ЦИТОКИНЫ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ЗАБОЛЕВАНИЙ
реклама
Подготовлено Информационно-методическим центром Отдела развития и планирования Санкт-Петербург А.А. Ляшенко ММА им. И.М. Сеченова, НИИ молекулярной медицины ЦИТОКИНЫ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ЗАБОЛЕВАНИЙ СТАРЧЕСКОГО ВОЗРАСТА ЦИТОКИНЫ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ЗАБОЛЕВАНИЙ СТАРЧЕСКОГО ВОЗРАСТА А.А. Ляшенко ММА им. И.М. Сеченова, НИИ молекулярной медицины Ключевые слова: цитокины, иммунная система, старение Key words: cytokines, immune system, aging Интерес к цитокинам в последние годы чрезвычайно широк. Все большие подтверждения находят факты прямого или опосредованного их участия практически во всех процессах, протекающих в многоклеточном организме: пролиферация, рост, созревание, выживание, аноптоз большинства клеточных типов. Всего известно несколько десятков семейств цитокинов. Тщательное изучение физиологических и патологических ответов па экспрессию цитокинов in vivo показало, что эти медиаторы вовлечены практически во все системные реакции организма, включая такие важные процессы, как регуляция иммунного ответа, воспаление, гемопоэз, заживление и регенерация тканей. Они играют ключевую роль в нейроиммунологических, нейрорегуляторных и нейроэндокринных процессах. Действия многих цитокинов распространяются и на развитие всех видов тканей в эмбриональном периоде: они являются важными медиаторами эмбрио- и органогенеза, и их активность в этот период может сильно отличаться от периода после рождения, и тем более у взрослых. Самостоятельный интерес представляет изучение активностей цитокинов у пожилых, поскольку возрастные изменения иммунного статуса предопределяют возникновение специфических заболеваний, являющихся своеобразными «спутниками» стареющего организма. В этой связи изучение и управление регуляцией уровня цитокинов, несомненно, позволит выбрать специфическую терапевтическую стратегию, которая, кроме лечебного эффекта, могла бы улучшить качество жизни пожилого человека. Цитокины в иммунной системе Открытие цитокинов как иммуномодуляторов, их функций в иммунной системе приблизили нас к более полному пониманию особенностей функционирования всех типов клеток, вовлеченных в иммунный ответ, роли в развитии иммунных реакций, дисбаланса, являющегося зачастую основной причиной или своеобразным базисом возникновения заболеваний. Поэтому в данном случае имеет смысл познакомиться с современными представлениями о регуляции иммунных ответов цитокинами, вовлечении иммунокомпетентных клеток в формирование защитных или повреждающих сигналов при воздействии на организм. Как известно, иммунитет состоит из двух основных типов специфического иммунного ответа. Клеточный иммунитет опосредуется Т-хелперами (T-helper, Th), — лимфоцитами, имеющими на своей поверхности СD4-антигены, более принятое обозначение которых — СВ4-содержащие или CD4+ Th-клетки, а также цитотоксическими (CTL) Т-лимфоцитами, имеющими CD8 антигены, или CD8+ CTL. Второй тин ответа — гуморальный — представлен иммуноглобулин-продуцирующими Вклетками. Баланс между клеточным и гуморальным ответами регулируется CD4+ Тлимфоцитами. Популяции этих клеток могут спонтанно продуцировать практически весь спектр цитокинов, однако эффективного ответа — клеточного или гуморального — можно достичь лишь при активации определенных популяций этих клеток — высокополяризованных подтипов Т-лимфоцитов, т.е. Тh1- и Тh2-клеток. Thl- и Th2-цитокины. В 1986 г. было ус тановлепо, что CD4+ Th-лимфоциты подразделяются на две большие популяции — Тh1и Th2. Термины «Th1-цитокины» и «Th2-цитокины» отражают происхождение цитокинов, секретируемых этими двумя популяциями GD4+ Т-хелперов. В связи с этим разделением цитокины, продуцируемые соответствующими Th-подтипами, получили название цитокинов 1-го и 2-го типа. К цитокинам 1-го типа (или Тh1-цитокинам) относятся интерлейкины 1L-2, IL-12, IL-18, интерферон-гамма (IFNγ), фактор некроза опухоли-альфа (TNFα), к цитокинам 2-го типа (Th2-цитокинам) — интерлейкины IL-4, IL-5, IL-6, IL-9, IL-10, IL-13, трансформирующий фактор роста-бета (TGFβ). Кроме GD4+Th, многие другие виды клеток также являются продуцентами цитокинов обоих типов. Это CD8+ цитотоксические Т-лимфоциты (CTL), моноциты, естественные киллеры (NK-клетки), эозинофилы, тучные клетки. Молекулярный механизм, подчеркивающий эволюцию двух различных Thклеточных типов, производных общего предшественника, еще полностью не изучен. Эти подтипы Т-клеток отличаются тем, что определяют, каким будет вид иммунитета — гуморальным или клеточным, что, в свою очередь, зависит от «набора» продуцируемых ими цитокинов. Тh1-цитокины оказывают влияние на клеточный иммунитет, в то время как Тh2-цитокипы стимулируют развитие и дифференцировку В-клеток, секрецию антител, обеспечивая гуморальный ответ организма. Функции обоих Th-подтипов зачастую противоположны. Оба типа клеток оказывают влияние друг на друга, регулируя секрецию цитокинов, которые, в свою очередь, оказывают стимулирующее влияние на развитие «своего» подтипа Т-хелперов и угнетающее — на противоположный. Таким образом, Тh1-подтип цитокинов стимулирует развитие Th1- и ингибирует Th2-клоны, а Th2-цитокины