Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ
день перший
день другий

АКУШЕРИ ГІНЕКОЛОГИ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ
день перший
день другий

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

"Child`s Health" 2 (29) 2011

Back to issue

Опсонирующая сеть протеинов системы неспецифической защиты респираторного тракта 3. Коллектины: белки сурфактанта (часть 2)

Authors: Абатуров А.Е. Днепропетровская государственная медицинская академия

Categories: Pediatrics/Neonatology

print version


Summary

Белки сурфактанта играют определяющую роль в поддержании структурной организации сурфактанта, процессе ремоделирования легких и защите макроорганизма от интервенции инфекционными агентами. Особое значение в ранней противоинфекционной защите респираторного тракта имеют гидрофильные белки сурфактанта SP-A и SP-D. В процессе ответа макроорганизма на внедрение инфекционных агентов SP-А и SP-D играют иммуномодулирующую роль, оказывая как про-, так и противовоспалительное действие.

Противоинфекционное действие белков сурфактанта SP-A и SP-D

Белки сурфактанта SP-A и SP-D способны связываться с PAMP, которые присутствуют на внешних мембранах бактерий, грибов и капсулах вируса (табл. 3). Основными целевыми молекулярными субстратами SP-A и SP-D являются олиго- и полисахариды, пептидогликан (PepG), липотейхоевая кислота (LTA), содержащие маннозу, глюкозу, гептозу, инозитол или остаткиN-ацетилманнозамина [7, 33, 118]. SP-A преимущественно связывается с L-фукозой, N-ацетилманнозамином, а SP-D — с глюкозой, мальтозой, инозитолом  [49].

SP-А и SP-D, прикрепляясь к поверхностно расположенному липополисахриду (ЛПС) грамотрицательных (Pseudomonasaeruginosa, Klebsiellapneumoniae, Escherichiacoli, Haemophilusinfluenzae и др.), пептидогликану, липотейхоевой кислоте грамположительных бактерий (Streptococcuspneumoniae, Staphylococcusaureus), липоарабиноманнану Mycobacteriumtuberculosis, РАМР Pneumocystis carinii, вирусов гриппа, респираторно-синцитиального вируса, грибов, обусловливают их агрегацию. Антибактериальная активность SP-А и SP-D в большей мере проявляется в начальном периоде инфекционного заболевания (рис. 4) [30, 43, 46, 66, 69, 78, 86, 104, 114, 126]. В основе процесса агрегации инфекционных агентов лежит формирование протеиновых мостиков из белков сурфактанта между лигандами отдельных микроорганизмов [125].

Агрегация инфекционных агентов ингибигует рост бактериальных колоний и способствует увеличению эффективности мукоцилиарного клиренса, повышению эффективности фагоцитоза [89, 107]. Кальцийзависимая агрегация свободных солютабных РАМР снижает уровень их неблагоприятного действия на микроорганизм [44].

ЛПС грамотрицательных бактерий в связи с его липофильностью легко инкорпорируется компонентами сурфактанта, которые пространственно отстраняют ЛПС от эпителиоцитарных и макрофагальных TLR4, активирующих внутриклеточные сигнальные пути, которые ассоциированы с развитием воспалительного процесса. В настоящее время в зависимости от формы экспрессированного ЛПС различают две группы грам­отрицательных бактерий. Выделяют грамотрицательные бактерии, экспрессирующие R-форму (rough — грубый, шершавый) ЛПС и S-форму ЛПС (smooth — гладкий, wild — дикий). R-форма ЛПС отличается от S-формы ЛПС присутствием липида-А4 и дефицитностью О-антигена — или полным отсутствием О-антигена, или наличием коротких детерминант О-антигена [2]. Считают, что О-антиген защищает ЛПС от действия антимикробных пептидов [16, 63]. Респираторный тракт чаще инфицируют грамотрицательные бактерии с R-формой (Ra, Rb, Rc, Rd и Re) ЛПС [2]. SP-D и SP-А взаимодействуют CR доменами (CRD — carbohydrate recognition domain) с R-формами и не взаимодействует с S-формами ЛПС грамотрицательных бактерий. Основным местом прикрепления данных белков сурфактанта к ЛПС является липид-А4. Белки сурфактанта SP-D и SP-А, прикрепляясь к ЛПС мембраны микроорганизмов, вызывают не только их агглютинацию, но и увеличение проницаемости бактериальной мембраны, в связи с чем оказывают непосредственно бактерицидное действие [18, 94, 115]. Нарушение проницаемости бактериальной мембраны, индуцируемое SP-A и SP-D, происходит в течение 15–30 минут и приводит к быстрому истечению содержимого бактериальной клетки [115]. Диапазон уровня бактерицидной концентрации в альвеолярной жидкости составляет для SP-A 300– 1800 мкг/мл, для SP-D 36 — 216 мкг/мл [130].

