<<
>>

Антимикробные пептиды в регуляции иммунных реакций организма

Как в ранний период исследований антимикробных пептидов, так и в настоящее время накапливаются данные, свидетельствующие о том, что антибиотической активностью не ограничивается функциональный потенциал этих соединений.

Лизосомные катионные белки, большую часть которых составляли дефенсины, проявляли в условиях in vitro и in vivo свойства факторов проницаемости микрососудов и дегрануляторов тучных клеток (Ranadive, Cochrane, 1968).

Благодаря основным свойствам молекулы антимикробных пептидов обладают опсонизирующей микробы активностью, способствующей протеканию фагоцитарного процесса на его инициальных стадиях (Fleischmann et al., 1985). В исследованиях с дефенсинами и некоторыми кателицидинами продемонстрирована хемотаксическая активность дефенсинов HNP1-3 (Territo et al., 1989), HBD3 и 4 (Garcia et al., 2001b) и кателицидина LL-37 для моноцитов/макрофагов и нейтрофилов (Yang et al., 2000a) HNP1-2, HBD1-2 для незрелых дендритных клеток и Т-лимфо- цитов (Chertov et al., 1996; Yang et al., 1999; Biragyn et al., 2001). Следует подчеркнуть, что хемотаксические свойства дефенсины и кателицидин человека LL-37 проявляют в наномолярных концентрациях, которые на 2—3 порядка меньше их микробоцидных доз. Современный этап исследований неантимикробных свойств дефенсинов, протегринов, LL-37 и других пептидов связан с анализом и изучением их воздействия на механизмы приобретенного иммунитета.

Первые сведения о модулирующей антителогенез активности дефенсинов кролика были получены еще в начале 90-х гг. в нашей лаборатории (Шамова и др., 1993). В этой работе было установлено, что дефенсины кролика и крысы в физиологической концентрации отменяют стрессиндуцированную иммуносупрессию у животных (рис. 27). Причем уже тогда мы обратили внимание на то, что в контрольных вариантах опыта наблюдалась тен- -log2THTpoB AT KOE/IO'

4- -80m ні.

I 2 3 4 5 6

Рис.

27. Отмена стрессиндуцированной иммуносупрессии у мышей фрак- цией суммарных дефенсинов кролика.

I - иммунизированные эритроцитами барана животные, нсподвсргнутыс стрессу; 2 - животные, подвергнутые комбинированному стрессу перед иммунизацией; 3 - нсстрссси- рованные животные, получавшие дсфснсины в дозе 20 мкг/г веса перед иммунизацией; 4 - нсстрсссированныс животные, получавшие дсфснсины в дозе 2 мкг/г веса перед иммунизацией; 5 - животные, подвергнутые комбинированному стрессу до иммунизации, которым инъецировали дсфснсины в дозе 20 мкг/г веса за 10 мин до стрсссорного воздействия; 6 - животные, подвергнутые комбинированному стрессу до иммунизации, которым инъецировали дсфснсины в дозе 2 мкг/г веса за 10 мин до стрсссорного воздействия. Заштрихованные столбики показывают отрицательный логарифм титров антител к эритроцитам барана (-log2 титров АТ). Незаштрихованные столбики означают количество антигсн-спсцифичсских колонисобразующих единиц на 106 клеток селезенки. * - достоверность различий сравниваемых параметров с группой 2 (р < 0.05); ** - достоверность различий сравниваемых параметров с группой I (р < 0.02) денция к увеличению титра антител к эритроцитам барана при иммунизации нестрессированных мышей на фоне предварительного введения дефенсинов. Объяснение этому феномену мы связывали с кортикостатической активностью некоторых изоформ дефенсинов. Как известно, впервые кортикостатическая активность дефенсинов была выявлена канадскими исследователями при изучении влияния пептидов кролика на глюкокортикоидпро- дуцирующую активность клеток коркового слоя надпочечников крысы в культуральных условиях (Zhu et al., 1987, 1988). Ими было показано, что дефенсины по рецепторопосредованному механизму конкурентно взаимодействуют с рецептором адренокор- тикотропного гормона. При этом наблюдается подавление АКТГ- индуцированного (но не базального) стероидогенеза в клетках коркового слоя надпочечников (Zhu et al., 1989). В нашей работе (Шамова и др., 1993) кортикостатическая активность некоторых изоформ дефенсинов кролика была продемонстрирована на моделях АКТГ- и стрессиндуцированной глюкокортикоидной реакции у мышей и крыс.

