2.4 Кинины

Из гуморальных медиаторов воспаления наибольшее значение имеют кинины — группа вазоактивных олигопептидов, образующихся в результате каскада биохимических реакций, начинающихся с активации фактора Хагемана.

Соприкосновение с поврежденной поверхностью или изменение внутренней среды (температура, рН) приводит к тому, что этот фактор становится активным и действует на находящийся в плазме прекалликреин, превращая его в калликреин. Калликреин влияет на α₂-глобулины, отщепляя от них полипептидную цепочку, состоящую из 9 (брадикинин) или 10 аминокислотных остатков (каллидин). Плазменные кинины оказывают непосредственное влияние на тонус и проницаемость сосудистой стенки, вызывая расширение прекапиллярных артериол. Активный фактор Хагемана может инициировать процессы кининообразования, гемокоагуляции и фибринолиза. Выпадение нитей фибрина и образование тромбов в зоне воспаления определенным образом связаны с состоянием калликреин-кининовой системы. Брадикинин играет важную роль в регуляции гемостаза, водного и электролитического баланса , сокращении гладкой мускулатуры , вазодилятации , капиллярной проницаемости.  Брадикинин освобождает гистамин из тучных клеток , стимулирует синтез и освобождение простагландинов ( активация фосфолипаза А2) и фактора некроза опухолей ( TNFa ) в различных тканях, освобождение ряда интерлейкинов (ИЛ-1) способствует процессам репарации и обладают инсулиноподобным действием, стимулируя захват глюкозы периферическими тканями, модулирует передачу нервных импульсов в ЦНС и периферической нервной системе, изменяет состояние гематоэнцефалического барьера.

Рисунок 21. Основные компоненты калликреин-кининовой системы

Эйкозаноиды

Большая группа медиаторов, обладающих широким спектром биологической активности. Предшественником эйкозаноидов является арахидоновая кислота (20:4) (рис.21) — полиненасыщенная жирная кислота, входящая в состав фосфолипидов плазматических мембран.

Биосинтез. Образуются почти во всех клетках организма. Арахидоновая кислота (АА) высвобождается из фосфолипидов под действием фосфолипазы А2 и фосфолипазы С, активируемых коллагеном, тромбином, АДФ и другими биологически активными веществами. Активность этих ферментов строго контролируется гормонами и другими биорегуляторами, сопряженными с G-белками. Второй - источник образования АА арахидоновой кислоты это плазменные липопротеины низкой плотности.

AA и ее продукты еще одна система вторичных посредников. Во многих случаях AA и ее производные могут взаимодействовать с другими системами передачи информации в клетке, модулируя их сигналы. AA или ее продукты могут влиять на активность фосфолипазы С (PLC), аденилатциклазы (AC), гуанилатциклазы (ГЦ), протеинкиназы С (PKC) и приводить к освобождению Са2+ из внутриклеточных депо. АА - важная роль в регуляции лиганд-рецепторных взаимодействий, активности ионных каналов и активности регуляторных ферментов (гуанилатциклазы , протеинкиназы C) в качестве внутриклеточного мессенджера. Свободная арахидоновая кислота также является биологически активным соединением. Однако гораздо большее значение имеют ее метаболиты: простагландины, простациклины, тромбоксаны и лейкотриены, которые носят групповое название эйкозаноиды (от греч. eikosi — 22). К эйкозаноидам ведут два главных пути биосинтеза. Если на арахидоновую кислоту действует фермент циклоксигеназа (2), то в итоге образуются простагландины (ПГЕ₂, ПГФ₂, ПГИ₂) или простациклины (ПГИ₂), если же свою активность проявляет прежде всего липоксигеназа (3), то получаются лейкотриены. Дальнейшее превращение простагландинов происходит под влиянием тромбоксансинтетазы, в результате чего образуется тромбоксан А. Он вызывает сужение сосудов, агрегацию тромбоцитов, тромбоз, отек, боль. Другой путь биосинтеза простагландинов заключается в том, что под влиянием простациклинсинтетазы образуется простациклин (ПГИ₂). Этот процесс совершается в эндотелиоцитах, где и находится указанный фермент. Он оказывает действие, противоположное тромбоксану: расширяет сосуды и подавляет агрегацию тромбоцитов. Таким образом, арахидоновая кислота дает начало двум веществам с противоположным действием, причем выбор одного из путей биосинтеза, связан с состоянием эндотелия. В неповрежденных эндотелиальных клетках содержится достаточно простациклинсинтетазы и весь ПГЕ₂ превращается в простациклин. Если же эндотелий поврежден, то этого фермента будет недоставать и потому часть ПГГ превращается в тромбоксан 2. Арахидоновый каскад представляет интерес еще и потому, что в ходе его образуются свободные радикалы, которые могут повреждать клеточные мембраны, в том числе и лизосом.  Последующие реакции, катализируемые различными ферментами, приводят к образованию простагландинов, простациклинов и тромбоксанов. Окисление полиеновых кислот при участии липоксигеназы приводит к образованию гидроперокси- и гидроксипроизводных жирных кислот, из которых путем дегидратации и за счет различных реакций переноса образуются лейкотриены.

