Избранные лекции по клинической ревматологии. Насонова В.А

5.Mountz J.D., Wu /., Cheng J., Zhou T. Autoimmune disease. A Problem of defective apoptosis // Arthr. Rheum. — 1994. — Vol. 37, N 10. — P. 1415— 1420.

6.Novel Therapeutic Agents for the Treatment of Autoimmune Diseases

//Eds V. Strand, D.L.Scott, L.S.Simon // — New York Marcel Dekker, Inc., 1997.

— 309 p.

30

Лекция 3

НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ИССЛЕДОВАНИИ ВОСПАЛЕНИЯ ПРИ РЕВМАТИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ

Член-корр. РАМН профессор Е.Л.Насонов, канд. мед. наук М.

Ю. Самсонов (кафедра ревматологии ФППО Московской медицин-

ской академии им. И.М.Сеченова)

Воспаление — фундаментальный физиологический процесс, направленный на защиту организма от патогенных возбудителей и репарацию тканей после физического, химического или микробного повреждения. Воспаление может быть острым или хроническим. Острое воспаление характеризуется сосудистой реакцией, активацией нейтрофилов и тучных клеток, а хроническое — активацией мононуклеарныхя клеток (макрофаги, лимфоциты, плазматические клетки), а также фибробластов, присутствие которых отражает пролиферацию соединительной ткани. Хроническое воспаление обычно следует за острым, ноянередко воспалительный процесс с самого начала имеет черты хронического. Последнее особенно характерно для ревматических заболеваний, особенностью которых является нарушение иммунных механизмов, обеспечивающих элиминацию потенциально патогенных агентов (которые в большинстве случаев не известны) и ограничивающихя выраженность воспалительных реакций [2].

Основу воспаления составляет каскад биохимических и иммунологических процессов, регуляция которых осуществляется очень большим числом гуморальных медиаторов. Среди них особое место занимают цитокины — низкомолекулярные белковые молекулы, обеспечивающие процесс межклеточных коммуникаций, к которым относятся колониестимулирующие факторы (КСФ), факторы роста, интерлейкины (ИЛ), хемокины, фактор некроза опухоли (ФНО) и интерфероны (ИФ) [16]. Все цитокины обладают следующими общими свойствами:

—низкой молекулярной массой (менее 80 kD);

—аутокринным и паракринным способом клеточной регуляции;

31

—связыванием с высокоафинными рецепторами, специфичными для каждого цитокина или групп цитокинов;

—участием в регуляции синтеза ДНК, РНК и белка в клетках;

—плеотропной биологической активностью;

—взаимодействием друг с другом и другими медиаторами.

Каждый цитокин обладает перекрещивающейся, синергическойя или ингибирующей активностью по отношению к другим цитокинам. Это свойство цитокинов обеспечивает оптимальное развитие иммунного ответа, в рамках так называемой «цитокиновой сети» (cytokine network). Последняя рассматривается как саморегулирующаяся система, в функционировании которой наряду с самими цитокинами принимают участие другие молекулы, в том числе антагонисты цитокиновых рецепторов, растворимые рецепторы цитокинов, антитела кя цитокинам, ингибиторные белки и др.

По функциональной активности цитокины можно условно подразделить на 5 основных групп:

1)«провоспалительные»: ИЛ-1, ФНО, ИФ , хемокины;

2)участвующие в клеточной деструкции: ФНО, ИЛ-2, ИЛ-15,

ИФ ;

3)способствующие синтезу антител: ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-9,

ИЛ-10, ИЛ-13;

4)участвующие в аллергических реакциях: ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5,

ИЛ-9, ИЛ-13;

5)«антивоспалительные»: ИЛ-4, ИЛ-10, трансформирующий фактор роста (ТФР)- .

