Роль нарушений механизмов апоптоза в развитии аутоиммунных заболеваний

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Определение системных аутоиммунных заболеваний

2. Роль аномального фагоцитоза в этиопатогенезе системного аутоиммунного заболевания

3. Примеры аутоиммунных заболеваний, связанных с нарушением механизма апоптоза

4. Апоптозмодулирующая терапия при аутоиммунных заболеваниях

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Одним из пусковых механизмов развития системных аутоиммунных заболеваний является неэффективное фагоцитирование гибнущих клеток. Причиной этого могут выступать повышенное количество апоптозов, являющееся результатом различных воздействий, нарушение опсонизации гибнущих клеток, а также дефект функции профессиональных клеток-фагоцитов, наблюдающийся у пациентов с системными аутоиммунными заболеваниями. Чрезмерная доступность модифицированных антигенов, экспонирующихся на внешней поверхности гибнущих клеток и высвобождающихся из них на поздних стадиях апоптоза, приводит к их накоплению во внеклеточном пространстве и активации компонентов системы комплемента, что способствует выживанию аутореактивных В-клеток, образовавшихся в результате процесса соматической гипермутации. Вырабатывающиеся аутоантитела, связываясь со своими антигенами и формируя иммунные комплексы, вызывают повреждение тканей и органов, гибель клеток и развитие хронического воспалительного процесса. В этом обзоре мы постарались суммировать известные на сегодняшний день данные о роли апоптоза в инициировании аутоиммунного процесса и проследить всю последовательность событий, приводящую к выработке аутоантител и проявлению клинических признаков системного аутоиммунного заболевания. Сегодня окончательно сформировалось представление о том, что неспособность к развитию программированной клеточной смерти и недостаточная элиминация апоптотических клеток могут приводить к развитию аутоиммунных процессов. Такое представление базируется на двух основных положениях: во-первых, отсутствует способность к прекращению иммунного ответа и контролю над аутореактивными лимфоцитами, во-вторых, воздействие аутоантигенов на фоне воспаления может инициировать иммунный ответ против них. Несомненно, что дефект апоптоза обосновывает развитие аутоиммунного процесса и обеспечивает восприимчивость к развитию таких заболеваний, но для возникновения полной клинической картины необходимы поломки во многих иммунорегуляторных механизмах. Одного только нарушения в отдельном звене фагоцитоза апоптотических клеток может быть не достаточно для развития аутоиммунного заболевания. Тем не менее, многие современные исследования подтверждают, что в основе большинства аутоиммунных заболеваний лежат генетические механизмы, в частности полигенные мутации.

1. Определение системных аутоиммунных заболеваний

Системные аутоиммунные заболевания - это хронические воспалительные процессы со сложной этиологией, характеризующиеся широким спектром клинических проявлений, которые обусловлены выработкой аутоантител к собственным антигенам, формированием иммунных комплексов и активацией компонентов системы комплемента в различных тканях. Основываясь на современных данных, можно говорить о сочетанной роли внутренних (генетическая предрасположенность) и внешних (вирусы, инфекционные агенты, лекарства, химические вещества, поступающие в организм из загрязненной окружающей среды и с пищей) факторов в развитии патологических процессов. На протяжении всего периода исследований системных аутоиммунных заболеваний так и не выявлен один конкретный ген, отвечающий за развитие подобных патологий. Показано, что лишь в комбинации некоторые гены могут провоцировать развитие этих заболеваний. В последнее время в литературе появляется все больше данных, свидетельствующих в пользу так называемой апоптотической теории развития системных аутоиммунных заболеваний. Суть ее заключается в том, что неэффективное фагоцитирование гибнущих путем апоптоза клеток, образующихся как в физиологических, так и в патологических условиях, приводит к аномальному накоплению апоптотического материала, способствующего выработке аутоантител к высвобождающимся антигенам и развитию системного аутоиммунного воспалительного процесса.

