Хроническое воспаление-Д.Н.МАЯНСКИЙ / Хроническое воспаление-Д.Н.МАЯНСКИЙ-1 / Глава 4 Клеточные механизмы хронического воспаления легких / 03 Эмфизема легких

Эмфизема легких

Активированные Мф не только защищают легкие от повреждения, но и сами могут быть проводниками вред­ных экзогенных факторов в легочную ткань. Такие клет­ки являются не просто местом их сосредоточения, но и, будучи активированы, начинают выделять в микроокруже­ние факторы, повреждающие собственные клетки орга­низма и компоненты матрикса соединительной ткани лег­кого. В свою очередь повреждение легочной ткани может спровоцировать воспалительный процесс.

Врачи давно заметили, что легочная эмфизема значи­тельно чаще развивается у курильщиков табака. Затем это получило экспериментальное подтверждение: у собак, вды­хавших табачный дым в течение 6 мес и более, как прави­ло, развивалась эмфизема легких [Auerbach О. et al. 1967]. Табачный дым усиливает приток Мф в легкие, в том числе в полость альвеол и бронхов. Из легких больных эмфиземой постоянно вымывается большое число альвео­лярных Мф, которые в культуре in vitro выделяют высоко­активную эластазу, тогда как Мф из полости альвеол здо­ровых людей такой способностью не обладают [Rodriguez R. et al., 1977]. Активность N-ацетил-β-D-глюкозаминидазы, β-галактозидазы, β-D-глюкуронидазы была в 3—5 раз выше в Мф у лиц, которые выкуривали по 20 сигарет в день в течение 10 лет подряд и более. То же можно ска­зать в отношении активности катепсинов В, С и D. Но особенно тонко на табачный дым реагирует эластаза Мф. Даже у лиц, которые курят умеренно, от 5 до 10 сигарет в день, активность этого фермента была вдвое выше, а у злостных курильщиков — в 3—5 раз выше, чем в контро­ле [Scharfman A. et al., 1980].

Считают, что альвеолярные Мф активируются под влиянием многих компонентов табачного дыма. Но особое внимание исследователей в последние годы привлекает входящий в состав табачных листьев каолинит, или алю­мосиликаты, — компоненты тех глинистых почв, на кото­рых обычно выращивают табак. Реснички табачных листьев активно захватывают и накапливают каолинит. Кроме того, этот компонент добавляют в табак для уменьшения копоти при его сгорании в сигаретах. Частички алюмосиликатов оседают в дыхательных путях куриль­щиков из-за плохой работы ресничек мерцательного эпи­телия бронхов, того самого «слизистого эскалатора», по которому чужеродные частицы как сами по себе, так и в составе альвеолярных Мф продвигаются в ретроградном направлении, снизу вверх, в сторону глотки. Под электрон­ным микроскопом частицы алюмосиликатов обнаружи­ваются в вакуолях альвеолярных Мф в виде игольчатых кристаллов или телец гексагональной формы. Присутствие Аl и Si в кристаллах включений было доказано методом жесткой рентгеновской спектроскопии [Finch D. et al., 1982].

Может оказаться и так, что компоненты табачного дыма первично раздражают эпителий бронхов и альвеол, а уже эти клетки выделяют вещества, стимулирующие альвеолярные Мф. Как бы то ни было, но в альвеолах и бронхах курильщиков табака общее число Мф существен­но возрастает, причем многие из них имеют в высшей степени неровную и высокоадгезивную мембрану. Установ­лено, что через 15 мин инкубации на нейлоновых во­локнах альвеолярные Мф курящих распластывались на­много активнее, чем те же клетки от некурящих, которые сохраняли сферическую форму [Warr G., Martin R., 1978].

В патогенезе эмфиземы легких главную роль играет эластаза фагоцитирующих клеток, рекрутированных в лег­кие. Протеазы с эластазоподобной активностью типа папаина, введенные в легкие через катетер, расщепляют эластический каркас легкого. Однако наиболее активна в этом отношении очищенная эластаза. К развитию эмфизе­мы предрасполагает генетически детерминированный де­фицит α-антитрипсина — естественного ингибитора эластазы [Eriksson S., 1964].