Впоследствии мы показали (Шамова, 1995; Кокряков, 1999; Korneva, Kokryakov, 2003), что среди шести изоформ дефенсинов кролика наиболее активными на уровне орга-

12 3456 7 8 9 10 11 12

стал - доза пептида на мышь 500 нг/г шшт - доза пептида на мышь 50 нг/г

Рис. 28. Кортикостатическое действие индивидуальных фракций дефен- синов кролика на АКТГ-индуцированную продукцию кортикостерона у

мышей.

1 - интактные животные; 2 - контрольные животные, которым инъецировали физиологический раствор; 3 - контрольные животные, которым инъецировали дсфснсин NP-1 кролика в дозе 500 нг/г веса; 4 - животные, которым инъецировали АКТГ в концентрации 0,02 МЕ/г веса; 5 - животные, которым инъецировали физиологический раствор за 30 мин до инъекции АКТГ; 6 - животные, которым инъецировали NP-1 дсфснсин за 30 мин до введения АКТГ; 7 - животные, которым инъецировали NP-2 дсфснсин за 30 мин до введения АКТГ; 8 - животные, которым инъецировали NP-За дсфснсин за 30 мин до введения АКТГ; 9 - животные, которым инъецировали NP-ЗЬ дсфснсин за 30 мин до введения АКТГ; 10- животные, которым инъецировали NP-4 дсфснсин за 30 мин до введения АКТГ; 11 - животные, которым инъецировали NP-5 дсфснсин за 30 мин до введения АКТГ; 12 - животные, которым инъецировали протамин сульфат (клуис- ин) за 30 мин до введения АКТГ; * - достоверность различий сравниваемых параметров (р < 0.05) по сравнению с группами 4 и 5.

низма оказались фракции NP-За и NP-ЗЬ (рис. 28), известные как наиболее сильные кортикостатины в условиях in vitro (Zhu et al.,

1989) . Именно со способностью некоторых фракций дефенсинов кролика подавлять АКТГ- и стрессиндуцированный стероидогенез мы в первую очередь связываем иммунопротективную активность этих пептидов. Ибо снижение уровня кортикостерона в крови и, как следствие, в лимфоидных тканях создает предпосылки для реализации полноценного гуморального иммунного ответа, оцениваемого по выработке антител на антигены эритроцитов барана.

В пользу этого предположения свидетельствуют данные о противовоспалительном и иммуносупрессирующем действии глюкокортикоидов не только в фармакологических дозах, но и при концентрации гормонов, наблюдаемой при стрессе и инфицировании (Корнева, Шхинек, 1988; Webster et al., 2002). Есть основания считать, что иммунодепрессия, индуцируемая глюкокортикоидами, физиологически оправдана, поскольку страхует организм в условиях предъявления ему множества чужеродных и собственных антигенов от иммунного реагирования на последние. Если подавление антителогенеза носит транзиторный характер, это не опасно. Но в случае длительного или интенсивного воздействия стрессирующего фактора стойкая гиперфункция надпочечников приводит к наводнению организма глюкокортикоидами и формированию хронической иммуносупрессии, создающей благоприятный фон для активизации условно-патогенных микроорганизмов и онкогенеза. Именно для коррекции таких состояний могут быть рекомендованы дефенсины, обладающие кортикостатической активностью, и другие антимикробные пептиды с целью преодоления сниженной резистентности к оппортунистической инфекции в условиях тяжелого (severe) стресса (Korneva, Kokryakov, 2003).

Наряду с рассмотренным выше механизмом воздействия антибиотических пептидов как молекулярных факторов врожденного иммунитета на иммунные реакции приобретенного типа, в работах американской группы ученых под руководством профессора Ю. Оппенхейма с середины 90-х гг. развивается и экспериментально обосновывается другой вариант участия дефенсинов в рассматриваемом взаимодействии двух блоков иммунитета. Этими исследователями было установлено, что стимулированные ИЛ-8 нейтрофилы человека секретируют дефенсины HNP1 и HNP2, которые являются хемоаттрактантами для Т-лимфоцитов (Chertov et al., 1996). Далее было показано, что а-дефенсины в наномолярных концентрациях избирательно хемотаксичны для неактивированных (наивных) Т-лимфоцитов и незрелых (immature) дендритных клеток (Yang et al., 2000b), в то время как продуцируемый эпителиальными клетками индуцибельный р-дефен- син (hBD2) оказался хемотаксином для Т-клеток памяти (Yang et al., 1999). Хемотаксическая активность дефенсинов, подобно таковой хемокинов, подавлялась коклюшным (pertussis) токсином, что свидетельствовало о вовлечении в этот процесс G-белков, сопряженных с рецепторами (Baggiolini, 1998). Действительно, было установлено, что влияние hBD2 на незрелые дендритные клетки и Т-клетки памяти носит рецепторопосредованный характер и связано с рецептором хемокина MIP-3a (macrophage inflammatory protein-За), известным как CCR6 (Yang et al., 1999). Уязвимым местом рассматриваемых построений было то обстоятельство, что в этих работах использовали дефенсины человека, а объектом исследования были клетки иммунной системы мыши.

