Воспалительная природа аллергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВОСПАЛИТЕЛЬНАЯ ПРИРОДА АЛЛЕРГИИ

ГАРЕЕВ А.Л.

«Производственная фирма Симеста»

24 июля 1906 года издание M nchener Medizinische Wochenschrift опубликовало сообщение Clemens von Pirquet, в котором впервые было дано определение аллергии как “Spezifisch ver nderte Reaktivitt vonder Organismus“ (Специально измененная реактивность организма, specifically altered reactivity of the organism). Прошло больше ста лет, современные трактовки этого определения мало чем отличаются. Так, энциклопедия Britannica https://www. britannica.com/science/allergy трактует: Аллергия - реакция гиперчувствительности организма на посторонние вещества (антигены), которые в сходных количествах и обстоятельствах безвредны для организма других людей. Другой ресурс «The worlds №1 online encyclopedia» https://www.encyclopedia.com/medicine/ diseases-and-conditions/pathology/allergy определяет: Аллергия -- это ненормальные реакции иммунной системы, возникающие в ответ на другие безвредные вещества. Еще один источник «New World Encyclopedia» https://www. newworldencyclopedia.org/entry/Allergy формулирует: Аллергия -- это ненормально высокая или ошибочная реакция иммунной системы на различные посторонние вещества, которые обычно безвредны. И наконец, автор заглавного раздела «Global Atlas of Allergy» EAACI Johannes Ring пишет -- сегодня мы определяем аллергию как иммунологическую гиперчувствительность, которая может привести к различным заболеваниям через разные патомеханизмы и, следовательно, требует различные подходы в диагностике, терапии и профилактике. Т.е., представление об аллергии как гиперчувствительности, а значит заболевании иммунной системы, сохраняется, подтверждает определение Перке. Тут же, через абзац, господин Ring пишет “Allergy is not a disease itself, but a mechanism leading to disease“.

Оценивая все приведенные формулировки аллергии, определяющим остаются факт того, что безвредное вещество внешней среды в прошлом, никак не вызывающее патологическую реакцию при контакте с макроорганизмом, в настоящем такую реакцию вызывает. И второе обстоятельство - свидетельство того, что одно и то же вещество у одного макроорганизма реакцию не вызывает, а у другого в тот же момент времени - вызывает. Вывод, который очень естественен, - здоровая ранее иммунная система заболевает, что проявляется в гиперчувствительности. Аллергия -- это болезнь иммунной системы, которая подлежит лечению. Из этого исходил сто лет назад Перке, этим руководствуются современные аллергологи. Но в определениях Johannes Ring чувствуется некая неуверенность к такому односложному подходу в определении аллергии. И к его заявлению, что аллергия - не болезнь, имеет смысл прислушаться.

Во времена Перке любое неорганическое и любое биологическое вещество внешней среды расценивалось как потенциальный аллерген, который проявляет себя при возникшем заболевании иммунной системы. Сегодня представление о природе аллергена сузилось до белков (обсуждать гаптены, карбогидратные детерминанты, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты не есть тема этого обзора). Сегодня однозначно определяют, что белок, попав во внутреннюю среду макроорганизма, воспринимается иммунной системой как антиген. Т.е. белки обладают антигенными свойствами. Антигенность определяется как способность макроорганизма вырабатывать антитела к антигену. Аллергены являются антигенами. Понятие «иммуногенность» распространяется и на аллерген синонимом «аллергенность». Иммунногенность объясняется как способность макроорганизма проявлять клинически реакцию на присутствие антигена. Уровень иммуногенности может быть невысоким, что проявляется легкими клиническими симптомами. Уровень иммуногенности (аллергенности) может быть высоким, что проявляется тяжелыми (вплоть до анафилаксии) клиническими проявлениями. Степень иммуногенности (аллергенности) зависит от ряда факторов, которые объединяют в три группы - молекулярные особенности антигена (аллергена), клиренс антигена (аллергена) в организме, реактивность макроорганизма. Белки могут проявить иммунногенные свойства, только взаимодействуя с иммунной системой макроорганизма, проникнув во внутреннюю среду этого организма. Какое-либо вещество, биологической природы или не органической, находясь во внешней среде, аллергенными свойствами не обладают. Утверждение, представление о том, что в окружающей человека сфере находятся вещества с повышенной аллергенностью (гипераллергены), несостоятельно. Во внешней среде нет аллергенов.

Возбудитель инфекционного заболевания, находясь во внешней среде, не может быть патогенным для конкретного человека, не войдя в контакт с барьерной системой этого человека. Более того, такой контакт не означает обязательность заражения, т.е. развитие специфического заболевания. Некоторое число людей не заболевает даже в разгар эпидемии этого инфекционного заболевания. Сформированный специфический иммунитет к возбудителю инфекционного заболевания сопоставим с сенсибилизацией к аллергену - белковой структуре, проникшей во внутреннюю среду человека.

Способность микроорганизма вызывать заболевание называется патогенностью. Патогенность - важное в таксономическом отношении свойство, поскольку оно является видовым признаком и качественной характеристикой болезнетворного микроорганизма. Однако отдельные штаммы внутри вида возбудителя могут сильно различаться по степени патогенности. Степень патогенности называется вирулентностью, т.е. вирулентность является количественным проявлением патогенности. В соответствии с этим вирулентность - признак штамма, а не вида; можно говорить о высоковирулентном, низковирулентном и даже авирулентном штамме патогенных бактерий. [1]

Аналогично, аллергенность - признак белка, проникшего во внутреннюю среду, а не экстракта, находящегося во внешнем для человека окружении. Давно известно, что само по себе наличие сенсибилизации к определенному аллергену не означает обязательного клинического проявления этой сенсибилизации. Белки внешней среды и возбудители инфекционных заболеваний - флогогены одного порядка и вызывают при проникновении во внутреннюю среду человека однотипную реакцию - воспаление.

