|
МЕХАНІЗМИ ІНТОКСИКАЦІЇ УДК 617.77-007.281-06: 616.30 МЕХАНИЗМЫ АПОПТОЗА ПРИ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ПЕЧЕНИ (обзор)В.Н. Залесский, к.м.н., Н.В. Великая, к.м.н. Институт кардиологии им. Н.Д. Стражеско АМНУ г. Киев Общеизвестная роль апоптоза во многих физиологических и патофизиологических состояниях в последние годы подтверждена значительным количеством исследований в этой области. Действительно, понимание данного явления как фундаментального процесса тканевого гомеостаза стало возможным благодаря открытию апоптоза Kerr, Wilie, Currie, которые в 1972 году впервые обосновали жизненно необходимый баланс между клеточной потерей и клеточным ростом в патологически не измененных тканях, показав, что число митозов находится в обратно пропорциональной зависимости со степенью выраженности апоптоза, а также важное значение апоптоза в поддержании процесса элиминации "отработавших свой ресурс" клеток многоклеточного организма [32]. Сегодня, наряду с пониманием роли апоптоза в формировании клеточного гомеостаза, базовые апоптические механизмы остаются эволюционно не измененными [27]. В рамках традиционных представлений, принятых в патологии, токсикологии и фармакологии, клеточную гибель рассматривали как пассивный дегенеративный процесс, наступающий вследствие необратимого повреждения клетки. Токсический тип клеточной гибели обычно обозначают термином некроз. Нетоксическую гибель клеток (апоптоз) длительное время считали присущей лишь эмбриональному развитию и морфогенезу [55]. Впервые термин апоптоз и описание его морфологической картины появились в работе [32]. Исходные эксперименты, на основании которых возникло представление об апоптозе, были чрезвычайно просты. Кеrr [30] вызывал атрофию печени у крыс путем частичной перевязки портальной вены, наблюдая при этом последовательное развитие дискретной картины клеточной гибели, которую первоначально назвал отсроченным (или ступенчатым) некрозом, а несколько позднее, в своей следующей публикации — апоптозом [31]. Информация об апоптозе гепатоцитов весьма ограничена, что, по-видимому, связано с трудностями его выявления. Все же известно, что в норме апоптоз возникает в гепатоцитах, окружающих центральную вену, где у человека обнаружено до 80 % а у крыс-95 % апоптически измененных клеток [11]. Такая локализация апоптоза рассматривается как подтверждение известной концепции "текущей печени" [8], в соответствии с которой гепатоциты мигрируют от перипортальной зоны, где они образуются путем деления, к перицентральной, где подлежат уничтожению [52]. Авторы считают, что апоптоз в норме принимает участие в процессе физиологического обновления гепатоцитов. Несмотря на то, что в норме апоптически измененных клеток печени очень незначительно (1:2000) [13], их количество может быть вполне достаточно для уравновешивания той весьма низкой митотической активности, которая свойственна нормальной печени. При заболеваниях печени картина апоптоза описана за много лет до того, как этот термин был предложен. Речь идет не только о тельцах Коунсильмена — типичном апоптозе гепатоцитов при желтой лихорадке и вирусном гепатите, но и, как уже отмечалось, о ступенчатом некрозе [33]. Тем не менее апоптоз до 90-х годов прошлого столетия мало привлекал внимание гепатологов, а систематические исследования этой проблемы не проводились [4-6, 18]. Однако, уже не вызывает сомнений, что апоптоз — очень частое проявление патологии печени [50]. Ему принадлежит ведущая роль в развитии алкогольных поражений [10, 22], острых и хронических вирусных гепатитов [21, 52]. Апоптоз участвует в морфогенезе первичного билиарного цирроза (ПБЦ) [15], атрофии печени [25, 32], аутоиммунных гепатитов [40] и др. состояний. Апоптоз гепатоцитов при алкогольной интоксикации В патогенезе алкогольной болезни печени(АБП), обусловленной алкогольной интоксикацией в результате длительного употребления спиртных напитков, наследственной предрасположенности и ассоциацией с рядом антигенов гистосовместимости (HLA B8, B14 и DR3), принимает участие синтез