В крови человека обычно циркулируют две антипротеазы: α₁-антитрипсин и α₂-макроглобулин. Обе из них могут образовывать комплексы с рядом протеаз, вклю­чая эластазы ПМЛ и Мф. Они нужны организму для того, чтобы нейтрализовать постоянно поступающие в кровь протеолитические ферменты из поджелудочной же­лезы. В комплексе с антиферментами протеазы актив­но поглощаются клетками РЭС и прежде всего — Мф-резидентами печени. α₁-антитрипсин обнаруживается по­стоянно в БАЛ-жидкости, где он нейтрализует эластазу фагоцитов. Ингибитор протеаз синтезируется в печени. α₁-антитрипсин найден в альвеолярных Мф человека, но неясно, синтезируется ли он в них или за­хватывается Мф из внеклеточной среды. Другая антипротеаза — α₂-макроглобулин определяется в БАЛ-жид­кости в виде следов, поскольку высокая мол. масса не позволяет ей свободно проходить через нормаль­ные легочные капилляры. Следует помнить, что альвео­лярные Мф и моноциты крови человека могут синте­зировать α₂-макроглобулин. К тому же альвеолярные Мф поглощают комплексы «специфическая протеаза + + ингибитор» и переваривают их. В дополнение к это­му альвеолярные Мф человека имеют рецепторы, связывающие эластазу ПМЛ. После связывания эла­стаза поглощается, а затем либо подвергается дегра­дации, либо нейтрализуется внутриклеточными антипротеазами [Gee J., Fick R., 1981].

Таким образом, Мф легких не просто обеспечи­вают протеолиз, а регулируют его. С одной стороны, они могут усиливать протеолиз, секретируя собствен­ные протеазы или стимулируя эластолитическую функ­цию ПМЛ и Мф, с другой — те же Мф могут по­глощать протеазы ПМЛ, синтезировать антипротеазы и обеспечивать элиминацию комплексов «протеаза + антипротеаза».

В активном участке α₁-антитрипсина содержится метионин. Окисление SH-rpyпп метионина ведет к инакти­вации α₁-антитрипсина. В процессе инактивации α1-ан­титрипсина могут участвовать биоокислители, обра­зуемые активированными фагоцитами. Это объясняет, почему при выраженных воспалительных реакциях в легких суммарный протеолиз может усиливаться за счет нейтрализации ингибиторов протеолиза — О₂,—Н₂О₂, ОН• и другими свободными радикалами. Сигаретный дым, содержащий оксиданты, также инактивирует α₁-антитрипсин.

Активированные Мф в интерстиции легкого, выде­ляя эластазу, могут вызвать первичное повреждение перегородки альвеол. Вместе с тем выясняется, что продукты частичной деградации эластина (так же, как и коллагена) служат хемотаксинами для новых пор­ций моноцитов, притекающих с кровью в зоны пер­вичного повреждения и трансформирующихся in situ в Мф-эффекторы дальнейшей деструкции матрикса СТ. В специальных исследованиях проверялись хемотаксические свойства: 1) фрагментов тропоэластина, одноцепочечного полипептида с мол. массой 70 000, предшественника полимеров эластина; 2) фрагментов эла­стина, нерастворимых полимеров, образованных из тропоэластина путем поперечного связывания лизиновых ос­татков. Молекулы тропоэластина не притягивали моно­циты в легкое. В то же время фрагменты эластина оказались очень действенными хемотаксинами, особен­но те из них, мол. масса которых составляла 10 000 — 50 000. Они вызывали аттракцию моноцитов даже в таких низких концентрациях, как 3 нг/мл. По сравне­нию с ними фрагменты эластина с большей мол. мас­сой и десмозин были активны только в значительно более высоких концентрациях (0,3 мкг/мл). Преинкубация моноцитов с фрагментами эластина с мол. мас­сой 10 000 и 50 000 лишает затем клетки способно­сти мигрировать в направлении этих фрагментов, но не в сторону градиента сывороточных хемотаксинов. Обнаружено, что те пептидные фрагменты эластина, которые вызывали аттракцию моноцитов в ничтожно малых дозах, оказались совершенно неактивными в от­ношении нейтрофилов даже в таких гигантских до­зах, как 30 мкг/мл [Hunninghake G. et al., 1981].

Итак, Мф, накапливаясь в местах первичного по­вреждения легочного каркаса, служат источником фак­торов, потенцирующих дальнейший катаболизм матрикса СТ легких. До поры до времени их протеолитический потенциал остается сбалансированным, поскольку в ткани легкого и в самих Мф имеется си­стема антипротеаз. Реальная угроза развития эмфизе­мы легких возникает при накоплении в интерстиции большого числа Мф с высокой эластолитической ак­тивностью и/или при недостаточной нейтрализации ферментов, катаболизирующих матрикс СТ за счет де­фектов в системах синтеза антипротеаз.