2. Роль аномального фагоцитоза в этиопатогенезе системного аутоиммунного заболевания

На данный момент существует достаточное количество исследований (как in vitro, так и in vivo), позволяющих говорить о том, что нарушение процесса фагоцитирования апоптотических клеток является пусковым механизмом для развития многих аутоиммунных болезней, в том числе и такого типичного системного аутоиммунного заболевания, как системная красная волчанка (СКВ). СКВ - это хроническое воспалительное заболевание, развивающееся в результате сочетанного действия факторов окружающей среды и генетической предрасположенности и характеризующееся множеством симптомов и клинических проявлений, обусловленных выработкой широкого спектра аутоантител против ядерных антигенов, в том числе и против двойной спирали ДНК. Известно, что нарушение фагоцитарной функции может быть результатом мутации или полиморфизма генов, отвечающих за эффективное узнавание, связывание и поглощение макрофагами апоптотических клеток. Например, макрофаги, полученные из CD34-стволовых клеток пациентов с СКВ, были короткоживущими, меньше по размеру, хуже прикреплялись и имели сниженную фагоцитарную активность по сравнению с макрофагами, полученными от здоровых лиц. Дефектными в таких фагоцитах часто оказываются белки цитоскелета, отвечающие за формирование филоподий и фагосом, необходимых для поглощения гибнущей клетки. Кроме того, результаты генетического анализа показали, что недостаток некоторых сывороточных белков или рецепторов, отвечающих за процесс уничтожения апоптотической клетки, увеличивает риск развития аутоиммунного процесса. Этот факт подтверждают данные работ, проведенных с использованием мышей, нокаутных по С1q-компоненту системы комплемента и семейству рецепторов TAM, отвечающих за правильный процесс элиминации апоптотического материала. Такие генетические изменения приводили к развитию у животных СКВ, результаты исследований, проведенных на сыворотках пациентов с СКВ, показали пониженный по сравнению с таковым у здоровых лиц уровень активности C1q-компонента комплемента, ДНКзы I, а также пентраксина CRP. В условиях неэффективного фагоцитирования апоптотических клеток это приводит к нарушению опсонизации и недостаточному расщеплению хроматина, высвобождающегося в ходе вторичного некроза, увеличению его иммуногенности и развитому системному воспалительному процессу. Развитию такого процесса способствует и недостаточная выработка IgM и маннозосвязывающего лектина (MBL), связывающихся с гибнущими клетками и отвечающих за их эффективное удаление. Показано, что C1q и CRP также взаимодействуют с блэбсами на поверхности апоптотических клеток. Таким образом, нарушение процесса уничтожения гибнущих клеток является результатом недостаточной опсонизации апоптотического материала на фоне внутренних дефектов клеток, отвечающих за фагоцитоз.

Показано, что в герминативных центрах вторичных лимфоидных органов у пациентов с СКВ апоптотический материал выявлялся на поверхности фолликулярных ДК и не ассоциирован со специализированными макрофагами, как у здоровых лиц. В условиях нарушенной фагоцитарной активности (или даже при отсутствии таких макрофагов) ядерный материал, высвобождаясь из гибнущей клетки на стадии вторичного некроза, активирует комплемент, что приводит к его опсонизации и связыванию с комплементарными рецепторами на поверхности фолликулярных дендритных клеток. фагоцитоз аутоиммунный апоптоз

Такой связанный на поверхности ДК ядерный материал способствует выживанию и созреванию образующихся в процессе соматической гипермутации аутореактивных клонов В-клеток и нарушению иммунологической толерантности, являясь первым шагом в этиопатогенезе СКВ. Такие аутореактивные В-клетки мигрируют в мантийную зону и взаимодействуют с СD4+ Т-лимфоцитами, дифференцируясь в плазматические клетки, секретирующие антиядерные аутоантитела, или в клетки памяти. Помимо лимфоидных органов нарушение процесса элиминации апоптотических клеток замечено и в других органах и тканях, например в эпидермисе у большинства пациентов с СКВ. Считается, что фотоэкспозиция (солнечный свет или искусственное УФ-излучение) играет важную роль в патогенезе этого процесса. УФ-облучение провоцирует апоптотические изменения в кератиноцитах и вызывает «выход» аутоантигенов на внешнюю поверхность клетки в апоптотические блэбсы, которые становятся доступны для циркулирующих аутоантител. На поверхности таких гибнущих кератиноцитов определяют два вида апоптотических блэбсов, наполненных мембранными пузырьками, - малые (содержат маркерные белки ЭПР, рибосомы, Ro-компонент РНП) и большие (содержат нуклеосомы, Ro- и La-компоненты РНП, мяРНП). Как известно, после получения апоптотического сигнала в гибнущей клетке запускается процесс перекисного окисления липидов, приводящий к образованию активных форм кислорода и оксидативному изменению макромолекул. Это в свою очередь вызывает фрагментацию ЭПР и клеточного ядра до мембранных пузырьков, наполненных измененными антигенами, которые затем и определяются в составе малых и больших апоптотических блэбсов соответственно. На сегодняшний день известно около 39 белков, подвергающихся подобному изменению в ходе апоптоза, при этом 17 из них часто являются мишенью для аутоантител при СКВ. Мышиные аутоантитела, направленные против ДНК, хроматина и фосфолипидов, атакуют такие апоптотические блэбсы и связываются с ними. Интересно, что выделяют две популяции пациентов с СКВ, у которых обнаруживают аутоантитела к одному или другому кластеру антигенов, выявляющихся только в больших или только в малых блэбсах соответственно. В результате высвобождающиеся в ходе вторичного некроза антигены связываются с новообразованными аутоантителами и вызывают местный воспалительный процесс, обусловливая кожные проявления этого заболевания.

