научная статья по теме ПОВРЕЖДЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ ФУНКЦИЙ НЕЙТРОФИЛОВ НА РАННЕЙ СТАДИИ ОЖОГОВОЙ БОЛЕЗНИ Биология

Текст научной статьи на тему «ПОВРЕЖДЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ ФУНКЦИЙ НЕЙТРОФИЛОВ НА РАННЕЙ СТАДИИ ОЖОГОВОЙ БОЛЕЗНИ»

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.

Показать целиком