Основные биологические эффекты ответа острой фазы

Под влиянием факторов, активирующих макрофаги (начало воспаления), происходит увеличение размеров макрофагов, изменение их строения, повышение скорости миграции и фагоцитарной активности.

Под влиянием факторов, тормозящих макрофаги (стадии завершения воспаления), отмечают снижение их способности к миграции и фагоцитозу, а также ускорению деления (элиминации) из макрофагов продуктов распада (цитолиза).

В начале развития воспалительной реакции больше выявляют провоспалительные эффекты ООФ, в конце воспаления – противовоспалительные эффекты.

• Провоспалительные эффекты ООФ обусловлены активизацией макрофагов, эндотелиоцитов, усилением экспрессии генов фосфолипазы А₂, синтеза печенью СРБ, образованием хемоаттрактантов для фагоцитов.

• Противовоспалительные эффекты обусловлены повышением в крови содержания глюкокортикоидов, церулоплазмина, α₁-антитрипсина. Чрезмерно выраженный ООФ может приводить к выраженному снижению массы тела, вплоть до истощения.

Если бы отсутствовали механизмы, сдерживающие развитие ответа острой фазы, это привело бы к неминуемому повреждению организма. Поэтому в организме эволюционно выработан ряд механизмов и систем, сдерживающих развитие преиммунного ответа. В качестве указанных факторов указывают:

• Глюкокортикоиды

• ИЛ-19

• Ингибирующий фактор роста β

• Интерфероны

• Аутоантитела к интерлейкинам и интерферонам

Медиаторы и белки ответа острой фазы

В развитии ответа острой фазы принимает участие большое количество цитокинов, которые вовлекаются в процесс по механизму каскадной реакции, т.е. один цитокин способен запускать синтез нескольких других цитокинов. Однако только 3 цитокина способны при введении в организм вызывать большинство эффектов ответа острой фазы: ИЛ-1, ИЛ-6 и фактор некроза опухоли α. Именно эти цитокины и относят к основным медиаторам ООФ.

ИЛ-1 синтезируется в организме различными клетками макрофагального и лимфоидного ряда, фибробластами, эндотелиоцитами, нейтрофилами и рядом других клеток. Основным источником ИЛ-1 в организме являются макрофаги и эндотелиоциты.

Покоящиеся клетки не продуцируют ИЛ-1. Выделение синтезированного ИЛ-1 начинается через 2-4 ч после стимуляции и достигает максимума через 1-2 сут.

В качестве индуктора синтеза ИЛ-1 и других медиаторов ООФ могут выступать:

• компоненты бактериальной стенки (липополисахариды, пептидогликаны, белок А и др.);

• стимуляторы фагоцитоза;

• АГ и иммунные комплексы;

• физические факторы (УФ-облучение, термические факторы).

Биологическое действие ИЛ-1:

1. Воздействие на макрофаги: стимуляция фагоцитоза, хемотаксиса, продукции ФНО, ИЛ-1, ИЛ-6, ПГЕ_2.

2. Воздействие на нейтрофилы: опосредованное усиление хемотаксиса, дегрануляции и индукции миелопероксидазы, лейкоцитоз.

3. Т-лимфоциты: усиление экспрессии ИЛ-2, стимуляция хемотаксиса.

4. В-лимфоциты: усиление экспрессии рецептора ИЛ-2, стимуляция пролферации преактивированных клеток.

5. NK-клетки: усиление цитотоксичности, продукции ИЛ-2.

6. Эндотелий: стимуляция пролиферации, усиление адгезивных свойств.

7. Базофилы: индукция выброса гистамина.

8. ККМ: усиление пролиферации полипотентных клеток.

9. Костная и хрящевая ткань: стимуляция продукции коллагеназы и ПГЕ₂.

10. Печень: снижение синтеза альбумина, усиление синтеза компонентов комплемента.

11. ЦНС: усиление продукции ПГЕ₂ и АКТГ, снижение аппетита, лихорадка.

Концентрация ИЛ-1 в крови у больных с инфекционным процессом коррелирует с подъемом температуры тела. Следует отметить, что целый ряд биологических эффектов ИЛ-1 (и других медиаторов ООФ) связан с его способностью стимулировать синтез ПГЕ₂ в тканях. В частности, через синтез ПГЕ₂ реализуются механизмы лихорадки, снижения массы тела, повреждение хрящевой и костной ткани и ряд других. Под влиянием ИЛ-1 синтез ПГЕ₂ в фибробластах увеличивается в 20 раз. Подавление синтеза ПГЕ₂ блокаторами фермента циклооксигеназы (ацетилсалициловая кислота, индометацин и т.п.) отменяет ряд эффектов ООФ.