Воспаление - сформировавшаяся в процессе эволюции защитно-приспособительная гомеостатическая реакция организма на повреждение, заключающаяся в определенных изменениях терминального сосудистого ложа, крови, соединительной ткани, направленных на уничтожение агента, вызывающего повреждение, и на восстановление поврежденной ткани, которая, став избыточной относительно стимулов ее вызванных, трансформируется в типовой патологический процесс. Биологический смысл воспаления как эволюционно сложившегося процесса заключается в ликвидации или ограничении очага повреждения и вызвавших его патогенных агентов. Воспаление в конечном итоге направлено на локализацию, уничтожение и удаление факторов его вызвавших, “очищение” внутренней среды организма от чужеродного фактора или поврежденного, измененного “своего” с последующим отторжением этого повреждающего фактора и ликвидацией последствий повреждения. Являясь эволюционно выработанным защитным процессом, воспаление в то же самое время оказывает повреждающее влияние на организм. Локально это проявляется повреждением нормальных клеточных элементов при уничтожении и элиминации всего чужеродного. В этот, преимущественно местный процесс в той или иной мере вовлекается весь организм и прежде всего такие системы, как иммунная, эндокринная и нервная. Таким образом, воспаление в истории животного мира сформировалось как двуединый процесс, в котором имеются, и всегда действуют элементы защитные и вредные. С одной стороны - это повреждение с угрозой для органа и даже для всего организма, а с другой - это процесс благоприятный, помогающий организму в борьбе за выживание. В общей патологии воспаление принято рассматривать как “ключевой” общепатологический процесс, так как обладает всеми особенностями, присущими типовым патологическим процессам. Воспаление - типовой патологический процесс, сформировавшийся в эволюции как защитно-приспособительная реакция организма на воздействие патогенных (флогогенных) факторов, направленная на локализацию, уничтожение и удаление флогогенного агента, а также на устранение последствий его действия и характеризующийся альтерацией, экссудацией и пролиферацией.

Воспаление возникает как реакция организма на патогенный раздражитель и на вызываемое им повреждение. Патогенные, называемые в данном случае флогогенными, раздражители, т.е. причины воспаления, могут быть разнообразны: биологические, физические, химические как экзогенного, так и эндогенного происхождения. К экзогенным факторам относят: биологические факторы (микроорганизмы - бактерии, вирусы, риккетсии, простейшие; животные организмы - черви, паразиты, чужеродные белки, эндотоксины, яды насекомых, змей); химические (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов); физические факторы: механические (травма, инородное тело, давление, разрыв), термические (холод, тепло), электрические (природное электричество, промышленный и бытовой ток) и лучевые воздействия (рентгеновские лучи, -, - и -излучение, ультрафиолетовые лучи). К эндогенным факторам, факторам, возникающим в самом организме в результате другого заболевания, относятся продукты тканевого распада, тромбы, инфаркты, кровоизлияния, желчные или мочевые камни, отложения солей, комплексы антиген-антитело. Причиной воспаления может стать сапрофитная микрофлора. При огромном разнообразии причин воспаление в основных своих чертах протекает однотипно, чем бы оно ни было вызвано и где бы оно ни локализовалось. Разнообразие воздействия как бы гаснет в однотипности ответа. Именно поэтому воспаление относится к типическим патологическим процессам. Развитие воспаления, его выраженность, характер, течение и исход, определяются не только этиологическим фактором (силой флогогенного раздражителя, его особенностями), но и реактивностью организма, условиями, конкретными обстоятельствами его возникновения и развития. [2]

Воспринимая воспаление как сформировавшуюся в процессе эволюции защитно-приспособительную реакцию организма, совершенно естественно говорить об аллергии как эволюционно отобранной форме реактивности высокоорганизованных животных, направленной на осуществление аллерген-специфического воспаления. Аллергическая реактивность рассматривается как биологически целесообразная высокоспецифичная и высокочувствительная реакция на аллергенное поступление в организм вследствие нарушения функции барьерных тканей.

В свое время И.И. Мечников исходил из системного понимания воспалительного процесса, развивающегося не на локальном уровне, а имеющий генерализованный характер, вовлекающий, включающий в себя ответную реакцию нервной, эндокринной, кроветворной систем, клеточные и гуморальные иммунологические компоненты, имеющие свое развитие в филогенезе. Очевидно, что в случае, в котором флогогеном выступает агент, имеющий антигенные свойства (возбудитель инфекционного заболевания, белок-аллерген), иммунногенная составляющая воспалительного процесса превалирует.

В последнее время стало возможным получить более ясное представление об эволюционном формировании защитных реакций, оценивая таковые в ранжированном ряду живых организмов, от одноклеточных до высших млекопитающих. Прослеживая роль трех обязательных участников проявления иммунной защитной реакции (клеточная составляющая, иммуноглобулины и высокоаффинные клеточные рецепторы), раскрывается вопрос о том, как в эволюции произошло объединение универсальной формы реактивности, каковой является воспаление, с формой высокоспецифичного распознавания патогенна биологической природы - иммунологической, приведшего к созданию нового вида реактивности - характерного защитного механизма макроорганизма при воздействии на него флогогена, обладающего антигенными свойствами, в частности возбудитель инфекционного заболевания и аллерген. В случае инфицирования во внутреннюю среду макроорганизма попадает живой агент со сформированной структурой компонентов целостного микроорганизма. В случае аллергической реакции флогогеном выступает белковая конструкция с набором эпитопов, имеющие характерный уровень иммуногенности, при внедрении во внутреннюю среду которой, обязательными участниками адаптивного ответа являются тучные клетки, IgE и Fc RI клеточный рецептор. [3]

Тучные клетки (базофилоподобные клетки и тестальные клетки) могут функционировать как участники преимущественно врожденного иммунитета, выполняя роль примитивных форм антимикробных эффекторных клеток. Разделение на линии тучных клеток и базофилов становится заметным у костистых рыб и рептилий. На этом уровне появляются признаки участия этих клеток и в реакциях приобретенного (адаптивного) иммунитета, на что указывают примитивные формы активации Fc-рецепторов, экспрессируемых на обоих типах клеток. Далее тучные клетки и базофилы становятся обязательными клеточными линиями у всех известных позвоночных, включая млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и костистых рыб. Возникшие как вспомогательные клетки, клетки-участники реакций врожденного иммунитета и воспаления, они приобретают способность включаться в реакции адаптивного иммунитета и становятся одной из главных функциональных единиц аллерген-специфических реакций. Это стало возможным, прежде всего в результате таких последующих приобретений эволюции, как иммуноглобулин E и его высокоаффинный клеточный рецептор, имеющий высочайшее сродство к Fc-фрагменту IgE (Fc RI).