Однако в 2001 г. этой группой авторов впервые было показано, что Р-дефенсины мыши эпителиального происхождения (не криптдины) mBD2 и mBD3 обладают хемотаксической активностью для незрелых дендритных клеток этого же вида животных, а также НЕК293-клеток, в которые был трансфецирован экспрессируемый ген рецептора CCR6 (Biragyn et al., 2001). Таким

образом, впервые было доказано, что CCR6 может функционировать как рецептор не только хемокина MIP-3a (CCL20), но и Р-дефенсинов эпителиального происхождения. Следовательно, в организме мышей существует система механизмов вовлечения в иммунные реакции дендритных клеток и моноцитов/макрофагов как основных антигенпредставляющих клеток, опосредованная эндогенными дефенсинами. Значимость такого звена иммунного реагирования была установлена и в экспериментах на животных. Так, интраназальная иммунизация мышей овальбумином в смеси с дефенсинами человека HNP1-3 выявила адъювантную активность у антимикробных пептидов. Уровень специфических IgG в плазме крови у таких животных был выше, чем у особей, иммунизированных чистым антигеном (Lillard et al., 1999). Кроме того, С04+Т-лимфоциты, выделенные из этих животных, продуцировали в ответ на взаимодействие с овальбумином in vitro больше ИФНа, ИЛ-5, ИЛ-6 и ИЛ-10, что свидетельствовало об усилении функциональной активности Т-хелперов по антигенспецифическому механизму. Адъювантная активность HNP1-3 была продемонстрирована также при внутрибрюшинной иммунизации мышей KLH (keyhole limpet hemocyanin) антигеном или идиотипическим антигеном В-лимфомы. В обоих случаях наблюдали более высокий титр специфических IgG к этим антигенам при условии их совместного парентерального введения с дефенсинами человека (Tani et al., 2000). Более того, мыши, иммунизированные опухолевым антигеном в смеси с IgG, проявляли заметную резистентность к развитию лимфомы, инициированной внутрибрюшинным введением трансформированных клеток.

Авторы связывают наблюдаемое в условиях их экспериментов повышение иммуногенности антигенов со способностью одновременно вводимых дефенсинов мобилизовывать дендритные клетки и моноциты/макрофаги, которые обеспечивают более эффективное поглощение, процессинг и представление антигенов Т-лимфоцитам. В этом, по их мнению, заключается одна из возможных функций дефенсинов, направленная на формирование иммунного ответа приобретенного типа. Как показано в исследованиях этих авторов, дефенсины способствуют созреванию незрелых дендритных клеток в месте их встречи с антигеном или его носителем (Yang et al., 2002). Дифференцировка дендритных клеток в иммунокомпетентные антигенпредставляющие клетки является одним из необходимых условий, обеспечивающих их выход в ближайший лимфатический узел, где и осуществляются межклеточные взаимодействия, определяющие направленность и интенсивность иммунного ответа приобретенного (адаптивного) типа.

Дополнительным подтверждением рассматриваемых представлений об иммуномодулирующей активности дефенсинов являются эксперименты с генно-инженерными ДНК-вакцинами, разрабатываемыми с целью противоопухолевой терапии (Biragyn et al., 1999, 2001). Как известно, проблемы иммунотерапии опухолевых заболеваний часто связаны с низкой иммуногенностью опухолевых антигенов в силу их незначительных структурных отличий от нормальных антигенов, к которым в организме человека и позвоночных животных вырабатывается естественная толерантность. Одним из подходов, разрабатываемых современной иммунологией, направленным на повышение иммуногенно- сти опухолевых антигенов, является способ генно-инженерного создания химерных генетических структур, включающих в свой состав ДНК гена опухолевого антигена и ДНК гена белка (пептида) — адъюванта, которые в случае их полноценной экспрессии в организме могли бы обеспечивать формирование протективного противоопухолевого иммунитета.

