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" 3 (30) 2011

Back to issue

Роль адреномедуллина в системе неспецифической защиты респираторного тракта

Authors: Абатуров А.Е. Днепропетровская государственная медицинская академия

Categories: Pediatrics/Neonatology

print version


Summary

Полифункциональный пептид кальцитонинового суперсемейства ADM и РАМР участвует во множестве пато- и физиологических процессов организма, в том числе в неспецифической защите респираторного тракта от инфекционных агентов. ADM и РАМР проявляют выраженную антибактериальную активность против как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий. ADM принимает активное участие в регуляции процесса воспаления, апоптотической смерти клетки, продукции сурфактанта.

Введение

Адреномедуллин (ADM) — полифункциональный пептид кальцитонинового суперсемейства, в которое также входят кальцитонин, два пептида, связанные с геном кальцитонина (aCGRP, bCGRP — calcitonin gene-related peptide), амилин, интермедин (адреномедуллин-2) [58]. Впервые ADM был выделен японскими учеными K. Kitamura и соавт. [17] в 1993 году как вещество с выраженным гипотензивным и натрийуретическим действием у больных с феохромоцитомой. В последующем было показано, что ADM обладает антибактериальным, иммунорегулирующим, бронхо-, вазодилатирующими и другими свойствами [43, 61]. В настоящее время представлены доказательства участия ADM в различных пато- и физиологических процессах. Показано, что у пациентов с артериальной гипертензией, протекающей с гипертрофией миокарда, наблюдается постепенное увеличение концентрации ADM в сыворотке крови и усиление представления его рецепторов на поверхности цитоплазматической мембраны различных клеток, особенно эндотелиоцитов и гладкомышечных клеток сосудов. Данные изменения способствуют снижению артериального давления [28, 48]. Уровень ADM в сыворотке крови повышен и у больных бронхиальной астмой, хроническими обструктивными заболеваниями легкого, с синдромом системного воспалительного ответа, инфекционно-токсическим шоком, сердечной недостаточностью, инфарктом миокарда, легочной артериальной гипертензией, хронической почечной недостаточностью, IgA-нефропатией, гломерулонефритом, циррозом печени, сахарным диабетом I типа, осложненным микроангиопатией, тиреото­ксикозом, первичным гиперальдостеронизмом, злокачественными опухолями легких, пищеварительного тракта [49]. Концентрация ADM в сыворотке крови коррелирует с тяжестью заболевания [55, 61]. Показано, что введение ADM и натрийуретического пептида при декомпенсированной сердечной недостаточности способствует улучшению состояния пациентов [42].

Экспрессия ADM эпителиоцитами и макрофагами трахеи, бронхов и легких предполагает его активное участие в функционировании системы неспецифической защиты респираторного тракта  [24, 54].

Краткая характеристика адреномедуллина

Первично в результате работы гена ADM синтезируется препроадреномедуллин, состоящий из 185 аминокислотных остатков (рис. 1), который после отщепления 21-го аминокислотного остатка N-конца становится проадреномедуллином. Последующее расщепление проадреномедуллина приводит к образованию двух биологически активных молекул ADM и РАМР (proadrenomedullin N-terminal 20-peptide) (рис. 2). [74, 76]. Ген, кодирующий синтез ADM, расположен на хромосоме 11 (11p11.1-3), состоит из 4 экзонов и 3 интронов [38].

Молекула ADM состоит из 52 аминокислотных остатков и содержит кольцевую структуру из 6 аминокислотных остатков, поддерживаемую внутримолекулярным дисульфидным мостиком между 16-м и 21-м аминокислотными остатками (рис. 3) [38, 48]. PAMP состоит из 20 аминокислотных остатков проадреномедуллина [25].

Из клетки продуцента ADM секретируется в виде так называемого незрелого пептида (iADM), состоящего из 53 (52 + глициновый остаток) аминокислотных остатков, который в экстрацеллюлярном пространстве конвертируется в зрелую энзиматическую форму mADM. Однако 85 % сывороточного ADM составляет iADM [29].

Период полураспада ADM составляет 22,0 ± 1,6 минуты [35]. ADM разрушается нейтральными эндопептидазами [41].