Фактор некроза опухоли (ФНО). Фактор некроза опухоли первоначально был открыт как вещество, обладающее способностью вызывать некроз опухолевого узла in vivo и лизис опухолевых клеток in vitro. Фибробласты выделяют ФНО-α. При исследовании выделяемого цитотоксическими лимфоцитами медиатора лимфотоксина была показана его гомология с ФНО, что позволило присвоить ему наименования ФНО-β. Таким образом, исторически сложившееся имя не отражает спектр биологического действия этого цитокина.

ФНОa обладает мощным провоспалительным действием, которое обнаруживается, прежде всего, в местах его высвобождения. Он активирует лейкоциты, экспрессирует молекулы адгезии на мембранах эндотелиоцитов, способствуя миграции лейкоцитов из крови в межклеточный матрикс, стимулирует продукцию лейкоцитами активных метаболитов кислорода, секрецию провоспалительных цитокинов клетками воспалительной ткани, включая ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, g-интерферон. Во время пролиферации ФНОa способствует размножению фибробластов, стимулирует ангиогенез.

ИЛ-6 - важнейший индуктор синтеза белков острой фазы. Мишенью его действия служат гепатоциты, тимоциты и лимфоциты. Он также стимулирует гемопоэз, вызывая продукцию гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов, эритроцитов. Длительное повышение уровня ИЛ-6 в крови может быть причиной активации остеокластов, разрушающих кость. ИЛ-6 активирует ось «гипоталамус-гипофиз-надпочечники», вызывая секрецию кортикотропинвысвобождающего фактора нейронами гипоталамуса и прямо воздействуя на клетки передней доли гипофиза. Подобно ИЛ-1 он опосредует лихорадочный ответ на эндотоксин, стимулирует пролиферацию лейкоцитов в костном мозге.

ИЛ-8 - это семейство пептидов, которые вырабатываются макрофагами и клетками кожи по сигналу ИЛ-6. Он усиливает хемотаксис и краевое стояние лейкоцитов.

Белки острой фазы – это плазменные протеины, образующиеся преимущественно в печени, обладающие как прямым, так и опосредованным бактерицидным и/или бактериостатическим действием, служащие хемоатрактантами, неспецифическими опсонинами и ингибиторами альтерации.

Белки острой фазы – это сывороточные белки, выполняющие защитную функцию, концентрация которых резко возрастает в сыворотке крови при остром воспалении. Основной их источник – гепатоциты, в которых под влиянием провоспалительных цитокинов ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-α усиливается экспрессия соответствующих генов.

Белки острой фазы - это около 30 белков плазмы крови, участвующих в воспалительном ответе организма на различные повреждения. Белки острой фазы синтезируются в печени, их концентрации зависят от стадии заболевания и/или от масштабов повреждений (отсюда ценность тестов на белки ОФ для лабораторной диагностики острой фазы воспалительного ответа).

Развитие острой фазы воспалительного ответа инициируется и регулируется целым рядом медиаторов, среди которых цитокины, анафилотоксины и глюкокортикоиды. Некоторые из них выделяются непосредственно в очаге воспаления активированными макрофагами, лимфоцитами и другими клетками и могут оказывать как местное, так и общее воздействие. Наиболее важные растворимые факторы, регулирующие синтез белков ОФ условно можно разделить на 4 группы:

1. ИЛ-6 и сходные с ним по действию (ИЛ-1 1, онкостатин М и др.).

2. ИЛ-1 и сходные с ним по действию ( ИЛ-1 а, ИЛ-1Р, факторы некроза опухолей ФНО-ОС и ФНО-Р).

3. Глюкокортикоиды.

4. Факторы роста, к числу которых относятся инсулин, факторы роста гепатоцитов, фибробластов, тромбоцитов. Регуляция синтеза белков ОФ не является универсальной. Это сложный многофакторный механизм, отдельный для каждого белка. Каждый из цитокинов выполняет уникальную, независимую функцию. В общих чертах можно представить, что цитокины действуют как первичные стимуляторы генной экспрессии, глюкокортикоиды и факторы роста являются модуляторами действия цитокинов.

Как правило, концентрация белков ОФ увеличивается в течение первых 24-48 часов. Классически ОФ длится несколько дней, что указывает на защитную, гомеостатическуюприроду этого важного ответа. Однако нормальный цикл может быть пролонгирован при продолжении действия повреждающих факторов или при нарушении механизмов контроля и регуляции. Окончательно неизвестно, какое контрольное звено является критическим для конверсии острофазного ответа в хроническую фазу воспаления. Но безусловно ясно, что при нарушении механизмов регуляции ОФ повреждение тканей может продолжаться и привести к развитию последующих осложнений, например, сердечно-сосудистых заболеваний, болезней накопления, таких как реактивный амилоидоз.