E. Kostina и соавт. [69] и I. Ofek и соавт. [104] считают, что SP-D играет особую роль в элиминации некапсулированных бактерий, а капсулированные формы преимущественно элиминируют альвеолярные макрофаги без участия белков сурфактанта.

В развитии инфекционного процесса, вызванного Mycoplasma pneumoniae, SP-А проявляет биполярное действие. SP-А, взаимодействуя с поверхностным 65-kDa белком MPN372 Mycoplasma pneumoniae, молекула которого содержит S1-подобную коклюшному токсину аминокислотную последовательность, вызывает как агглютинацию, так и усиление интернализации возбудителя в клетку, способствуя его колонизации [48].

Считают, что белки сурфактанта SP-A и SP-D проявляют непосредственное бактерицидное действие противграмотрицательных бактерий и бактериостатическое действие против Mycoplasma pneumoniae [60, 115].

SP-D и SP-A оказывают противовирусное действие [43, 51, 79, 83]. Показано, что в течение короткого времени после инфицирования вирусом гриппа и респираторно-синцитиальным (RS) вирусом происходит повышение концентрации SP-D в содержимом бронхоальвеолярного лаважа [104, 111]. Однако у детей, у которых RS-инфекция протекала с развитием острого бронхиолита, наблюдались низкие уровни концентрации SP-D и SP-A в бронхоальвеолярной жидкости [111].

Белки сурфактанта SP-D, SP-A блокируют активность вируса гриппа. Считают, что они, взаимодействуя непосредственно с гемагглютинином и нейроаминидазой вируса гриппа, обусловливают агрегацию вирусных агентов и предупреждают его взаимодействие с рецепторами эпителиоцитов [43, 104]. Однако в основе противовирусного действия SP-D и SP-A лежат разные механизмы. SP-D является классическим ингибитором вируса гриппа [65], в основе противовирусного действия которого лежит его способность гидролизировать гемагглютинин в 165-м положении [79]. SP-D увеличивает адгезию и поглощение нейтрофилами вирусов [19]. SP-A, в отличие от SP-D, присоединяясь к гемагглютинину, блокирует возможность его взаимодействия с клеточными рецепторами [100].

SP-D своим CRD взаимодействует с гликопротеинами F и G PS-вируса. Учитывая, что гликопротеин G непосредственно вступает во взаимодействие с мембраной клеток макроорганизма, а гликопротеин F ответственен за проникновение вируса в клетку и дальнейшее распространение из клетки в клетку, их блокада SP-D препятствует инфицированию макроорганизма [111].

Противоинфекционное действие белков сурфактанта SP-D, SP-A также связано и с их способностью фиксировать инфекционные агенты на мембранной поверхности макрофагов и нейтрофилов. Так, у молекулы SP-А в присутствие ионов Са2+ происходит изменение конформации глобулярного домена, которое обусловливает его связывание с ЛПС, а свободные коллагеновые хвосты N-терминального домена взаимодействуют с рецепторами макрофагов и нейтрофилов, индуцируя процесс фагоцитоза [35, 44, 50, 73, 125].

