Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»
Скачать 2.62 Mb.
|
| . Оксид азота свободно секретируется из клетки без участия переносчиков, быстро передвигается и проникает в соседние клетки, не связываясь с мембранными рецепторами [154]. Внутриклеточные эффекты NO зависят от его редокс состояния 155. С биологической точки зрения наиболее важными являются следующие редокс формы: NO.и NO+. Свободный радикал NO в клетке быстро взаимодействует с молекулярным кислородом, супероксидным анион-радикалом и металлами гемсодержащих и негемовых белков. В результате в клетке образуются нитрозильные комплексы гемового и негемового железа. Непосредственно с SH- группами белков взаимодействует NO+, который образуется из NO. после восстановления или взаимодействия с металлами. В результате в клетке при достаточном количестве тиолов под влиянием NO происходят нитрозилирование и изменение активности металлсодержащих белков, а также белков, имеющих реактивные цистеины. Таким образом, молекулярные основы физиологических эффектов NO связаны главным образом с реакциями нитрозилирования белков. В случае образования больших количеств NO последний может реагировать с супероксидным радикалом, образуя другую активную форму кислорода – пероксинитрит (ONOO-). Пероксинитрит обладает гораздо большей реакционной способностью, чем NO или супероксидрадикал 156. Пероксинитрит может вступать в реакцию восстановления с глутатионом и углекислым газом. В этом случае образуется нитрозопероксикарбонат (ONO2CO2-), который вызывает химическую модификацию реактивных остатков тирозина в белках, что сопровождается изменением их активности [157,158]. Кроме того, токсичный продукт пероксинитрит может неэнзиматически продуцировать гидроксильные радикалы, включая, таким образом, молекулу NO в образование новых активных форм кислорода. Показан и прямой цитотоксический эффект пероксинитрита на культуре клеток 159,160,161,162,163,164. Итак, в основе широкого разнообразия NO-эффектов в клетке лежат изменение редокс-формы молекулы NO, а также дополнительные реакции с металлами, тиолами, остатком тирозина в составе белков. Увеличение количеств АФК может трансформировать эффекты NO из защитных в цитотоксические. Последние могут возникнуть при индукции iNOS бактериальными продуктами, цитокинами, а также при истощении в клетке тиолов и увеличении АФК. Оксид азота и патогенез стафилококковой инфекции. NO уничтожает множество типов патогенных микроорганизмов или останавливает их рост (вирусы, бактерии, грибы, простейшие) (таблица 2) 165,166,167. Стафилококковая инфекция сама по себе ведет к индукции iNOS параллельно с индукцией цитокинов, что является частью защитной реакции организма 168. Очевидно, что NO не единственный антипатогенный эффектор иммунной защиты, однако в значительном большинстве случаев он является либо индуктором, либо исполнителем бактерицидной программы. Следует выделить два феномена в реализации этой программы: 1) суицидная гибель клеток-носителей ограничивает благоприятную среду размножения; 2) выделение токсичных для патогенов субстанций, оказывающих бактерицидное действие. Таблица 2 - Патогены, чувствительные к оксид азот зависимойантимикробной защите.