стимулируют Th2-клоны и соответственно блокируют Th1. Так, например, IFNγ подавляет развитие Th2-клонов, а IL10 подавляет функцию Th1. Развитие Thl/Th2 — подтипов лимфоцитов. Факторы, которые оказывают влияние на поляризацию специфического иммунного ответа, основанного на преимущественной активности Th1- или Th2-подтипов, наиболее изучены на мышах и человеке. Было установлено, что существует третий подтип Th-клеток, а именно — Th0, который является предшественником клонов Th1 и Th2 и способен синтезировать цитокины обоих подтипов, в норме поддерживая определенное соотношение между ними. Дифференцировка лимфоцитов на Th1 и Th2 зависит от дозы антигена, природы иммуногена, адъюванта и, возможно, многих других не идентифицированных факторов. Эти факторы влияют на дифференцировку Th-подтипов в основном путем преимущественной активности конкретного цитокина в микроокружении Th-клеток. Так, например, присутствие IL-4 повлечет дифференцировку в Th2-подтип, в то время как IL12 и IFNy будут стимулировать развитие Thl-подтипа. При различных патологиях пожилого и старческого возраста наблюдается нарушение нормального Thl/Th2 баланса, при котором наибольшей активностью обладает какой-то один из двух подтипов Т-клеток, и при этом спектр цитокинов одного типа превалирует над другим. К дисбалансу подтипов Т-хелперных лимфоцитов может приводить увеличение экспрессии какого-либо из лимфокинов, либо некоторых других стимулов. Костимулирующие молекулы. В основном выделяют два стимула, способных привести к активации CD4+ Т-клеток и их дифференцировки в подтипы Th1 и Th2. Источником одного из них являются, с одной стороны, антигенпредставляющие клетки, а с другой — так называемые костимулирующие молекулы, принадлежащие к белковому семейству В7. Две из них В7-1 и В7-2 стимулируют образование Thl- и Тh2-клонов. Они осуществляют контроль за балансом Thl/Th2, нарушение которого имеет определяющее значение для развития всех заболеваний. В частности, недостаточность развития Th1подтипа ведет к развитию хронических инфекций, опухолей, их избыточная активность — к аутоиммунным заболеваниям, повышенная активность Th2 — к развитию аллергии. Было показано, что применение in vitro ан-ти-В7-1 способствовало увеличению продукции IL-4 — стимулятора Th2-подтипа лимфоцитов, в то время как анти-В7-2 увеличивал продукцию IFNγ — стимулятора Thl-подтипа. Таким образом, молекулы В7 определяют, в каком направлении ведется дифференцировка Th-клеток, и тем самым регулируют синтез Th1- или Th2-подтипов. На сегодняшний день пока не ясно, каким образом В7-1 и В7-2 дают противоположные эффекты, поскольку оба они связываются с одинаковым рецептором. От дальнейших исследований с целью выяснения механизма управления этим процессом зависит развитие новых терапевтических подходов для лечения Th1- и Th2-зависимых патологий. Антигенпредставляющие и дендритные клетки. Специфический иммунный ответ начинается с активации незрелых антигеннредставляющих клеток, именуемых дендритными клетками, источником которых являются костномозговые клетки. Дендритные клетки депонируются в нелимфоидных тканях. При попадании экзогенного антигена они захватывают его для представления с главным комплексом гистосовместимости (МНС-комплексом) на клеточной поверхности, после чего мигрируют в лимфоидные органы, где взаимодействуют с хелперными и киллерными Тлимфоцитами и активируют их. Незрелые дендритные клетки определяются их поверхностными маркерами. На их поверхности во множестве экспрессируются рецепторы к хемокинам, что способствует их миграции в направлении градиента концентрации провоспалительных цитокинов, экспрессируемых тканями в месте воспаления. Незрелые дендритные клетки обладают высоким уровнем фаго- и макропиноцитоза, что позволяет этим клеткам захватывать антиген, представляемый затем в качестве молекул МНС I типа. Способность их экспрессировать некоторые адгезионные молекулы (к примеру, Е-кадхерин) позволяет им взаимодействовать даже с неактивированными тканями. В процессе созревания дендритные клетки меняют поверхностные маркеры, теряют способность к эндоцитозу. На их поверхности увеличивается экспрессия МНС II тина, снижается уровень экспрессии адгезионных и костимулирующих молекул, а также хемокиновых рецепторов. Зрелые дендритные клетки, которые на этом этапе уже стали «классическими» антигенпредставляющими клетками, мигрируют обратно в лимфоидные органы, где стимулируют аллогенную Т-клеточную популяцию — Th-подтипы или CTL. Так формируется пул Т-клеток памяти, специфичных против конкретного антигена. Этот процесс вовлечен в развитие аутоиммунных заболеваний — диабета 1 типа, ревматоидного артрита и т.