восстановленного никотинамиддинуклеотида (НАД Н) и ацетальдегида (АА) под воздействием алкогольдегидрогеназы (АДГ) [3]. АА — крайне токсичное соединение, оно связывается с белками и ДНК, что ведет к функциональному повреждению митохондрий, микро-трубочек, антиоксидантной глютатионовой системы. Хроническое злоупотребление алкоголем индуцирует продукцию цитохрома Р450(СYР)2F1, что обусловливает избыточное образование свободных радикалов, ведет к эндотоксемии. Эндотоксины участвуют в каскаде реакций, в результате которых образуются цитокины (TNF-a и некоторые интерлейкины), имеющие значение в патогенезе алкогольного гепатита [1, 3]. Считается, что эндотоксины приводят к высвобождению цитокинов из клеток Купфера, что сопровождается продукцией трансформирующих факторов роста (TGF-b), инициирующих фиброгенез, образованием телец Маллори, формированием холестаза, ухудшающего прогноз [3]. При этом у 20 % больных алкогольный гепатит сочетается с циррозом. До настоящего времени известно ограниченное количество исследований по патофизиологии апоптоза гепатоцитов при алкогольной интоксикации. В то же время, становится очевидной возрастающая роль апоптоза при алкогольиндуцированных заболеваниях печени в эксперименте и клинике. Действительно, у человека при АБП в гепатоцитах обнаружены особые идеопатические тельца, являющиеся маркерами апоптоза [19, 29]. Отмечен рост числа исследований, в которых показано развитие апоптоза гепатоцитов на уровне экспериментальных моделей алкогольиндуцированных болезней печени [46]. Хроническое введение алкоголя мышам способствовало достоверному повышению количества апоптических телец в гепатоцитах, в основном, вокруг терминальных печеночных венул. Данные изменения были дозозависимыми и несколько уменьшались после отмены алкоголя [22]. В других работах продемонстрировано повышение числа апоптических гепатоцитов у алкогользависимых мышей с сопутствующей патологией печени (в т.ч. жировое перерождение печени, хронический гепатит) [39, 57]. Термином "токсическая" патология печени некоторые авторы отмечают состояния, при которых гепатоциты оказываются более восприимчивыми к алкогольиндуцированному апоптозу [22, 46]. Это характерно для случаев, обусловленных перегрузкой печени солями тяжелых металлов, которые в ряде случаев сопровождают картину алкогользависимой интоксикации. Действительно, на моделях у животных с накоплениями солей тяжелых металлов в паренхиме печени отмечено существенное повышение количества апоптических гепатоцитов [28]. Различные механизмы могут обусловливать развити алкогольиндуцированного апоптоза гепатоцитов. В результате этаноловой интоксикации выявлены изменения печеночной ткани, обусловленные развитием окислительного стресса через генерацию активных форм кислорода (являющихся сигнальными молекулами в реакциях тканевого метаболизма) [34]. Действительно, много апоптических гепатоцитов появляется в печени животных с острой алкогольной интоксикацией после снижения уровня содержания глютатиона в клетке. Успешное применение антиоксидантов для уменьшенная степени выраженности апоптоза гепатоцитов в эксперименте на животных подтвердило роль окислительного стресса в этанолиндуцированном поражении печени [34]. Важный механизм образования свободно-радикальных форм кислорода и переокисления липидов обусловлен влиянием цитохрома Р450 2Е1(СYР2Е1), который экспрессирован печеночными клетками [36]. С этой изоформой гемопротеина связаны этанолокисляющие свойства, поскольку Р450 окисляет спирт до ацетальдегида [1]. В культуре тканей человека трансдукция экспрессированного СYР2Е1 усиливает переокисление липидов через продукцию активных форм кислорода и последующее развитие апоптоза (возможно, в результате перенасыщения клеток арахидоновой и полиненасыщенными жирными кислотами) [12]. В клетках печени предупреждение развития СYР2Е1-индуцированного апоптоза осущствляется трансфекцией Всl-2. Представляют интерес исследования, демонстрирующие связь повышенного содержания Вс1-2 белка с количеством маркеров воспаления и переокисления липидов при