Таким образом, можно выделить несколько основных этапов, задействованных в этиопатогенезе такого системного аутоиммунного заболевания, как СКВ: 1) нарушение процесса фагоцитирования апоптотических клеток; 2) увеличение количества потенциальных аутоантигенов (в том числе и ядерных антигенов) в ходе вторичного некроза и накопление их в различных тканях; 3) неадекватная презентация этих аутоантигенов в герминативных центрах вторичных лимфоидных органов из-за их необычайно высокой концентрации и активация аутореактивных Т-клеток; 4) Т-зависимая активация и созревание аутореактивных В-клеток, образовавшихся в ходе соматической гипермутации, в условиях постоянного присутствия аутоантигенов; 5) образование аутоантител к ядерным антигенам и формирование ДНК-содержащих иммунных комплексов в крови и органах; 6) формирование иммунных комплексов, которые вызывают опосредованное компонентами комплемента и иммунными клетками повреждение различных органов и тканей, увеличивая процент гибнущих клеток, что в условиях неправильного фагоцитоза приводит к развитию хронического воспалительного процесса.

Апоптотические клетки являются при СКВ возможным источником аутоантигенов. Макрофаги пациентов, страдающих СКВ, имеют нарушенную способность фагоцитировать апоптотические клетки. Таким образом, возможным механизмом нарушения толерантности при СКВ может являться дефект как апоптоза, так и фагоцитоза. Считается, что механизм развития аутоиммунного ответа заключается в том, что нефагоцитированные апоптотические клетки подвергаются вторичному некрозу, делающему возможным ответ против собственных антигенов. Подтверждения этого получены в моделях на животных. Так, введение ДК, нагруженных апоптозными тельцами, может индуцировать заболевание, но только у восприимчивых линий мышей. Для того чтобы развилось заболевание у невосприимчивых линий, необходимо наличие провоцирующих факторов («опасных сигналов»). У больных с СКВ выявлены сильные связи между дефицитом C1q и СКВ, у пациентов с врожденным дефицитом С4 отмечают меньшую частоту тяжелой СКВ, а лица с С3-дефицитом вообще не имеют клинических признаков этого заболевания. Приведенные данные свидетельствуют об иерархии белков внутри классического пути комплемента, обеспечивающих иммуносупрессивное действие удаления апоптотических клеток.

3. Примеры аутоиммунных заболеваний, связанных с нарушением механизма апоптоза

Аутоиммунный лимфопролиферативный синдром. В начале 90-х гг. прошлого века была описана группа пациентов, страдавших аутоиммунным лимфопролиферативным синдромом. Этот синдром характеризуется накоплением необычной субпопуляции CD4/CD8 дубль-негативных Т-клеток на периферии в сочетании с продукцией аутоантител и хроническим увеличением лимфоузлов, печени и селезенки. В клиническом аспекте он демонстрирует важность нормального протекания процессов апоптоза в поддержании лимфоидного гомеостаза. Последующими исследованиями было установлено сходство данного клинического синдрома с картиной, развивающейся у мышей, несущих аутосомную мутацию в генах Fas и FasL. Позднее было показано, что подобные состояния возникают и у мышей, нокаутированных по генам интерлейкина-2, рецептора интерлейкина-2 и т. д.

Рассеянный склероз

Рассеянный склероз представляет собой достаточно часто встречающееся демиелинизирующее заболевание центральной нервной системы. Основным иммунологическим феноменом при этом заболевании является Т-клеточный иммунный ответ на основной белок миелина. Активированные Т-клетки, сенсибилизированные антигенами миелина, проникают в мозг и инициируют местный воспалительный процесс: привлекаются макрофаги, усиливается продукция провоспалительных цитокинов, активируется система комплемента. Последствием этого является апоптоз клеток центральной нервной системы, демиелинизация и разрушение аксонов. Одним из иммунологических механизмов развития рассеянного склероза может быть нарушение регуляции АИКС, приводящее к ослаблению апоптоза активированных аутореактивных клонов Т-клеток. Такие нарушения могут появляться вследствие повышения экспрессии Bcl-2 у пациентов с рассеянным склерозом. Широко внедряемое сегодня применение интерферона-в в лечении рассеянного склероза приводит к индукции апоптоза в иммунных клетках на периферии, снижению экспрессии ядерных факторов, участвующих в синтезе провоспалительных цитокинов, и, соответственно, к ремиссии заболевания.