п. Цитокиновый профиль при некоторых заболеваниях старческого возраста Метаболические заболевания костной и хрящевой тканей. Кость — это динамическая ткань, в которой постоянно идут процессы перестройки, внутренние механизмы регенерации, являющиеся результатом многих стимулов организма — гормональных, биохимических, механических. На клеточном уровне ремоделирование костной ткани происходит благодаря последовательности событий из повторяющихся циклов, состоящих из формирования костной ткани остеобластами, обязанными своим происхождением плюрипотептпым мезенхимальным стволовым клеткам, и резорбции остеокластами, происходящими из моноцитарных/макрофагальных клеточных линий. Большинство метаболических заболеваний костной ткани обусловлено нарушением количества или активности остеокластов, что выражается в усилении резорбции кости, сопровождающейся сниженной компенсаторной активностью остеобластов. Ревматоидный артрит характеризуется инфильтрацией иммунокомпетентными клетками синовии, что сопровождается активацией синтеза этими клетками провоспалительных цитокинов. Они вызывают иммунные реакции, оказывающие повреждающее воздействие на хрящевую ткань сустава. Эти изменения отличают ревматоидный от остеоартрита, который распространяется и на костную ткань и сопровождается сильными дегенеративными изменениями, приводящими к остеоартрозу. Ревматоидный артрит и остеоартрит — типич ные аутоиммунные заболевания, этиопатоге нез которых до сих пор никем четко не выяснен. В развитии участвуют Th1 -лимфоциты; как следствие, в синовии обнаруживаются патологические количества Th1-цитокинов IL-1 и TNF, что объясняет высокую активность Th1-нодтина лимфоцитов в острой фазе и угнетение Th2-ответа. На стадии ремиссии, впрочем, фиксируется повышение Th2лимфоцитов, сопровождающееся, наоборот, синтезом анти-воспалительных Th2цитокинов. Наиболее важную патогенетическую роль играет специфичная для данного заболевания система цитокинов, в которой самыми активными представителями являются RANK (receptor activator of NF-κb), RANKL (receptor activator of NF- κb ligand) и OPG (osteoprotegerin). Они принадлежат к большому суперсемейству лигандов и рецепторов TNF-α и играют ключевую роль в регуляции костного и хрящевого метаболизма. RANKL реагирует с рецептором, RANK, который экспрессируется на поверхности ос теокластов и дендритных клеток, активирует NF- κb — ядерный фактор транскрипции, индуцирующий синтез генов, ответственных за пролиферацию клеток или воспаление (цитокинов, белков острой фазы, ферментов и т.п.). OPG — немембраносвязанный белок, служащий своеобразным рецептором-«приманкой» для RANKL, к которому он имеет большое сродство. Конкуренция за связывание с OPG «отвлекает» RANKL от взаимодействия с RANK, что не приводит к ин дукции каскадного сигнала в остеокласте и его активации, поэтому присутствие OPG сохраняет нормальный баланс между активностью остеобластов и остеокластов. У пожилых пациентов с ревматоидным артритом наблюдается снижение экспрессии OPG, что приводит к значительной резорбции кости и тяжелому развитию остеопороза. Другой цитокин, IL-6, также влияет на резорбцию костной ткани, однако пока еще окончательно не ясно, происходит ли это за счет прямой активации остеокластов либо за счет другого влияния, оказываемого этим белком в каскаде активируемых им событий. В моделях на животных было показано, что IL-6 не способствовал резорбции костей черепа у новорожденных мышей. В то же время в экспериментах с костями конечностей, где присутствует костный мозг, был показан эффект тотальной резорбции кости, что, в сущности, является отражением влияния IL-6 на дифференцировку остеокластов из клеток-предшественниц костного мозга. Аналогичная картина наблюдается при болезни Педжета, при которой на клеточном уровне увеличиваются размеры и количество остеокластов по сравнению с нормальными: высокий уровень активности IL-6 был зафиксирован как в супернатантной жидкости, содержащей остеокласты, так и в сыворотке крови по сравнению с таковой у здоровых пациентов. Кроме того, только остеокласты при болезни Педжета, в отличие от больных артритом или здоровых лиц, продуцируют зрелый IL-6. На метаболизм костной ткани влияют и другие регуляторные системы. Однозначно определена роль инсулиноподобного фактора роста (1GF-1), необходимого для удлинения кости в процессе развития, стимуляции пролиферации и дифференцировки хондроцитов, формирования кости, активации остеобластов. Наряду с гормоном роста и паратиреоидным гормоном этот цитокин выполняет анаболические функции в костномышечной системе. Он рассматривается как ключевой фактор регуляции метаболизма фосфата кальция, требуемого для нормального скелетного развития и минерализации кости. У здоровых детей и подростков наблюдается положительная корреляция между количеством белка в пище и увеличением массы кости, в то время как низкое потребление белка снижает продукцию и активность IGF-1. Экспрессия и активность IGF-1, а также его рецепторов, модулируется различными гуморальными факторами, такими, как эстроген, прогестерон, IGF-2 и IL-1. По причине совместной экспрессии рецептора к IGF-1 и эстрогенов постменопаузный период характеризуется одновременным снижением синтеза эстрогенов и анаболической активности IGF-1. Попытки восстановить цитокиновый баланс при лечении метаболических заболеваний костной и хрящевой тканей довольно трудны. Тем не менее, некоторые терапевтические стратегии себя оправдали. Так, например, разработанные препараты на основе моноклональных анти-TNFα антител, блокирующих активность этого провоспалительного цитокина, временно снижают лимфоцитарную и цитокиновую активность, уменьшают и/или прекращают боль, улучшают качество жизни больного. По тому же принципу — блокирование активности воспалительных цитокинов — работает другой препарат