Белки ADM и, по всей вероятности, РАМР находятся во всех биологических жидкостях и экспрессированы на поверхности практически всех слизистых оболочек человека, в том числе респираторного тракта, и играют существенную роль в неспецифической защите макроорганизма от бактериальной агрессии [5, 8, 9, 23, 45, 47, 61]. У людей в состоянии клинического здоровья ADM обнаруживается в сыворотке крови в концентрации 2–10 пикомоль/л, PAMP < 1 пикомоль/л, в слюне (60 пикомоль/л). При развитии инфекционного процесса уровень концентрации ADM повышается в 20 раз. Бактерицидный эффект ADM проявляется при его концентрации выше 500 пикомоль/л [24]. В сыворотке крови iADM находится в ассоциации с адреномедуллинсвязывающим белком (AMBP-1), который идентифицирован как фактор комплемента H (ингибитор классических и альтернативных путей активации комплемента) [37]. Связывание ADM с AMBP-1 снижает его антибактериальную активность и увеличивает способность активировать специфические рецепторы [29].

В респираторном тракте ADM продуцируется эпителиоцитами слизистой оболочки трахеи, бронхов, накапливаясь на апикальной поверхности мембраны клеток [31, 48, 60], нейтрофилами, альвеолярными макрофагами [55, 63, 81], эндотелиоцитами, гладкомышечными клетками сосудов [21], нейронами парасимпатической нервной системы [45].

Продукция ADM носит как конститутивный, так и индуцибельный характер. Усиление синтеза ADM клетками-продуцентами происходит в ответ на воздействие гипоксии через активацию HIF-1, бактериального липополисахарида (ЛПС), провоспалительных цитокинов (IL-1b и TNF-a), ангиотензина II, эндотелина I, оксида азота и гипергликемии [8, 50, 51, 60, 65, 66]. Продукция ADM эпителиоцитами преимущественно обусловлена индуктивным действием ЛПС; макрофагами — индуктивным действием ЛПС, ретиноевой кислоты, IFN-g; нейтрофилами — индуктивным действием IL-1b [55,  63, 81].

Повышение экспрессии мРНК ADM после индуцирующего воздействия ЛПС наблюдается в эпителиоцитах слизистой оболочки, эндотелиоцитах сосудов, альвеолярных макрофагах, макрофагах и клетках паренхимы легкого [30, 79]. Секреция ADM при индукции патогенассоциированными молекулярными структурами бактериального генеза осуществляется преимущественно макрофагальными клетками, а при гипоксическом воздействии — эпителиоцитами [20]. Усилению синтеза ADM макрофагами после воздействия ЛПС предшествует продукция IL-1b и TNF-f, которая опосредована возбуждением Toll-подобных рецепторов 4 (TLR-4) [57, 78].

Глюкокортикоиды, эстрадиол, TGF-b, IL-6 ингибируют продукцию ADM [81].

Эмбрионы мышей с нокаутным геном ADM погибают вследствие сердечно-сосудистых пороков на 13–14-й день внутриутробного развития [32, 33].

Механизм действия адреномедуллина

ADM реализует свое влияние на клетки организма через взаимодействие с рецепторами, подобными кальцитониновым рецепторам, которые относятся к G-рецепторам (табл. 1).

Гетеродимерные рецепторы CTR и CRLR, характеризующиеся высокой экспрессией в ткани легкого, функционируют в ассоциации с протеинами, модифицирующими активность рецептора (RAMP — receptor activity-modifying proteins) (рис. 4). В случае ассоциации CRLR с RAMP1 рецептор преимущественно взаимодействует с протеином CGRP, а в ассоциации с RAMP2 (ADM1-рецептором) или RAMP3 (ADM2-рецептором) — с ADM [70, 71, 77].