История эволюции белковых структур, которые относят сейчас к иммуноглобулинам, охватывает сотни миллионов лет. [4]

Иммуноглобулины и поверхностный белковый комплекс Т-лимфоцитов, ответственный за распознавание антигена (Т-клеточный рецептор) и относящийся к суперсемейству иммуноглобулинов, возникли, как считают, с появлением челюстных позвоночных. В ходе эволюции происходило возникновение новых линий животных, и соответственно появлялись новые классы иммуноглобулинов и их изотипов. Выраженное расширение функций иммуноглобулинов стало заметным у древних четвероногих. Имеющиеся сведения позволяют выделить в эволюции иммуноглобулинов позвоночных три наиболее существенных этапа, что обобщено в специально выполненной работе [5].

Число иммуноглобулинов и изотипов иммуноглобулинов возрастало в ходе эволюции от двух до трех у рыб, иногда более чем до 15 у млекопитающих. Наиболее значимым этапом в этом возрастании оказалась дупликация гена иммуноглобулина М, что привело к образованию древнего предка IgY Это произошло, повидимому, при появлении наземных позвоночных (четвероногих). Вторым этапом явилась, вероятно, дупликация гена иммуноглобулина М, приведшая к образованию IgA/IgX. Третий, и главный, этап заключался в дупликации гена иммуноглобулина Y, обеспечившей появление IgG и IgE.

Картина разнообразия Fc-рецепторов сформирована в ходе многих миллионов лет эволюции у высших млекопитающих. Изотипспецифическое свойство Fc-рецепторов (FcRs) создает уникальную возможность обеспечивать фиксацию разных изотипов иммуноглобулинов (и соответственно принадлежащих к ним антител) на определенных клетках и выполнять разнообразные эффекторные функции после взаимодействия с антигеном. Иными словами, разные виды клеток организма становятся, таким образом, вооруженными структурами распознавания молекул чужеродного антигена. Человек имеет сложный набор Fc-специфических рецепторов, которые подходят к различным изотипам и подклассам иммуноглобулинов. Четыре главных типа классических Fc-рецепторов для IgG - это Fc RI, Fc RII, Fc RIII и Fc RIV, обнаруживают разной степени сродство (аффинитет) с четырьмя изотипами IgG [6,7].

Кроме этого, почти у всех плацентарных млекопитающих описаны следующие Fcрецепторы: один высокоаффинный рецептор для IgE (Fc RI), один общий для IgG и IgA (Fc ц R), один для IgM (Fcp R) и один для IgA (Fc RI) [5].

Эволюционное развитие защитных механизмов предполагает единство воспалительных и иммунных реакций при воздействии на организм человека структур с антигенными свойствами. Нет оснований считать эти процессы обособленными, тем более противостоящими.

Эволюция реактивности направлена на специализацию элементов защитной системы, выражающаяся в назначении IgE опосредованной реакции взаимодействовать с белковыми антигенными структурами, проникшими во внутреннюю среду макроорганизма.

Каждый белок, будь то профилин, сывороточный альбумин, липокалин, тропомиозин, преодолевая барьер, подвергается деструкции и во внутреннюю среду может попасть или полностью расщепленным до аминокислот, или частично, с сохранением некоторого числа эпитопов. Прогнозировать остаточную сохранность структуры белка невозможно. При этом уверено можно заявлять, что в таком случае у больного есть дисфункция в пищеварительной или респираторной системах, есть повреждения кожи. При этом иммунная система такого гастроэнтерологического, пульмонологического, дерматологического больного работает в штатном режиме, организм больного реагирует воспалением, которое направлено на локализацию, элиминацию, деструкцию аллергена. Белок с частично разрушенной структурой становится аллергеном, только находясь во внутренней среде и вступив в контакт с иммунной системой. Степень аллергологической реактивности зависит от сохранившихся иммуногенных свойств аллергена.

В первую очередь это молекулярные особенности антигена (аллергена). Большое значение имеет размер и молекулярная масса антигена. С увеличением размера пептида, возрастает его иммуногенность. Размер молекул важен для увеличения числа эпитопов. Существует оптимальная эпитопная плотность. Установлено, что молекула приобретает иммуногенность при разнообразии эпитопов (гетерогенность). На степень иммуногенности также оказывает влияние пространственная структура антигена. Чрезвычайно важным оказалось наличие в структуре антигена -спирали, разветвленных боковых цепей, а также высокой плотности идентичных по строению эпитопов.

