Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

1.3. Роль цитокинов в реализации врожденного и адаптивного иммунитета при термической травме

Цитокины относятся к классу сигнальных молекул, наряду с нейротрансмиттерами, гормонами и аутокоидами. Известны 5 групп цитокинов в зависимости от их доминирующего биологического действия:

1) провоспалительные;

2) антивоспалительные;

3) факторы, вызывающие рост и дифференцировку лимфоцитов;

4) гемопоэтические колониестимулирующие факторы;

5) факторы, вызывающие рост мезенхимальных клеток.

Синтезируясь в очаге повреждения, цитокины воздействуют практически на все клетки, участвующие в развитии воспаления, включая гранулоциты, макрофаги, фибробласты, клетки эндотелия и эпителия, Т- и В-лимфоциты. В рамках иммунной системы цитокины осуществляют взаимосвязь между врожденным и адаптивным иммунитетом, действуя в обоих направлениях [71]. Значение цитокинов при повреждении тканей трудно переоценить как на местном, так и на системном уровне. В случае несостоятельности местных защитных реакций при воспалении в кровоток попадают цитокины, и их действие проявляется на системном уровне, что приводит к развитию острофазового ответа на уровне всего организма.

В развитии воспаления при ожогах важная роль принадлежит провоспалительным цитокинам: ФНО-α, ИЛ-1, ИЛ-6. Установлено, что сразу после обширных глубоких ожогов уровень ФНО-α в сыворотке крови повышается, причем это повышение у умерших больных было больше, чем у выживших. Способностью активировать макрофаги и тем самым увеличивать продукцию ФНО-α и ИЛ-1 обладает тканевая жидкость, взятая из-под ожогового струпа. ИЛ-1 одним из первых влияет на активацию Т-лимфоцитов, способствуя повышению адгезии нейтрофилов и лимфоцитов к эндотелиальным клеткам. Установлено, что уровни сывороточных ФНО-α, ИЛ-1 и ИЛ-6 сразу после ожога значительно возрастают, а затем к 2–3-й неделям после ожога снижаются, но к моменту полного заживления ран вновь повышаются, не достигая, однако, того уровня, который был сразу после ожога [304]. Пик спонтанной продукции цитокинов, в частности ИЛ-1α, ИЛ-1β, ИЛ-2, ИЛ-6, в клетках лимфатических узлов, дренирующих зону термического поражения, наблюдается на 3-й день после ожога. Кроме изменения концентрации в плазме у больных с ТТ самих провоспалительных цитокинов, зафиксирован прирост уровня растворимых рецепторов ИЛ-1 и ФНО-α, которые могут связываться со своими лигандами и блокировать их избыточные эффекты на клетки.

При ТТ нарушение пролиферации и дифференцировки Th-2 и Th-1 связывают соответственно со снижением продукции макрофагами ИЛ-12 и увеличением продукции ИЛ-4 и ИЛ-10 [205]. Уровень некоторых цитокинов в крови при ТТ рассматривается как патофизиологическое звено поражения органов, развития полиорганной недостаточности и сепсиса [52]. По изменению уровня циркулирующего ИЛ-8 можно судить о степени поражения дыхательной системы. При обширных ожогах, осложненных органной недостаточностью и инфекцией, уровень ИЛ-1 в крови снижается, что, обусловлено истощением моноцитов. Наоборот, уровень ФНО-α, ИЛ-6 и ИЛ-8 у таких больных повышается и достигает очень высоких значений при синдроме системного воспалительного ответа (сепсисе).

Группой китайских исследователей при анализе 160 случаев больных с тяжелыми ожогами установлена прогностическая роль повышения, особенно в первые 5 суток после ТТ, концентрации ИЛ-10 (> 77 пг/мл), но не повышения ИЛ-6 в связи с возникновением и неблагоприятным исходом сепсиса [308]. Именно высокий уровень ИЛ-10 связывают с высоким риском септических осложнений после ожогов [186]. Установлена роль оксида азота (II) в изменении продукции ИЛ-10 при ожогах [200].