Плотность распределения ADM-связывающих сайтов в легких значительно выше, чем в других тканях человеческого организма [26, 39]. Во многих клетках организма активация рецепторов CRLR приводит: 1) к возбуждению аденилатциклазы, вызывая вазо- и бронходилатацию; 2) активации фосфатидилинозитол-3-киназы (PI-3K) и Akt, обеспечивая увеличение синтеза эндотелиальной нитрооксидсинтазы и сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF) в эндотелиоцитах; 3) индукции митогенактивируемых протеинкиназ (MAPK) экстрацеллюлярных сигналрегулируемых киназ (ERK), способствуя выживанию эндотелиоцитов (под влиянием ADM усиливается пролиферация и снижается уровень апоптоза эндотелиоцитов);  4) индукции MAPK в гладкомышечных клетках, обусловливая ингибицию их пролиферации (рис. 5) [4, 29, 49]. Характеристика физиологического действия ADM и РАМР представлена  в табл. 2.

Противоинфекционное действие адреномедуллина

При развитии воспаления слизистых оболочек, вызванного микробными инфекционными агентами, концентрация ADM в надэпителиальном слое жидкости достигает достаточного уровня для оказания антибактериального эффекта [44]. ADM и РАМР проявляют антибактериальную активность против как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий [23, 24, 48]. Установлено, что ADM проявляет выраженное антибактериальное действие против Escherichia coli, Streptococcusmutans и Actinomycesnaeslundii[8, 38]. Антибактериальный эффект ADM сопоставим с активностью нейтрофильного пептида (HNP), человеческого b-дефензина (hBD‑2) [54]. Было показано, что ADM через 30 минут после взаимодействия с Escherichiacoli вызывает разрушение ее внешней мембраны [64]. РАМР проявляет более выраженную антибактериальную активность, чем ADM, в частности, против Escherichiacoli [54].

Механизм противобактериального действия ADM до настоящего времени остается неизвестен. Учитывая подобие катионной активности ADM с антибактериальными пептидами (hBD-2 и цекропином), предполагают, что в основе его противобактериального действия лежит порообразующий механизм [34, 47]. Также исследования действия ADM против Escherichia coli и Staphylococcus aureus показали, что постсекреторная деградация ADM приводит к образованию множества фрагментов, которые обладают более выраженной антибактериальной активностью. Так, C-терминальные фрагменты (остатки 13-52, 16-52, 22-52 и 34-52) более чем в 200 раз активнее родительской молекулы ADM [64].

ADM не оказывает противогрибкового действия [8].

Иммуномодулирующее действие адреномедуллина

ADM принимает активное участие в регуляции процесса воспаления, проявляя про- и противовоспалительную активность в зависимости от условий и его концентрации [40, 43]. Так, низкие концентрации ADM и РАМР обусловливают хемотаксис тучных клеток, а их высокие концентрации индуцируют рецепторнезависимую дегрануляцию тучных клеток [6, 13]. Под действием ADM в различных условиях может происходить как индукция [14], так и ингибиция продукции IL-6 макрофагами и фибробластами [46, 78].

Преимущественно, ADM оказывает противовоспалительное действие. Так, внутривенное введение ADM 0,1 мкг/кг/мин крысам с экспериментальным острым респираторным дистресс-синдромом, который вызван ингаляциями ЛПС в дозе 1 мг/кг, приводило к уменьшению: 1) гистологических признаков поражения легочной ткани; 2) количества нейтрофилов, концентрации общего белка и уровней TNF-a, цитокининдуцированного нейтрофильного хемоаттрактанта (CINC) в бронхоальвеолярной жидкости; 3) активности апоптоза клеток альвеол [3].

ADM проявляет противовоспалительную активность, индуцируя продукцию IL-10 и ингибируя синтез IL-1b, IL-12, IFN-g, TNF-a, макрофагального воспалительного протеина (MIP-2), регулятора активации нормальной Т-клеточной экспрессии и секреции (RANTES/CCL5) [43, 46, 78, 81]. ADM способствует пролиферации натуральных Т-регулирующих CD4+CD25+-клеток, подавляющих активность Th1-зависимой воспалительной реакции [46]. ADM ингибирует formyl-Met-Leu-Phe-индуцированную экспрессию молекулы адгезии CD11b нейтрофилами через цАМФ-зависимый механизм, препятствуя активации и миграции нейтрофилов [15].