Особый интерес вызывает участие NO в эрадикации условно-патогенных бактерий, персистирующих внутриклеточно и защищенных от бактерицидных компонентов сыворотки крови и действия лекарственной терапии, к которым относится и стафилококк. Некоторые авторы указывают на участие NO в индукции апоптической гибели внутриклеточноперсистирующих патогенов. Гибель клеток–носителей лишает бактерии благоприятной среды для размножения, а утилизация погибших клеток окружаюшими фагоцитами затрудняет диссеминацию инфекционного процесса. Бактериальные продукты (токсины, пептидогликан, ЛПС) индуцируют в макрофагах синтез TNF-. Этот цитокин как аутокринный регулятор через рецепторы индуцирует iNOS. При этом синтез больших количеств NO. и апоптическая гибель вызываются только вирулентными штаммами бактерий 169. Следует отметить, что и способность к индукции апоптоза в моноцитарно-макрофагальных клетках и нейтрофилах тесно связана с их антибактериальной активностью 169. Нейтрофилы, составляющие около 2\3 всех лейкоцитов и способные функционировать в гипоксических очагах из-за наличия системы анаэробного гликолиза, являются одним из важнейших элементов неспецифической защиты организма. Секретирумые ими АФК являются мощным микробицидным фактором. В последнее время удалось показать, что в присутствии ИЛ-1, ФНО, ИНФ- нейтрофилы человека экспрессируют iNOS, появляющуюся в первичных гранулах совместно с миелопероксидазой. Последующая продукция NO и других высокоактивных соединений азота, таких как NO-, ONOO- приводит к иммобилизации и уничтожению S.aureus путем нитрования тирозиновых остатков бактериальных белков 170. Этот L-агрининзависмый механизм показал свою исключительно важную роль и эффективность в антистафилококковой реакции в исследованиях как in vitro, так и in vivo. В работе Kaplan S. исследовали киллинг стафилококков в присутствии доноров NO и супероксид радикала 171. Обнаружено, что NO не влияет на жизнеспособность бактерий в первые 2 часа, в отличие от О2-.. И только при взаимодействии этих двух активных компонентов достигается уничтожение стафилококков. В эксперименте in vivo мыши, лишенные гена iNOS, проявляли более высокую чувствительность к стафилококковой инфекции по сравнению с родительской линией 171. Реакции NO. с биополимерами лежат в основе бактерицидных феноменов и их можно разделить на 3 группы: 1) взаимодействие с гемовым и негемовым железом; 2) реакции с SH- и NH2-группами; 3) участие в других свободно-радикальных процессах. Наиболее изученной реакцией является активация гуанилатциклазы, опосредующая активацию лейкоцитов. Среди других белков, содержащих гемовое и негемовое железо, активность которых регулируется NO., выявлены NO-синтазы, дегидрогеназы дыхательного комплекса и фермент цикла Кребса – митохондриальная cis-аконитаза. Уменьшение доступности железа для микробов, индуцируемое IFN-, в некоторых работах рассматривается как основной механизм антимикробного действия макрофагов. Мишенью для NO в этом случае служит цитоплазматический железорегулирующий белок (IRP) 172,173. Другим способом антимикробного воздействия NO может быть инактивация антиоксидантных ферментов бактерий. Одна из форм супероксиддисмутазы бактерий содержит железо в активном центре, и образование нитрозильного комплекса с NO ослабляет активность антиоксидантного фермента бактерий 174. Антимикробную активность NO стали использовать и в практической медицине. Липатов К.В. с соавторами в комплексном лечении 40 больных с гнойными ранами мягких тканей применил метод NO-терапии, основанный на обработке ран газовым потоком, содержащем NO [175]. Раны обрабатывали ежедневно в течение 5-7 дней. Местное лечение ран, помимо этого, включало в себя использование антисептиков и мазей на полиэтиленоксидной основе. Уже к 3 суткам лечения после 2-3 сеансов NO-терапии у пациентов отмечено резкое уменьшение экссудации, перифокальных воспалительных явлений. Микробная обсемененность находилась на уровне 10 2-3 микробных клеток на 1 г ткани (исходная микробная обсемененность -10 6-8 микробных клеток на 1 г ткани). Анализ данных лазерной допплеровской флюориметрии показал улучшение показателей микроциркуляци на 20-30%. Сопоставление субъективных и объективных характеристик ран в основной и контрольной группах через 5 суток лечения показало стихание воспалительных явлений и переход раневого процесса в фазу пролиферации у 90% больных. Таким образом, представленная тактика комплексного лечения гнойных ран с использованием NO позволила в короткие сроки ликвидировать раневую инфекцию