Рис. 2. Схема регуляции синтеза белков ОФ в печени.

 

ОФ длится 7-10 дней, что указывает на защитную и гомеостатическую природу этого важного ответа. Точно не известно, какое звено является критическим для конверсии в хроническую фазу воспалительного процесса.
ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ ОФ

Особенностью большинства белков ОФ является их неспецифичность и высокая корреляция концентраций в крови с активностью заболевания, стадией процесса. Это выгодно отличает белки ОФ от других широко используемых маркеров воспаления, таких как скорость оседания эритроцитов (СОЭ), подсчет количества лейкоцитов и сдвиг лейкоцитарной формулы. В связи с этим ценность тестов на белки ОФ для мониторинга течения заболеваний и контроля эффективности лечения трудно переоценить. В то же время диагностическая значимость этих тестов, в силу их неспецифичности, может быть весьма ограниченной.

Изменение концентрации различных белков в условиях повреждения и воспаления варьирует в широких пределах. Далее представлена классификация белков ОФ в зависимости от степени увеличения их концентрации при физической травме.

1. К «главным» белкам ОФ у человека относят С-реактивный белок (СРВ) и амилоидный А белок сыворотки крови (см. таблицу, 1). Уровень этих белков возрастает при повреждении очень быстро (в первые 6-8 часов) и значительно (в 20-100 раз, в отдельных случаях - в 1000 раз).

Классификация белков ОФ но степени увеличения их концентрации

1.	«Главные» реактанты ОФ, увеличение концентрации в 100-1000 раз в течение 6-12 ч
Белок	Концентрация в сыворотке крови здорового человека (г/л)
С-реактивный белок (СРБ)  Амилоидный белок А сыворотки	< 0.005

 2. Вторую группу составляют белки, концентрация которых может увеличиваться существенно (в 2-5 раз) (см. таблицу, 2). Тесты на кислый _-гликопротеид (орозомукоид), _-антитрипсин (_-ингибитор протеиназ), фибриноген, гаптоглобин имеют очевидную информативность при многих заболеваниях.

2.	Умеренное увеличение концентрации (в 2-5 раз) в течение 24 ч
Белок	Концентрация в сыворотке крови здорового человека (г/л)
Орозомукоид (кислый -гликопротеид)	0,4 - 1,3
- Антитрипсин	1,4 - 3,2
Гаптоглобин	0,5 - 3,2
Фибриноген	1,8 - 3,5 (плазма)

 3. Индивидуальной оценки требует интерпретация результатов , измерения концентраций церулоплазмина, С3-компонента комплемента, уровень которых увеличивается на 20-60% от исходного (см. таблицу 3), и в ряде случаев может не превышать пределов диапазона вариаций нормальных концентраций этих белков в плазме крови здорового человека.

3.	Незначительное увеличение концентрации (на 20 - 60%) в течение 48 ч
Белок	Концентрация в сыворотке крови здорового человека (г/л)
Церулоплазмин	0,2 - 0,5
C3 - комплект	0,5 - 0,9
C4 - комплект	0,1 - 0,4

 4. К так называемым нейтральным реактантам ОФ относят белки, концентрация которых может оставаться в пределах нормальных значений, однако они принимают участие в реакциях острой фазы воспаления. Это_-акроглобулин, гемопексин, амилоидный Р белок сыворотки крови, иммуноглобулины (см. таблицу, 4).

4.	Нейтральные реактанты ОФ
Белок	Концентрация в сыворотке крови здорового человека (г/л)
Иммуноглобулин G	8 - 20
Иммуноглобулин A	0,9 - 4,5
Иммуноглобулин M	0,6 - 2,5
Макроглобулин	1,2 - 3,2

 5. Содержание «негативных» реактантов ОФ может снижаться на 30-60%. Наиболее диагностически значимые из этой группы белков - альбумин, трансферрин, -липопротеид,преальбумин (см. таблицу, 5). Уменьшение концентрации отдельных белков в острой фазе воспаления может быть обусловлено снижением синтеза, увеличением потребления, либо изменением их распределения в организме.

