащих в своем активном центре молекулу цинка, что дало название их семейству, именуемому иначе матриксины. Для развития легочной патологии у человека наибольшее значение имеют металлоколлагеназы (ММП-1, ММП-8, ММП-13), металложелатиназы (ММП-2, ММП-9), стромелизин (ММП-3) и макрофагальная эластаза (ММП-12) (см. табл. 8-21).

Физиологическая роль ММП состоит в облегчении внутритканевого движения различных клеток. В частности, ММП «расчищают» путь нейтрофилам в зону воспаления. Эндогенными регуляторами ММП являются тканевые ингибиторы металлопротеиназ (ТИМП). К настоящему времени описано 4 типа ТИМП, имеющих соответствующую нумерацию (ТИМП-1, ТИМП-2, ТИМП-3, ТИМП-4).

В противоположность матриксинам ТИМП подавляют клеточное передвижение, ангиогенез и обладают природными противоопухолевыми эффектами. Антагонистами ММП, участвующих в деструкции легочной паренхимы, считаются ТИМП-1 и ТИМП-2.

Роль ММП в патогенезе эмфиземы еще требует изучения, однако целый ряд фактов говорит о существенном вкладе данной группы протеаз в процессы миграции клеток - участников воспаления в зоны паренхиматозной деструкции и в протеолитический процесс в легочной ткани. Известно, что альвеолярные макрофаги больных эмфиземой продуцируют значительно большие объемы ММП-1 и ММП-9

по сравнению с теми же клетками здоровых добровольцев [21]. В индуцированной мокроте больных ХОБЛ обнаруживаются высокие концентрации ММП-8 и ММП-9, уровень которых прямо коррелирует с числом нейтрофилов в мокроте, в то время как у здоровых курильщиков подобных изменений не наблюдается [22]. При исследовании методом ПЦР тканей больных эмфиземой обнаруживаются значимые различия в повышенном содержании ММП-1, в отличие от контрольных групп [23]. Применение универсального синтетического ингибитора ММП в экспериментальной модели эмфиземы у животных способно предотвращать альвеолярную деструкцию [24].

Важным представляется не только изолированное содержание ММП, но и их соотношение с уровнем ТИМП. Однако изучение таких взаимосвязей дает противоречивые результаты. В ряде работ было показано возрастание относительного показателя ММП/ТИМП у больных ХОБЛ [25], другие исследования свидетельствуют о том, что при ХОБЛ наблюдается увеличение активности ТИМП-1 в большей степени, чем ММП [26, 27]. ММП играют заметную роль в ангиогенезе физиологических и патологических процессов (например, опухолевом росте), расщепляя белки базальной мембраны и способствуя проникновению эндотелиальных клеток в ткань, окружающую сосудистую стенку. Кроме того, ММП индуцируют выработку эндотелиальных факторов роста - медиаторов ангиогенеза. Напротив, тканевые ингибиторы металлопротеиназ, подавляя активность последних, замедляют процессы сосудистого роста [28]. Вероятно, преобладание уровня ТИМП над ММП приводит к деградации капиллярного русла межальвеолярных перегородок, определяя сосудистый путь формирования эмфиземы, в то время как обратное соотношение ведет к лизису компонентов экстрацеллюлярного матрикса.

ЦИСТЕИНОВЫЕ ПРОТЕАЗЫ

Среди большого числа цистеиновых протеаз (ЦП) связь с легочной эмфиземой прослеживается лишь у некоторых представителей лизосомальных протеаз -

катепсинов. Эластолитической активностью обладают катепсины В, К, L, S и W. Установлено, что у больных ХОБЛ альвеолярные макрофаги продуцируют повышенное количество ЦП в сравнении с некурящими и здоровыми курильщиками [29].

Уже на доклинических стадиях развития эмфиземы в супернатанте бронхоальвеолярных смывов обнаруживаются повышенные концентрации ЦП и их ингибиторов [30]. Эксперименты на животных также подтвердили увеличение уровня катепсинов при искусственно индуцированной эмфиземе [31]. Однако в целом место ЦП в общем спектре протеолитических энзимов при легочной патологии еще не слишком очевидно. Вероятно, недостаток исследований связан с особенностями механизма действия ЦП, которые приобретают активность только в кислой среде, что происходит кратковременно при активном воспалительном процессе.

Помимо протеаз, антипротеаз, эндотелиального фактора роста, в качестве одного из элементов патогенеза эмфиземы легких выступает трансформирующий фактор роста бета₁ (TGF-бета₁). Хорошо известно, что TGF-бета₁ является одним из важнейших цитокинов фиброгенеза. Его уровень значительно повышается при интерстициальных болезнях легких, сопровождающихся пневмофиброзом. Имеются свидетельства того, что TGF-бета₁ выполняет протективные функции в отношении деструкции легочной паренхимы [32]. Он способен подавлять продукцию металлопротеиназ и стимулировать образование эластина [33, 34]. Физиологическая роль TGF-бета₁ состоит в стимуляции восстановления баланса клеток, подвергшихся апоптозу, ускорении репаративных процессов при воспалении. В случае его избыточной продукции исходом воспаления является фиброз. Замечено, что у мышей с дефектом сигнальной системы TGF-бета₁ фиброз не развивается, зато очень быстро прогрессирует эмфизема [35]. У больных ХОБЛ также наблюдается снижение продукции данного цитокина [36].