алкогольиндуцированном поражении печени у животных [57]. При этом, механизмы защиты от интоксикации печени этанолом обусловлены экспрессией антиапоптического белка Вс1-2. Как известно, окислительный стресс оказывает выраженное цитотоксическое влияние через трансмембранный рецептор Fas и его лиганд (FasL), или коротко Fas-систему [5]. У пациентов с алкогольной болезнью печени высокие уровни Fas LmРНК экспрессии зарегистрированы в гепатоцитах [20]. Обнаруженная экспрессия Fas лиганда de novo обусловлена генерацией активных форм кислорода [24]. Так как на поверхности гепатоцитов экспрессирован и Fas рецептор, то это свидетельствует о том, что клетки печени могут быть вовлечены в апоптоз через пара- или аутокринные механизмы [41]. Эти потенциальные пути алкогольиндуцированной гибели представлены на рис. 1. Отдельные цитокины также способствуют развитию алкогользависимого апоптоза гепатоцитов. Трансформирующий фактор роста (ТФР — бета1) индуцирует гибель клеток печени в культуре тканей [47]. Продуцируемый алкогольповрежденной тканью печени ТФР-бета1-фактор оказывает влияние на прогрессирование заболевания, ускоряя фиброгенез и апоптическую гибель гепатоцитов. Повышение активности TNF-alpha1 было продемонстрировано в клинике у больных с алкогольной болезнью печени [39] и у экспериментальных животных на модели этаноловой интоксикации [45]. Хроническое введение алкоголя также способствовало повышению уровня рецепторов TNF-alpha1 гепатоцитов мышей [16, 55], повышению чувствительности гепатоцитов к апоптозу, что свидетельствовало о важной роли цитокинов в патогенезе алкогольного поражения печеночной ткани. В этанолчувствительных гепатоцитах генерация активных форм кислорода индуцирует продукцию цитохрома Р450 2Е1(СУР2Е1). Окислительный стресс способствует экспрессии Fas лиганда и Fas-рецептор-положительной гибели гепатоцитов паракринным путем. Апоптоз гепатоцитов при вирусных болезнях печени Апоптозу печеночных клеток отведена важная роль в патогенезе вирусных гепатитов [18, 50]. При вирусном гепатите апоптоз является результатом как прямого воздействия вируса, так и опосредованным иммунной реакцией. Развитие апоптоза при попадании в гепатоцит вируса следует рассматривать как своего рода защитный механизм, так как в погибшей клетке репликация вируса становится невозможной. Поэтому "в интересах вируса" — подавить апоптоз и сохранить печеночные клетки живыми. Оказалось, что некоторые кодируемые вирусами белки обладают антиапоптозной активностью [18]. Она осуществляется подавлением функции белка р53, вызывающего апоптоз, инактивацией протеаз, а также усиленной экспрессией bcl-2 [18, 50]. Однако, чаще апоптоз при вирусных инфекциях печени формируется через эффекты цитотоксических Т-лимфоцитов (ЦТЛ). Различные апоптические каскады представляют этот процесс, включая Fas, TNF-a [37, 44], а также перфорин\гранзим [26, 54] системы (рис. 2). Активное распознавание ЦТЛ вирусных белков на рецепторах Т-клеток происходит в комплексе с антигеном гистосовместимости. Присоединение Fas лиганда к Fas рецептору на поверхности вирус-инфицированного гепатоцита активирует каспазу8 и триггеры каспазного каскада ЦТЛ также выделяют гранулы, содержащие гранзим В и перфорин после присоединения к Т-клеточному рецептору. Взаимодействие гранзима В с гепатоцитом способствует образованию перфорин-индуцированных пор в мембране. Гранзим В расщепляет прокаспазы (г-гранзим В; ЦТЛ-цитотоксические Т-лимфоциты; ТКР-Т-клеточный рецептор; КГ-комплекс гистосовместимости; ВА-вирусный антиген), что в дальнейшем ведет к апоптозу. Известны два направления Т-лимфоцитарной индукции апоптоза гепатоцитов. Первое реализуется за счет выброса из Т-клеток гранул перфорина, который, как свидетельствует его название, образует поры в плазматической мембране печеночной клетки. Через них в клетки проникают гранзимы, содержащие протеазы [56], которые, как уже говорилось, являются одним из важных проапоптозных факторов. Второй путь образования апоптоза с участием Т-лимфоцитов и их действием на Fas-антигены, экспрессия которых