Оптимальное распознавание собственных опухолевых антигенов возможно при условии активации системы врожденного иммунитета сигналами опасности (danger signal) (Matzinger, 1994, 1998) через рецепторы, распознающие патогенассоцииро- ванные молекулярные паттерны (Janeway, 1989, 1992; Medzhitov, Janeway, 1997). При этом наблюдается усиление продукции анти- генпредставляющими клетками провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-12, ФНОа), которые в свою очередь индуцируют в клетках иммунной системы синтез костимуляторных молекул CD40, CD80 (В7.1), CD86 (В7.2) и продукцию дополнительных медиаторов воспаления, включая хемокины. Хемокины разделяют на гомеостатические (конститутивно-синтезируемые) и воспалительные, синтез которых носит индуцибельный характер (Moser, Loetscher, 2001). Воспалительные хемокины экспрессируются во время инфекции или тканевой деструкции, осуществляемой резидентными и мигрирующими (инфильтративными) лейкоцитами. Гомеостатические цитокины продуцируются непрерывно (конститутивно) в определенных клеточно-тканевых образованиях, обеспечивая движение и распределение клеток иммунной системы в физиологических условиях. Миграция клеток иммунной системы регулируется как цитокинами, с одной стороны, так и дифференциальной экспрессией рецепторов к ним — с другой. Например, CCRI, CCR2, CCR5, CCR6 экспрессируются преимущественно на незрелых дендритных клетках, CCR6 — на CDl+a клетках Лангерганса. В процессе созревания дендритных клеток рассматриваемые рецепторы исчезают, а на их месте появляется рецептор CCR7, который обеспечивает возможность реагирования клеток на хемокины, привлекающие их в лимфоузлы. Недавно было установлено, что Р-дефенсин 2 (HBD2) может быть лигандом рецептора CCR6 (Yang et al., 1999) на незрелых дендритных клетках и Т-клетках памяти, что определяет хемотак- сическую активность дефенсина в отношении рассматриваемых клеток. Дефенсины усиливают продукцию цитокинов на стадии процессинга проинтерлейкина-1 и хемокинов (Perregaux et al., 2002), секрецию гистамина из тучных клеток (Yamashita, Saito, 1989), обладают адъювантной активностью при интраназальной иммунизации мышей овальбумином (Lillard et al., 1999).

Рассматриваемые свойства а- и р-дефенсинов послужили основанием для использования пептидов с целью формирования у экспериментальных животных противоопухолевого иммунитета. С помощью Р-дефенсинов и М1Р-За (хемокин) исходно неиммуногенные опухолевые антигены трансформировали в иммуногенные и индуцировали у животных протективный противоопухолевый иммунитет.

Реализуя подобный подход, американские исследователи создали ДНК-вакцину, в составе которой были объединены гены опухолевых идиотипических эпитопов В-лимфом (sFv20 лимфомы А20 или sFv38 лимфомы 38С13) и р-дефенсинов мыши (mBD2 и mBD3) или провоспалительного хемокина М1Р-За. Этой ДНК- вакциной в форме плазмиды они иммунизировали мышей, а потом оценивали у них иммунный ответ к опухолевым антигенам по ряду параметров (Biragyn et al., 2001). Показано, что ДНК- вакцина, включающая гены рекомбинантного белка-химеры, способствует формированию гуморального и клеточного иммунного ответа на исходно неиммуногенные компоненты-идиотипы sFv- лимфом мыши. Животные продуцировали антитела к идиотипам sFv20 и sFv38 только в тех вариантах, когда в составе плазмид ДНК-вакцин рекомбинантного гена были гены Р-дефенсина 2 (mBD2) или MIP-3a (macrophage-inflammatory protein-За), ответственные за синтез известных лигандов рецептора CCR6 незрелых дендритных клеток. Более того, у таких мышей развивался протективный противоопухолевый иммунитет к очень агрессивной перевиваемой лимфоме 38С13, которая приводила к гибели всех контрольных мышей в течение 20 дней после инокуляции опухолевых клеток в организм.

Продемонстрировано, что защитный эффект вакцины связан как с трансформацией антигена лимфомы sFv38 в иммуногенный, на который вырабатываются антитела, так и с формированием популяции антигенспецифических активных CD8+ Т-лимфоци- тов. Авторы привели экспериментальные доказательства того, что адъювантная активность конъюгированного с исходно неиммуногенным антигеном (sFv38) лимфомы р-дефенсина 2 мышам связана со способностью антибиотического пептида имитировать хемотаксическую активность хемокина М1Р-За в отношении незрелых дендритных клеток, которые после дифференцировки в зрелые и последующей миграции в лимфоузлы становятся ключевыми антигенпредставляющими клетками, определяющими в значительной степени формирование иммунных реакций приобретенного типа (выработка специфических антител и цитотоксических Т-лимфоцитов). Они пришли к выводу, что сопряженная экспрессия дефенсинового гена mBD-2 с геном идиотипического антигена В-лимфомы является необходимым условием формирования протективного иммунного ответа на опухолевые клетки. Необходимо подчеркнуть, что использование в контрольных вариантах ДНК-вакцины, в которой гены опухолевого антигена и р-дефенсина мыши находились не в слитном состоянии, не приводило к позитивному результату. Этот факт находится в некотором противоречии с ранее изложенными результатами по иммунизации животных овальбумином, KLH и идиотипическим антигеном в присутствии дефенсинов человека, ковалентно не связанными с перечисленными антигенами. Следует, однако, подчеркнуть, что в этих опытах использовали гетерологичные для мышей дефен- сины человека.

