Нарушение синтеза коллагена. Цитокины и хемокины
Повышенный синтез коллагена фибробластами, выделенными из очагов поражения, является одной из основных характеристик склеродермии и может
быть тесно связан с ее патогенезом.
В основе такой формы тканевого ответа лежит активация фибробластов, вызывающая повышенное отложение клетками внеклеточного матрикса, являющееся главным признаком заболевания [Влади- мирцев В.А., 1982]. Можно сказать, что суть процессов, лежащих в основе па- тогенеза склеродермии схожа с заживлением раны, вышедшим из-под контроля. Многие исследования позволяют предположить, что ключевую роль в данном процессе играет трансформирующий фактор роста β (TGF-β). В биоптатах у пациентов со склерозирующими заболеваниями кожи, включающими систем- ный склероз и ограниченную склеродермию, был выявлен повышенный синтез TGF-β1 [Higley et al., 1994]. Эффект TGF- β1 на мезенхимальные клетки - син- тез компонентов внеклеточного матрикса. Было обнаружено, что TGF-β1 повы- шает экспрессию генов, отвечающих за синтез коллагена I, III, VI, VII, X типов, фибронектина и протеогликанов. Также в субпопуляции фибробластов был вы- явлен синтез различных изоформ TGF-β и тканевого ингибитора металлопроте- иназ - 3 (TIMP-3) [Mattila et al., 1998]. TGF-β повышает экспрессию TIMP-3, а TIMP-3 ингибирует распад коллагена. Таким образом, синтез экстрацеллюляр- ного матрикса усиливается за счет ингибирования деградации матрикса, вы- званного снижением синтеза протеаз [Massague et al., 2000].Члены суперсемейства TGF-β не только стимулируют синтез внеклеточ- ного матрикса, но также контролируют на расстоянии все функции фибробла- стов, ответственные за регенерацию: синтез цитокинов, экспрессию интегринов и цитокиновых рецепторов, а также пролиферацию, дифференцировку и апо- птоз. В добавок TGF-β влияет на воспаление, пролиферацию эпидермиса и ан- гиогенез и все важные составляющие процесса репарации.
Эта особая плей- отропия действий согласуется с наблюдением, что воспалительные клетки, эн- дотелиоциты и кератиноциты, в дополнение к фибробластам, синтезируют ре- цепторы к TGF-β и сами способны секретировать TGF-β [Derynck et al., 1997].Как было отмечено выше, процесс отложения компонентов внеклеточного матрикса при склеродермии можно сравнить с заживлением раны. Физиологи- ческое заживление раны является самоограниченным процессом: когда в ране
откладывается достаточное количество матрикса, фибробласты или переходят в изначальное покоящееся состояние или подвергаются апоптозу. Отложение матрикса ограничено и, таким образом, рубцевание предотвращается [O’Kane S et al., 1997]. Напротив, при патологическом рубцевании фибробласты, активи- рованные неизвестным «травмирующим» стимулом продолжают синтезировать компоненты матрикса и профибротические цитокины, даже после достижения полного заживления. Временные и пространственные ограничения утрачивают- ся и развивается хронический прогрессирующий склероз. При склеродермии фибробласты сами секретируют TGF-β, а также фактор роста соединительной ткани (CTGF) [Shi-Wen et al., 2000]. Кроме того, фибробластах при склеродер- мии повышена экспрессия тканевого ингибитора металлопротеиназ и ингиби- тора активатора плазминогена I (PAI-1), тогда как синтез коллагеназы I нару- шен [Shimuzu et al., 2008].
Существует три изотипа рецепторов TGF-β1: I, II и III, причем I и II изо- типы участвуют в передаче сигналов TGF-β1. Рецепор к TGF-β1 II типа (TGF- β1RII) связывает TGF-β1, затем в процесс вовлекается рецептор к TGF-β1 I типа (TGF-β1RI) с формированием гетеромерного комплекса. Комплекс может играть роль прямого транскрипционного фактора, а может не напрямую регули- ровать транскрипцию генов путем взаимодействия с другими транскрипцион- ными факторами. В коже нормального человека мРНК TGF-β1RI и TGF-β1RII экспрессируется в значительном количестве в волосяных фолликулах и сальных железах, в умеренном количестве в эпидермисе и кровеносных сосудах и в не- значительном количестве в веретеновидных клетках между пучками коллагено- вых волокон.