Ревматоидный артрит. В патогенезе этого заболевания важное значение имеет дефект апоптоза. В основе развития ревматоидного артрита лежит инфильтрация воспалительными клетками, приводящая к разрушению синовиальной мембраны, отчетливой гиперплазии синовиоцитов и секреции таких провоспалительных цитокинов, как интерлейкин-6 и ФНО-б. В модельных опытах на животных было показано, что при ревматоидном артрите наблюдается гиперпролиферация и нарушение АИКС CD4 Т-клеток, что приводит к накоплению аутореактивных Т-клеток на периферии.

4. Апоптозмодулирующая терапия при аутоиммунных заболеваниях

Огромные перспективы открываются перед модуляцией процессов программируемой клеточной смерти и усилением удаления апоптотических клеток в качестве терапевтической стратегии при аутоиммунных заболеваниях.Одним из направлений является блокада или активация молекул, участвующих в развитии апоптоза. Блокада отдельных генов с помощью РНК-технологий или модифицирование белков сигнальных путей становится доступным методом для модуляции апоптоза в отдельных тканях в определенные моменты времени. Ингибиторы каспаз, а также ингибиторы высвобождения цитохрома сегодня проходят клинические исследования при ревматоидном артрите и рассеянном склерозе.

Следующим направлением является усиление элиминации апоптотических клеток фагоцитами. Сегодня доказана возможность фармакологического воздействия на макрофаги для усиления очищения тканей от апоптотических клеток. Глюкокортикостероиды через глюкокортикостероидные рецепторы активируют эту функцию макрофагов вследствие перепрограммирования дифференцировки макрофагов в клетки с фагоцитарным фенотипом, усиленным образованием ламелиподий и увеличением размеров клеток.

Важным является то, что усиление фагоцитарных функций макрофагов под воздействием глюкокортикостероидов происходит без увеличения секреции провоспалительных цитокинов. Таким образом, апоптоз является общебиологическим механизмом, ответственным за поддержание постоянства численности клеточных популяций, а также формообразование и выбраковку дефектных клеток. Нарушение регуляции апоптоза приводит к возникновению различных заболеваний, связанных с усилением или, наоборот, ингибированием апоптоза. Следовательно, изучение механизмов регуляции различных этапов данного процесса позволит определенным образом воздействовать на его отдельные этапы с целью их регуляции или коррекции.

Заключение

Заключая данный короткий обзор роли апоптоза в развитии аутоиммунных заболеваний, следует отметить, что разработка терапии, направленной на модуляцию апоптоза, является актуальным и приоритетным направлением. Уже сформирована достаточная теоретическая база, доказывающая роль нарушений апоптоза в патогенезе аутоиммунной реактивности, выделены возможные мишени, проводятся пилотные и полномасштабные исследования. Однако по-прежнему остается не изученным влияние многих широко применяемых препаратов на процессы апоптоза иммунных клеток. Примером тому может служить раскрытие новых свойств глюкокортикостероидов в аспекте удаления апоптотических клеток. По-видимому, следует внимательно отнестись к препаратам метаболической терапии, широко используемым в отечественной клинической практике, которые могут вмешиваться в систему цитохрома С, влиять на продукцию малых РНК (особенно это может касаться препаратов нуклеотидной или олигонуклеотидной природы). Значительно возрастает опасность нежелательных воздействий на течение процессов программируемой клеточной смерти в случае одновременного использования многих препаратов (полипрагмазии).

Список использованной литературы

1. Программированная клеточная гибель, под ред. Новикова B.C., Санкт-Петербург "Наука", 1996.

2. Ярилин А.А. Апоптоз и его место в иммунных процессах // Иммунология 1996.

3. Уманский С.Р. Апоптоз: молекулярные и клеточные механизмы // Молекулярная биология, 1996

4. Кузнецов С. Л., Мушкамбаров Н. Н. Гистология, цитология и эмбриология: Учебник для медицинских вузов.

5. Барышников А. Ю., Шишкин Ю. В. Иммунологические проблемы апоптоза

Размещено на Allbest.ru