Иммуногенность антигенов зависит от жесткости их структуры, т.е. способности сохранять определенную конфигурацию. Снижение жесткости - снижение иммуногенности. Эта характеристика структуры протеинов обеспечивает сохранность в процессе взаимодействия с барьерными факторами слизистой желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), респираторного тракта (РТ) и кожи, некоторого количества эпитопов, свойства которых также влияют на выраженность иммуногенности. Структура и состав эпитопа имеют критическое значение. Замена хотя бы одного структурного элемента молекулы приводит к образованию принципиально новой антигенной детерминанты с иными свойствами. Необходимо также отметить, что денатурация приводит к полной или частичной потере антигенных детерминант или появлению новых, при этом теряется специфичность антигена. Различают линейные, или секвенциальные, антигенные детерминанты (например, первичная аминокислотная последовательность пептидной цепи) и поверхностные, или конформационные (расположенные на поверхности молекулы антигена и возникшие в результате вторичной или более высокой конформации). Кроме того, существуют концевые эпитопы (расположенные на концевых участках молекулы антигена) и центральные. Определяют также «глубинные», или скрытые, антигенные детерминанты, которые проявляются при разрушении биополимера. Размер антигенной детерминанты невелик, но может варьировать. Он определяется особенностями антигенрецепторной части фактора иммунитета, с одной стороны, и видом эпитопа - с другой. Наличие в структуре эпитопа ароматических аминокислот, таких как тирозин, триптофан, существенно повышает иммуногенность. Иммунногенность конформационных эпитопов превосходит линейные. Ущербность барьерной структуры макроорганизма, допускающая проникновение белковых молекул с некоторым специфическим для этого макроорганизма комбинационным количеством эпитопов определяет аллергологическую реактивность для больного.

Вторая группа факторов связана с динамикой поступления антигена в организм и его количеством: чем его больше, тем более выражен иммунный ответ. Между количеством антигена и силой иммунного ответа в определенном отрезке (интервале) доз существует логарифмическая зависимость, выражаемая уравнением антигенности (А. А. Воробьев, А. В. Маркович).

Третья группа объединяет факторы, определяющие зависимость иммуногенности от состояния макроорганизма. На пути проникновения антигенных структур во внутреннюю среду человека природой сформированы физиологические барьеры. Такими барьерами являются слизистые респираторного, желудочно-кишечного тракта и кожа, как основные, а также слизистыми органов мочеполовой системы, глаза. [8]

Эти поверхности заселены микроорганизмами, массированно и разнообразно настолько, что это жизненное множество рассматривается в качестве микроэкологической системы. [http://propionix.ru/mikrobiom-cheloveka]

Вариативность типов окислительно-восстановительных реакций энергетического метаболизма у хемотрофных микроорганизмов обеспечивает высокий уровень приспосабливаемости к среде обитания, позволяет заселять ареалы барьерных слизистых и кожи. Факультативность дыхания (энергетический обмен) дает микроорганизмам возможность переходить с аэробного на анаэробное сульфатное, нитратное, карбонатное, фумаратное дыхание, в сочетании со спиртовым, молочнокислым, муравьинокислым, маслянокислым, пропионовокислым и другими типам брожения, что обеспечивает циркуляцию штаммов между слизистыми ЖКТ, РТ, кожей, формируя индивидуальный состав микробиома для каждого макроорганизма. [9 12]

Жизнедеятельность микробиома кожи, слизистых ЖКТ, РТ и макроорганизма находится в динамическом равновесии, гомеостазе, сбалансирована в процессе взаимодействия чрезвычайно разнообразных клеточных и гуморальных факторов. Эта многомерность проявляется в симбиозе, синергизме, комменсализме, метабиозе, конкуренции, паразитизме, нейтрализме между микроорганизмами, составляющих микробиом, и с макроорганизмом-хозяином этого разнообразия жизни.

Вся эта вариабельность постоянно протекающих биохимических, иммунологических процессов, образует бесчисленное количество метаболитов, проявляет себя в качестве барьера, за которым располагается внутренняя среда макроорганизма. Будучи в динамическом равновесии, складывающаяся при постоянной циркуляции бесконечного числа субстратов из внутренней среды вовне и обратно, микроэкологическая система сохраняет непроницаемость для генетически чужеродных, обладающих антигенными свойствами, агентов, что определяет состояние здоровья для макроорганизма. Эта непроницаемость обеспечивается отчасти механическим удалением со слизистых и кожи агентов воздействия, отчасти сложными биохимическими, иммунологическими реакциями, что призвано привести к полному разрушению внешних чужеродных агентов. Возникновение дисбаланса в микроэкосистеме делает возможным проникновение неизмененного структурно, а чаще в той или иной степени разрушенной, антигенной органической субстанции. [13]

Факт того, что, неизбежно взаимодействуя с физиологическим барьером макроорганизма, органические вещества внешней среды подвергаются деструкции, является определяющим. Многообразие и сложность энергетического метаболизма (катаболизма) и конструктивного метаболизма (анаболизма) делают деструкцию белков при пенетрации неизбежным. [1]

Некоторые авторы процессы, связанные с метаболизмом микробиома, в своих публикациях сравнивают с «метаболическим реактором», «плавильным котлом». В большей степени уместным такое сравнение представить строительной площадкой по возведению сложных конструктивно устроенных сооружений. Процесс строительства начинается с первых часов жизни макроорганизма, не прекращается до его гибели. Более того, если труп макроорганизма не будет кремирован, а его предадут земле, то несколько переформатировавшись, процесс будет продолжаться. При этом, строительными материалами служит то, что было получено при разборке построенного ранее, а также, принесенного с каждым вдохом воздушной взвеси, с каждой порцией пищи, с осевшим на кожу биологическим субстратом, и то, что поступило из внутренней среды макроорганизма. Разбирая предыдущие строения, и полученные извне, стройматериалы не вывозятся, не складируются, а запускаются в строительство нового сооружения, которое может быть осуществлено в сложившихся на момент работ условий окружающей среде (показатели рН, рКа, влажности, температуры, аэрации, электростатической составляющей) и требованиям задач, возникших по ходу строительства. Вновь возведенное сооружение с некоторым дискретным шагом во времени разбирается и запускается новый цикл. Интенсивность процесса высока, один цикл составляет несколько десятков минут.