Методом гибридизации in situ в биоптатах кожи у больных огра- ниченной склеродермией была выявлена повышенная экспрессия мРНК TGF- β1RI и TGF-β1RII в волосяных фолликулах, сальных железах и веретеновидных клетках, и умеренная в эпидермисе и кровеносных сосудах. В биоптатах боль- ных склеродермии наблюдалось повышенное количество веретеновидных кле- ток и повышенная экспрессия мРНК TGF-β1RI и TGF-β1RII. При большем уве- личении было установлено, что веретиновидные клетки морфологически соот-ветствуют фибробластам. При иммуногистохимическом исследовании был так- же выявлен повышенный синтез TGF-β1RI и TGF-β1RII в фолликулах, сальных железах и фибробластах, а также в круглых клетках вокруг кровеносных сосу- дов. При окрашивании гематоксилином, было установлено, что данные клетки морфологически соответствовали лимфоцитам. Оба типа рецепторов синтези- руются в одинаковом количестве [Kubo et al., 2001]. В исследованиях in vitro установлено, что повышенная экспрессия мРНК этих рецепторов коррелирует с повышенным уровнем мРНК α2(1) коллагена [Kawakami et al., 1998]. Таким об- разом, можно предположить, что повышение уровня синтеза TGF β и увеличе- ние числа его рецепторов ведет к повышенному синтезу компонентов внекле- точного матрикса, включая коллаген. Фибробласты чувствитеьны к эффектам TGF β и находятся в персистирующем активированном состоянии, поддержи- ваемом за счет аутокринно/паракринной регуляции с участием сигналов TGF β и CTGF. Механизм данной регуляции может быть объяснен слудующим обра- зом. Воспалительные клетки, инфильтрирующие очаг поражения секретируют TGF β. В ответ происходит активация фибробластов и секреция ими (аутоин- дукция) TGF β и CTGF. Данные цитокины стимулируют синтезировавшую их клетку и прилежащие фибробласты, которые таким образом сами становятся активированными. В результате устойчивого паракринно/аутокринного воздей- ствия на фибробласты происходит прогрессивное отложение внеклеточного матрикса и тканевой фиброз. Данная особенность патогенеза может быть под- тверждена возможностью нормализовать повышенную продукцию коллагена с помощью нейтрализующих антител к TGF β [Ihn et al., 2001].
ИЛ-4 также регулирует пролиферацию фибробластов, экспрессию генов и синтез компонентов экстрацеллюлярного матрикса, таких как коллаген и синас- цин. Было установлено, что ИЛ-4 повышает синтез тканевого ингибитора ме- таллопротеиназ 2 (TIMP-2) в дермальных фибробластах за счет каскада мито- ген-активных протеиновых киназ, а также за счет усиления синтеза TGF β. Уве- личение продукции ИЛ-4 выявлено в сыворотке, а также в активированных пе- риферических мононуклеарных клетках крови пациентов с системным склеро-
зом [Elovic et al., 1998]. Было показано, что уровень ИЛ-4 повышен в образцах, взятых из пораженных участков кожи у пациентов со склеродермией [Okanoet al., 1996]. Важно отметить, что уровни ИЛ-4 в сыворотке крови у пациентов с очаговой склеродермией были повышены на 14-47% в сравнении с группой контроля [Veldhoen et al., 2006]. Профибротическая активность ИЛ-4 приводит к усиленной продукции экстрацеллюлярного матрикса опосредованно через Stat6 белок. Stat6 может усиливать транскрипцию гена TGF β.
TGF β может быть вовлечен не только в фибротический процесс, но так- же и в аутоиммунный ответ при системном склерозе. Сравнительно недавно было продемонстрировано, что подкласс Т-хелперов, продуцирующих интер- лейкин-17 играет ключевую роль в развитии тканевого аутоиммунного ответа [Takehara et al., 2005]. ИЛ-17 - потентный воспалительный цитокин с плей- отропным действием. ИЛ-17 регулирует тканевое воспаление, индуцируя экс- прессию провоспалительных цитокинов, таких как ИЛ-6 и ФНОα , хемокинов, как моноцитарный хематоксический белок и макрофагальный воспалительный белок 2 и матриксных металлопротеиназ, медиирующих воспаление и разруше- ние ткани. TGF β и ИЛ-6 индуцируют развитие Th-17 линии [Takehara et al., 2005]. Повышенные уровни ИЛ-17 были обнаружены у пациентов с системным склерозом, особенно на ранних стадиях и с ограниченными формами [Serpier et al., 1997]. Установлено, что ИЛ-17 усиливает пролиферацию фибробластов, но не усиливает в них синтез коллагена [Needlemann et al., 1985].