Как бы то ни было, иммуностимулирующее действие дефенсинов в рассматриваемых опытах связывается авторами преимущественно с их хемотаксической для незрелых дендритных клеток активностью (Yang et al., 2002). Однако есть основания полагать, что это не единственный механизм рассматриваемого эффекта. В частности, дефенсины человека HNP1-3 индуцируют продукцию ФНОа и ИЛ-ір макрофагами в культуре клеток (Chaly et al., 2000). Этот процесс может осуществляться путем ускорения превращения про-ИЛ-1р в зрелую секретируемую клетками форму ИЛ-ір (Perregaux et al., 2002). Наряду с этим провоспалительные цитокины способствуют созреванию незрелых дендритных клеток, а также обладают мощной лимфоцит-активирующей активностью, что усиливает реакции организма на антигены. ИЛ-1 р рассматривается в настоящее время в качестве одного из эндогенных адъювантов, который способствует развертыванию гуморального иммунного ответа на антигены (Staats, Ennis, 1999). Дефенсины облегчают рекрутирование в инфицированные ткани Т-клеток памяти, что, по- видимому, может быть одним из дополнительных факторов, укорачивающих время повторного иммунного ответа на тот же антиген (Chertov et al., 1996). Кроме того, р-дефенсины человека активируют продукцию хемокина ИЛ-8 эпителием дыхательных путей in vitro (van Wetering et al., 1997). ИЛ-8 является хемотаксическим фактором, специализированным на привлечении нейтрофилов. Таким образом, между дефенсинами и провоспалительными цитокинами (ФНОа, ИЛ-1р, ИЛ-8) существуют связи, определяющие их взаимоусиливающий синтез. Известно, что ФНОа и ИЛ-ір в различных модельных системах индуцируют синтез и секрецию дефенсинов (hBD-2, hBD-З) эпителиями (рис. 29).

Все эти факты в своей совокупности свидетельствуют о новом аспекте в анализе функциональных свойств дефенсинов, даю-

Повреждение кожи или эпителия

Рис. 29. Роль дефенсинов во взаимодействии врожденного и приобретенно- го иммунитета.

щем основание расценивать эти пептиды не только как микробо- цидные соединения, но и как регуляторные молекулы иммунной системы животных, воздействующие на клетки-мышени по ре- цептор-опосредованному механизму (Yang et al., 2002; Korneva, Kokryakov, 2003) (рис. ЗО).

В связи с возможными рецептор-опосредованными эффектами дефенсинов представляют интерес данные об активирующем воздействии дефенсинов с кортикостатической активностью на кальциевые каналы L-типа (Mac Leod et al., 1991), а также

Реї лля горы актиш юс і и медленных Na‘ каналом

Активаторы Са‘ * канатов

Ингибиторы К каиалов

Соединения, избирательно связывающиеся с серпинами

Комитогенмая активность

Им м у поп ротективная а кти вность

Кортикостатическая активность

Хемотаксичная активность

.Императоры ручных клетк

Факторы, увеличивающие проницаемость сосудов

Ингибиторы ферментативного и неферментативного фибринолиза

Ингибиторы протеинкиназы С Опсонизирующая активность

Цитотоксическая активность

Рис. 30. Пирамида функциональной активности дефенсинов. Показаны эффекты, проявляемые дефенсинами при различных концентрациях пептидов, которые увеличиваются в направлении от вершины к основанию пирамиды.