Другие исследователи включают в критерии неблагоприятного исхода при сепсисе и повышение концентрации ИЛ-6 [219]. Более того, значительный прирост ИЛ-6, а также снижение TGF-b1 рассматриваются как предвестник летального исхода при ожоговом сепсисе [300]. Установлено, что одним из факторов повышения ИЛ-6 при ТТ является снижение концентрации ИЛ-4 (отрицательная достоверная корреляция), поэтому уровень ИЛ-4 также рассматривается как прогностический фактор возникновения осложнений [194]. На линии мышей с нокаутированным геном ИЛ-6 показано, что в его отсутствии значительно снижается продукция ФНО-α и ИЛ-10 после травмы, что вскрывает патофизиологическую роль ИЛ-6 в развитии септических осложнений и шока после ожогов [198]. В первые 7 дней после ТТ обнаружены значимые корреляции между повышением ИЛ-10 и снижением ИЛ-12 в сыворотке, а применение ИЛ-12 в экспериментальной терапии значительно улучшало прогноз и выживаемость, в том числе в связи с повышением уровня ИФН-γ и увеличением пролиферации Т-лимфоцитов [133]. В целом, терапевтический эффект ИЛ-12 связывают с восстановлением уровня Th1-зависимых цитокинов – ИЛ-2 и ИФН-γ [133, 205].

Сведения о цитокиновом профиле при термической травме противоречивы. Большинство исследователей констатируют значимые в иммунореактивности при термической травме снижение продукции ИФН-гамма, ИЛ-2, повышение – ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-10 [151, 228]. Установлена роль CD8 + лимфоцитов в изменении уровня цитокинов при ожогах, они вносят существенный вклад как в повышение синтеза ИЛ-4, так и падение уровня ИФН-γ [303]. Анализ временной картины сывороточного профиля более 20 цитокинов при экспериментальной ТТ у мышей линии C57BL/6 установил значительный подъем сразу после ожога ИЛ-6, ИЛ-1β, Г-КСФ, ГМ-КСФ, ФНО-α, ИЛ-17, MIP-1α, RANTES; снижение ИЛ-3, ИЛ-5; двухфазное изменение уровня ИЛ-10, ИЛ-12, ИФН-γ – снижение в первые сутки, затем повышение и нормализация к 10 суткам наблюдения [126]. Другие исследователи констатируют у детей в течение первой после ожогов недели повышение уровня в сыворотке ИЛ-1b, ИЛ-2 ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-7, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12p70, ИЛ-13, ИЛ-17, ИФН-γ, МСР-1, MIP-1b и Г-КСФ, которые возвращаются к нормальному уровню в течение 5 недель [124]. Однако, следует учитывать, что цитокиновый профиль у детей имеет существенные отличия, в том числе при ожогах, особенно это относится к уровню ИЛ-1b, ИЛ-1a (выше у детей); ИЛ-5, Г-КСФ (выше у взрослых), ИЛ-18 был выше у детей по сравнению со взрослыми в течение третьей недели после ожога, концентрации ИЛ-13, ИЛ-15, MCP-1 и MIP-1α имеют различную временную динамику у детей и взрослых [125].

Показано, что снижение продукции ИЛ-2 имеет очень важное значение в развитии Т-клеточной иммунодепрессии, концентрация ИЛ-2 в сыворотке у обожженных пациентов обратно коррелирует с тяжестью ТТ, а минимальный уровень фиксируется у умерших больных [263, 304]. Интересно, что уровень ИЛ-2 в сыворотке после ТТ снижается, но количество и структура рецепторов к ИЛ-2 на поверхности Т-лимфоцитов не изменяется, пролиферация Т-клеток может быть восстановлена до нормального уровня экзогенным ИЛ-2 [147, 203]. Циркулирующие иммуносупрессивные соединения, такие как простагландин E2, могут отрицательно повлиять на образование и действие ИЛ-2.

Не менее значимым в развитии иммунодепрессии Т-звена является снижение концентрации ИФН-γ в сыворотке после ТТ [272]. Кроме того, на линии мышей WT C57/BL6, нокаутированных по гену ИФН-γ (ИФН-γ -/-), установлена роль последнего при ТТ не только в снижении Т-иммунореактивности, но и усилении катаболических процессов, снижении массы тела, объема мышечной ткани [188]. Показана роль белка B7-H1 (PD-L1) на макрофагах в кооперации с CD4-лимфоцитами, изменение которой при ожогах приводит к угнетению продукции ИФН-γ [298].