В повреждении эластиновых структур легких важ­ную роль играют не только раздраженные Мф интерстиция, но и нейтрофилы. В норме легкое является местом секвестрации отживших нейтрофилов. Они скап­ливаются в альвеолах, фагоцитируют, гибнут, и вы­деляемые из них лизосомальные ферменты, в том числе эластазы, могут повредить легкое, если не про­исходит их своевременная нейтрализация ингибиторами протеаз.

Существует мнение, что эмфизема легких вообще не может развиваться без ПМЛ, которые служат источником высокоактивных эластаз. Действительно, ПМЛ, так же как и Мф, постоянно находятся в стенках альвеол больных с развивающейся эмфиземой. В свя­зи с этим нетрудно представить, что ПМЛ начинают процесс деструкции коллагена, а Мф как бы подхва­тывают по эстафете эту функцию и придают про­цессу деструкции не взрывной, а пролонгированный характер.

Кроме того, активированные Мф интерстиция могут привлекать ПМЛ в места своей локализации, форми­руя градиент хемотаксинов «общего профиля», а так­же выделяя особые факторы, привлекающие только нейтрофилы. Например, альвеолярные Мф человека и обезьян под действием микробов, ЗГ, ИК, С3в начи­нают выделять полипептид с мол. массой 400—600, резко усиливающий хемотаксис ПМЛ [Cohen A., 1979]. Следует учитывать, что активированные Мф легких могут создавать условия для притока ПМЛ в легоч­ную ткань и через центры фагоцитопоэза. В связи с этим показательно следующее наблюдение. Если повторять промывание бронхоальвеолярного тракта у обезьян в течение нескольких дней, то уже при треть­ем промывании число ПМЛ в БАЛ-жидкости возра­стает более чем на 50 %, причем не только в промы­ваемом легком, но и в контралатеральном. После того как БАЛ-жидкость концентрировали и вводили интактному животному, содержание в его крови нейтрофи­лов тоже резко нарастало [Kazmierowski J. et al., 1977]. Источником фактора, стимулирующего лейкопоэз, скорее всего были альвеолярные Мф, раздражае­мые повторными промываниями легких. Интересно, что Мф легких, активированные другими способами, так- же могут вызвать усиленный приток ПМЛ. Так, под влиянием кварцевой пыли альвеолярные Мф активи­руются, частично разрушаются, и образующиеся про­дукты стимулируют аттракцию фагоцитов в полость альвеол. Увеличение дозы вдыхаемой пыли ведет к росту соотношения ПМЛ/Мф в альвеолах [Katznelson В., Privalova L., 1984].

Таблица 10 Изменение абсолютного числа мононуклеарных фагоцитов полости альвеол и в периферической крови крыс при длительном общем переохлаждении

Условие опыта	Альвеолярные Мф на 1 г ткани легких, • 103	Моноциты перифе­рической крови, • 103
Контроль Продолжительность ох­лаждения: 2 ч 24 ч 8 сут	6,4 ±0,5 4,9±0,3** 8,0±0,6** 1,7 ±0,2**	0,5 ±0,04 0,28 + 0,03* 1,06±0,10* 0,99 + 0,10*

* p< 0,05.

**р<0,01.

В экспериментах наши сотрудники изучали изменения клеточного состава БАЛ-жидкости при общем переохлаждении организма. В результате были выявлены новые интересные закономерности. Как видно из табл. 10, уже через 2 ч после помещения крыс в хо­лодную камеру с температурой — 7—8° С число альвеолярных Мф уменьшалось. Через сутки, однако, отмечалось резкое нарастание числа фагоцитирующих Мф в интерстиции легких и в полости альвеол. В свою очередь, последнее сопровождалось ростом ак­тивности супероксиданиона Ō₂ в клетках БАЛ-жидкости (рис. 39). Через 8 сут холодовой экспозиции поступление Мф в альвеолы резко сокращалось (табл. 11). Есть основания считать, что подобные перестройки легочного отдела СМФ могут иметь прямое отноше­ние к изменениям резистентности легочной ткани к инфекции и к развитию воспалительных заболеваний легких в условиях переохлаждения [Тнимов М. X. и др., 1985].