об их способности модулировать потенциалочувствительность медленных натриевых каналов. В серии работ отечественных физиологов, выполненных под руководством академика РАН

А. Д. Ноздрачева, с помощью метода локальной фиксации потенциала изучено влияние дефенсинов кролика NP-1, NP-За и NP-4 на мембрану нейронов спинальных ганглиев крыс (Ноздрачев и др., 1997; Плахова и др., 2000; Плахова и др., 2005). Дефенсины снижали эффективный заряд активационной воротной системы медленных (тетродотоксиннечувствительных) натриевых каналов. Этот процесс монотонным образом зависел от концентрации исследованных дефенсинов. Применение уравнения Хилла позволило установить, что величина Kd в случае взаимодействия дефен- сина NP-1 с предполагаемым мембранным рецептором составляла величину 2 X 10~12 моль/л и в варианте NP-4 — 8 X 10-8 моль/л, а коэффициент Хилла был равен 0.9 и 1.0 соответственно. Было высказано, в частности, предположение о вовлечении рецепторов серотонина в анализируемый процесс, поскольку известно о существовании взаимосвязи медленных натриевых каналов мембраны сенсорного нейрона с рецепторами серотонина. Снижение возбудимости мембраны сенсорного нейрона, установленное в этих работах, может приводить к анальгетическому состоянию в условиях выработки дефенсинов на уровне структур нервной системы при стрессе и может рассматриваться в качестве одного из механизмов стресс-индуцированной опиоиднезависимой анальгезии.

Обнаружение дефенсина NP-За в гипофизе, гипоталамусе и таламусе (Tominaga et al., 1992; Hu et al., 1993) кролика является однозначно установленным фактом. Вопрос о присутствии в структурах нервной системы дефенсинов NP-Іи NP-4 остается открытым. Все эти данные позволяют высказать предположение, что дефенсины в нецитотоксических концентрациях (нМ, пМ) могут выступать в качестве агонистов, модулирующих передачу паттерна импульсов в центральной нервной системе, благодаря изменению потенциалочувствительных медленных натриевых каналов.

Не только дефенсины и кателицидин человека LL-37 обладают иммуномодулирующей активностью. В связи с регуляцией иммунного ответа представляют интерес данные о пептиде PR39 (основный, богатый пролином и аргинином пептид), который был впервые выделен из слизистой тонкого кишечника свиней (Agerberthetal., 1991), а позже нами (Кокряков, 1995) и американской группой исследователей (Huang et al., 1997) из лейкоцитов крови этого же вида животных (рис. 17). Клонирование и изучение структуры гена рассматриваемого пептида (Storici, Zanetti, 1993; Gudmundsson et al., 1995) позволило отнести его к группе кателицидинов (Zanetti et al., 1995), для которых характерна сходная N-концевая последовательность аминокислот, гомологичная ингибитору катепсина L (кателину), и С-концевая часть молекулы, представляющая в данном случае пептид из 39 аминокислот, обладающий мощным антибактериальным и противогрибковым действием (Кокряков, 1995).

Кроме антимикробной активности широкого спектра действия, PR39 ингибирует НАДФН-оксидазную систему фагоцитов (Shi et al., 1996), индуцирует синтез синдеканов (Gallo et al., 1994), что, в частности, объясняет роль пептида как одного из регуляторов ангиогенеза in vivo (Li et al., 2000), а также обладает хемотаксической активностью в отношении нейтрофилов (Huang et al., 1997). Рассматриваемый пептид может избирательно связываться с белком рЗОО (Cas) (Chan, Gallo, 1998) и (17- субъединицей протеасомного комплекса клеток млекопитающих (Gao et al., 2000). В последней работе установлено, что антибактериальный пептид PR39 из лейкоцитов свиньи обратимо связывается с а7-субъединицей 26S протеасом, блокируя при этом деградацию ингибитора транскрипционного фактора NFkB (ІкВа) по убиквитин-протеасомному пути. Причем фосфорилирование и убиквитилирование ІкВа происходят нормально, как и последующее связывание модифицированного белка с валозинсо- держащими белками. Подавление процесса протеолиза ІкВа в протеасомах отменяет по еще неясному механизму активацию и транслокацию NFkB в ядро, следствием чего является неактивное состояние генов, ответственных за иммунное реагирование и синтез провоспалительных цитокинов и адгезионных факторов. Отмена экспрессии генов, активируемых NFkB, под воздействием пептида PR39 наблюдали как в культуре клеток HUVEC, так и, что особенно важно, на моделях острого панкреатита и инфаркта миокарда у мышей. Инфузия пептида PR39 в организм животных приводит к значительному уменьшению размеров повреждения их сердечной мышцы при экспериментальном инфаркте. Представленные данные позволяют рассматривать PR39 и родственные ему пептиды в качестве эффективных профилакти- чески-терапевтических средств для предупреждения и ограничения повреждений, сопряженных с воспалительными процессами в органах. Выявленный противовоспалительный эффект пептида PR39, связанный с регуляцией протеолиза ІкВа и косвенно генов иммунного реагирования, дополняет ранее установленное функциональное свойство пептида ингибировать НАДФН-оксидазную систему (Shi et al., 1996).

