Роль сурфактантного белка d (sp-d) в иммунном ответе при неспецифической интерстициальной пневмонии

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОЛЬ СУРФАКТАНТНОГО БЕЛКА D (SP-D) В ИММУННОМ ОТВЕТЕ ПРИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ИНТЕРСТИЦИАЛЬНОЙ ПНЕВМОНИИ

1 Ибадова Ольга Александровна - преподаватель;

2 Аралов Нематилло Равшанович - доктор медицинских наук, доцент;

3 Курбанова Зухра Палвановна - преподаватель,

кафедра внутренних болезней № 3,

Самаркандский государственный медицинский институт,

г. Самарканд, Республика Узбекистан

Аннотация

Причинные антигены при неспецифической интерстициальной пневмонии (НСИП) остаются неизвестными. Роль сурфактанта в патогенезе НСИП привлекает всё большее внимание. Сурфактантный белок D (SP-D) является одним из ключевых регуляторов функций альвеолярных макрофагов, может быть использован не только как маркер повреждения легких при интерстициальных заболеваниях в частности при неспецифической интерстициальной пневмонии, но и как агент воздействия на патогенетические звенья воспалительной реакции, что раскрывает новые возможности для решения фундаментальных проблем клинической медицины.

Ключевые слова: неспецифическая интерстициальная пневмония, сурфактантный белок D, альвеолярные макрофаги, маркер повреждения.

Актуальность

Изучение молекулярных механизмов воспаления, прогрессирующего фиброза в легких и возможности их коррекции в настоящее время приобрели особую значимость в связи с ростом заболеваемости интерстициальными заболеваниями легких. Причинные антигены при неспецифической интерстициальной пневмонии (НСИП) остаются неизвестными. Роль сурфактанта в патогенезе НСИП привлекает всё большее внимание [10, 12]. Материалы и методы исследования. Поиск в электронных базах данных MEDLINE и EMBASE, публикации, вошедшие в Кокрановскую библиотеку. Глубина поиска составляла 10 лет.

сурфактантный белок интерстициальный пневмония

Результаты исследования

Сурфактант является важным компонентом иммунной системы легких, участвует в обмене жидкости в легких и мукоцилиарном клиренсе. Среди лабораторных маркеров в последние годы рассматриваются альвеолярные муцины, сурфактантные протеины, которые отражают патогенетические звенья активности и прогрессирования НСИП [7, 16]. 10% сурфактанта состоит из сурфактантных протеинов - SP-A, SP-B, SP-C, SP-D (рис. 1) [10, 11].

Рис. 1. Белковый состав сурфактанта (SP-A, SP-B, SP-D, SP-C)

Сурфактантные протеины А и D - крупные, гидрофильные гликопротеины из семейства коллектинов, участвующие в неспецифической иммунной защите против бактерий, вирусов и грибов. Например доказано, что мутации в гене протеина сурфактанта С связаны с развитием семейных форм интерстициальных пневмоний, в том числе и НСИП [1, 8, 15]. Поэтому сегодня высказывается гипотеза, что экспрессия мутантных форм сурфактанта приводит к аккумуляции пропептида протеина сурфактанта С внутри альвеолоцитов II типа, что ведет к клеточному повреждению и выступает триггером в патогенезе идиопатической интерстициальной пневмонии (ИИП). Одними из перспективных в этом направлении обсуждаются сурфактантные протеины SP-A, SP-D [1, 8, 11]. SP-D возможно является маркером поражения легких и индикатором контроля воспаления в легких. Известно, что сурфактантный белок D (SP-D) является одним из ключевых регуляторов функций альвеолярных макрофагов - основных клеток системы иммунитета в легких. SP-D вырабатывается нецилиарными клетками бронхиол - клетками Клара и альвеолоцитами II типа [1, 5, 6, 7]. Понимание важности SP-D для адекватного функционирования альвеолярных макрофагов и иммунной защиты легких возникло после экспериментов на мышах, геном которых не имел гена SP-D (SP-D (-/-) мышей). Отсутствие гена SP-D у мышей приводит к значительному воспалению в легких и увеличению восприимчивости к инфекциям [12]. У SP-D (-/-) мышей отмечено увеличение продукции провоспалительных цитокинов [10], развитие фиброза и, в конечном итоге, развитие эмфиземы легких [1,7]. В легких у мышей, лишенных гена SP-D, наблюдалась выраженная инфильтрация нейтрофилов, макрофагов и лимфоцитов в перибронхиальных и периваскулярных областях [1, 10].

