III. Цитокины как иммуномодуляторы в течении

УДК 615. 276

ЦИТОКИНЫ - КАК ИММУННОМОДУЛЯТОРЫ ТЕЧЕНИЯ РАНЕВОГО ПРОЦЕССА

Литературный обзор

В заживлении раны участвуют не только клеточные элементы соединительной ткани, но и многочисленные факторы иммунной системы, в том числе и цитокины, продуцируемые различными клетками: эндотелиацитами, кератиноцитами, фибробластами, макрофагами, нейтрофилами, лимфоцитами, тромбоцитами, стромальными и другими клетками. В связи с этим, применение методов иммунокоррекции в регуляции раневого процесса приобретает важное значение.

Для лечения гнойно-воспалительных процессов целесообразно использовать принцип, основанный на локальном применении аутологичных и аллогенных (или гетерологических) цитокинов. Стимулирующее или ингибирующее действие цитокинов осуществляется посредством связывания их с большим количеством рецепторов на поверхности клеток и может быть направлено на клетки, участвующие: в воспалении, в регенерации, в развитии иммунного ответа.

В этих процессах экзогенно введенные цитокины выполняют двойственную функцию. С одной стороны, они инициируют миграцию клеток крови в рану, стимулируют кислородный метаболизм и фагоцитоз, ведут к очищению раневой поверхности от гнойно-некротических масс, способствуют ускорению наступления фазы регенерации. С другой стороны, экзогенные цитокины запускают локальный цитокиновый каскад с участием клеток раны, стимулируя синтез коллагена, пролиферацию фибробластов, эндотелиальных клеток , нервных образований.

Следовательно, в результате применения комплекса естественных цитокинов в лечении гнойных ран можно добиться более быстрой деконтаминации раны от микрофлоры, более раннего очищения раневой поверхности от некротических тканей, активации репаративных процессов, ранней эпителизации.

Заживление раны - сложнейший биологический феномен, в котором участвуют не только клеточные элементы соединительной ткани, но и многочисленные факторы иммунной системы, в том числе и цитокины [1, 11]

Проблема заживления и лечения ран была и остается одной из самых актуальных проблем хирургии. Операционные раны, осложненные патогенной микрофлорой, а так же гнойные раны с высокой степенью микробной обсемененности нередко приводят к развитию вторичного иммунодефицита или наоборот, долго незаживающие раны являются следствием неполноценности иммунной системы [11, 14, 19].

В связи с этим, применение методов иммунокоррекции в регуляции раневого процесса приобретает важное значение [1, 5, 6, 12, 16, 17].

Цитокины - это низкомолекулярные белковые регуляторные вещества, продуцируемые клетками и способные модулировать их функциональную активность. При физиологическом состоянии, в норме спектр их узок, но при стрессе, воспалении, повреждении, опухолеобразовании и др. расширяется количественный и качественный состав цитокинов, обладающих как местной, так и дистантной (гормональной) активностью [22]. Цитокины продуцируются различными клетками: эндотелиоцитами, кератиноцитами, фибробластами, макрофагами, нейтрофилами, лимфоцитами, тромбоцитами, стромальными и другими клетками [15]. Действие их реализуется по сетевому принципу, то есть передаваемая клеткой информация содержится не в индивидуальном пептиде, а в наборе регуляторных цитокинов. При этом цитокины действуют либо в отношениях синергизма, либо антагонизма, каскадно индуцируют выработку друг друга, трансмодулируют поверхностные рецепторы к другим медиаторам [5, 32, 35]. Стимулирующее или ингибирующее действие цитокинов осуществляется посредством связывания их с большим количеством рецепторов на поверхности клеток. Количество рецепторов цитокинов на клетке мишени значительно варьирует в зависимости от цитокина (от 100 до 100 000) [5]. Одни и те же цитокины могут выполнять различные функции. Этот феномен объясняется плейотропностью и полифункциональностью действия цитокинов, а также множеством клеток - мишеней, на которые они действуют. Также очевидно, что различные цитокины могут выполнять одну функцию.

