Иммунология и биохимия

Острое воспаление и активные формы кислорода

В ответ на повреждение тканей тела травмой или инфекцией развивается острая воспалительная реакция - острое воспаление. Его характерные признаки известны на протяжении веков и включают отек, жар, боль и покраснение. В области острого воспаления увеличивается объем кровотока и проницаемость кровеносных сосудов. Определенные лейкоциты, как правило, присутствующие в обращении, покидают кровоток и мигрируют в поврежденную ткань ткань под влиянием ряда химических сигналов (хемотаксические факторы), освобождаемые очагом повреждения. Костный мозг производит и освобождает больше лейкоцитов, количество которых увеличивается в крови и в месте воспаления (табл., п.3).

Таблица -Некоторые биомаркеры воспаления

1. Повышение в плазме или сыворотке уровня провоспалительных цитокинов

  •  Интерлейкин 6
  • α-тумор некротический фактор 
  • Интерлейкин 1β

2.Уровень в плазме или сыворотке белков острой фазы

  • С-реактивный белок (СРБ) - содержание может повышаться в 1000 раз, у здоровых лиц уровень низкий
  • Антипротеиназы (белки, которые замедляют гидролиз белков: как правило,изменяются только 2 - 4-раза 
  • Сывороточный амилоидный белок А (рост в несколько сотен раз)
  • Церулоплазмин, гемопексин, гаптоглобин (белки с антиоксидантными свойствами; повышение в пределах ~ 50% -400%. 
     

Увеличение числа лейкоцитов в крови

 Выход в кровоток из костного мозга молодых нейтрофилов

 

Один из хемотаксических факторов - активная форма кислорода - перекись водорода (Н202), которую генерируют поврежденные ткани в повышенных количествах. Другие хематрактанты представлены метаболитами омега-6 полиненасыщеных жирных кислот (ПНЖК) , включая арахидоновую кислоту (AK). AK под действием ферментов мембран активных лейкоцитов превращается в семейство простагландинов и лейкотриенов, которые способствуют боли и отеку. Аспирин помогает уменьшить боль, потому что останавливает синтез простагландинов путем ингибирования циклооксигеназы (ЦОГ) - первого фермента на пути метаболизма AK. Особенно важным типом лейкоцитов при остром воспалении является нейтрофилы, полиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ) клетки с сегментированным ядром и множеством гранул с оружием. Когда ПЯЛ, мигрировавшие в поврежденную ткань, распознают бактерии или вирусы, они обволакивают их мембраной и поглощают, фагоцитируют. Патогены оказываются в цитоплазме ПЯЛ в составе вакуоли - фаголизосомы. В фаголизосоме они подвергаются действию содержимого гранул нейтрофилов, которые убивают микроорганизмы. Среди оружия киллинга активная форма кислорода супероксид радикал (O2•-) . ЕгоПЯЛ генерируют с помощью ферментной системы (НАДФН оксидаза), которая окисляет НАДФН и использует электроны для образования супероксида (02•-).
НАДФН + 202 ->> НАДФ + 202 •- + Н
Фагоцитированные микроорганизмы, таким образом, атакуются с избытком активной формы кислорода. Некоторые радикалы супероксида преобразуется в другую активную форму кислорода Н202, которая также токсична для бактерий. В грунулах ПЯЛ содержится фермент миелопероксидаза (МПО), которая использует H202 для окисления иона хлорида (CI-) в мощный антибактериальный и противогрибковый агент хлорноватистую кислоту (HClO)
МПО + H2O2 + CI >HClO + ОН
Многие отечественные отбеливатели - натриевая соль хлорноватистой кислоты. МПО имеет зеленый цвет и её присутствие легко распознаётся в инфицированных тканях и жидкостях организма. После уничтожения микроорганизмов или других токсичных факторов, нейтрофилы умирают, воспаление разрешается, ткань ремонтируется и восстанавливается, организм возвращается к норме.

Острое воспаление имеет важное значение для выживания человека, в противном случае мы бы умерли от инфекций. В последние годы мы узнали, что генератор активных форм кислорода НАДФН-оксидаза не являются уникальными для лейкоцитов; их нашли (при значительно меньшем уровне) и во многих других типах клеток. Некоторые из них генерируют активную форму кислорода H202, необходимую для передачи сигналов.

Нейтрофилы имеют много механизмов уничтожения патогенов; важность активных форм кислорода в киллинге возбудителей зависит от вида патогена. Тем не менее, пациенты с наследственными дефектами синтеза нейтрофилами активных форм кислорода страдают синдромом стойких и множественных инфекций (хроническая грануломатозная болезнь) и требуют профилактику антибиотиками.

Кроме того, у них часто воспаление не разрешается, как обычно. Оказывается, что активные формы кислорода лейкоцитов нужны не только для убийства инфекционных агентов, но и для нормального разрешения воспаления и репарации тканей. Лекарственные препараты, полученные из омега-3 полиненасыщенных жирных кислот - эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК), такие как резольвин и протектин - эффективные противовоспалительные средства.