По современным представлениям, характер иммунного ответа, воя многом определяющий особенности развития воспаления при различных заболеваниях человека, зависит от «селекции» или преимущественной активации определенных субпопуляций Т-лимфоцитов (главным образом CD4+), которые обладают способностью синтезироватьяцитокины различных типов [15,17]. Условно выделяют 3 субпопуляции Т-лимфоцитов, которые обозначаются как Тh1-, Th2 и Th0-клетки. К цитокинам Тh1-типа относят ИЛ-2, ИЛ-12, ИФ-и фактор некроза опухоли, к цитокинам Тh2типа — ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-13 ияИЛ-10. Профиль синтеза цитокинов, соответствующий представленным характеристикам Th1 или Тh2-клеток, но не обязательно опосредуемый именно CD4+ Т-лимфоцитами, определяется соответственно как Th1 и Тh2-типы иммунного ответа. Предполагают, что Th2-клетки обеспечивают в первую очередь хелперный сигнал в отношении синтеза антител и принимают участие в развитии аллергиче-

32

скихяреакций, в то время как Th1-клетки вовлечены в реакции клеточногояиммунитета, а именно гиперчувствительность замедленного типа, воспаление, клеточную цитотоксичность. Кроме того, в процессе развития CD4+ Т-лимфоциты часто проходят через Th0-стадию, в которойя синтезируют ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5 и, вероятно, другие типы цитокинов. Выделена клеточная популяция, активно синтезирующая ТФР- , которая получила название Тh3-клетки. Как уже отмечалось, характерной особенностью цитокинов, синтезирующихся Тh1и Тh2-клетками, является ингибирование дифференцировки и эффекторных функцийяреципрокных фенотипов Th-клеток в рамках «цитокиновой» сети. Например, ИФ-(цитокин Тh1типа) подавляет пролиферацию Тh2-клеток, а ИЛ-10 (цитокин Тh2-типа)

— синтез цитокинов Тh1-клетками.

Имеющиеся в настоящее время данные позволяют условно классифицировать некоторые заболевания и патологические состояния сяучетом преобладающего профиля синтеза цитокинов (рис. 3. 1). Следует также иметь в виду, что профиль синтеза цитокинов может существенно меняться в различных фазах заболевания. Например, при РАя в дебюте заболевания отмечается увеличение числа клеток, синтезирующих ИЛ-2

иИФ- , а в хронической стадии — клеток, синтезирующих ИЛ-6, ИЛ-10

иФНО- . При СКВ у больных с лимфаденопатией и нефротическим

синдромом отмечается увеличение синтеза ИЛ-6 и ИФ- , а уровень ФНО-в пределах нормы, при развитии тромбоцитопении, напротив, наблюдается увеличение уровня ФНО- . Профиль синтеза цитокинов при воспалительных заболеваниях находится под строгим генетическим и гормональным контролем. Например, у больных СКВ обнаружен полиморфизм гена ИЛ-10, наличие которого коррелирует с увеличением синтеза ИЛ-10. При РА снижениеяуровня андрогенов ассоциируется с уве-

личением синтеза ИЛ-12, который индуцирует секрецию ИФ-и способствует пролиферации Th1-клеток.

Во время беременности отмечается увеличение синтеза цитокиновя Тh2-типа и снижение синтеза цитокинов Тh1-типа. Это позволяетя объяснить причины нередко наблюдаемого обострения заболевания уя беременных женщин, страдающих СКВ.

Поскольку именно нарушение синтеза цитокинов лежит в основея патогенеза воспалительных заболеваний человека, для их леченияя применяют фармакологические препараты и биотехнологические агенты (например, моноклональные антитела), соответственно ингибирующие синтез или блокирующие активность «провоспалительных» цитокинов. В последние годы изучается возможность использованияя методов так называемой генной терапии, позволяющей восполнитьянедостаток синтеза иммунорегуляторных (главным образом антивоспалительных) цитокинов. Кроме того, некоторые цитокины, полученные методами генной инжене-

33

рии (эритропоэтин, КСФ, ИФ, ИЛ-2 и др.), используются в клинической практике для стимуляции гемопоэза, противовирусного и противоопухолевого иммунитета.

Рис. 3.1. Преобладающий тип иммунного ответа при ревматических заболеваниях.