В тучных клетках легких синтезируются как простагландины, так и лейкотриены, в базофилах - только лейкотриены. Основной фермент липоксигеназного пути метаболизма арахидоновой кислоты в базофилах и тучных клетках - 5-липоксигеназа . 12-липоксигеназа и 15-липоксигеназа играют меньшую роль. Однако образующиеся в незначительном количестве 12-гидропероксиэйкозотетраеновая кислота и 15-гидропероксиэйкозотетраеновая кислота играют важную роль в воспалении. Биологические эффекты метаболитов арахидоновой кислоты перечислены в табл. 5.

Тромбоксан А, в частности тромбоксан А₂ (ТхА₂), синтезируется преимущественно в ткани мозга, селезенки, легких, почек, а также в тромбоцитах и воспалительной гранулеме из ПГH₂под действием тромбоксансинтазы (см. рис 21); из ТхА₂ образуются остальные тромбоксаны. Они вызывают агрегацию тромбоцитов, способствуя тем самым тромбообразованию, и, кроме того, оказывают самое мощное сосудосуживающее действие из всех простагландинов.

Простациклин (PGI₂) синтезируется преимущественно в эндотелии сосудов, сердечной мышце, ткани матки и слизистой оболочке желудка. Он расслабляет в противоположность тромбоксану гладкие мышечные волокна сосудов и вызывает дезагрегацию тромбоцитов, способствуя фибринолизу.

Следует указать также на особое значение соотношения в крови тромбо-ксаны/простациклины, в частности TxA₂/PGI₂для физиологического статуса организма. Оказалось, что у больных, предрасположенных к тромбозам, имеется тенденция к смещению баланса в сторону агрегации.

Биологическая активность эйкозаноидов. Вторичные мессенджеры гидрофильных гормонов, контролируют сокращение гладко мышечной ткани (кровеносных сосудов, бронхов, матки), принимают участие в высвобождении продуктов внутриклеточного синтеза (гормонов, HCl, мукоидов), оказывают влияние на метаболизм костной ткани, периферическую нервную систему, иммунную систему, передвижение и агрегацию клеток (лейкоцитов и тромбоцитов), являются эффективными лигандами болевых рецепторов.

Действуют как локальные биорегуляторы путем связывания с мембранными рецепторами в непосредственной близости от места их синтеза как на синтезирующие их клетки (аутокринное действие), так и на соседние клетки (паракринное действие). В некоторых случаях их действие опосредовано цАМФ и цГМФ.

На рис 22.23 представлены также пути катаболизма простаноидов. Начальной стадией катаболизма «классических» простагландинов является стереоспецифическое окисление ОН-группы у 15-го углеродного атома с образованием соответствующего 15-кетопроизводного. Фермент, катализирующий эту реакцию,– 15-оксипростагландиндегидрогеназа открыт в цитоплазме, требует наличия НАД или НАДФ. Тромбоксан инактивируется или путем химического расщепления до тромбоксана В₂, или путем окисления дегидрогеназой либо редуктазой. Аналогично PGI₂(простациклин) быстро распадается до 6-кето-РGF_1α in vitro, a in vivo инактивируется окислением 15-оксипростагландиндегидрогеназой с образованием 6,15-ди-кето-РGF_1α.

Табл. 5. Эйкозаноиды, синтезируемые при активации тучных клеток

Медиатор	Функция
Лейкотриены B4, C4, D4, E4	Стимуляция воспаления, расширение сосудов и повышение их проницаемости, хемотаксис, бронхоспазм, повышение секреции слизи
Простагландины D2, I2, E2, F2альфа	Стимуляция воспаления, расширение сосудов и повышение их проницаемости, хемотаксис
Тромбоксан А2	Сужение сосудов
Фактор активации тромбоцитов	Активация тромбоцитов, нейтрофилов и эозинофилов, расширение сосудов, бронхоспазм
Аденозин	Бронхоспазм, усиление дегрануляции тучных клеток, вызванной связыванием IgE с антигеном

Табл. 6. Действие метаболитов арахидоновой кислоты

Простагландины D2, E2, F2альфа, тромбоксан А2, лейкотриены С4,D4,E4	Сокращение гладких мышц, бронхоспазм
Простагландины D2, и Е2, лейкотриены С4, D4, E4	Расширение сосудов и повышение их проницаемости
Простагландины F2альфа и I2, тромбоксан А2	Сужение сосудов легких
Лейкотриены С4, D4, E4	Повышение секреции слизи
Лейкотриен Е4	Повышение реактивности бронхов
Тромбоксан А2, лейкотриен В4	Хемотаксис и адгезия лейкоцитов
Простагландины D2, E2, I2, лейкотриен В4	Подавление секреторной и пролиферативной активности лимфоцитов
Тромбоксан А2	Повышение агрегации и активация тромбоцитов