АПОПТОЗ

Апоптоз является универсальным естественным механизмом программируемой гибели клеток, выполнивших свою физиологическую роль. Воспаление любой локализации резко ускоряет апоптоз. При эмфиземе данному процессу в наибольшей степени подвержены альвеолоциты 1-го типа и эндотелиальные клетки легочных капилляров [37]. В процессе апоптоза умершие клетки захватываются макрофагами и подвергаются «перевариванию». При этом макрофаги экспрессируют целый ряд субстанций, направленных на восстановление структуры ткани, потерявшей клеточный состав, в том числе VEGF и TGF-бета₁. Важно, что адекватная макрофагальная реакция не допускает разрушения клеточной стенки до захвата макрофагом и таким образом предотвращает антигенную стимуляцию. Существуют доказательства снижения макрофагальной активности в отношении апоптозных клеток при ХОБЛ [38]. Возможно, это связано с разрушением фосфатидил-сериновых рецепторов на поверхности макрофагов избытком НЭ [39]. Снижение активности макрофагов приводит к подавлению экспрессии эндотелиального фактора роста и TGF-бета₁, что, в свою очередь, уменьшает репаративные процессы в альвеолярной ткани и капиллярах, а также ослабляет антипротеазный резерв. Кроме того, деструкция накопившихся апоптозных клеток ведет к каскаду цитокиновых реакций и миграции нейтрофилов с освобождением протеаз.

Таким образом, в патогенезе эмфиземы легких существует ряд взаимодействующих механизмов, которые, объединяясь в «порочные» круги, создают условия для неуклонного прогрессирования болезни, даже при прекращении действия экзогенных индуцирующих факторов, таких как курение и хроническое ингаляционное действие поллютантов (рис. 8-9).

path: pictures/0809.png

Рис. 8-9. «Порочные круги» патогенеза эмфиземы легких.

Традиционное представление об эмфиземе как необратимом процессе было подвергнуто сомнению исследованием по оценке содержания эластина и коллагена в легочной ткани больных, подвергшихся хирургической редукции легких по поводу эмфиземы. Оказалось, что, несмотря на деструкцию и истончение альвеолярных стенок, типичное для эмфиземы, объем коллагена и эластина в септальном интерстиции значительно выше, чем в неповрежденных легких [40]. В этих же зонах наблюдается скопление фибробластов. Таким образом, при эмфиземе происходят не только процессы повреждения компонентов экстрацеллюлярного матрикса, но и активный синтез нового материала, что представляет ее как потенциально обратимое состояние с возможностью регенерации разрушенных тканевых структур. Такова последняя гипотеза патогенеза эмфиземы, получившая название дисбаланса «повреждения - регенерации». Ее экспериментальным подтверждением стали исследования, доказывающие восстановление архитектуры эмфизематозной ткани у мышей под влиянием ретиноевой кислоты [41], которая рассматривается как возможный кандидат в лекарственные препараты у больных эмфиземой [42].

Описанные выше патогенетические механизмы развития эмфиземы связаны с хроническим воспалением, однако существуют и невоспалительные варианты эмфиземы, такие как сенильная эмфизема (старческая инволюция легких) и эмфизема голодающих. В первом случае объяснение генеза эмфиземы сводится к старческой инволюции эластического каркаса легких и системным нарушениям микроциркуляции. Происхождение эмфиземы вследствие длительного голодания не вполне понятно. Между тем связь между лишением пищи и формированием эмфиземы прослеживается довольно отчетливо. Первое описание подобных случаев принадлежит врачам J. Stein и H. Fenigstein, проводившим вскрытие умерших узников Варшавского гетто во время 2-й Мировой войны. Из 370 аутопсий

в 50 случаях была обнаружена эмфизема, причем более 60% из них составляли лица моложе 40 лет [43]. В дальнейшем исследования на крысах, подвергавшихся голоданию [44], и наблюдения у людей с нервной анорексией [45] выявили эмфиземоподобные изменения легочной ткани, которые, однако, могли восстанавливаться до нормы при возвращении к естественному режиму питания. Существуют два объяснения развития эмфиземы у голодающих. Первое говорит о том, что при голодании снижается синтез структурных белков легочной паренхимы. Второе представляет эмфизему как компенсаторный механизм, необходимый для снижения кислородной нагрузки, так как кислород у таких лиц ускоряет процессы расщепления жировой, мышечной и других тканей. Однако оба эти предположения не имеют доказательного подтверждения.

type: dkli00155

ДИАГНОСТИКА

Традиционно в диагностике эмфиземы используются клинический, функциональный и рентгенологический методы. Клинический фенотип больного эмфиземой общеизвестен и определяется как «розовый пыхтельщик» - это худощавый больной с бочкообразной грудной клеткой с ограниченной экскурсией, выбухающими надключичными ямками и межреберными промежутками. Такой пациент дышит часто, но поверхностно, «отдуваясь» - вытягивая губы и надувая щеки во время выдоха, тем самым создавая положительное давление на выдохе и компенсируя экспираторный коллапс респираторных бронхиол. За счет гипервентиляции у больных с эмфиземой гиперкапния развивается поздно и кожные покровы долго сохраняют естественный цвет. Некоторые исследователи указывают на большее число морщин на лице у больных эмфиземой как отражение общей потери эластических элементов [46]. Однако классическое описание эмфизематозного фенотипа отражает финальные стадии диффузных форм эмфиземы. При локальных вариантах или на ранних этапах развития эмфиземы клинический метод не обладает диагностической ценностью.