на основе рекомбинантного IL-1ra, антагониста рецептора TL-1. Он связывается с рецептором к IL-1, блокирует связь «настоящего» IL-1 с его рецептором и препятствует IL-1-индуцированному сигналу. Активно применяются анаболические цитокины (рекомбинантный IGF-1), витамин D, кальций-содержащие препараты. Диабет I и II типа. В настоящее время диабет обоих типов является наиболее распространенным заболеванием. Масштабы распространения диабета огромны. Причин его развития несколько, и они связаны не только с дисбалансом в регуляции Th1/Тh2лимфоцитов. В зависимости от патогенеза заболевания эндокринологи выделяют два основных типа диабета. Инсулинзависимый диабет (insulin-dependent diabetes mellitus, IDDM, диабет 1 типа) характеризуется деструкцией инсулинсекретирующих В-клеток поджелудочной железы. Это типичное аутоиммунное заболевание, сопровождающееся дисрегуляцией баланса Thl/Th2: имеет место преобладающая активность Th1-лимфоцитов и, следовательно, доминирующее влияние Thl-цитокинов, которые опосредованно приводят к угнетению Th2-ответа. Это позволяет Th1-лимфоцитам запускать каскад воспалительных реакций в островках Лангерганса и приводить к разрушению панкреатических В-клеток. Объектом атаки цитотоксических Т-лимфоцитов являются аутоантигены, — белки, экспрессируемые на поверхности В-клеток. Считается, что к этому заболеванию имеется генетическая предрасположенность, которая характеризуется наличием определенных «восприимчивых» аллелей и отсутствием «защитных» аллелей генов МНС-комплекса, регулирующего иммунный ответ. В настоящее время пока не понятно, какой именно антиген является специфическим для индукции аутоиммунитета. Существуют различные предположения в пользу того или иного фактора, который «похож» на собственные поверхностные белки, экспрессируемые на поверхности панкреатических В-клеток, и который может запускать и поддерживать аутоиммунную реакцию. Традиционной является концепция микробного, химического, диетического факторов. Впрочем, окончательный ответ на этот вопрос еще не получен. Недавние исследования в этой области выявили, что факторы окружающей среды (микробного происхождения) могут выполнять повреждающую функцию при развитии диабета. Таким образом, IDDM является органоспецифическим заболеванием, которое имеет генетическую природу и характеризуется аутоиммунными реакциями против собственных В-клеток. Схема повреждающего действия Th1-цитокинов, в общем, стандартна. Они активируют цитотоксические Т-лимфоциты, которые взаимодействуют с В-клетками и вызывают их гибель. Кроме того, активированные макрофаги продуцируют IL-1, TNFα и INFγ, которые, наряду с активным кислородом и свободными радикалами, также являются цитотоксическими для В-клеток. Все это приводит к нарушению синтеза инсулина, и, как следствие, фатальному сбою в углеводном (углеводно-жировом) обмене. В последние годы появляются новые доказательства, что в патогенез диабета I типа вовлечен дисбаланс Thl/Th2, вызванный повышенной ак тивностью не только Th1, но и Th2-подтипа лимфоцитов. Описана роль IL-10, «классического» Th2-цитокина, в деструкции В-клеток путем усиления инфильтрации аутореактивными клетками панкреаса. Поскольку оба подтипа цито-кинов присутствуют в периферических Т-клетках и поджелудочной железе, механизм повреждающего действия Th1- и Тh2-цитокинов должен быть различным. Это подтверждает идею о том, что IDDM является не совсем Th1-зависимым заболеванием; Th1- и Th2-лимфоциты и их медиаторы активно участвуют в разрушении В-клеток. Справедливости ради стоит отметить, что диабет I типа встречается не только у пожилых, но и у молодых. И причины развития у пожилых и молодых людей стоит искать не только и не столько в возрастных изменениях и реактивности иммунной системы. Для пожилых людей больше характерен диабет II типа. В отечественной литературе часто можно встретить термин «инсулиннезависимый» диабет, тогда как зарубежная литература склоняется к использованию термина «неинсулинзависимый» (NIDDM, non-insulindependent diabetes mellitus, диабет II типа ). Разницы никакой между этими понятиями нет, это одно и то же заболевание, и эти названия просто отражают особенности патогенеза данного типа диабета. NIDDM в начале своего развития может проходить асимптомно, и диагноз ставится уже по выраженным признакам нарушения обмена глюкозы — повышению ее уровня в крови или моче. NIDDM часто, но не всегда, ассоциируется с ожирением, вызываемым инсулииовой устойчивостью, сопровождаемой гипергликемией. Эти нарушения составляют так называемый метаболический синдром. В отличие от больных диабетом I типа, пациенты с NIDDM не «зависят» так сильно от экзогенного инсулина, но иногда могут использовать инсулин для контроля за уровнем глюкозы, если его нормализация не достигается специальной диетой или другими гипогликемическими препаратами. Диабет II типа не является аутоиммунным заболеванием, его патогенез связан прежде всего с нарушениями в рецепторной системе инсулина и инсулинсвязанных белков. Основными метаболическими нарушениями, которыми характеризуется NIDDM, являются инсулиновая устойчивость, связанная с возрастными изменениями и дефектами секреции инсулина, сопровождающимися относительной инсулиновой недостаточностью. Каждый