Интегральным компонентом воспалительного процесса являютсяя эндотелиальные клетки (ЭК), которые выполняют многообразныея функции, в том числе селективные, транспортные и барьерные, участвуют в метаболизме внеклеточного матрикса, биосинтезе разнообразных цитокинов, регулируют процессы свертывания крови и агрегации тромбоцитов, сосудистый тонус и др. [6, 7, 10]. Эндотелиальные клетки участвуют во

34

всех фазах острого и хронического воспаления, таких как начальная вазодилатация, увеличение сосудистойяпроницаемости, прилипание, трансмиграция и активация лейкоцитов, ангиогенез и фиброплазия. Рециркуляция и рекрутирование (накопление) лейкоцитов в зоне воспаления опосредуются специфическим взаимодействием лиганд—рецептор между клеточными молекулами адгезии (КМА), поверхностная экспрессия которых на мембранах ЭК и лейкоцитов усиливается (или индуцируется) цитокинами и другимиявоспалительными медиаторами. В настоящее время охарактеризовано более 30 КМА, которые составляют 3 основных семейства, — селектины (L-селектин, Р-селектин, Е-селектин), интегрины и суперсемейство иммуноглобулинов (ICAM-1, ICAM-2, ICAM-3 и др.). КМАя обеспечивают костимуляторный сигнал для активации лейкоцитов ия пролиферации лимфоцитов, регулируют миграцию лейкоцитов из кровяного русла и их накопление в зоне тканевого воспаления.

Развитие и прогрессирование воспаления при ревматических заболеваниях тесно связано с аутоиммунными механизмами. Такие воспалительные ревматические заболевания, как СКВ, РА, системная склеродермия, синдром Шегрена, полимиозит (дерматомиозит), гранулематоз Вегенера, являются наиболее яркими прототипами аутоиммунных болезней человека, в основе которых лежит нарушение толерантности к собственным антигенам, приводящее к развитию иммунногоя ответа против нормальных тканей, как если бы они были чужеродными антигенами. Этот процесс в свою очередь опосредуется сложнымя взаимодействием генетических, иммунологических факторов, различных инфекционных (вирусы, бактерии, паразиты) и других внешнесредовых воздействий (облучение, токсины, стресс, лекарства, вакцинация и др.), дефектов гормональной и нейроэндокринной регуляции. Предрасположенность к аутоиммунным ревматическим заболеваниямя носит мультифакториальный и полигенный характер.

Важное место в процессах иммунопатогенеза воспалительных ревматических заболеваний занимают нарушения механизмов апоптозая (или программированной гибели клеток). Апоптоз — фундаментальный процесс жизнедеятельности многоклеточных организмов, физиологическое значение которого заключается в элиминации поврежденных и патологически измененных клеток, поддержании нормальнойяархитектоники и размера тканей, предотвращении воспалительногояповреждения нормальных клеток. Особенно важную роль апоптоз играет в функционировании иммунной системы, а именно делециияТ-лимфоцитов в тимусе, механизмах цитотоксичности, опосредованной цитокинами (ФНО-и ИЛ-6 и др. ) и глюкокортикостероидамия(ГКС) в «созревании» антительного ответа (элиминация лимфоцитов, экспрессирующих низкоаффинные рецепторы для антигенов) и др. Предполагается, что дефекты апоптоза

35

могут вносить существенныйявклад в развитие воспалительных ревматических заболеваний за счетя следующих основных механизмов [23]: 1) нарушение делеции аутореактивных клеток; 2) экспрессия «скрытых» внутриклеточных аутоантигенов на клеточной мембране в виде макромолекулярных частиц; 3) нарушение свертывания крови (сосудистый эндотелий); 4) индукция синтеза провоспалительных цитокинов; 5) нарушение нормальнойярегенерации тканей.

