УСПЕХИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ, 2012, том 132, № 3, с. 297-311
УДК 57.576.32/.36; 616-001.1; 616-002-008.953-092
ПОВРЕЖДЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ ФУНКЦИЙ НЕЙТРОФИЛОВ НА РАННЕЙ СТАДИИ ОЖОГОВОЙ БОЛЕЗНИ
© 2012 г. А. А. Галкин, В. С. Демидова
ФГБУ "Институт хирургии им. А. В. Вишневского " Минздравсоцразвития, Москва E-mail: demidova@ixv.comcor.ru, demidova@ixv.ru
Обобщены литературные данные о влиянии ожоговой травмы на такие функции нейтрофилов крови, как хемотаксис, фагоцитоз, респираторный взрыв и секреция, а также о механизмах активации и иммуносупрессии нейтрофилов на ранней стадии ожоговой болезни.
Ключевые слова: нейтрофилы, ожоговая травма.
ВВЕДЕНИЕ
Тысячи людей умирают ежегодно от осложнений, вызванных ожоговой болезнью. Некоторые пациенты умирают от шока уже в первые часы, но главный фактор, определяющий от 50 до 80% всех смертей от ожогов, это инфекция [9]. Ожоговые пациенты особенно чувствительны к инфекции в сравнении с другими травматизированны-ми пациентами, потому что они потеряли кожный барьер.
Нейтрофилы представляют самую многочисленную группу лейкоцитов, клеток воспаления, циркулирующих в крови, они обеспечивают первую линию обороны организма против острых бактериальных и грибковых заболеваний. Ней-трофилы чувствительны к сигналам, исходящим от их локального окружения, они реагируют не только на инфекционную нагрузку, но и на неинфекционные сигналы, поступающие из поврежденных тканей.
В здоровом организме циркулирующие с кровью нейтрофилы пребывают в состоянии покоя, они не адгезируют к эндотелию и их распределение в кровяном русле в основном определяется физическими параметрами скорости кровотока, диаметром просвета сосудов и жесткостью или деформабильностью нейтрофилов.
В участках повреждения тканей нейтрофи-лы начинают проявлять защитные функции, они адгезируют к активированному эндотелию капилляров и венул, мигрируют через стенку сосудов и интерстициальные ткани к месту инфекции, фагоцитируют и убивают вторгшиеся микроорганизмы, а также очищают рану от поврежденных клеток, используя токсические
кислородные радикалы и протеолитические ферменты.
Обычное место инфекции при ожогах - это ожоговая рана. В первые 24 часа после ожога нейтро-филы являются доминирующей клеткой воспаления в ране. У пациентов с большими ожогами (более 30% поверхности тела) выход нейтрофилов в очаг воспаления становится более продолжительным, выход мононуклеаров в рану наблюдается после 48 часов и после 72 часов ожоговая рана содержит смесь нейтрофилов и мононуклеаров [74].
Нейтрофилы выполняют большинство ранних неспецифических ответов на инфекцию и травму и поэтому должны быть в достаточном количестве и в хорошем функциональном состоянии. При ожогах 30% поверхности тела количество лейкоцитов в крови превышает норму в 3-5 раз. Парадокс термической травмы заключается в том, что нейтрофилы количественно увеличены, но при этом качественно повреждены [48].
Дисфункции нейтрофилов, выделенных из крови пациентов или экспериментальных животных с экстенсивными ожоговыми повреждениями, отмечены в многочисленных сообщениях. Дисфункции включают дефективный хемотаксис, фагоцитоз, бактерицидную активность, окислительный метаболизм, утрату лизосомальных ферментов. Комбинация потери кожи с иммунной депрессией после термической травмы предрасполагает ожоговых пациентов к увеличенному риску возникновения инфекции.
В нашу задачу входило рассмотреть функциональное состояние нейтрофилов крови на ранней стадии ожоговой болезни, когда нейтрофил выступает как доминирующая клетка защиты организма от инфекции. Ранняя стадия характе-
ризуется тем, что в большинстве случаев протекает с минимальным участием инфекции. Обычно такое состояние может длиться от 3 до 7 суток от момента получения ожога [15]. От функционального состояния нейтрофилов в этот период в значительной мере зависит дальнейшее течение болезни.
Два доминирующих понятия - активация и примирование - используются при оценке функционального состояния нейтрофилов при различных типах воспаления.
АКТИВАЦИЯ НЕЙТРОФИЛОВ
Одним из первых признаков активации ней-трофила и его потенциальной способности осуществлять бактерицидное действие служит продуцирование клеткой реактивных окислительных метаболитов. В ответ на различные активирующие стимулы нейтрофилы интенсивно потребляют кислород и выделяют значительные количества супероксид-аниона. Респираторный взрыв происходит вследствие активации NADPH-оксида-зы - многокомпонентного фермента плазматической мембраны нейтрофилов, составляющего главную антимикробную систему фагоцитов
[30].
Супероксид-анион, образовавшийся на наружной стороне нейтрофила или внутри фагосомы, под действием фермента супероксиддисмутазы восстанавливается до О2 с образованием перекиси водорода Н2О2, а фермент каталаза разрушает активную перекись до О2 и Н2О.