Конструктивные и энергетические процессы протекают в бактериальных клетках одновременно. У большинства прокариот они тесно связаны между собой. В процессе анаболизма синтезируются многочисленные ферменты, участвующие в энергетическом метаболизме. С другой стороны, в реакциях катаболизма образуется не только энергия для биосинтетических целей, но и многие промежуточные продукты, которые необходимы для синтеза веществ, входящих в состав клеточных структур. Метаболизм прокариот, как энергетический, так и конструктивный, отличается чрезвычайным разнообразием. Это является результатом того, что бактерии в качестве источников энергии и углерода могут использовать самый широкий набор органических и неорганических соединений. Такая способность обусловлена различиями в наборе клеточных периферических ферментов, или экзоферментов, относящихся к классу гидролаз, которые выделяются наружу и разрушают макромолекулы исходных субстратов до веществ с низкой молекулярной массой. Образующиеся в результате действия таких ферментов вещества поступают в клетку бактерий и подвергаются действию ферментов промежуточного метаболизма. Эти ферменты называются эндоферментами, так как они локализуются внутри клетки. Эндоферменты, синтезируемые микроорганизмами, относятся ко всем известным классам ферментов - оксидоредуктазам, трансферазам, гидролазам, лиазам, изомеразам и др. Многие из эндоферментов локализованы на мембранах или на рибосомах, в таком состоянии они называются связанными ферментами. Другие ферменты находятся в свободном, растворенном состоянии в цитоплазме. Набор ферментов в клетке может изменяться в зависимости от условий, в которых обитают бактерии, соответственно все ферменты подразделяют на две группы: конститутивные и индуцибельные. Конститутивные ферменты синтезируются постоянно, независимо от наличия веществ-субстратов. В клетке они обнаруживаются в более или менее постоянных концентрациях. Примером конститутивного фермента является ДНК-полимераза. Индуцибельные ферменты синтезируются в ответ на появление в среде субстрата-индуктора. К ним относится большинство гидролаз. Способность к индукции синтеза таких ферментов обеспечивает быструю приспособляемость бактерий к конкретным условиям. Все это дает основания считать микробиом человека еще одним жизненно важным для макроорганизма органом, наряду с органами пищеварительной, дыхательной, выделительной и других систем организма. Статус химерного ни в коей мере не умаляет значимость адекватного для макроорганизма функционирования такого органа.

Как видно, все органические и неорганические вещества, попадающие извне в среду обитания микробиома, надо заметить, что другого пути проникновения не существует, используются в качестве субстрата для осуществления своей жизнедеятельности в конструктивных и энергетических процессах. От этого напрямую зависит существование микробиома как такового, что заставляет микроорганизмы использовать все доступные субстраты в их циклическом расщеплении до микросоставляюших с последующим синтезом необходимых для своего выживания макромолекул. Макроорганизму не досталось бы ничего, не существуй синергизм, мутуализм. [14]

В качестве аллергенных агентов выступают белки. Попав в среду обитания микробиома, они неминуемо подвергаются воздействию продуктов катаболизма и анаболизма. Растворение в водной среде, процесс денатурации как разрушение третичной структуры белков с последующим распадом пептидных связей, накопления свободных аминокислот наступает в неизменной последовательности.

Белки являются амфотерными электролитами. При формировании третичной структуры все гидрофобные части погружаются внутрь молекулы, а на поверхности ориентируются гидрофильные группировки, обеспечивающие взаимодействие белковой молекулы с молекулами воды, составляющие гидратную оболочку, которая возникает за счет электростатического притяжения дипольных молекул воды к заряженной частице белка. Между зарядом белка и гидратацией существует тесная связь: чем больше полярных аминокислот содержится в белке, тем больше связывается молекул воды, что характеризует степень растворимости белка в воде. В растворенном состоянии белок представляет собой коллоидный раствор со свойствами слабых электролитов, в водном растворе аминокислоты ионизированы. Процесс резорбции белковых структур во внутреннюю среду напрямую зависит от степени их диссоциации.

Определяющим является изоэлектрическое состояние вещества, при котором имеет место максимально возможная резорбция, беспрепятственная резорбция, любых соединений. Многие соединения не способны к диссоциации в водных растворах (неэлектролиты), их молекулы не несут заряда, и они легко проходят через мембрану слизистой (дихлорэтан, четыреххлористый углерод и т.д.). Сильные кислоты и щелочи (серная, соляная, азотная кислоты, NaOH, KOH) в любом растворе полностью диссоциированы и потому переходят во внутреннюю среду лишь в случае разрушения слизистой оболочки (химический ожог). Для веществ - слабых кислот и слабых оснований большое значение имеет величина рКа, определяющая, какая часть растворенного вещества будет находиться в ионизированной и неионизированной форме при данных значениях рН среды. Для слабых кислот кислая среда способствует превращению вещества в неионизированную форму, для слабых оснований низкие значения рН (высокие концентрации водородных ионов в среде) способствует превращению веществ в ионизированную форму. Так, рКа синильной кислоты составляет 9,2. Это означает, что при рН 9,2 около 50% молекул HCN находится в диссоциированной форме (ион CN-). Если рН смещается в кислую сторону, то большая часть, или даже практически все молекулы, переходят в форму недиссоциированного соединения. Поэтому слизистая желудка практически не является барьером для синильной кислоты, а прием цианидов через рот сопровождается быстрым превращением их в кислоту и немедленной резорбцией. Алкалоид стрихнин, практически полностью ионизирован в кислой среде желудка и потому, при пероральном введении, интоксикация этим веществом у экспериментальных животных не наблюдается, если желудочнокишечный тракт лигирован между желудком и кишкой. [15]

Остается упомянуть, что парацеллюларный путь проникновения во внутреннюю среду проходит через каналы, в образовании которыхучаствуют белки плотных контактов (tight junction), такие как клаудины, окклюзин, адгезионные белки, трицеллюлин. Эти белки в свою очередь имеют свой электростатический заряд, который неизбежно взаимодействует с электростатическим зарядом белков аллергенов. Это означает, что процесс резорбции, коэффициент резорбции зависит от стечения случайных обстоятельств, которые должны выровнять диссоциацию в стремлении к нулевому значению при сочетании случайного значения электростатического заряда белков плотных контактов. Эти процессы легко воспроизвести в опыте с двумя магнитами - попытка соединить равнозаряженные полюса магнитов приводит к отталкиванию, напротив, разнозаряженные полюса притягиваются. На практике это явление усложняется постоянной изменчивостью направленности и величины заряда.