Среди разнообразных патогенетических механизмов воспалительных ревматических заболеваний важное место принадлежит нарушению неоваскуляризации или ангиогенеза [13]. Напомним, что ангиогенез включает в себя несколько последовательно развивающихсяя этапов — цитокинининдуцированную активацию ЭК сосудистой стенки, разрушение эндотелиального матрикса протеолитическими ферментами, хемотаксис ЭК, развитие новых капилляров. В норме ангиогенез является регулируемым самоограничивающимся процессом (физиологический ангиогенез), который строго контролируется широкимяспектром медиаторов (цитокины, факторы роста и др. ), условно подразделяющихся на 2 основные группы: стимуляторы, или «проангиогенные» факторы (тромбоцитарный фактор роста, ИЛ-2, КСФ, фактор роста эндотелия, ТФР-и др. ), и ингибиторы, или «анти-ангиогенные» факторы (ИФ- , ИЛ-12, тканевый ингибитор металлопротеиназ и др. ). Синтез указанных медиаторов находится в сбалансированном состоянии. Однако при ряде патологических состояний, к которым наряду с воспалительными ревматическими заболеваниями (РАяи ССД), относят злокачественные новообразования, диабетическуюя ретинопатию, псориаз, баланс нарушается в сторону преобладанияясинтеза проангиогенных медиаторов, что приводит к «патологическому» ангиогенезу, ассоциирующемуся с хронизацией воспаления, развитию тканевой деструкции и фиброзу.

Благодаря открытию двух изоформ циклооксигеназы (ЦОГ), регулирующих образование простагландинов (ПГ), получены новые факты, уточняющие значение ПГ в развитии воспаления, иммунного ответа, апоптоза и др. [5, 11]. ЦОГ-1 проявляет функциональную активность структурного («housekeeping») фермента, регулирующего продукцию ПГ, участвующих в обеспечении нормальной (физиологической) функциональной активности клеток. Напротив, ЦОГ-2 в нормеяобнаруживается в большинстве тканей (за исключением мозга и коркового слоя почек) лишь в следовых количествах, однако ее экспрессия существенно увеличивается на фоне развития воспаления, зависит от активации фактора транскрипции (NF-kB) и подавляется глюкокортикостероидами. Полагают, что индукция ЦОГ-2 является компонентом координированного ответа организма на инфекцию и тканевое повреждение. К другим составляющим этого процесса относятся фосфолипаза А2 (ФЛА2), которая обес-

36

печивает высвобождение арахидоновой кислоты (субстрат для ЦОГ), ли- покортин-1, подавляющийя активность ФЛА2, и оксид азота (NO), обладающий способностью какястимулировать, так и ингибировать ЦОГ. Особенно существенноеязначение гиперэкспрессия ЦОГ-2 играет в патогенезе воспалительныхя заболеваний суставов. Установлено, что у крыс с адъювантным артритом выявляется увеличение экспрессии мРНК ЦОГ-2, но не ЦОГ-1, коррелирующее с выраженностью отека сустава. Отмечено увеличениея экспрессии ЦОГ-2 в микрососудах синовиальной оболочки при стимуляции ИЛ-1 и синовиальных клетках при РА. Индукторами ЦОГ-2 в синовиоцитах (а также хондроцитах и остеобластах) являются следующие медиаторы: форболовый эфир, липополисахарид, ИЛ-1Р, ФНО- , ТФР- , суперантиген ИФ-стимулированных клеток, в тоявремя как ГКС, ИЛ-4 и ИЛ-13 ингибируют экспрессию ЦОГ-2. Примечательно, что недостаток синтеза ИЛ-4 рассматривается в качествеяважного патогенетического механизма хронизации воспаления при РА. Получены данные о том, что ЦОГ-2-зависимая гиперэкспрессия простагландина Е2 в макрофагах приводит к увеличению синтеза ИЛ-6. Последний относится к числу наиболее важных медиаторов острофазового ответа при воспалительных заболеваниях человека и принимает участие в патогенезе РА, остеопороза и плазмоклеточных опухолей. Кроме того, ПГ вызывают увеличение экспрессии матриксныхя металлопротеиназ в синовиоцитах, стимулируют продукцию факторая роста сосудистого эндотелия синовиоцитами и, таким образом, могутявносить вклад в «патологический» ангиогенез. Матриксные протеиназы играют важную роль в развитии краевых костных эрозий, причемя увеличение экспрессии ЦОГ-2 коррелирует с увеличением уровня коллагеназы. Полагают, что стабильная гиперэкспрессия ЦОГ-2 повышает резистентность синовиоцитов к апоптозу и, таким образом, можетя иметь значение в поддержании «злокачественного» фенотипа синовиальных клеток, участвующих в образовании ревматоидного паннусая при РА. Расшифровка структуры ЦОГ-1 и ЦОГ-2 создала теоретические предпосылки для создания нового класса нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП), обладающих способностью селективно ингибировать ЦОГ-2, применение которых позволит повыситья эффективность и безопасность лечения заболеваний человека [22].