Дефенсины, пептид LL-37 и родственные им соединения фагоцитов и барьерных систем у животных и человека, благодаря особенностям структуры, выступают эффективными антимикробными агентами, в значительной степени определяющими завершенность фагоцитоза и обеспечивающими инактивацию микроорганизмов на уровне клеточно-тканевых образований, пограничных к инфекции (входные ворота инфекции). Наряду с этой активностью дефенсины, как установлено в результате многочисленных исследований, могут проявлять и другие функциональные свойства, важные в реализации защитно-приспособительных реакций организма как при инфекции, так и воздействии других неблагоприятных факторов окружающей среды.

В силу электрохимических свойств молекул дефенсинов и родственных им соединений, являющихся положительно заряженными, они эффективно сорбируются на поверхности бактериальных и эукариотических клеток. В результате этого взаимодействия наблюдается снижение отрицательного заряда клеток, в том числе и микробных. Это облегчает фагоцитоз последних нейтрофилами и моноцитами/макрофагами. Подобные наблюдения послужили основанием рассматривать дефенсины в качестве опсонизирующих микроорганизмы соединений (Fleischmann et al., 1985) при фагоцитозе и воспалении наряду с производными комплемента.

Таким образом, в очагах воспаления дефенсины могут подавлять жизнеспособность микроорганизмов и проявлять свойства молекул, обладающих хемотаксической, опсонизирующей и адъювантной активностью. Если принять во внимание данные о способности дефенсинов дегранулировать тучные клетки (Yamashita, Saito, 1989) и повышать проницаемость сосудов микроциркуляторного русла (Ranadive, Cochrane, 1968), то становится очевидным, что эти полипептиды способны влиять на течение фагоцитарного и воспалительных процессов, выступая в роли регуляторных молекул.

Антимикробные пептиды могут являться модуляторами воспалительных реакций организма при инфекции и, в частности при сепсисе. Сепсис характеризуется присутствием микроорганизмов и их токсинов в крови. Симптоматика сепсиса, вызванного грамотрицательными бактериями, в значительной степени определяется липополисахаридами (эндотоксинами) наружной мембраны микроорганизмов. Известно, что эндотоксины связываются в плазме с липополисахаридсвязывающим белком (ЛСБ), который способен переносить липополисахарид к поверхностной молекуле белка CD 14, локализованного в плазмалемме моноцитов и макрофагов. Комплекс липополисахарида с CD14 белком инициирует через Толл-подобный рецептор 4 типа (ТПР4) путь сигнальной трансдукции, завершающийся активацией NFkB транскрипционного регулятора (фактора), ответственного за регуляцию более, чем 150 генов, участвующих, в частности, и в иммунных реакциях (Underhill, Ozinsky, 2002). В результате наблюдается интенсивный синтез и секреция из макрофагов и эндотолиаль- ных клеток провоспалительных цитокинов TNF-a,-IL-ip и IL-6, избыточная системная продукция которых приводит к гиперактивации клеток иммунной системы и эндотелия и проявляется в форме септического шока, который часто приводит к гибели пациентов. Известно, что катионные пептиды (дефенсины, про- тегрины, LL-37 и т. д.) и белки (лактоферрин, БПУ-белок) связывают липополисахариды, являющиеся амфипатическими полианионами, подавляя при этом способность последних активировать продукцию провоспалительных цитокинов макрофагами. В лаборатории профессора Р. Хэнкока (Канада) было впервые продемонстрировано, что катионные пептиды (дефенсины человека HNP-1 и HBD2, индолицидин из лейкоцитов крупного рогатого скота, полифемузин и некоторые синтетические поликатионы) ингибируют процесс связывания ЛПС с ЛПС-связывающим белком и благодаря этому подавляют ЛПС-индуцированную продукцию TNF-a макрофагами (Scott et аі., 2000).

Наряду с антиэндотоксической активностью дефенсины и другие антимикробные пептиды очагов воспаления могут выступать в качестве молекул с прокоагулирующей активностью по двум дополняющим друг друга механизмам. В нашей совместной работе с сотрудниками кафедры физиологии человека и животных Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова было изучено влияние общей фракции дефенсинов кролика на систему неферментативного фибринолиза крови крыс. Основной вывод этих исследований заключается в признании за дефенсинами умеренной прокоагулирующей активности (Кудряшов и др., 1989), заключающейся в связывании и нейтрализации гепарина крови — ведущего компонента системы неферментативного фибринолиза. Кроме того, зарубежными исследователями была продемонстрирована способность дефенсинов человека влиять ингибирующим образом и на каскад ферментативного фибринолиза крови. В частности, было показано, что дефенсины нейтрофилов человека ингибируют фибринолиз, запускаемый активатором плазминогена тканевого типа (Higazi et al., 1995, 1996). Также, по-видимому, действует и дефенсин человека, который конкурирует с плазминогеном за связывание с фибрином. Возможно, что антифибринолитическая активность дефенсинов в очагах воспаления служит фактором, препятствующим распространению инфекции благодаря иммобилизации бактерий в фибриновых сгустках.