Процесс пассивной диффузии носит общий характер, он свойственен любому агрегатному состоянию вещества. Диффузия протекает в газообразной среде, в жидкостях, в твердых телах, плазме. Процесс диффузии воспроизводим, повторяем в эксперименте, имеет математическое описание, выраженное в соответствующих законах. Предполагать, что резорбция субстратов через мембрану слизистых оболочек и кожи во внутреннюю среду человека проходит каким-либо иным способом, не имеет оснований. Часто встречаются объяснения проникновения чужеродного агента увеличением проницаемости слизистой, расширением пор, разрыхлением базальной мембраны, разрушением эпителия под действием протеолитического фермента Der p 1, при том, что трактовки механизмов возникающих изменений, объяснений кинетики процесса, упоминания о сигнальной системе и внешних факторов возбуждения команд на изменение, описания возврата к исходному состоянию, не приводятся. Автор гипотезы не указывает, на каком этапе жизненного цикла D.pteronyssinus, клещ нуждается в разрушении эпителиального покрова человека. Средой обитания для Dermatophagoides служит пастельное белье, где они находят свое пропитание - ороговевший слущенный эпителий. Сохраняя элементы внешнего питания, клещ вынужден размягчать, превращать в гелеобразное состояние твердые структуры своей пищи, которая в жидком состоянии способна попасть в желудочно-кишечный тракт клеща. Необходимости формировать бреши в эпителии, куда могла бы проникать любая ксенобиота, у клеща нет, это и не происходит.

Находясь в среде обитания микробиома на слизистых и коже, где с высокой интенсивностью образуется большое количество метаболитов в ходе жизнедеятельности микроорганизмов, меняющееся значения рН в месте пространства расположения белкового раствора в момент времени воздействия на этот раствор, приводит к перманентным изменениям диссоциации белковых молекул. Суммарный заряд карбоксильных и аминогрупп с положительного значения меняется на отрицательное и в обратном порядке беспрерывно, проходя изоэлектрическое состояние при определенном значении рН. В этом состоянии суммарный заряд белка равен нулевому значению. Нулевой заряд определяет минимальную вязкость, максимальную резорбцию через слизистые, которые выполняют функцию мембранного раздела внешней и внутренней сред. Величина рН является определяющим фактором для каждого белка его изоэлектрического состояния. Поскольку рН постоянно меняется, ни в какомлибо минимальном количестве времени белки в изоэлектрическом состоянии не находятся. Они ионизированы, степень диссоциации, выраженная величиной рКа, постоянно колеблется вслед за колебаниями рН среды. Чем выше валентность зарядов ионизированных молекул белка, тем выше вязкость, снижается пенетрирующий эффект. Надо понимать, что чем сложнее пространственная конструкция белковой молекулы, чем больше компонентов -спиралей, -структур, петель доменов, разветвленных боковых аминокислотных цепей, каждый из которых несет свой электростатический заряд, тем больше факторов внешнего воздействия должно быть собрано в месте пребывания белковой молекулы в момент времени, что означает снижение вероятности изоэлектрического состояния этой белковой молекулы, тем меньше возможности резорбции у нее существует здесь и сейчас, через мгновение ситуация меняется и шансы проникнуть во внутреннюю среду увеличиваются или, наоборот, уменьшаются еще в большей степени.

Кроме рН среды имеет значение воздействие на белковые молекулы мицелл детергентов и иных химических структур, обладающих денатурирующими свойствами, такими как мочевина, спирты, фенолы - продукты текущего метаболизма микроорганизмов. Известный пульмонологам сурфактант (в переводе с английского -- поверхностно-активное вещество) - выстилающий лёгочные альвеолы изнутри (то есть находящийся на границе воздух-жидкость), препятствует слипанию стенок альвеол при дыхании за счёт снижения поверхностного натяжения плёнки тканевой жидкости, покрывающей альвеолярный эпителий, выступает классическим детергентом, участвуя в денатурации белков, проникших с потоком воздуха в альвеолы. В настоящее время известно несколько сот различных детергентов. Все они разделяются на два основных класса: ионные и неионные детергенты в зависимости от наличия или отсутствия заряженных групп в гидрофильной области их молекул. Денатурация белка увеличивает степень диссоциации, уменьшая тем самым резорбцию белка, но при этом, разрушив третичную структуру белка, делает доступным воздействие протеолитических ферментов. [16]

Воздействие протеолитических ферментов связано с постоянным присутствием их в среде микробиома и/или периодическим выделением пищеварительной системой макроорганизма. Образующиеся в ходе расщепления белковых молекул пептиды и отдельные аминокислоты создают градиент концентрации, что путем пассивной диффузии перемещает метаболит из внешней среды через полупроницаемую мембрану слизистой во внутреннюю. Процесс описан законами Фика. Любая субстанция, метаболит, несколько задержавшийся в своем процессе расщепления, белок, накопившись в критическом значении концентрации, резорбцируется во внутреннюю среду.

Чужеродные аминокислоты иммунной системой человека воспринимаются толерантно, аллергологическая реакция не наступает. Пептиды, состоящие более чем из 5-7 аминокислот, воспринимаются как антигены (аллергены) с последующим запуском образования специфических антител. От характера иммунногенных свойств попавшего во внутреннюю среду антигена (аллергена), зависит формирование клинической картины аллергологического воспаления.