SP-А также непосредственно индуцирует процесс фагоцитоза, регулируя активность маннозосвязывающего рецептора макрофагов, который первично взаимодействует с маннозосодержащими участками поверхностных РАМР микроорганизмов. Белок сурфактанта SP-А, индуцируя неизвестные внутриклеточные механизмы макрофагов, может увеличивать активность фагоцитоза, опосредованного рецепторами FcR, CR1, CR3 [28, 39, 49, 129].

В отличие от SP-А протеин SP-D способствует только фиксации патогена на поверхности макрофага [125]. На примере Escherichia coli было показано, что SP-D не индуцирует интернализацию микроорганизма альвеолярными макрофагами. Повышение ассоциации бактериально-коллектинового комплекса с нейтрофилами происходит в течение первого часа после взаимодействия SP с РАМР [35, 50].

При дефиците SP-А, SP-D наблюдается замедление процесса эрадикации инфекционных бактериальных агентов. В условиях дефицита SP-А снижение уровня эрадикации Haemophilus influenzae, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus и Streptococcus pneumoniae происходило на фоне низкой продукции активированных кислородсодержащих метаболитов (АКМ). В то время как в условиях дефицита SP-D продукция АКМ сохранялась на достаточно высоком уровне, а также не отмечалось снижения активности нейтрофильного киллинга стрептококков [21, 34, 110]. По мнению R. Jounblat и соавт. [7], отсутствие индуцирующего действия SP-D на процесс нейтрофильного киллинга стрептококков не умаляет его роли в антистрептококковой защите, так как агглютинация пневмококков SP-D задерживает распространение инфекции и увеличивает эффективность мукоцилиарного клиренса.

Белок сурфактанта SP-D обладает выраженным противогрибковым действием на колонии Cryptococcus neoformans, Aspergillus fumigatus, Candida albicans, Histoplasma capsulatum и Blastomyces dermatitidis [20, 125]. По всей вероятности, SP-D реализует свое противогрибковое действие, взаимодействуя с гликоконъюгатами мембран грибов [18].

Иммуномодулирующее действие белков сурфактанта SP-А и SP-D

В процессе ответа макроорганизма на внедрение инфекционных агентов SP-А и SP-D выполняют иммуномодулирующую роль [51, 128], оказывая как про-, так и противовоспалительное действие [19, 33, 117, 130]. Учитывая, что у SP-A- и SP-D-дефицитных мышей ответ на инфицирование бактериальными агентами характеризуется значительно более высокой продукцией провоспалительных цитокинов, чем у бездефицитных мышей [21, 32, 111], по всей вероятности, данные белки обладают более выраженным противовоспалительным, чем провоспалительным потенциалом действия.

Провоспалительное действие белков сурфактанта реализуется через взаимодействие SP-A, SP-D с рецептором SP-R210 макрофагов, гликопротеином gp-340, CD91, C1qR.

Взаимодействие SP-A и комплекса SP-A/РАМР с рецептором SP-R210 макрофагов, которое приводит к повышению внутриклеточной концентрации Са2+,  обусловливая индукцию: 1) интернализации патогена; 2) перемещения p47phox к мембране клетки, что инициализирует продукцию супероксидного анион-радикала (O2·); 3) фосфорилирования митоген-активируемых протеинкиназ (MAPK) экстрацеллюлярных сигнал-регулирующих киназ 1 и 2 (ERK1/2), определяющих активность синтеза оксида азота (NO), хемокинов и провоспалительных цитокинов [1, 26, 58, 68, 98]. Действие SP-A на продукцию NO зависит от наличия его взаимодействия с РАМР микробных агентов. Так, в чистом виде SP-A подавляет синтез NO, но в присутствии  РАМР, в частности Mycoplasma pneumonia увеличивает его продукцию [36, 47, 85].