39. Изменение активности су­пероксиданиона Ō₂ (%) в аль­веолярных Мф крыс в про­цессе общего переохлаждения в течение 2 ч, 24 ч и 8 сут.

Легочный отдел СМФ оказался чувствительным к изменениям эндокринного статуса. По данным Л. Н. Шиш­киной и соавт. (1987), после введения крысам боль­ших доз гидрокортизона (125 мг/кг) ежедневно в тече­ние недели общее число клеток в БАЛ-жидкости воз­растало более чем в 5 раз. При этом число Мф в смыве увеличивалось в 2 раза и более, а нейтрофилов — в 66 раз (табл. 11; рис. 40). После двусторонней адре-налэктомии, производимой за 7 сут до исследования, общее число вымываемых клеток менялось незначи­тельно. Однако наблюдался существенный прирост доли Мф среди клеток БАЛ-жидкости.

Таблица 11 Число клеток в БАЛ-жидкости крыс •10⁶/1 г ткани легких) после введения больших доз гидрокортизона (1-я) или адреналэктомии (2-я)

Группа животных	Общее число клеток	Альвеолярные Мф	Лимфоциты	Нейтрофилы	Эозинофилы	Свободные альвеолярные клетки
1-я
опыт контроль	34,9+4,90** 6,6 ±0,74	12,5±3,7** 5,2 ±0,44	0,8±0,30 0,1 ±0,04	20,0 ±3,80** 0,3±0,11	0,1 ±0,09 0,01 ± 0,00	2,6 ±0,52** 0,3 ±0,06
2-я
опыт контроль	3,6 ±0,41* 2,9 ±0,37	2,7±0,49* 1,7±0,13	0,1 ±0,06 0,1 ±0,06	0,1 ±0,06 0,1 ±0,03	0,02 + 0,01 0,01 ±0,00	0,3 + 0,03 0,2 ±0,02

* Р<0,1.

**p<0.05.

Возвращаясь к клеточным основам патологии, заме­тим, что повреждение легочных структур может быть связано не только с протеазами фагоцитирующих кле­ток. Было доказано, что активные формы кислорода, вырабатываемые ПМЛ и Мф, могут повреждать эндотелий легочных капилляров, созда­вая тем самым условия для воспалительной инфильтра­ции стромы органа [Martin W., 1984; Brigham К., Меуrick В., 1984]. Известно, что активные формы кислорода могут вызывать дезинтегра­цию коллагенсодержащих структур [Monboisse J. et al., 1984]. К числу наиболее мощных биоокислителей, генерируемых легочными Мф, относится супероксиданион Ō₂. Последствия его выделения предугадать трудно. В легком имеются антиоксиданты, которые могут быстро нейтрализовать цитопатогенные эффек­ты Ō₂. В самих фагоцитах, особенно в альвеоляр­ных Мф, имеются механизмы, препятствующие из­быточному накоплению активных форм кислорода. Прежде всего, это система, включающая в себя глютатионпероксидазу и НАДФН-зависимую глютатионредуктазу. От избытка перекисей защищает фермент каталаза. Для обезвреживания Ō₂ имеется супероксиддисмутаза (СОД). Особенно высокая активность СОД выявляется в альвеолярных Мф, где она в 5 раз выше, чем в ПМЛ, и в 3 раза выше, чем в моноцитах крови [Rister M., Baehner R., 1976].

Синтез СОД в альвеолярных Мф компенсаторно усиливается при высоком напряжении кислорода в среде. Если вначале животные адаптируются к атмосфере с 85 % Ō₂ и лишь после этого помещаются в атмосферу чистого кислорода, то их летальность резко снижается по сравнению с животными, сразу помещенными в ка­меру с чистым кислородом. Адаптация в таких си­туациях в значительной мере связана с гиперпродукцией СОД легочными Мф [Crapo J. et al., 1978]. Однако, когда антиоксидантная система легких рабо­тает недостаточно активно, возникает дополнительный шанс, что Ō₂ и другие активные формы кисло­рода вместе с перекисью водорода и липоперекисями вызовут повреждение легочной ткани.

40. Клетки из бронхоальвео-лярного тракта крысы.

а — Мф; б — массивный приток нейтрофилов в альвеолы после повторных введений больших доз гидрокортизона. Окраска по Паппенгейму. х 1500.