Можно утверждать, что процесс расщепления белков до аминокислот остается незавершенным при возникшем у конкретного больного сочетанием факторов - значение рН среды воздействия на белок, близкая к изоэлектрической точке по отношению к белку, вызывающего сенсибилизацию у больного, количественная и/ или функциональная недостаточность денатурирующего и протеолитического воздействия на этот белок со стороны микробиома и макроорганизма. Нормализация этих показателей является задачей, стоящей перед врачом-специалистом, взявшегося пользовать аллергологического больного. При этом функционирование иммунной системы с формированием специфического IgE опосредованного ответа необходимо расценивать как адекватное. Аллергия не является заболеванием иммунной системы, а формируется в сочетании с воспалением как защитная реакция в ответ на проникновение флогогена, в качестве которого выступают, сохраняющие антигенные свойства, пептиды. [17,18]

Случайность пребывания белковой молекулы, принесенной ли с потоком воздушной взвеси при вдохе, перистальтически ли продвинутый с пищевым комком, тактильно ли взаимодействуя с кожей, в момент времени в месте пространства в сочетании со случайностью значения рН среды того места в момент времени пребывания белковой молекулы, со случайностью присутствия некоторого количества детергентов там же, со случайностью выделившегося в этот самый момент в описываемое место комплекса протеолитических ферментов, определяет закономерность формирования болезненного (аллергологического) состояния или сохранность здоровья.

Не имеет никакого значения, назван ли этот белок мажорным или он минорный, паналлерген, истинный сенсибилизатор или сопутствующий. Определяющим является сочетание факторов - устойчивость пространственной структуры белковой молекулы, ее сохранность, накладываемая на деструктивные потенции конкретного макроорганизма с учетом клиренса поступившего белка в среду микробиома, где и происходит разрушение белков. Если результатом такого взаимодействия остается белковая структура с определенным набором эпитопов, сохраняющие иммуногеные (аллергенные) свойства, и она проникает во внутреннюю среду, возникает аллергологическое заболевание. Вариабельность результатов деструкции белков определяет разнообразие индивидуальных клинических проявлений при сенсибилизации к аллергену с одной пространственной конструкцией белка. [19,20]

Умозрительное, априорное определение мажорности и минорности конкретных белковых структур, исходящее из процентного соотношения случаев сенсибилизации, не дает объяснений причин такой статистики. Принимая же во внимание степень жесткости белковой конструкции, ее устойчивость при воздействии деструктивных факторов, что дает возможность сохранить набор эпитопов при малейшем сбое в системе расщепления, возникает понимание того, что так называемые мажоры более сохранны, чем миноры в процессе резорбции через слизистые и кожу во внутреннюю среду организма больного.

Именно количество и разнообразие эпитопов, сохранившихся в процессе деструкции при пенетрации защитного барьера слизистых и кожи, определяет клиническую картину аллергологического заболевания.

Проводя аналогию между инфектологией и аллергологией, следует отметить сопоставимость в определениях, характеризующие эти дисциплины. Объединяющим фактором выступает этиологическое начало, имеющее антигенные свойства. Для инфекциониста таковым выступает живой микроорганизм, для аллерголога - белковая структура. Инфекционное и аллергическое заболевание являются патофизиологической защитной реакцией, в которой воспалительный и иммунологический механизмы интегрированы в генерализованном направлении на деструкцию и элиминацию чужеродного агента.

Меняя представление о патогенезе аллергической реакции, возникает необходимость пересмотреть подходы в диагностике и лечении.

В парадигме молекулярной аллергологии, особенно адепты мажорно-минорного направления, все усилия сосредотачивают на выявлении мажорного сенсибилизатора, которым определяется цельная белковая молекула. Натуралистические механизмы проникновения аллергена во внутреннюю среду больного при этом не описываются. Проделав «этот путь», аллерген вызывает реакцию гиперчувствительнсти, что расценивается как заболевание иммунной системы. Для ее лечения наиболее эффективным признана аллерген-специфическая иммунотерапия (АСИТ). Выявить молекулу-сенсибилизатор становится задачей, решение которой подтверждает диагноз и дает средство терапии. Современные разработчики и производители средств диагностики и лечения исходят из потребностей молекулярной аллергологии, что определяет необходимость сконструировать рекомбинантный белок, повторяющий последовательность эпитопа с максимально выраженной иммуногенностью, остальной набор эпитопов во внимание не принимается. [21,22]

Такой эпитоп является самым характерным, манифестным признаком, маркером сенсибилизирующего белка, что является следствием его сохранности, устойчивости к деструктивным воздействиям. Наличие антител в сыворотке больного к такому эпитопу, определит целостный белок, его содержащий. Сим поставленная задача решена, известен сенсибилизатор, в руках клинициста - средство терапии.

Иная ситуация при уверенности того, что аллергия не является заболеванием иммунной системы, а возникает как адаптивный ответ на проникновение во внутреннюю среду нерасщепленных пептидов. Это вынужденно меняет подходы в диагностике и лечении такой патологии. В лабораторной диагностике, сохраняя существующие средства и методы выявления сенсибилизатора, появляется необходимость в тестах, которые должны выявить факторы недостаточности деструкции белковой молекулы. Это комплекс протеолитических ферментов, и не только ферменты пищеварительной системы макроорганизма. Пептидазы микроорганизмов, составляющих микробиом конкрентого человека, должен быть оценен не в меньшей мере. Это комплекс химических структур, обладающих денатурирующими свойствами. Это комплекс электролитов, обеспечивающих pH среды и степень диссоциации белков рКа. Техническое решение такой многопрофильной задачи сегодняшними средствами возможно. В первую очередь, от чего можно будет отталкиваться в дальнейшем, необходимо определить структуру белковой конструкции сенсибилизатора, которая проникла во внутреннюю среду макроорганизма. Такая конструкция может быть в разной степени деструкции, что будет характеризовать индивидуальную степень выраженности патологии больного. При этом необходимо учитывать стремление линейных структур белков под действием своих электростатических зарядов избежать состояния энтропии, упорядочить качество имеющейся в системе энергии, т.е. перевести вновь образующуюся конструкцию в глобулярную форму, которая, в силу потери части аминокислотных последовательностей в ходе деструкции, не будет повторять третичную структуру нативной белковой молекулы сенсибилизатора, с образованием вновь формирующихся конформационных эпитопов. Задавшись целью, наверняка возможно просчитать этапность образования третичной структуры, учитывая величины зарядов аминокислотных структур, что даст возможность разработать математические модели пространственной конфигурации белкового остатка.