и сократить сроки подготовки раневой поверхности к хирургическому закрытию. Однако цитотоксичность NO проявляется не только в отношении стафилококков. При длительно текущих хронических процессах или при таких острых состояниях как системная воспалительная реакция NO может выступать в качестве агрессора. С одной стороны оксид азота активно участвует в подавлении и элиминации возбудителя инфекционного заболевания и при применении L-NMMA, который блокирует образование NO, увеличивается летальность больных с септическим шоком [176,177,178]. С другой стороны, избыточная концентрация NO может быть токсической и привести индукции аутоиммунных процессов. За образование и длительное выделение большого количества NO ответственна индуцибельная форма NOS. Экспрессия iNOS увеличивается в различных клетках и тканях под действием многих воспалительных стимулов, в том числе цитокинов и бактериальных эндотоксинов, например при септическом шоке. В этом случае NO может проявлять токсическое действие и участвовать в разрушении тканей в ходе воспалительного процесса, дополняя действие липидных протеаз, активность макрофагов и нейтрофилов. Условия, при которых NO меняет свои протективные свойства на токсические для организма, могут зависеть и от локальной концентрации тиолов, металлов переходной валентности, активных форм кислорода и, возможно, других соединений, реагирующих с NO. Нельзя не отметить и то, что при хронических воспалительных процессах бактериального и вирусного происхождения продукция NO может способствовать развитию канцерогенеза. NO, супероксид и продукт их реакции – пероксинитрит становятся медиаторами воспаления, модифицируют белки и повреждают нуклеиновые кислоты. При хроническом воспалении эти эффекты продолжаются в течение десяти и более лет, а результатом длительного процесса становится канцерогенез. Обобщая приведенные выше данные, можно заключить, что NO играет сушественную роль в патогенезе стафилококковых инфекций. Он может действовать как агент, который вызывает гибель патогенов, и может угнетать иммунную систему макроорганизма. В связи с этим регуляция синтеза NO имеет существенное значение для повышения эффективности терапии инфекционных заболеваний, как путь сенсибилизации самого патогенного начала и увеличения резистентности организма. Иммуноцитокины в регуляции радикалпродуцирующей способности нейтрофилов. Роль иммуноцитокинов в предстимуляции фагоцитарных клеток. Термин «иммуноцитокин» объединяет факторы пептидной и гликопротеидной природы, синтезирующиеся лимфоидными и нелимфоидными клетками и оказывающими воздействие на функциональную активность иммунной и других систем организма. К иммуноцитокинам относят интерлейкины, интерфероны, факторы некроза опухоли, ростовые факторы (ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ), цитотоксичные и супрессорные факторы. Границы между группами условны и в значительной степени связаны с обстоятельствами их открытия. Главными медиаторами, модулирующими активность фагоцитарных клеток при инфекции являются интерлейкины (ИЛ), интерфероны (ИФН), факторы некроза опухоли (ФНО) [179,180]. Цитокины оказывают сильное влияние на выработку друг друга: они могут включать их выработку, вызванную другими агентами, значительно реже ингибирут ее. Иммуноцитокины не оказывают непосредственного стимулирующего действия на клетку, но приводят к усилению ответа на второй сигнал [181]. Это явление получило название «предстимуляция» или «прайминг». Этап цитокин-зависимой предстимуляции включает в себя изменение компонентов вторичных мессенджеров, что приводит к изменению функциональной активности клетки. Процесс активации фагоцитарной клетки можно представить этапами: резидентная, предстимулированная (примированная), активированная клетка. Здесь важны биохимические, биофизические и иммунологические процессы, происходящие в клетке. Так, к ранним активационным событиям относятся повышение концентрации ионов кальция, повышении ктивности фосфолипазы D, метилирование фосфолипидов, значительно усиливается генерация активных форм кислорода. К более поздним и иммунологически значимым событиям относятся: изменение числа и аффинности рецепторов, изменение числа молекул 2 класса гистосовместимости, экспрессированных на поверхности клеток и др. Были исследованы основные характеристики клеток при переходе из резидентного состояния в активированное. Резидентные клетки имеют фенотип Ia-, LFA-1-, TFR+. Примированные клетки имеют слабую пролиферативную способность, выполняют функцию селективного связывания