из этих признаков или оба одновременно составляют дополнение к клинической картине заболевания. Кроме того, характерны повышения активности дентина, TNFα и других цитокинов. Повышенные уровни глюкозы вызывают не только осложнения диабета — ретинопатию, нейропатию, нефропатию, остеопатию, но также и другие признаки старости: никтурию, ортостатическую гипотензию и другие. Учитывая важность проблемы и глобальность диабета, исследованиям молекулярных основ его развития и коррекции уделяется особое внимание. На сегодня мы знаем пока немного, однако и то, что известно, позволяет сориентироваться в основах молекулярных нарушений, имеющих место в сигнальной системе инсулина. Клеточный механизм инсулиновой устойчивости, являющейся наиболее критической при развитии NIDDM, до сих пор четко не установлен. Инсулиновой устойчивостью в общем случае можно охарактеризовать гораздо меньший, по сравнению с ожидаемым, ответ на конкретную дозу инсулина. Она ассоциируется со многими заболеваниями, в том числе частыми для пожилых людей инфекциями, травмами, опухолями, ожирением. Нарушение функционирования сигнальной системы инсулина может быть вызвано дефектами экспрессии белков (внутриклеточных партнеров инсулинового рецептора) в клетках-мишенях. Инсулин «не воспринимается» клетками-мишенями — адипоцитами, миоцитами и генатоцитами. В результате, при неповрежденных В-клетках поджелудочной железы, синтезирующих инсулин в нормальных количествах, возникает проблема его относительной недостаточности и устойчивости. Сигнальная система инсулина представляет собой сложный механизм регуляции уровня глюкозы в крови. Что же происходит внутри клетки и как эта система работает в патологических условиях применительно к диабету II типа? Одним из основных участников каскадной передачи с поверхности внутрь клетки является субстрат рецептора инсулина, IRS-1. Изучение биологии белка позволило установить его значение в клетке. В экспериментах на моделях животных показано, что в одних случаях мутации IRS-1 гена приводили к ожирению и развитию диабета II типа, а в других, — к ослаблению утилизации глюкозы, стимулируемому инсулином или IGF-1 как in vivo, так и in vitro. Своеобразным «партнером» для IRS-1 служит IRS-2, иммунологичееки отличный от IRS-1, который также отвечает за проявление активности инсулина или IGF-1. Нарушения в системе функционирования IRS-2 касаются прежде всего нарушений синтеза его гена, являющегося наиболее важным цитоштазматическим компонентом клетокмишеней инсулина. В доказательство этому проведено множество экспериментов на животных, имеющих дефицит этого гена (нокаутные по данному гену животные). Во всех случаях у этих животных наблюдалось прогрессивное развитие диабета II типа, сопровождающееся инсулиновой устойчивостью. Кроме того, IRS-2 играет важную роль в регуляции количества В-клеток: дефицит IRS-2-гена в экспериментах вызывал уменьшение В-клеточной массы до 80% у нокаутных животных по сравнению с диким типом. С другой стороны, глюкозоиндуцированная секреция инсулина этой же массой клеток была существенно выше у IRS-2-нокаутных мышей, чем у дикого типа. Вероятно, это результат своеобразной компенсации инсулиновой устойчивости. Внутриклеточные компоненты инсулиновой сигнальной системы работают в разных клетках с разной активностью. В частности, субстрат инсулина IRS-1 более важен для работы инсулиновой системы в мышцах и жировой ткани, в то время как активность другого, IRS-2, доминирует в печени. Эти сигналы также необходимы для нормального функционирования В-клеток, поскольку активация IGF-1 рецепторов способствует их росту и выживанию, что особенно важно в случае компенсации инсулиновой устойчивости. Таким образом, лечение инсулиннезависимого диабета должно быть направлено прежде всего на коррекцию нарушений сигнальной системы инсулина в клетках-мишенях. В качестве общего замечания по этой проблеме можно еще добавить, что диагноз NIDDM обычно ставится после 40 лет, хотя, согласно имеющейся тенденции в странах Восточной Европы, этот тип диабета молодеет и диагностируется в более раннем возрасте. NIDDM представляет серьезную глобальную проблему, которая во многих странах является следствием быстрых культурных и социальных изменений, старения популяции, растущей урбанизации, неправильного питания, гиподинамии и других примеров нездорового образа жизни. В доказательство этому можно привести примеры, из которых ясно, что данная патология является своеобразной «расплатой» за то, в каких условиях жизни находится та или иная популяция. Скорость роста NIDDM в различных этнических группах во многом отражает влияние на человека различных факторов, включая окружающую среду, поведение и социальные риски — диета, уровень ожирения, физическая активность. Отмечено, что внутри этнических групп высокая скорость NIDDM обычно наблюдается у мигрантов или урбанизированных популяций, что может быть объяснено резкой сменой стиля жизни, диеты и т п. Этот феномен даже получил новое определение — «вестернизация». Наименьшая скорость роста заболевания NIDDM имеется у популяций, живущих более традиционно. Остается добавить, что в последнее время наблюдается глобальное преобладание инсулиннезависимого диабета среди жителей земного шара. Им