5.	"Негативные" реактанты ОФ, уровень может снижаться в течение 12 - 18 ч
Белок	Концентрация в сыворотке крови здорового человека (г/л)
Альбумин	37 - 53
Трансферрин	2,3 - 4,3
Преальбумин	0,25 - 0,45

 Как видно из таблицы, к острофазным относят белки с различной биологической функцией. Все они выполняют важную роль в месте повреждения или на уровне организма и непосредственно участвуют в осуществлении комплекса реакций, направленных на удаление повреждающего фактора, локализацию очага повреждения, восстановление нарушенной структуры и функции.

Так, С-реактивный белок способен связывать широкий спектр лигандов-компонентов микроорганизмов, токсинов, частиц поврежденных тканей, препятствуя тем самым их распространению. Кроме того, продукты такого взаимодействия активируют комплемент по классическому пути, стимулируя процессы фагоцитоза и элиминации вредных продуктов. С-реактивный белок может взаимодействовать с Т-лимфоцитами, фагоцитами и тромбоцитами, регулируя их функции в условиях воспаления. Орозомукоид (кислый _- гликопротеид) обладает антигепариновой активностью, при повышении концентрации этого белка в сыворотке ингибируется агрегация тромбоцитов.

Фибриноген не только является важнейшим из белков свертывания крови, но также и источником образования фибринопептидов, обладающих противовоспалительной активностью.

Церулоплазмин является поливалентным окислителем (оксидазой), он инактивирует супероксидные анионные радикалы, образующиеся при воспалении, защищая тем самым биологические мембраны.

Гаптоглобин не только способен связывать гемоглобин с образованием комплекса, обладающего пероксидазной активностью, но достаточно эффективно ингибирует катепсины С, В и L. Гаптоглобин может участвовать в утилизации некоторых патогенных бактерий и в будущем предполагается его использование для лечения некоторых инфекций.

Белки ОФ - широкий спектр белков плазмы крови, обладающих различной функциональной активностью и играющих важную роль в защитных реакциях организма при воспалении. Степень и скорость изменения концентрации различных белков ОФ существенно различаются. Правильный выбор и адекватная интерпретация результатов тестов на белки ОФ необходимы для их успешного применения в клинической практике.

Функции белков острой фазы:

1. Защитная (эффект опсонизации: опсонины связываются с патогеном и с макрофагом – СРБ, компоненты комплемента, иммуноглобулины). Церуллоплазмин связывает железо, которое необходимо для развития некоторых микроорганизмов.

2. Антиоксидантная система (СРБ, церуллоплазмин он препятствует протеканию реакции Фэнтона).

3. Антигемостаз (фибриноген, альфа-2-антитрипсин).

4. Ингибиторы протеаз (альфа-1-антитрипсин, альфа-2-макроглобулин).

С-реактивный белок (СРБ): при воспалении концентрация СРБ в плазме крови может увеличивается – в 100 –1000 раз; установлена прямая связь между изменением уровня СРБ и тяжестью и динамикой клинических проявлений воспаления. Чем выше концентрация СРБ, тем сильнее тяжесть воспалительного процесса.

• Орозомукоид (кислый альфа1-гликопротеин) способен подавлять активность протеолитических ферментов, имеет антигепариновую активность, при повышении его концентрации в сыворотке ингибируется адгезия и агрегация тромбоцитов.

• Фибриноген не только важнейший из белков свертывания крови, но также и источник образования фибринопептидов, обладающих противовоспалительной активностью.

• Церулоплазмин – поливалентный окислитель (оксидаза), инактивирует супероксидные анионные радикалы, образующиеся при воспалении, и защищает тем самым, биологические мембраны.

• Гаптоглобин не только способен связывать гемоглобин с образованием комплекса, обладающего пероксидазной активностью, но достаточно эффективно ингибирует катепсины С, В и L. Гаптоглобин может участвовать и в утилизации некоторых патогенных бактерий.

Основные функции СРБ:

• элиминация патогенных микроорганизмов, погибших клеток.

• Нейтрализация бактериальных токсинов.

• Опсонизация и разрушение иммунных комплексов.

• Блокада аутоиммунных реакций.

Основные стимуляторы образования белков острой фазы – это ИЛ-6, ИЛ-1β, ФНОα, ИФН-7, трансформирующий фактор роста β. Эти цитокины, распространяясь с кровью, стимулируют клетки печени к синтезу и секреции белков острой фазы. Ответ острой фазы обеспечивает раннюю защиту и дает возможность организму распознавать чужеродные субстанции при инфекционном процессе, предваряя реализацию полноценного иммунного ответа. В острой фазе воспаления повышается синтез более чем 40 белков, обладающих в зависимости от природы стимула про- и противовоспалительными свойствами. Белки острой фазы играют важную роль в репарации тканей, связывают протеолитические ферменты, регулируют клеточный и гуморальный иммунитет.