Супероксид-анион и перекись водорода являются предшественниками многих гораздо более сильных реактивных кислородных метаболитов активированного нейтрофила. В первичных или азурофильных гранулах нейтрофилов содержится фермент миелопероксидаза (МРО), который, соединяясь с Н2О2, в присутствии ионов С1- производит в ближайшем окружении нейтрофила много токсичных форм кислорода: гипохлорную кислоту, хлорамины, альдегиды и синглетный кислород. В условиях патологии, таких как острые поражения легких и сепсис, возникающие при чрезмерной активации нейтрофилов супероксид-анион, перекись водорода и, в особенности, производные от них вторичные радикалы оказывают токсическое действие на собственные ткани организма. Токсичность кислородных радикалов связана с окислительной модификацией белков, перекисным окислением мембранных липидов, инактивацией ферментов и ускоренным расщеплением протеазами.
Организм синтезирует защитные эндогенные антиоксиданты, включающие супероксиддисму-тазу, каталазу и глютатион пероксидазу, а также внутриклеточный редокс-регулируемый белок тиоредоксин.
Необходимо отметить, что циркулирующие взвешенные нейтрофилы не способны непосредственно производить повреждения тканей, цитотоксическое взаимодействие нейтрофилов с тканями требует особых условий.
Введение в кровь здоровым животным активаторов нейтрофилов или примирующих агентов, таких как G-CSF, С5а фрагмент комплемента, FMLP немедленно вызывает нейтропению, длящуюся несколько часов, маргинацию и агрегацию нейтрофилов в капиллярах, в особенности в легких. Удерживание активированных нейтрофилов в легких связано с увеличением их жесткости и затягиванием транзита нейтрофилов по легочным капиллярам. Представляет интерес то, что, несмотря на секвестрацию нейтрофилов в легких, отсутствуют утечка альбумина в альвеолярное пространство и эмиграция нейтрофилов, а повреждение легких либо минимально, либо отсутствует вовсе [39, 98, 99].
Показано, что секвестрация активированных нейтрофилов в легких связана с увеличением жесткости нейтрофилов, но увеличение проницаемости легочных микрососудов зависит от адгезии нейтрофилов к активированному эндотелию [101].
Увеличение жесткости нейтрофилов может приводить к опосредованному повреждению органов, вызванному закупоркой микрососудов, особенно это проявляется на фоне снижения пер-фузионного давления [39].
Массивное высвобождение токсических соединений происходит во время адгезии к эндотелию, эпителию или белкам матрикса нейтрофилов, активированных растворимыми стимуляторами. Для проявления цитотоксичности существенно, чтобы адгезия сопровождалась действием растворимых активаторов, при этом возникает феномен гиперактивации нейтрофилов [4, 39].
Наряду с генерацией кислородных радикалов цитотоксичность нейтрофилов при активации обеспечивается секрецией гранул. Нейтрофилы запасают в гранулах, как мембранные белки, так и растворимые белки, они могут встраиваться в плазматическую мембрану или выбрасываться в среду в зависимости от обстоятельств и обеспечивают адгезию к эндотелию, миграцию через базальную мембрану, фагоцитоз и киллинг микроорганизмов [23].
Секреция гранул при стимуляции и активации нейтрофилов осуществляется в иерархической последовательности: 1. секреторные везикулы, 2. желатиназные гранулы, 3. специфические гранулы, 4. азурофильные гранулы. В гранулах нейтрофилов содержится более 40 гидролитических ферментов и токсических молекул. Наибольшую опасность для организма-хозяина представляет секреция вовне азурофильных гранул.
Первичные или азурофильные гранулы являются типичными лизосомами. Зрелые азурофильные гранулы содержат миелопероксидазу, катепсин G, эластазу, лизоцим, ряд нейтральных протеаз и неферментные катионные белки. Азурофильные гранулы секретируются в фагосому при фагоцитозе и принимают непосредственное участие в переваривании поглощенных нейтрофилом бактерий. Большое значение в секреции азурофильных гранул имеет сигнализация, идущая с рецепторов адгезии, поэтому азурофильные гранулы наиболее трудно мобилизуются при действии растворимых стимуляторов секреции.
Появление лейкоцитарной эластазы в околоклеточном пространстве дегранулирующих нейтрофилов производит тотальное разрушение окружающих белков. Эластаза способна расщеплять эластиновые и коллагеновые волокна базаль-ной мембраны эндотелия, а также межклеточные контакты в эндотелии и эпителии и вызывать геморрагии в микрососудах; в плазме крови эластаза полностью нарушает регуляцию процессов свертывания, фибринолиза и кининогенеза, что приводит к тромбогеморрагическим осложнениям [8, 63].
Ткани способны защищаться от нерегулируемого протеолиза эластазой и другими протеаза-ми с помощью различных ингибиторов протеаз, таких как альфа 1-антипротеаза, секреторный ингибитор лейкопротеазы (SLPI), альфа 2-макро-глобулин и эглин, однако нейтрофилы способны преодолевать эту защиту, выделяя протеазы в микросреду, создаваемую нейтрофилом и поверхностью, на которой он адгезирован [63].
ПРИМИРОВАНИЕ НЕЙТРОФИЛОВ
Появление в крови провоспалительных ци-токинов и медиаторов даже в очень невысоких концентрациях способно вызывать примирование (происходит от "priming" - "подготовка") циркулирующих нейтрофилов. Примированный ней-трофил отличается от покоя
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.