Что касается компоновки лабораторного теста. Это должен быть набор синтетических пептидов, повторяющих последовательность эпитопов белка сенсибилизатора, который должен быть выявлен традиционными на сегодня молекулярными тестами у конкретного больного. К выбору эпитопных маркеров в таком тесте предстоит разработать методику. Одно ясно, что подход должен носить системный характер.

Полученная по результату тестирования остаточная конструкция сенсибилизатора даст возможность выявить пробелы в перечне факторов деструкции у больного. Решить такую задачу возможно, сопоставляя пространственную конструкцию нативной белковой молекулы-сенсибилизатора с перечнем тех аминокислотных остатков, которые были выявлены в ходе серологического эпитопного тестирования сыворотки больного. Накладывая обрывки аминокислотных цепей на соответствующие участки нативной молекулы, возможно определить те связи, которые были разрушены в ходе деструкции. Это, в свою очередь, методом исключения даст возможность выявить ущербные у больного факторы деструкции, что выводит на персонализированный диагноз.

Огромный массив информации, необходимый для разработки принципов эпитопной аллергологии, существует, он структурирован, разнесен в специализированные базы данных. Основные из них собраны в архивные, курируемы и производные - содержащие данные из первых двух.

Архивные базы данных представляют собой неупорядоченный или малоупорядоченный массив информации, который формируется свободным образом, то есть любой пользователь может поместить свои данные в такие базы. Очень часто в архивных базах данных можно встретить ошибочные данные. Поэтому к информации, полученной из таких баз данных, нужно относиться с большой осторожностью и обязательно подвергать дополнительной проверке. В качестве примеров архивных баз данных, можно привести следующие: GeneBank & EMBL (база данных первичных нуклеотидных последовательностей) и PDB (база данных пространственных структур белков).

К наиболее известным курируемым базам данных относятся: Swiss-Prot (наиболее качественная база данных, содержащая аминокислотные последовательности белков), KEGG (база данных различных метаболических путей), FlyBase (посвящена Drosophila), COG (база данных ортологичных генов) и другие.

Третий тип баз данных - производные, образуемые в результате обработки данных из архивных и курируемых баз данных. Например, SCOP (база данных структурной классификации белков), PFAM (семейства белков), GO (Gene Ontology) (классификация генов, одной из основных задач этой базы является упорядочивание терминологии названий генов), ProDom (база данных посвящена белковым доменам), AsMamDB (база по альтернативному сплайсингу млекопитающих).

По специализации белковых баз данных можно выделить несколько их типов:

• Базы данных по протеомике. Содержат информацию о протеоме или какого-нибудь организма (человек, мышь, дрозофила, дрожжи и т.д.), или о протеоме каких-то определенных типов органелл, клеток, тканей (протеом ядра, протеом мышечных клеток, нервной ткани и т.д.).

• Базы данных белковых семейств, в основу которых положена классификация белков в семейства, суперсемейства, кланы и т.д. Есть универсальные базы данных, которые собирают информацию по всем семействам, а есть специализированные, которые посвящены конкретному семейству белков.

• Базы данных, посвященные структуре белковых молекул. В основе этих баз данных лежит определенный уровень структурной организации белков. Это могут быть базы, представляющие информацию об аминокислотной последовательности белка, о вторичной структуре, третичной. Существует много баз данных, посвященных различным белковым доменам.

• Базы данных, посвященные белковым взаимодействиям. К ним относятся базы о белокбелковых взаимодействиях, например базы данных рецепторов и их лигандов, базы белковых коопераций определенной локализации (мембрана, митохондрии, ядро), белков, контактирующих при выполнении определенной функции (транспортная сеть, сигнальные каскады). Кроме того, в эту группу входят базы данных, посвященные взаимодействиям белков с другими молекулами, например с РНК, ДНК. Есть базы данных по антителам, которые тоже являются белками, и антигенам.

Все больше и больше накапливается информации по проблеме деградации белков, протеолитических ферментах, сайтах протеолиза и т.д. Создаются специализированные базы данных, одной из которых является NC-IUBMB. Эта база данных создана Номенклатурным Комитетом Международного Союза Биохимиков и Молекулярных Биологов и посвящена классификации ферментов, и в том числе классификации протеолитических ферментов.

Протеолитические ферменты, участвующие в расщеплении белковых молекул, относятся к классу гидролаз (ЕС 3). Для обозначения данных ферментов рекомендован термин «пептидазы» или «пептидные гидролазы» (подкласс ЕС 3.4). В качестве синонима предложено использовать термин «протеаза». Эти ферменты делятся на две большие группы: экзопептидазы, расщепляющие пептидную связь только вблизи концов белковой молекулы (субподклассы ЕС 3.4.11-19), и эндопептидазы, действующие изнутри полипептидной цепочки (субподклассы ЕС 3.4.21-24 и ЕС 3.4.99). После съезда Номенклатурного Комитета в 1984 году, для обозначения этих групп использовались термины: «пептидазы»экзопептидазы и «протеиназы»эндопептидазы. Однако в настоящее время они не употребляются в таком контексте. Номенклатура пептидаз довольно сложна, так как бывает трудно определить специфичность ферментов. Специфичность может зависеть от природы нескольких аминокислот, расположенных вблизи участка гидролиза, и от конформации аминокислот. Классификация использует дополнительные критерии для описания каталитического механизма. Группа экзопептидаз делится на несколько подгрупп:

• Аминопептидазы (ЕС 3.4.11) отщепляют один аминокислотный остаток от N-конца полипептидной цепи;

• Дипептидили трипептидил-пептидазы (ЕС 3.4.14) отщепляют дипептид или трипептид от N-конца;