происходит на поверхности инфицированных гепатоцитов. Fas-антиген принадлежит к большому семейству рецепторов факторов роста и фактора некроза опухолей [43]. В печени он служит рецептором для Fas-лигандов, вырабатываемых, в свою очередь, активированными Т-клетками [7]. Присоединение Fas-лиганда к Fas-рецептору на гепатоцитах и служит причиной апоптоза клетки-мишени [42]. Имеющиеся данные о роли апоптоза при возникновении острых гепатитов крайне скудны. Обнаружено повышение экспрессии Fas белка в гепатоцитах у 3-х пациентов с фульминантной формой печеночной недостаточности, обусловленной вирусной (гепатит В) инфекцией [51]. Большинство выживших печеночных клеток оказались TUNEL-положительными, что свидетельствует о вовлечении Fas-медиированного апоптоза в патологический процесс при острых гепатитах [51]. О связи экспрессии Fas и последующего апоптоза с действием вируса С свидетельствует и то, что после лечения противовирусным препаратом-интерфероном количество Fas-положительных клеток резко снижается и коррелирует как со снижением активности аминотрансфераз в крови, так и с уменьшением выраженности портальной и лобулярной инфильтрации ткани печени [48]. При развитии т.н. "молниеносного" гепатита, когда клетки печени приобретают аномально высокую чувствительность к ЦТЛ и к индуцированному АРО-1\Fas апоптозу, наблюдается избыточная экспрессия АРО-1\Fas [23, 50]. При этом вирусные антигены гепатита В или С, экспрессированные на поверхности, способствуют гиперпродукции лиганда АРО-1\Fas, который, в свою очередь, связывается с рецептором и вызывает гибель клетки. Терапевтическое воздействие на систему АРО-1\Fas, по-видимому, можно достичь путем инактивации антигенами рецепторов АРО-1\Fas или их лигандов [20, 23]. Однако возникает проблема направленной доставки антител в печень, чтобы избежать их повреждающего действия на нормальные органы и ткани [23]. Среди медикаментов, способных избирательно блокировать апоптоз гепатоцитов, активно изучается препарат глицирризин (подавляющий экспрессию рецептора Fas гепатоцитов) [58] и ингибиторов [2, 14, 19, 35, 46] каспаз. Апоптоз гепатоцитов при первичном билиарном циррозе В норме фактор ингибирования (bcl-2) апоптоза обнаружен только в эпителии желчных протоков, постоянно контактирующих с желчью, но не в гепатоцитах [15]. Это расценивается как важный механизм физиологической адаптации и противоапоптозной защиты. При первичном билиарном циррозе (ПБЦ) появляются апоптически измененные гепатоциты, однако причина их возникновения иная, чем при вирусных гепатитах. Они вызваны солями желчных кислот, такими как глюкодеоксихолаты (ГДХ), в экспериментальных условиях [17, 49] и клинике [18]. Соли желчных кислот накапливаются в условиях холестаза при ПБЦ с последующим развитием механизма апоптоза гепатоцитов (рис. 3). В перипортальных гепатоцитах, где влияние холестаза сказывается раньше, чем в гепатоцитах других участков, отмечена экспрессия bcl-2. В связи с этим считают, что гепатоцеллюлярный апоптоз у больных ПБЦ может быть результатом нарушения баланса между проапоптозными (цитотоксические соли желчных кислот) и противоапоптозными (bcl-2) факторами [15]. Таким образом, остается актуальной проблема существования патологических состояний (в т.ч. болезней печени), при которых клетки характеризуются повышенной восприимчивостью к сигналам, индуцирующим апоптоз. Учитывая вышесказанное, выяснение роли апоптоза в патогенезе заболеваний печени приобретает все более важное значение, а разработка на этой основе эффективных ингибиторов гибели гепатоцитов становится одним из развивающихся направлений современной фармакологии, диетотерапии и натуропатии. Токсические соли желчных кислот могут индуцировать Fas олигомеризацию с последующей активацией каспазы8, катепсинаВ и каспазного каскада, что в конечном итоге приводит к апоптозу. Апоптоз, связанный с действием солей желчных кислот, обусловлен нарушением митохондриальных функций с последующим выделением цитохрома c, который, к тому же, способствует активации каспазного каскада. Литература |