При этом отмечалось увеличение размеров макрофагов. Эти изменения в определенной мере связаны с усилением оксидантного стресса в легких SP-D (-/-) мышей. Альвеолярные макрофаги, выделенные из SP-D (-/-) мышей, продуцировали оксидативные молекулы, такие как Н2О2, которые в 10 раз больше по сравнению с нормальными макрофагами. Антиоксидантные свойства SP-D обусловлены подавлением образования липидных радикалов [10, 17]. В легких SP-D (-/-) мышей также увеличивалось содержание макрофагов, находящихся на разных стадиях апоптоза и некроза. [10]. Добавлении экзогенного SP-D значительно ограничивало гибель макрофагов [10, 11, 12]. При этом SP-D облегчал процесс фагоцитоза уже погибших клеток, за счет связывания с углеводными и липидными частями на поверхностях апоптотических клеток [11, 14] и тем самым способствовал нормальному разрешению воспаления. При развитии воспаления в легких мышей, лишенных гена SP-D, особо следует отметить увеличение экспрессии индуцибельной NO-синтазы (/NOS) и продукции NO. Было показано, что ингибирование /NOS у SP-D (-/-) мышей приводило к уменьшению признаков воспаления и увеличению количества клеток в бронхоальвеолярном лаваже (БАЛ) [1,3,4]. Следовательно, NO у SP-D (-/-) мышей можно рассматривать как запускающий фактор воспаления в легких, а SP-D - как фактор, контролирующий в легких продукцию NO [5]. Кроме того, установлено, что NO, в свою очередь, может контролировать эффекты SP-D [12]. Понять, как это происходит, помогло изучение механизмов взаимодействия белка с альвеолярными макрофагами и структуры SP-D.

Особенности структуры SP-D, влияют на иммунорегуляторные свойства белка. По результатам проведенных в мире научных исследований установлено, что мономер белка SP-D имеет молекулярную массу 43 кДа, состоит из 375 аминокислот и включает четыре домена: NH^-хвостовой домен, коллагеноподобный домен, домен «шейки» и С-концевой лектиновый домен «головка», распознающий COOH-группы углеводов и лектин С-типа [1]. SP-D может существовать в различных олигомерных состояниях - в форме мономера, тримера, додекамера или мультимера. Процесс олигомеризации мономеров SP-D в тример вовлекает «шейный» и «головной» домены. Четыре тримера, соединяясь, формируют додекамер, участвующий, в свою очередь, в процессе мультимеризации. Мономеры SP-D с делециями цистеинов в позициях 15 и 20 в МН2-хвостовом домене не способны к формированию додекамеров [12]. Эти данные свидетельствуют о существенном значении цистеинов хвостового домена в процессе олигомеризации и переходе от тримера к додекамеру. Наличие двух цистеинов в МН2-хвостовом домене позволяет понять механизмы регуляторных эффектов сурфактантного белка D. В здоровом легком В физиологических условиях SP-D преимущественно находится в форме мультимеров и додекамеров со скрытыми хвостовыми доменами. При развитии воспаления, сопровождающегося усилением продукции N0, происходит нитрозилирование цистеинов хвостового домена, сопровождающееся распадом мультимеров до тримеров и мономеров [12]. Такая мультифункциональная структура белка позволяет SP-D определять двойственность иммунного ответа, обеспечивая возможность активации иммунного ответа и выступать в качестве бивалентного фактора противовоспалительной или провоспалительной направленности [11]. Разные олигомерные формы SP-D альтернативно влияют на активность и функции альвеолярных макрофагов [11]. Это связано с тем, что мультимеры и додекамеры SP-D взаимодействуют с одним типом рецепторов на поверхности альвеолярных макрофагов, обеспечивая противовоспалительную направленность иммунного ответа, тогда как S- нитрозилированные тримеры и мономеры - с другим типом рецепторов, активируя провоспалительное звено [11].

SP-D - так же является фактором программирования фенотипа макрофагов. Разные олигомерные формы SP-D альтернативно влияют на функции и активность альвеолярных макрофагов [11]. Это связано с вышеописанной способностью различных олигомерных форм взаимодействовать с мультимерами и додекамерами SP-D с разными типами рецепторов на поверхности альвеолярных макрофагов [11]. Открытые S- нитрозилированные хвостовые домены моно- и тримеров SP-D связываются с кальретикулином и CD-91 комплексом [11], что, в свою очередь, приводит к фосфорилированию внутриклеточного р38, активации ядерного фактора №-кВ и, соответственно, увеличению продукции провоспалительных медиаторов и N0. N0 еще больше разрушает мультимеры SP-D, а образующиеся моно- и тримеры, в свою очередь, еще больше усиливают бактерицидную активность макрофагов и воспалительный ответ. На уровне макрофага формируется механизм положительной обратной связи, который, при необходимости, обеспечивает надлежащий быстрый ответ со стороны макрофагов, способствует уничтожению патогена, запускает системы врожденного иммунитета но, с другой стороны, может провоцировать чрезмерное развитие воспаления и обострение заболевания.