Возбуждение рецептора SP-R210 белком сурфактанта SP-A индуцирует процесс фагоцитоза макрофагов, но подавляет пролиферацию Т-лимфоцитов, изменяет метаболическую активность эпителиоцитов, альвеолоцитов II типа.

Вне зависимости от лектиновой активности SP-D и SP-А взаимодействуют с мембранным гликопротеином gp-340, который является представителем суперсемейства цистеинобогащенных макрофагальных скавенджеров (SRCR — scavenger receptor cysteine-rich), обусловливая агрегацию некоторых бактерий, в частности Streptococcus mutans, и, что особенно важно, миграцию макрофагов  [20, 88, 122].

Взаимодействие коллагеновых хвостов белков сурфактанта с комплексом калретикулин/CD91 (LRP1 — lipoprotein receptor-related protein 1) индуцирует развитие каскада воспалительной реакции и макропиноцитоз апоптотических клеток [44, 118, 120].

Одним из составляющих компонентов провоспалительного действия белков сурфактанта является усиление под влиянием SP-A продукции провоспалительных цитокинов макрофагами, активированными IFN-g [36]. Также SP-D и SP-А являются хемотаксическим фактором для нейтрофилов и моноцитарных клеток [20, 52, 81]. В основе механизма стимуляции хемотаксиса альвеолярных макрофагов и нейтрофилов SP-A и SP-D лежит их способность индуцировать направленную полимеризацию актина [52, 123].

Основные противовоспалительные эффекты SP-А и SP-D связаны с их аффинностью к  SIRP-a и способностью изменять активность TLR2, TLR4.

Белки SP-А и SP-D, взаимодействуя лектиновым доменом с SIRP-a альвеолярных макрофагов и дендритных клеток, обусловливают ингибицию провоспалительного ответа, индуцированного РАМР инфекционных агентов [10, 61]. Цитоплазматический домен SIRP-a содержит два иммунорецепторных тирозиновых ингибирующих мотива, фосфорилирование которых приводит к рекрутированию тирозиновых фосфатаз SHP-1, SHP-2. Данные фосфатазы могут прерывать внутриклеточную передачу сигналов с рецепторов, ассоциированных с тирозинкиназами [57]. S.J. Gardai и соавт. [10] показали, что возбуждение тирозиновой фосфатазы SHP-1 блокирует передачу внутриклеточного сигнала, ингибируя p38 MAPK, что снижает уровень активации фактора транскрипции NF-kB и, как следствие, продукцию провоспалительных цитокинов [116]. В частности, показано, что SP-A ингибирует синтез ТНФ-a [119]. Влияя на активность фактора транскрипции NF-kB, SP-D играет центральную роль в регуляции продукции альвеолярными макрофагами матриксных металлопротеиназ [41, 132]. SP-A, ингибируя активность NF-kB, подавляет синтез секреторной фосфолипазы A2 альвеолярными макрофагами [109].

Активация SHP-2 приводит к подавлению ЛПС-индуцированного TLR4-опосредованного воспалительного ответа. X.-N. Kong и соавт. [57] считают, что в начале заболевания, когда макрофаги представляют SIRP-a на поверхности мембраны в достаточном количестве,  рекрутированные  молекулы тирозиновой фосфатазы SHP-2 удерживаются интрацеллюлярным доменом рецептора, а с течением заболевания представительство SIRP-a снижается, предопределяя увеличение свободных активированных молекул SHP-2, подавляющих TLR сигнальную активность.