У большинства пациентов с системным склерозом сывороточный уровень ИЛ-17 повышен, позволяя предположить, что ИЛ-17 участвует в патогенезе склеродермического процесса [Murota et al., 2008]. Возможно нарушение регуляции синтеза TGF β и ИЛ-17 может привести к дисбалансу Th17 и Т-регуляторов. Более того, ИЛ-17 стимулирует синтез ИЛ-6 и ИЛ-8 и усиливает в фибробластах человека поверх- ностную экспрессию молекул межклеточной адгезии 1 [Yamane et al., 2000]. Поскольку ИЛ-17 усиливает синтез внутриклеточных металлопротеиназ, спо- собствующих метаболизму коллагена, повышенный синтез ИЛ-17 может слу-жить в качестве защитного механизма при фиброзе [Takehara et al., 2005; Murota et al., 2008].
TGF β и опосредованные действием TGF β медиаторы индуцируют син- тез эндотелиальными клетками эндотелина-1. Поскольку ЭТ-1 - вещество с ва- зоконстрикторным действием, нарушение сосудистой эластичности и вазоре- лаксации может быть вызвано повышенным уровнем эндотелина. Кроме того эндотелин-1 стимулирует синтез фибробластами коллагена и, таким образом, осуществляет связь между васкулопатией и склерозом [Shi-Wen et al.,2000]. Эндотелин может индуцировать синтез фактора роста соединительной ткани (CTFG) и может воздействовать на индукцию синтеза коллагена путем актива- ции CTFG [Horstmeyer et al., 2005]. Кроме того он способен вызывать диффе- ренцировку миофибробластов в фибробласты. Циркулирующий эндотелин-1 был выявлен у пациентов с диффузными и ограниченными формами системно- го склероза, позволяя предположить, что уровни растворимого эндотелина-1 могут служить маркером фиброза и сосудистого повреждения. Данные факторы подчеркивают значение эндотелина при склеродермии [Veldhoen et al., 2006].
ИЛ-6 - перспективная терапевтическая цель при системном склерозе. По- вышение уровня этого цитокина происходит в сыворотке пациентов с систем- ным склерозом и коррелирует с активностью заболевания [Matsushita et al., 2006; Sato et al., 2001]. Кроме того уровень ИЛ-6 повышен в гистологических образцах очагов поражения у пациентов с системным склерозом и, как прави- ло, встречается на поздних стадиях заболевания [Koch et al., 1993].
ИЛ-6 спон- танно секретируется моноцитами и фибробластами, изолированными у пациен- тов с системным склерозом и культивированными in vitro [Hasegawa et al., 1998]. Это плейотропный цитокин с множеством функций, участвующих в па- тогенезе данного заболевания.Вероятно, ИЛ-6 является «переключателем» между активным и хрониче- ским воспалением [Kaplanski et al., 2003]. Он также может принимать участие в персистировании хронического воспаления, стимулируя паракриновую секре- цию ИЛ-6 фибробластами и эндотелиальными клетками. Эндотелиальные клет-
ки не экспрессируют рецепторы ИЛ-6R и могут отвечать на действие ИЛ-6 че- рез передачу сигналов, только когда данный цитокин находится в связанном виде с растворенными рецепторами ИЛ-6R (sИЛ-6R); данный комплекс далее связывается с повсеместно синтезируемым рецептором gp130. Таким образом, баланс этих трех элементов определяет, происходит ли передача сигналов ИЛ-6. Несмотря на то, что сывороточные уровни ИЛ-6 при системном склерозе край- не гетерогенны, это не означает, что он не участвует в патогенезе у пациентов с относительно низкими сывороточными уровнями, поскольку это местные кле- точные концентрации ИЛ-6, которые могут быть важными, особенно в связи с тем, что существуют циркулирующие запасы sИЛ-6R и gp130, способные аб- сорбировать ИЛ-6. Общий баланс может зависеть от объема поражения. Это может объяснить, почему повышенные концентрации ИЛ-6 связаны с диффуз- ной формой заболевания и коррелирует с тяжестью заболевания, а также поче- му у большинства пациентов с системным склерозом не проявляются систем- ные эффекты ИЛ-6 [Barnes et al., 2011].