В физиологических условиях здорового легкого «хвостовые» домены SP-D спрятаны внутрь мультимерной структуры, а «головные» домены взаимодействуют с рецепторами сигнального ингибирующего регуляторного белка-а ^ЖР-а) [11] и активируют киназу SHP-1. Это приводит к подавлению активации р38, блокированию №- кВ, и, соответственно, угнетению воспалительных реакций макрофагов. На основании этих данных процессы денитрозилирования и нитрозилирования SP-D и, соответственно, существование SP-D в различных олигомерных формах обеспечивает возможность переключения функции SP-D с активатора на ингибитор воспалительной активности макрофагов. Следовательно, SP-D можно рассматривать как фактор программирования макрофагов. Действительно, при действии тримеров или мономеров SP-D макрофаги преимущественно приобретают провоспалительный М1 фенотип и характеризуются усилением продукции N0 и провоспалительных цитокинов, а при действии мультимеров - антивоспалительный М2 фенотип, для которого характерно подавление продукции N0 и провоспалительных цитокинов [11]. Обнаружен ряд факторов, программирующих макрофаги на М1 фенотип. К ним относятся ТЫ цитокины (№N-7, ТМР-а), патоген- ассоциированные молекулярные комплексы, липопротеины, dsРНК, цитомегаловирус, различные грамположительные и грамотрицательные бактерии, белки теплового шока[1]. Целый ряд факторов может программировать макрофаги на М2 фенотип: Тй2 цитокины (IL-4, IL-13), иммунокомплексы в сочетании с IL-1Я, IL-10, TGF-Я, агонисты ядерного рецептора PPAR-y, контролирующего макрофагальное воспаление, глюкокортикоиды и апоптотические клетки, Coxiella burnetii и Leismania и витамин D3 [1]. При кратком анализе роли SP-D в регуляции функций макрофагов на передний план в глаза бросается одно важное обстоятельство: SP-D - это единственный фактор репрограммирования, который действует по принципу «два в одном», то есть может программировать макрофаги и на М1, и на М2 фенотип. Благодаря этому SP-D можно рассматривать как бивалентный регулятор процесса воспаления в легких [1]. В клинических работах ранее не анализировалось соотношение разных олигомерных форм SP-D при заболеваниях легких, несмотря на их важную роль. Поэтому в полной мере понять и оценить роль SP-D при заболеваниях легких у человека станет возможным только в будущем, после проведения соответствующий исследований и анализа полученных данных. Наиболее распространенные интерстициальные болезни легких являются идиопатическими и отмечается неуклонный рост заболеваемости [2]. Уровень SP-D в бронхо¬альвеолярной лаважной жидкости (БАЛЖ) и в сыворотке пациентов с интерстициальными заболеваниями легких повышен по сравнению со здоровыми людьми и прогрессивно увеличивается при возрастании тяжести заболевания [1, 4, 8, 9].

В настоящее время невыясненным остается вопрос отличий в формировании преобладающего фенотипа альвеолярных макрофагов на фоне повышенного содержания SP-D. SP-D не только способен непосредственно взаимодействовать с основными клетками системы врожденного иммунитета - альвеолярными макрофагами, но и выполняет важную роль в механизмах взаимодействия макрофагов с патогенами. Благодаря способности связываться с липополисахаридом (ЛПС), основным компонентом клеточной стенки грамотрицательных бактерий и основной причиной развития эндотоксического шока при развитии инфекционных процессов, SP-D связывается с грамотрицательными бактериями, такими как Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, E.coli и Haemophilus influenza. Связывание SP-D с этими бактериями стимулирует хемотаксис нейтрофилов, макрофагов и эозинофилов к месту инвазии патогенна, способствует их агглютинации и увеличивает эффективность фагоцитоза микробов макрофагами и нейтрофилами [10].

Также SP-D связывается с грамположительными бактериями, такими как Streptococcus pneumoniae и S. aureus, а также с микобактериями [10], вирусами, такими как РСВ и вирус гриппа [11, 12], и грибами, такими как Pneumocystis carinii, Aspergillus fumigatus, Cryptococcus neoformans и Candida albicans [12]. Таким образом, SP-D выполняет классические опсонизирующие функции и способствует повышению эффективности фагоцитоза, обеспечивая взаимодействие с патогенными микроорганизмами, предназначенными для уничтожения иммунной системой, и выступая в качестве аттрактанта для иммунных клеток. Оказалось, что SP-D может связываться с рецепторами CD14, входящими в состав рецепторного комплекса ЛПС [9].

