Роль макрофагов и цитокинов в развитии сахарного диабета типа I

Сахарный диабет типа I представляет собой аутоиммунное заболевание, которое вызывается развитием воспалительной реакции непосредственно в поджелудочной железе или около нее. В воспалительных инфильтратах выявляются макрофаги, моноциты, Т-лимфоциты; на начальном этапе индуцированного у экспериментальных животных диабета ткань железы инфильтрирована преимущественно активированными макрофагами.

При изучении действия активированных макрофагов на клетки поджелудочной железы ингибирование цитокинов (ИЛ-ф и ФНО) прямо не влияло на цитотоксичность, что можно объяснить высокой продукцией NO-радикалов фагоцитами.

Эти результаты удалось легко объяснить после того, как выяснилось, что при развитии воспаления экспрессия NO-синтаз наблюдается не только в макрофагах, но также в эндотелиоцитах и β-клетках [490, 903]. В эндотелиальных клетках, полученных из островковых капилляров, выявлена экспрессия как конститутивной, так и индуцибель- ной NO-синтаз, — таким образом, они являются эффективным источником NO-радикалов [1586]. На культурах клеток поджелудочной железы было показано, что ИЛ-ф индуцирует NO-синтазу в β-клетках, но не в α-клетках [490], при этом индукция осуществляется через активацию ядерного фактора транскрипции NF-кВ [960] (рис. 16).

С использованием специфической антисыворотки против макрофагальной NO-синтазы обнаружено, что под действием цитокинов в β-клетках синтезируется аналогичная макрофагальной индуцибельная изоформа фермента [573]. Вместе с тем в β-клетках, как и в эндотелиоцитах, выявляется и конститутивная изоформа NO-синтазы [488]. Главным источником ИЛ-ф при воспалении в поджелудочной железе являются макрофаги и Т- лимфоциты. Совместное действие других провоспалительных цитокинов (ФНО-α и ин- терферон-γ [563] или ФНО-α и липополисахарид [490]) также вызывало индукцию NO- синтазы в островках Лангерганса.

Добавление in vitro к культуре β-клеток соединений, продуцирующих NO·, вызывало гибель клеток, так как они оказались высокочувствительными к действию радикалов [938]. Проведенное сравнительное исследование четырех типов клеток (гепатоциты, активированные и резидентные макрофаги, β-клетки) показало, что β-клетки наиболее подвержены повреждению NO-радикалами, возможно, за счет низкого содержания в них антиоксидантов. В дальнейших исследованиях обнаружено, что гибель β-клеток происходит часто посредством апоптоза.

В низких концентрациях NO-радикалы вызывали изменение синтеза инсулина β-клетками [1572]. Многочисленными исследованиями показано, что индукция цитокинами in vitro NO-синтазы снижает продукцию инсулина в культурах β-клеток, полученных от мышей, крыс и человека [490, 563, 1543, 1744]. Высокая корреляция между образованием NO· и ингибированием секреции инсулина указывает на ключевую роль радикалов в данном процессе, при этом ингибиторы NO-синтазы повышали про-

Рис. 16. Механизмы повреждения инсулинсекретирующих клеток макрофагами

Таблица 11

Экспрессия цитокинами и липополисахаридом NO-синтазы в островках Лангерганса и выделенных β-клетках [1127]

дукцию инсулина, в то время как L-аргинин, напротив, снижал [1474].

В нарушении секреции инсулина и повреждении островковых клеток участвуют не только NO-радикалы, но и различные токсины, а также другие формы АКМ. Так, диабетом страдает от 30 до 80 % больных гемохроматозом — наследственной патологией, при которой повышено всасывание железа в кишечнике и его накопление в тканях. Будучи эффективным прооксидантом, индуцирующим разложение органических перекисей с образованием реакционных гидроксильных и алкоксильных радикалов, ионы железа могут запускать окислительное повреждение различных клеток и тканей, и в том числе β-клеток поджелудочной железы. На самом деле нельзя утверждать, что какой-то конкретный радикал вызывает деструкцию клеток, так как индукция NO-синтазы вызывается транскрипционным фактором NF-кВ [960], который активируется практически всеми формами АКМ и является медиатором развития окислительного стресса [567]. Прямое измерение методом ЭПР образования липидных радикалов в области поджелудочной железы крыс после введения через желчный проток провоспалительных цитокинов (ФНО-α, ИЛ-ф, интерферон-γ) показало, что главными продуцентами радикалов являются макрофаги и β-клетки, ингибирование индуцибельной циклооксигеназы и транскрипционного фактора NF-кВ снижало образование радикалов [1593]. На свободнорадикальный механизм повреждения β-клеток указывает и тот факт, что токсический эффект NO-радикалов отчасти нивелируется антиоксидантами, в частности α- токоферолом [394, 881], в то же время проведенные на инсулинпродуцирующих клетках RINm5F исследования показали, что в защите от повреждений, индуцированных ИЛ-1 или донорами NO·, γ-токоферол был более эффективен, чем α-токоферол, по-видимому, за счет его высокой способности ингибировать оксиды азота [486, 1530].

При этом островковые клетки поджелудочной железы чрезвычайно уязвимы к свободнорадикальному повреждению, поскольку содержат относительно мало антиоксидантных ферментов. Так, содержание C^Zn-СОД, глутатионпероксидазы и каталазы в β-клетках крысы составляет соответственно 31, 21 и 1 % от концентрации этих ферментов в печени; антиоксидантный дефицит отчасти компенсируется повышенным уровнем ГПО гидроперекисей фосфолипидов [1626]. Аналогичным образом дело обстоит и у мышей, в островках поджелудочной железы экспрессия мРНК C^Zn-СОД составляет 38 % от соответствующего показателя в печени, Mn-СОД — 30 %, глутатионпероксида- зы — 15 %, мРНК каталазы выявлялась в следовых количествах [1006]. Трансфекция генов каталазы и ГПО, позволившая увеличить экспрессию соответствующих ферментов в клетках RINm5F в 100 раз, приводит и к повышению их резистентности к токсическому действию перекиси водорода (в клетках с гиперэкспрессией каталазы — в 10 раз [1626]); индуцированная менадионом (источник О₂) или H₂O₂ гибель клеток мышиной инсулиномы NIT-1, трансфецированных генами Си,/п-СОД и глутатионпероксидазы человека, снижалась в 1,7-2,4 раза [1009].