Многие современные тенденции в изучении механизмов иммунопатогенеза воспалительных ревматических заболеваний можно проследить на примере РА, характерной особенностью которого являютсяя постоянные боли, прогрессирующее нарушение функции суставов, приводящие к снижению качества жизни и ранней инвалидизации больных, увеличение риска сопутствующих заболеваний, таких как атеросклеротическое поражение сосудов, интеркуррентные инфекции, остеопоротические переломы костей скелета и др. Согласно современным представлениям, патогенез РА является динамическим процессом, кото-

37

рый, как с точки зрения патогенетических механизмов, так и клиниколабораторных проявлений, можно условно подразделить на несколько последовательно развивающихся стадий. Распознавание стадийности имеет не только очень важное теоретическое (для расшифровки фундаментальных механизмов хронизации воспаления при заболеваниях человека), но и практическое значение с точки зрения разработкиястратегических направлений фармакотерапии РА (табл. 3.1) [24].

Очевидно, что наиболее сложный и дискуссионный вопрос — возможность выделения нулевой стадии (предболезнь). О ее существовании косвенно свидетельствуют результаты немногочисленных морфологических исследований, указывающих на наличие воспалительныхяизменений в синовиальной ткани, полученной у больных РА из клинически не пораженных суставов, и обнаружение РФ в сыворотке «здоровых» людей за много лет до клинической манифестации РА. Однако достоверные маркеры, позволяющие прогнозировать возможностья развития РА, пока не разработаны. Пути воздействия на патологический процесс с помощью индукции толерантности к коллагену илиявакцинации с использованием пептидных фрагментов, имитирующихя«патогенные» эпитопы Т-клеточных рецепторов, хотя и являются предметом интенсивных экспериментальных исследований, но пока обсуждаются только гипотетически.

Значительно лучше изучена «ранняя» стадия РА (или дебют болезни), характеризующаяся развитием синовита и системных (главнымя образом острофазовых) проявлений. В этот период основное патогенетическое значение имеют два тесно взаимосвязанных процесса. Вопервых, активация (антигенспецифическая ?) CD4+ Т-лимфоцитов поя Th1-типу, характеризующаяся избыточным синтезом ИЛ-2, ИФ- ия ИЛ17. Во-вторых, дисбаланс между гиперпродукцией «провоспалительных» цитокинов преимущественно макрофагальной природыя (ФНО , ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8 и др.) и антивоспалительных цитокиновя (ИЛ-10, растворимый антагонист ИЛ-1, растворимые ФНО- -рецепторы, ИЛ-4) с преобладанием продукции первых над вторыми рассматривается в качестве ведущего фактора, определяющего характерныйядля РА очень быстрый переход острого воспаления в хроническое [12]. Полагают, что одним из важных последствий хронического воспалительного процесса, определяющего формирование ревматоидногоя паннуса, является стимуляция «патологического» ангиогенеза. Действительно, в синовиальной ткани, полученной от больных РА, выявлен широкий спектр проангиогенных медиаторов. Среди них особоеязначение придают фактору роста эндотелия, обладающего способностью индуцировать хемотаксис и митогенез ЭК и моноцитов и другиеяпроангиогенные эффекты.

38

Таблица 3.1. Клинико-рентгенологические проявления и терапевтические подходы к лечению РА в зависимости от патогенетической стадии заболевания

Знак вопроса (?) обозначает лечение в стадии разработки.

39