преимущественно страдают люди зрелого (старше 40 лет) и пожилого возраста. Такая тенденция наблюдается во всех странах мира. По данным Британской диабетической ассоциации, среди всех случаев заболевания диабетом NIDDM составляет около 85—90%. В частности, в Северной и Латинской Америке этим недугом страдает по 13 миллионов человек, в Европе — 22 , в Африке — 8, в Азии — 66, в Океании — 1 миллион, что в общей сложности составляет примерно 2,1% от всего населения земного шара. Количество пациентов, страдающих этим заболеванием, продолжает возрастать, и к 2010 году этот показатель может возрасти до 3%. Такое положение по своим масштабам напоминает эпидемию. Поэтому исследования причин развития и эффективных подходов лечения инсулиннезависимого диабета являются в настоящее время задачами первостепенной важности. Осложнения диабета. Наиболее распространенными и опасными осложнениями диабета являются диабетические нейропатия, ретинопатия, нефропатия. Эти симптомы наблюдаются примерно у 20% пожилых пациентов, страдающих диабетом. В наибольшей степени повреждения касаются сенсорных, симпатических, а также моторных нейронов. Молекулярные механизмы, способствующие патологическим изменениям нервных клеток, находятся в стадии интенсивного изучения. Основным повреждающим фактором является гипергликемия — непременное следствие при нарушении продукции инсулина. Глюкоза вызывает ряд химических изменений в нервных волокнах, что блокирует нормальную сииаптическую передачу, нарушая тем самым трофику клеток-мишеней. Симптомы нсйропатий сильно варьируют и в значительной степени зависят от нерва и части тела, которые подверглись повреждению, в результате чего наблюдается локальное нарушение иннервации. В связи с этим актуальна проблема восстановления активности нейротрофических факторов (нейротрофинов). Поэтому при изучении проблемы лечения нейропатий при диабете исследуются вопросы, касающиеся молекулярных аспектов функционирования ряда трофических факторов, ответственных за поддержание и выживание популяций нейронов, страдающих при данной патологии. Как было продемонстрировано в исследованиях последних лет, основой для развития нейропатий является снижение экспрессии целого ряда нейротрофинов и их рецепторов в поврежденном нерве. Был выявлен дефицит нейротрофинов фактора роста нервов (NGF) и нейротрофина-3 (NT-3) в мышцах конечностей у животных, в то время как введение рекомбинантных форм этих факторов показало заметное уменьшение нарушений, характерных для периферических нейропатий. Использование некоторых других трофических факторов, отдельно или в комбинации также вселяет оптимизм в отношении их применения. Предклинические испытания рекомбинантных нейротрофинов — нейротрофина мозгового происхождения (BDNF), нейротрофинаглиального происхождения (GDNF), цилиарного нейротрофина (CNTF) и ннсулиноподобного фактора роста-l (IGF-I) продемонстрировали успешное применение при лечении мотонейронных болезней, а NT-3 и NGF — при восстановлении сенсорных нейронов. Таким образом, имеет смысл применять их трофическую активность на определенные популяции нейронов у пациентов, страдающих диабетом. Особое значение имеет также использование IGF-1 в терапии осложненного диабета. IGF-1 активно стимулирует ангиогенез, благодаря чему он применяется для восстановления васкуля-ризации при диабетической ретинопатии. Кроме того, этот фактор стимулирует функцию почек при лечении диабетической нефропатии. Инфузия 1GF-1 улучшала показатели креатининового клиренса и почечного кровотока на 30% без последующей протеинурии. Учитывая его свойство способствовать выживанию нейронов, можно предположить, что это прямой кандидат для восстановления функций поврежденных нейронов при диабетической нейропатии. И если задаться целью подыскать такой терапевтический агент, который был бы подходящим кандидатом для лечения последствий диабета, то, похоже, в этом смысле 1GF-1 обладает некой «универсальностью». Так или иначе, эта проблема сейчас активно изучается. Довольно оптимистичным представляется применение IGF-1 для терапии трудноизлечимых неврологических заболеваний, в том числе бокового амиотрофического склероза, болезни Альцгеймера, рассеянного склероза, а также последствий диабета — диабетических нейропатии. При боковом амиотрофическом склерозе наблюдается повышение экспрессии рецепторов к IGF-1 на корешках в спинном мозге, что говорит о способности восприятия нейронами экзогенно введенного IGF-1. На моделях животных было показано, что как мРНК рецептора IGF-1, так и сам белок широко экспрессируются в спинном мозге, включая мотонейроны. IGF-1 предотвращает потерю фермента холинацетилтрансферазы, способствующего синтезу ацетилхолина, а также предотвращает программированную клеточную смерть мотонейронов в процессе нормального развития после аксотомии или спинальной трансфекции. Таким образом, весьма удачным представляется применение этого фактора для сохранения и выживания нейронов как в ЦНС, так и на периферии. Атеросклероз. Концепция, характеризующая атерогенез как локальное иммунное воспаление, была высказана довольно давно, и все последующие исследования только подтверждают эту гипотезу. Первые иммуногистологические исследования атеросклеротических бляшек