SP-D и SP-А, взаимодействуя с ЛПС грамотрицательных бактерий и с CD14, ингибируют ассоциацию как R-форм, так и S-форм ЛПС с CD14, что приводит к снижению уровня TLR4-зависимого ответа, которое проявляется снижением продукции ТНФ-a, других провоспалительных цитокинов и оксида азота [22, 44, 89, 113, 129]. В исследованиях было показано, что SP-А непосредственно вступает в Ca2+-зависимое взаимодействие с внеклеточным доменом TLR4 и с MD-2, снижая уровень возбуждения TLR4 S-формами ЛПС [97, 132]. Белки сурфактанта SP-D и, возможно, SP-А, связываясь с такими РАМР грамположительных бактерий, как LTA и PepG, предупреждают взаимодействие  данных РАМР с TLR2 [11, 84, 121]. SP-A физически взаимодействует с TLR2, ингибируя пептидогликан-индуцированную активацию генов [99]. Показано, что SP-D связывается с эктодоменом TLR4 и TLR2 через CRD механизм [39]. Белки сурфактанта SP-D и SP-А также взаимодействуют с декорином [81].

Белки сурфактанта SP-D, SP-A, а также пентраксины, фиколины, комплемент представляют собой солютабные паттерн-распознающие рецепторы (PRR). Они связывают РАМР, опсонируя инфекционные агенты, что способствует фагоцитозу. В то же время PRR препятствуют взаимодействию РАМР с мембранными лектинами (рис. 5) эпителиоцитов, фагоцитирующих и других клеток — рецептором маннозы, трансмембранным белком I типа DCL-1 (CD302), трансмембранными белками II типа дектином-1 и DC-SIGN (CD209),  что снижает активность индукции фагоцитоза [49].

SP-D ингибирует IL-2 зависимую пролиферацию Т-лимфоцитов, проявляя противовоспалительную активность [59, 80], и подавляет продукцию провоспалительных цитокинов IL-1, IL-6, и ТНФ-a [32]. SP-A, взаимодействуя с C1q, угнетает активацию комплемента [129].

Предполагают, что SP-D и SP-А являются важным связующим звеном между неспецифической защитой и специфическим иммунитетом, так как SP-D усиливает антигенпрезентирующую функцию дендритных клеток и модулирует функцию Т-лимфоцитов, а SP-А ингибирует матурацию дендритных клеток [8, 14, 103].

SP-D связывает различные классы иммуноглобулинов — IgG, IgM, IgE и секреторный IgA, но не взаимодействует с сывороточным IgA. SP-D и SP-А ингибируют синтез IgE [42]. Показано, что полиморфизм гена SP-D (SFTPD) ассоциирован с низким риском развития атопии [101].

SP-A и SP-D принимают активное участие в идентификации и элиминации апоптотических и некротических клеток организма [24, 82, 90]. L.M. Stuart и соавт. [96] и H. Clark и соавт. [106] показали, что одним из факторов, обусловливающих противовоспалительное действие SP-D, является его способность увеличивать клиренс погибших нейтрофилов и снижать активность апоптоза альвеолярных макрофагов.

Выводы

Белки сурфактанта, составляющие около 10 % его массы,  играют определяющую роль в поддержании структурной организации сурфактанта,  процессе ремоделирования легких и защите макроорганизма от интервенции инфекционными агентами. Особое значение в ранней противоинфекционной защите респираторного тракта играют гидрофильные белки сурфактанта SP-A и SP-D. В процессе ответа макроорганизма на внедрение инфекционных агентов SP-А и SP-D выполняют иммуномодулирующую роль, оказывая как про-, так и противовоспалительное действие. Свое влияние на клетки макроорганизма SP-A и SP-D реализуют через взаимодействие с рецепторами — C1qR, SP-R210, гликопротеином gp 340, CD91, коингибиторным рецептором SIRP-a. Взаимодействие белков сурфактанта SP-A, SP-D с рецептором SP-R210 макрофагов,  гликопротеином gp-340, CD91, C1qR сопровождается провоспалительным, а с SIRP-a — противовоспалительным эффектом. Белки сурфактанта SP-D и SP-А являются важным связующим звеном между неспецифической защитой и системой специфического иммунитета.


Bibliography

Список литературы находится в редакции


Back to issue