с опухолевыми клетками, антигенную презентацию, невысокий уровень продукции супероксиданиона. Маркеры примированных макрофагов – Ia+, LFA-1+ TFR-. Примированные макрофаги нецитотоксичны, но высоко чувствительны к любому воздействию и под влиянием стимулятора становятся эффекторными клетками, причем этот процесс является обратимым . Wolf M. предположили, что один из механизмов предстимуляции заключается в транслокации протеинкиназы С в плазматическую мембрану, что приводит к большему аффинитету к активирующим веществам [182]. Последующая активация вызывает образование диацилглицерола и повышение внутриклеточной концентрации ионов кальция, которые воздействуют на протеинкиназу и приводят в большей, чем обычно активации клетки [183]. Большинство работ по изучению предстимуляции иммуноцитокинами фагоцитарных клеток касается свободно-радикальных процессов. Предстимуляция цитокинами фагоцитарных клеток характеризуется сокращением латентного периода генерации АФК, увеличением скорости и повышением максимального уровня оксидазной активности [184,185]. Кроме того, обнаружено, что иммуноцитокины не просто повышают общее количество генерируемых радикалов, но вызывают перераспределение направления их продукции: если в контрольных клетках при последующей активации внутрь клетки продуцируется около 35%, то в предстимулированной –60-76%, что приводит к повышению эффективности киллинга поглощенных бактерий. Отмена эффекта предстимуляции под действием циклогексимида и других ингибиторов синтеза белка свидетельствует также об участии в этом процессе экспрессии рецепторных структур, синтезе цитокинов, возможно, с аутокринным действием [186,187,188]. По данным литературы, в ряде случаев предобработка макрофагов иммуноцитокинами, например ИЛ-4, ведет не к активации, а к снижению кислородного взрыва, причем эффект проявляется после предварительной инкубации и в ответ на стимуляцию ФМЛП, действующим по рецептор-зависимому механизму [189]. В результате предстимуляции изменяется синтез и продукция другого высокоактивного радикала – оксида азота (NO.), причем разные цитокины могут иметь противоположные эффекты. Так ИЛ-1, ИФН-γ, ФНО-α активируют NO-синтазу (iNOS). ИЛ-4,8, 10 ингибируют iNOS. Особенно хорошо изучен механизм предстимулирующего действия ИФН-γ, демострирующий изменение компонентов вторичных мессенджеров, происходящее во время прайминга. Так, сигнальные каскады, приводящие к активации синтеза iNOS специфичны для каждой клетки, но включают пути с участием тирозинкиназ и общего транскрипционного фактоора NF-kb. В трансдукции сигнала участвуют Janus киназы, а также белки STAT - сигнальные трансдукторы и активаторы транскрипции. После взаимодействия ИФН-γ с тирозинкиназным рецептором активируются Janus киназы, происходит транслокация STAT белков к рецептору и после фосфорилирования STAT белки взаимодействуют с регуляторными элементами в ДНК и активируют транскрипцию гена iNOS. Вероятно, именно эффектом предстимуляции, затрагивающим такие эффекторные функции как генерация радикалов, синтез цитокинов, киллинг инфектов, можно объяснить положительное влияние на исход гнойно-воспалительных процессов ИЛ-1,6, ИФН-γ, ФНО-α,β, а также их комплексов [190,191]. Исходя из литературных данных, перспективным направлением дальнейших научных разработок будет создание многокомпонентных комплексов иммунопрепаратов, затрагивающих различные механизмы регуляции функций защитных клеток. При этом нужно учитывать патофизиологические особенности конкретных нозологических форм, свойства инфекционного агента и локализацию патологического процесса. Основные иммуноцитокины, задействованные в антибактериальной защите организма |
Похожие:
 | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы | | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы |
| Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы | | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы |
| Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы |  | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы |
| Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы | | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы |
| Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы | | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы |
| Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы | | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Санкт-петербургский государственный электротехнический университет «лэти» им. В. И. Ульянова (ленина) |
| Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