опубликованы в 1986 году, а 3 года спустя была высказана и окончательно утвердилась теория иммунологической природы атеросклеротических повреждений. В 90-х годах прошлого столетия однозначно определили атеросклероз как аутоиммунное заболевание, этиопатогенез которого неразрывно связан с нарушением баланса иммунокомпетентных клеток, Thl/Th2 лимфоцитов, и, как следствие, с нарушением активности Th1- и Th2-продуцируемых цитокинов. Таким образом, абсолютно новой эту гипотезу назвать нельзя, однако с учетом появления все новых знаний о причинах возникновения атеросклероза, механизмах его развития и способах лечения можно сказать, что настал момент для переосмысления этих вопросов с учетом современных представлений. Тем более, что вновь появляющиеся сведения, объясняющие патогенез атеросклеротических повреждений с иммунологических позиций, не являются опровержением существующей «классической» теории атеросклероза, а лишь представляют собой ее своеобразное продолжение и дополнение. На сегодняшний день стали ясны некоторые молекулярно-биологические аспекты возникновения атеросклероза у пожилых людей, причины трудностей его лечения, а также возможные способы коррекции и управления этим процессом. Что нового в понимании причин развития этого заболевания появилось в последнее время? Как известно, липопротеиды низкой плотности захватываются так называемыми «скэвенджер»-рецепторами, имеющимися на макрофагах и гладкомышечных клетках. В процессе прогрессирования атеросклероза происходит аккумулирование липопротеидов низкой плотности внутри макрофагов и моноцитов, находящихся в интиме сосуда. Гипераккумуляция липидов — процесс токсический, зачастую приводит к гибели этих клеток; накопление липидов внутри этих клеток ведет к формированию и последовательному увеличению зоны атеросклеротического поражения. Инвазии лейкоцитов в интиму сосуда способствует экспрессия адгезионных молекул, имеющая место как на лейкоцитах, так и на эндотелии сосуда. Адгезионные молекулы индуцируются воспалительными медиаторами, синтезируемыми лейкоцитами и эндотелием, что, в свою очередь, является результатом высокого уровня сывороточного холестерола. Миграция и «залипание» лейкоцитов к эндотелию обусловлены активностью хемоаттрактантов — цитокинов, продуцирующихся другими лейкоцитами, а также липопротеином, пассивно мигрирующим к стенке сосуда, что сопровождается его окислением и захватом. Вообще процесс межклеточных взаимодействий, в частности между эндотелием и лейкоцитами, является ключевым в биологии сосудов, особенно при атеросклерозе, поскольку именно это взаимодействие стимулирует синтез биологически активных цитокинов, адгезионных молекул, факторов коагуляции и фибринолиза, металлопротеиназ и других вазоактивных веществ. Повышение активности этих белков ассоциируется с процессами тромбоза и атерогенеза. На стадиях обострения интима сосуда буквально «начинена» Th1-лимфоцитами и активированными макрофагами, которые продуцируют цитокины воспаления — факторы роста для самих себя. В процессе развития воспалительной реакции усиливается экспрессия провоспалительных цитокинов — IL-6, IL-1, TNFα и других Thlпродуцируемых белков. В частности, усиление воспалительной реакции коррелирует с экспрессией Th1-цитокинов, IL-12 и IFNγ. Кроме того, немаловажная роль в развитии атеросклеротических повреждений отводится хе-мокинам — малым цитокинам, принимающим участие и во многих других патологиях — аутоиммунных заболеваниях, раке, хроническом воспалении. Основная и объединяющая все хемо-кины функция — обеспечение миграции лейкоци тов в очаг воспаления и взаимодействия между лейкоцитами и эндотелием. Миграцию лейкоцитов из сосудистого русла в интиму сосуда можно описать сложным многофазовым процессом. На первой стадии медиаторы воспаления (тромбин, гистамин, цитокины и пр.) продуцируются поврежденным эндотелием и вызывают его активацию, что проявляется в усилении экспрессии селектипов. В начальной стадии циркуляция лейкоцитов зависит от эффекта селекти-нов: они влияют на «прилипание» лейкоцитов к эндотелию и на их перемещение вдоль сосудистой стенки. На следующей стадии активируются лейкоцитарные интегрины — CD 11b на нейтрофилах и CD49d на Т-лимфоцитах, после чего наблюдается адгезия лейкоцитов к эндотелиальным клеткам благодаря связыванию лейкоцитарных интегринов с их лигандами (например, ICAM-1, VCAM 1) на активированном эндотелии. Основная роль в активации интегринов на этом этапе отводится хемоаттрактантам, таким, как IL-8 или МСР-1. Связывание с рецепторами на лейкоцитах инициирует конформационные изменения интегринов, что позволяет связывание последних с их лигандами на эндотелиальных клетках. Интегрины, таким образом, способствуют пролонгированному контакту лейкоцитов с сосудистым эндотелием. Последний этап характеризуется диапедезом лейкоцитов между клетками эндотелия в экстраваскулярное пространство. Молекулярная основа диапедеза изучена плохо, но известно, что хемокины участвуют в основном в последних этапах миграционного процесса. Необходимым условием миграции моноцитов в очаг воспаления является увеличение концентрации хемокина МСР-1, что способствует развитию дальнейшего воспаления. Этот цитокин играет важнейшую роль в патогенезе атеросклероза: повышенный уровень мРНК МСР-1 обнаруживается в эндотелиальных клетках, макрофагах и гладкомышечных клетках артерий. МСР-1 способствует пополнению количества моноцитов в субэндотелиальном клеточном слое, что ведет к развитию атеросклеротического повреждения интимы сосуда. В моделях на животных было продемонстрировано вовлечение МСР-1 и его рецептора, CCR-2, в патогенез атеросклероза. В частности, наблюдалось значительное уменьшение зоны атсросклеротического повреждения у мышей, имеющих дефицит МСР-1 или CCR-2 генов (MCP-1/CCR-2 — нокаутные мыши), что приводило к отсутствию МСР-1-индуцируемых клеточных ответов. Таким образом, развитие терапевтических подходов к лечению атеросклероза может состоять, в частности, в разработке способов блокирования действий как МСР-1, так и его рецептора, что, совместно с липостабильной терапией, эффективно поможет предотвратить развитие и увеличение размеров атеросклеротических повреждений. Важную атерогенную роль играют также межклеточные взаимодействия с участием поверхностных антигенов CD40-CD154(CD40L), экспрессируемых на активированных Т-лимфоцитах, инфильтрирующих интиму атеросклеротических сосудов. Эти же антигены экспрессируются и другими тканями — эндотелием, гладкомышечными клетками, макрофагами. Основной результат таких взаимодействий — стимуляция экспрессии белков, связанных с атеросклерозом — цитокинов, матриксных металлопротеиназ, тканевых факторов. Вовлечение CD40 во внутриклеточную сигнализацию способствует антигенспецифическому Т-клеточному ответу, а присутствие CD40L на клетках не-лейкоцитарного происхождения ведет в конечном итоге к повреждению и формированию атеросклеротической бляшки. Таким образом, CD40CD40L взаимодействие является еще одним немаловажным фактором развития данной патологии. В экспериментах на животных подтверждена и доказана роль СО40индуцированного взаимодействия в развитии атеросклероза: ингибирование клеточного ответа, индуцированного CD40, предотвращало рост бляшек и развитие новых. Кроме того, с помощью анти-СВ40b-антител удалось добиться ослабления аутоиммунных реакций и при других заболеваниях, таких, как экспериментальный коллагениндуцированный артрит, острые и хронические реакции «трансплантат против хозяина», а также рассеянный склероз и тиреоидит. В других экспериментах было продемонстрировано, что ингибирование CD40-взаимодействия у мышей, дефицитных по рецептору к липопротеидам низкой плотности и получающих гиперхолестероловую диету, приводило к уменьшению атерогенных повреждений на 59%, снижению липидного содержания на 79%, уменьшению количества макрофагов и Т-лимфоцитов на 64 и 70% соответственно по сравнению с контрольной группой. Кроме того, наблюдалось значительное снижение экспрессии адгезионных молекул, облетающих «прилипание» Тлимфоцитов к стенкам сосуда. Таким образом, анти-СО40b антитела могут играть решающую роль в лечении последствий атеросклероза и предотвращении дальнейших повреждений. Если говорить в общем о стратегиях молекулярной коррекции атеросклероза, то, по-видимому, защита интимы сосуда от дальнейших повреждений должна сводиться к ослаблению лимфоцитарной активности в интиме сосуда, снижению воспалительной реакции в зоне повреждения. Для этого необходимы меры, направленные на блокаду Th1ответа и стимуляцию синтеза Th2-лимфоцитов. Важная защитная роль при атеросклерозе отводится Th2-цитокину, IL-10. Его способность к угнетению синтеза провоспалительных Th1-цитокинов и, следовательно, инактивированию их макрофагальной активности в данном случае поистине бесценна. За это IL-10 даже получил название «иммунологический скальпель атеросклероза». Его физиологическая активность была подтверждена in vivo: мыши, нокаутиые по IL-10, подвержены развитию атеросклероза в 30 раз чаще по сравнению с диким типом. У них отмечались повышенная Т-клеточная инфильтрация, усиление экспрессии Th1-продуцируемого IFN-g, а также уменьшение содержания коллагена. Перенос гена IL-10 мышам способствовал уменьшению атеросклеротических повреждений примерно на 60%. По всей видимости, этот цитокин является отличным кандидатом на роль основы для разработки антиатерогенных препаратов нового поколения. В заключение можно сказать, что заболевания старческого возраста возникают на фоне возрастной прямой или опосредованной дисрегуляции уровня цитокиновой и гормональной экспрессии, цитокининдуцированной активности других белков, вовлеченных в то или иное заболевание. Поэтому все заболевания старческого возраста имеют общую систему регуляции, только ее проявления на разных тканях выражаются в клинической картине соответствующих заболеваний, и возникновение одной патологии происходит «на фоне уже имеющейся». В результате пожилые люди страдают не одним, а сразу несколькими заболеваниями. Другими словами, существующая молекулярная основа предопределяет развитие на первый взгляд не связанных между собой патологий — иммунной системы, костно-суставных тканей, эндокринных, нервных, психоэмоциональных, сердечнососудистых нарушений, воспаления, опухолей и т.д. Это объясняет нолиморбидность заболеваний у пожилых и дает ключ к пониманию генеза сочетанной патологии и к разработке новых профилактических и терапевтических стратегий. Поступила 15.01.2003