Сразу после повреждения ткани начинается процесс репарации. В жидкости ожоговых пузырей обнаружено большое количество цитокинов и факторов роста, которые стимулируют заживление раны – ТФР, ИЛ-6 и ТФР-β, ЭФР и FGF, очень низкие уровни ИЛ-1α, ИЛ-1β, и ИЛ-8. Добавление 1 % пузырной жидкости к среде для культивирования клеток способствовало росту кератиноцитов. Ключевую фиброгенную роль отводят также PDGF, IGF (инсулиноподобный фактор роста) и FGF-b (фактор роста фибробластов бета), которые способны смещать баланс в сторону фиброобразования и активировать пролиферацию фибробластов.

TGF-b играет важную роль в процессе заживления раны. Непосредственно после повреждения он в большом количестве высвобождается из дегранулирующих тромбоцитов, выполняя функцию хемоаттрактанта для лимфоцитов, фибробластов и нейтрофилов. Существуют как минимум три подвида данного фактора: TGF-b1, -b2, -b3. Первые два являются важнейшими стимуляторами синтеза коллагена и протеогликанов, а также препятствуют распаду коллагена. TGF-b3 тормозит образование соединительной ткани. В фибробластах, выделенных из гипертрофических рубцов, достоверно снижена экспрессия TGF-b2, тогда как в фибробластах келоидных рубцов снижена экспрессия TGF-b3 [78, 254].

Среди факторов роста представляет интерес эпидермальный фактор роста (ЭФР, EGF), его полипептидная цепочка состоит из 53 аминокислот с общей молекулярной массой около 6 кДа. EGF был открыт в 1962 г., а получен в виде препарата в 1975 г. EGF присутствует в клетках всех тканей организма, регулирует рост клеток [294]. Хотя рецептор EGF был открыт более 30 лет назад, механизм его активации до сих пор не ясен и интенсивно исследуется. Семейство рецепторов EGF насчитывает 4 типа: EGFR (ErbB1 или HER1), ErbB2 (HER2, Neu), ErbB3 (HER3), и ErbB4 (HER4) [72, 95]. Наиболее изучен EGFR, также известный как ErbB1, или HER1, – это трансмембранный гликопротеин с массой около 170 кДа, имеет внеклеточный лиганд-связывающий домен с двумя цистеин-богатыми областями, одним α-спиральным трансмембранным доменом и цитоплазматическим доменом, который обладает тирозинкиназной активностью [68, 103, 120, 238]. С помощью биофизического, биохимического и кристаллографического исследования структуры рецептора EGF установлена важная роль в его активации юкстамембранной области, а также участие тирозинкиназы в пострецепторной передаче сигнала [171]. С использованием химеров EGF установлено значимое сильное взаимодействие EGF с ErbB-1 и менее выраженное с гетеродимерами ErbB-2/ErbB-3 в механизмах пострецепторной сигнализации [268].

EGF связывается с рецепторами на поверхности клеточных мембран, стимулирует таксис противовоспалительных клеток, а также модулирует пролиферацию и дифференциацию восстанавливающихся после повреждения клеток, особенно эпидермоцитов, что способствует быстрому и качественному заживлению ран [123, 222]. EGF стимулирует пролиферацию фибробластов и влияет на продукцию ими простагландинов, протеогликанов, коллагена, ростовых факторов и ряда цитокинов, включая колониестимулирующие факторы, интерлейкины и интерферон.

В нормальных условиях содержание этого фактора роста в организме человека относительно невелико и стабильно. Но при повреждениях в ране возрастает концентрация EGF, который стимулирует пролиферацию и дифференцирование оставшихся на поверхности ран или в ее краях кератиноцитов. Интересно, что кератиноциты продуцируют неактивную форму цитокина и лишь в случае поражения кожи образующиеся при этом раневые протеазы превращают неактивную форму вещества в активную. При различных заболеваниях, анемии, инфекциях, истощении достаточного количества EGF не вырабатывается, поэтому заживление ран происходит гораздо дольше и значительно менее эффективно, дополнительное использование EGF позволяет удовлетворить потребности тканей в этом веществе.

Изменение иммунореактивности и метаболические сдвиги гомеостаза после ТТ должны учитываться при рациональном терапевтическом подходе [152, 237]. В связи с этим, целесообразной является иммунологическая и метаболическая коррекция в лечении ожоговых больных [216].


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074