Комплекс ADM/AMBP-1 достоверно активнее, чем ADM, ингибирует продукцию провоспалительных цитокинов — TNF-a, IL-6. Противовоспалительный эффект ADM/AMBP-1 опосредован активацией аденилатциклазы и Pyk-2 (proline-rich tyrosine kinase-2) — ERK1/2 (extracellular signal-regulated kinase)-зависимой индукции рецепторов, активируемых пероксисомальным пролифератором g-типа (PPARg) [73]. Tatsuo Shimosawa и соавт. [68] показали, что ADM оказывает антиоксидантное действие, ингибируя генерацию активированных кислородсодержащих метаболитов. Представлены доказательства, что ADM предупреждает развитие сосудистого коллапса, некроза тканей и снижает уровень смертности при эндотоксическом шоке [52, 59, 80].

Провоспалительное действие ADM связано с его способностью вызывать деградацию ингибирующего фактора IkB — фактора транскрипции NF-kB, что обусловливает перемещение протеинов данного фактора транскрипции p50/p65 в ядро клетки и последующую активацию транскрипции генов провоспалительных цитокинов [69]. В начале инфекционного заболевания ADM стимулирует синтез IL-1b, IL-6, TNF-a [14]. Показано, что ADM индуцирует экспрессию адгезивных молекул E-селектина, VCAM-1 и ICAM-1, продукцию оксида азота (NO) эндотелиоцитами, фактора, ингибирующего миграцию (MIF — migratory inhibitory factor) активированными Т-лимфоцитами, моноцитами и макрофагами [2]. Пептид ADM является важным фактором выживания антигенактивированных Т-лимфоцитов [53].

ADM проявляет выраженное антиапоптотическое действие через PI-3K/Akt внутриклеточный сигнальный путь на различные типы клеток [1, 18, 28, 67], в связи с чем ADM играет не последнюю роль в развитии злокачественных опухолей [7]. Исключение составляют почечные мезенгиальные клетки, на которые ADM оказывает апоптотическое действие. В данных клетках ADM активирует каспазы-3 и -8, индуцирует c-Jun NH2-терминальную киназу (JNK) и p38 MAPK [72].

Другие эффекты адреномедуллина

ADM через 5–45 минут после взаимодействия с рецептором CRLR гладкомышечных клеток сосудов увеличивает внутриклеточную концентрацию цАМФ, что приводит к выраженной вазодилатации и продукции RAMP2, VEGF [36, 70, 75]. По мнению D. Smith и соавт. [19], ADM является одним из самых мощных эндогенных вазодилататоров, особенно для сосудов капиллярного региона кровеносного русла. ADM обладает не только вазодилатирующим, но и бронходилатирующим действием. Высокая конкордантность процессов синтеза ADM и NO, их способность вызывать бронхо- и вазодилатацию, оказывать антибактериальное действие позволили J. Agorreta и соавт. [20] предположить наличие единых или биохимически близких механизмов, регулирующих синтез этих факторов.

Взаимодействие ADM с рецепторами L1 альвео­лоцитов II типа сопряжено с усилением продукции основного компонента сурфактанта — фосфатидилхолина [10, 62]. Ингаляции ADM достоверно уменьшают выраженность экспериментального гистамин-, ацетилхолин- и антигениндуцированного бронхоспазма у морских свинок [11, 16]. Дефицит ADM экспрессии в легочной ткани сопровождается развитием гиперчувствительности бронхиального дерева. H. Yamamoto и соавт. [12] считают, что ADM предупреждает развитие бронхоконстрикции, не только возбуждая внутриклеточный цАМФ-путь, но и ингибируя стрессиндуцированную пролиферацию гладкомышечных клеток стенок бронхиального дерева.

Заключение

Полифункциональный пептид кальцитонинового суперсемейства ADM и РАМР участвует во множестве пато- и физиологических процессов организма, в том числе в неспецифической защите респираторного тракта от инфекционных агентов. В ответ на микробное поражение слизистой оболочки эпителиоциты, макрофаги и нейтрофилы бысто реагируют продукцией ADM и РАМР, которые являются компонентами первой линии защиты и оказывают выраженное антибактериальное действие против как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий. ADM принимает активное участие в регуляции процесса воспаления, апоптотической смерти клетки, продукции сурфактанта.


Bibliography

Список литературы находится в редакции


Back to issue