Один из важных механизмов поддержания гемостаза связан с тромбоцитами и их физиологически активными соединениями. В связи с этим представляет важный интерес изучение взаимодействия дефенсинов и протегринов на функциональную активность и метаболизм тромбоцитов. Исследование в этом направлении осуществлено отечественными учеными (Ашмарин и др., 1993; Tkachenko et al., 1993; Ткаченко и др., 1994; Tkachenko et

al., 1994; Ткаченко и др., 1996). В этих работах было показано, что дефенсины человека (HNP-1, HNP-2, HNP-3) и протегрин PG- 2 свиньи оказывают сходное действие на агрегацию и секрецию тромбоцитов in vitro. Обладая проагрегационной активностью в высоких концентрациях (50—100мкг/мл), дефенсины и про- тегрины в низких дозах (0.1—40 мкг/мл) проявляют антиагрега- ционные и антисекреторные свойства в отношении тромбоцитов человека. Необходимо подчеркнуть, в случае инфекционной патологии содержание дефенсинов человека в плазме крови может достигать одного или более мкг/мл (Panyutich et al., 1993), т. е. того диапазона концентраций, при котором выражены преимущественно антиагрегационные свойства антибиотических пептидов. Возможно, что дефенсины и протегрины при их секреции из нейтрофилов могут выступать в роли медиаторов лейкоцитарно- тромбоцитарных взаимодействий, направленных на поддержание гемостаза при инфекционных заболеваниях и стрессорных ситуациях, которые сопровождаются мобилизацией из костномозгового депо значительного числа нейтрофилов.

Таким образом, сочетание в дефенсинах антимикробных и модулирующих отдельные стороны воспалительных и иммунных процессов свойств, позволяет рассматривать эти полипептиды в качестве перспективного объекта дальнейшего углубленного исследования с целью создания новых лекарственных средств для медицины и ветеринарии. Возможно, что именно с многонаправленными воздействиями дефенсинов на иммунную систему животного организма связан защитный эффект этих пептидов при экспериментальной герпетической инфекции, установленный в нашей лаборатории (Кокряков и др., 1989).

На основании экспериментальных и литературных данных можно предположить, что функциональное значение нейтрофи- леза при воспалении и стрессе не ограничивается усилением антимикробного барьера организма. В процессе мобилизации нейтрофилов и их миграции в ткани, «пограничные к инфекции», имеет место постоянная секреция физиологически активных веществ их лизосомного (гранулярного) аппарата во внеклеточную среду, в том числе и дефенсинов (Panyutich et al., 1991). При этом последние в роли гуморальных факторов могут проявлять свои кортикостатические и иммунопротективные свойства, обеспечивая взаимодействие иммунной и нейроэндокринной систем, направленное на формирование защитных реакций.

Таким образом, дефенсины и другие антимикробные пептиды являются не только физиологически активными веществами широкого спектра антимикробного действия, но и медиаторами отдельных реакций фагоцитарных, воспалительных и стрессорных процессов, т. е. выступают в роли регуляторных пептидов адаптогенного действия, что отражено на рис. 30.

<< | >>
Источник: Кокряков В. Н.. Очерки о врожденном иммунитете. — СПб.: Наука,2006.—261 с.. 2006

Еще по теме Антимикробные пептиды в регуляции иммунных реакций организма:

  1. Пептиды
  2. Как действуют пептиды
  3. Пептиды
  4. Классификация антибиотиков по механизмам антимикробного действия
  5. АНТИМИКРОБНЫЕ СРЕДСТВА
  6. ГЛАВА 1 ИММУНОРЕГУЛЯТОРНЫЕ АСПЕКТЫ РАСПРОСТРАНЕННОГО ГНОЙНОГО ПЕРИТОНИТА. ХИРУРГИЧЕСКИЕ И АНТИМИКРОБНЫЕ МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ
  7. Когда применяются пептиды?
  8. Нервная регуляция сердечно-сосудистой системы
  9. НОРМАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ
  10. Глава6 НЕЙРОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МОЗГА
  11.  3.7.2. Асаны как оптимизация сенсомоторной регуляции
  12. Нейрохимические механизмы регуляции функционального состояния мозга
  13. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ (Regulation of Breath)
  14. Влияние вегетативной нервной системы на регуляцию работы сердца