Рис.22. Метаболизм эйкозаноидов (Кольман Я. 2001)

Рис.23. Метаболизм арахидоновой кислоты

ТБ - тромбоксан,

ЛТ -лейкотриен,

ГПЭТЕ - гидропероксиэйкозатетраеновая кислота,

ПГ -простагландин

ЛЕЙКОТРИЕНЫ

Медиаторы аллергических и воспалительных процессов. Лейкоциты главный источник лейкотриенов. Лейкотриены образуются в результате окислительного метаболизма арахидоновой кислоты путем действия 5-липоксигеназы, которая приводит к нестабильному лейкотриену А₄ , содержащему аллильный эпоксид. Этот промежуточный лейкотриен служит субстратом для двух различных специфических ферментов: лейкотриен А₄-гидролазы и лейкотриен С₄-синтазы, которые катализируют образование лейкотриена В₄ и цистеинил-лейкотриенов соответственно.

Два класса лейкотриенов в зависимости от их химической структуры и биологической активности:

а) цистеинил-лейкотриены , а именно лейкотриен C4 , лейкотриен D4 и лейкотриен Е4 , содержащие различные аминокислотные остатки.

б) лейкотриен В4 - дигидроксикислоту

Лейкотриены С4 и D4 являются активными контрактильными агентами гладкой мускулатуры дыхательных путей и сосудов, могут вызывать секрецию слизи и усиливать плазматическую эксудацию прямым воздействием на эндотелиальные клетки .

С другой стороны, лейкотриен В4 – активный хемокинетический хемотактильный агент. Эти активные липидные биоэффекторы синтезируются в ходе воспалительных реакций и их фармакологическая модуляция может существенно изменять клиническую картину, различных воспалительных патологиий.

Синтез лейкотриенов в основном происходит при аллергических реакциях немедленного типа и начинается после связывания антигена с IgE , фиксированными на поверхности этих клеток. При этом свободная арахидоновая кислота под действием 5-липоксигеназы превращается в лейкотриен A4 , из которого затем образуется лейкотриен В4. При конъюгации лейкотриена В4 с глутатионом образуется лейкотриен С4. В дальнейшем лейкотриен С4 превращается в лейкотриен D4 , из которого, в свою очередь, образуется лейкотриен Е4 ( рис 21,22 ).

Лейкотриен В4 - первый стабильный продукт липоксигеназного пути метаболизма арахидоновой кислоты. Он вырабатывается тучными клетками, базофилами, нейтрофилами, лимфоцитами и моноцитами. Это основной фактор активации и хемотаксиса лейкоцитов в аллергических реакциях немедленного типа.

Лейкотриены С4, D4 и Е4 приводят к медленно нарастающему стойкому сокращению гладких мышц бронхов и ЖКТ. Лейкотриены С4, D4 и Е4 стимулируют сокращение гладких мышц бронхов, секрецию слизи и повышают проницаемость сосудов. Эффект в 100 раз превышае аналогичный гистамина. У больных атопическими заболеваниями эти лейкотриены можно обнаружить в слизистой носа. Для лечения бронхиальной астмы применяют блокаторы лейкотриеновых рецепторов - монтелукаст и зафирлукаст . Фактор активации тромбоцитов (тромбоцитоактивирующий фактор) ( 1-0- алкил-2-ацетил-CH-глицерил-3-фосфорилхолин) - образуется в различных клетках организма (лейкоциты, эндотелиальные клетки), относится к веществам с сильным биологическим действием (стимулирует агрегацию тромбоцитов). Синтезируется в тучных клетках , нейтрофилах , моноцитах , макрофагах , эозинофилах и тромбоцитах . Базофилы этот фактор не вырабатывают. ФАТ регулирует жизненно важные системы организма, такие как сердечно-сосудистая , иммунная , репродуктивная и центральная нервная . ФАТ является одним из ключевых регуляторов межклеточных взаимодействий и участвует в работе сложного ансамбля клеточных биорегуляторов, включающих простагландины, лейкотриены, TNF, интерлейкины, гистамин, серотонин и другие. Фактор активации тромбоцитов участвует в механизмах развития эозинофильной и нейтрофильной инфильтрации в очаге воспаления, вызывает сильный бронхоспазм, эозинофидьную инфильтрацию слизистой дыхательных путей и повышение реактивности бронхов, которая может сохраняться в течение нескольких недель после однократной ингаляции. Из дерева гинкго выделен ряд алкалоидов - природных ингибиторов фактора активации тромбоцитов. Фактор активации тромбоцитов стимулирует агрегацию тромбоцитов с последующей активацией фактора XII ( фактора Хагемана ). Активированный фактор XII, в свою очередь, стимулирует образование кининов.

Метаболизм эйкозаноидов. Инактивируются в течение нескольких секунд в результате восстановления двойных связей и окисления гидроксигрупп.