Взаимодействия SP-D с данными рецепторами способствуют подавлению провоспалительного ответа, тем самым обеспечивая механизм протективного действия белка против эндотоксического шока [7, 8]. Все эти данные позволяют предположить, что снижение содержания SP-D в легких будет приводить к увеличению восприимчивости организма к инфекциям. Отсутствие SP-D повышает чувствительность организма к инфекциям, а его присутствие способствует клиренсу патогенных микробных агентов из дыхательных путей.

Выводы

Таким образом, как показывают современные научные исследования структуры сурфактантного белка D (SP-D), особенностях его взаимодействия с альвеолярными макрофагами и изменения уровня SP-D при различных заболеваниях легких - белок может быть использован не только как маркер повреждения легких, при интерстициальных заболеваниях, в частности при неспецифической интерстициальной пневмонии, но и как агент воздействия на патогенетические звенья воспалительной реакции, что раскрывает новые возможности для решения фундаментальных проблем клинической медицины.

Список литературы

1. Аралов Н.Р. Иммунологические механизмы формирования хронической обструктивной болезни легких у табаководов. Автореферат дессердационной работы, 2005.

2. Аралов Н.Р., Зиядуллаев Ш.Х. Иммунный статус подростков больных бронхиальной астмой, проживающих в табаководческом районе // Тюменский медицинский журнал, 2011. № 2.

3. Ахмедов М.Ж., Лим В.И. Факторы риска развития инфекционно-токсического шока у детей с пневмонией // Практическая медицина, 2008. № 30.

4. Гариб Ф.Ю. и др. Иммунозависимые болезни. Ташкент, 1996.

5. Жураева Г.С., Баратова Д.Т. Клиническая эффективность цефамеда в терапии острой пневмонии у детей раннего возраста // Проблемы биологии и медицины, 2012. Т. 1. С. 64.

6. Зиядуллаев Ш.Х., Хаитова Н.М., Аралов Н.Р. Применение полиоксидония при бронхиальной астме у подростков //Сибирский медицинский журнал (Иркутск), 2011. Т. 106. № 7.

7. Зиядуллаев Ш.Х. и др. Роль некоторых регуляторных цитокинов в иммунопатогенезе экзогенных аллергических альвеолитов //Здобутки клінічної i експериментальної медицини, 2017. № 1. С. 38-41.

8. Ибадова О.А., Аралов Н.Р. Диагностические трудности и различия в терминологии идиопатической фиброзирующей болезни легких (литературный обзор) // Достижения науки и образования, 2020. № 2 (56).

9. Мамурова Н.Н. и др. Значение вредного профессионального фактора в диагностике бронхо-легочной патологии // Интеллектуальный и научный потенциал XXI века, 2017. С. 108-111.

10. Мухамадиева Л.А. Внутрибронхиальная озоно и лазеротерапии у детей с хроническим бронхитом // Аспирантский вестник Поволжья, 2012. № 5-6. С. 162-166.

11. Тоштемиров И.У., Аралов Н.Р., Холлиев Р.Х. Коррекция неврологических расстройств у больных хронической обструктивной болезнью легких // Аллергология и иммунология, 2012. Т. 13. № 4. С. 324-325.

12. Шавази Н.М., Лим М.В., Тамбриазов М.Ф. Генеалогические аспекты острого обструктивного бронхита у детей // Вестник врача. С. 39.

13. Шамсиев А.М., Атакулов Ж.А., Лёнюшкин А.М. Хирургические болезни детского возраста // Ташкент: Изд-во «Ибн-Сино, 2001.

14. Холжигитова М.Б. и др. Клиническая взаимосвязь IL1Я при хроническом обструктивном бронхите у подростков // Академический журнал Западной Сибири, 2013. Т. 9. № 3. С. 18-19.

15. Холжигитова М.Б., Аралов Н.Р. Изучение уровня продукции IL-8 в бронхоальвеолярном лаваже у больных хроническом обструктивным бронхитом в подростковом возрасте //Академический журнал Западной Сибири, 2013. Т. 9. № 1. С. 10-10.

16. Slepov V.P. et al. Use of ethonium in the combined treatment of suppurative and inflammatory diseases in children // Klinicheskaia khirurgiia, 1981. № 6. С. 78.

17. Shamsiyev A.M., Khusinova S.A. The Influence of Environmental Factors on Human Health in Uzbekistan // The Socio-Economic Causes and Consequences of Desertification in Central Asia. Springer, Dordrecht, 2008. С. 249-252.

Размещено на Allbest.ru