Лекарственные препараты на основе цитокинов нашли применение в лечении больных злокачественными образованиями, аплазией кроветворения, различными видами иммунопатологии [5]. Известны случаи применения индивидуальных цитокинов с целью регуляции заживления ран в эксперименте при воздействии ИЛ-1 [34]. Положительные результаты получены при лечении трофических язв и инфицированных ожоговых ран мазью, содержащей интерфероны [3, 4]. Комбинацию тромбоцитарных факторов с успехом применяли у больных с ампутацией конечностей [31].

Следует отметить, что рекомбинантные препараты иммуноцитокинов для этих целей применяли преимущественно парентерально. Для лечения гнойно-воспалительных процессов целесообразно использовать принцип, основанный на локальном применении аутологичных и аллогенных (или гетерологических) цитокинов [6]. Доказано, что цитокины, как короткоживущие продукты короткодистантного действия дают желаемый эффект при высокой их локальной концентрации в очаге воспаления [6]. Теоретическим обоснованием локальной иммунокоррекции послужили данные последних лет о цитокинах, как о единой системе регуляции функции клеток организма полипептидными молекулами, контролирующими рост, дифференцировку и функциональную активность клеток различной тканевой принадлежности, включая фибробласты, остеокласты, хондроциты, кератиноциты, эндотелиальные клетки, клетки нервной ткани [33, 35]

В 1985 г. А. Г. Бабаевой в эксперименте изучено влияние лимфокинов (интерлейкинов, интерферонов) на процессы регенерации органов и тканей. В дальнейшем рядом исследователей показана роль лимфокинов (цитокинов) в регуляции функции фибробластов и эпителиальных клеток. Оказалось, что нарушение секреции цитокинов может являться основной причиной, приводящей к развитию тяжелого воспалительного процесса и вялотекущей регенерации тканей [2]. Ковальчук Л. В. и Ганковская Л. В. (1989) в эксперименте на кроликах показали прямое влияние цитокинов на фибробласты и клетки фагоцитарной системы, активно участвующие в процессе регенерации. Так, из анализа морфологического исследования раневого экссудата выявлено, что на 6-ые сутки лечения аутологичным супернатантом и фракциями лимфокинов, количество мононуклеарных клеток было в 2-3 раза выше по сравнению с гранулоцитами. Такое раннее увеличение количества мононуклеаров приводит к быстрому очищению раны, переходу процесса регенерации в пролиферативную фазу заживления и сокращению его сроков [19]. Клинический опыт аутолимфокинотерапии показал высокую эффективность метода при обширных длительно незаживающих кожных дефектах у женщин после кесарева сечения [6], ранах на слизистой оболочке после операции по поводу гнойного парадонтита [7], проникающих ранениях роговицы [7, 8, 9].

В настоящее время ни у кого не вызывает сомнение, что использование комплекса цитокинов заданной специфичности, а не отдельных пептидов дает возможность более разносторонне корригировать спектр репаративных процессов.

Иммунокорригирующее действие цитокинов может быть направлено на клетки, участвующие: в воспалении (мононуклеарные и полиморфноядерные фагоциты, Т- лимфоциты и др.), в регенерации (фибробласты, эндотелиальные клетки и др.), в развитии иммунного ответа.

Возможно как минимум три исхода заживления раны: нормальное, вялотекущее и с образованием гипертрофических рубцов. Иммунные факторы необходимы для всех вариантов заживления.

При сбалансированном соотношении регенерации и воспаления происходит оптимальное заживление раны. При иммуносупрессивном состоянии нарушаются регенераторные процессы, развиваются воспалительные реакции, раны заживают с частыми осложнениями. При третьем варианте образуются гипертрофические рубцы с активацией локальных клеточно-опосредованных реакций, повышается экспрессия HLA-DR - молекул на фибробластах и кератиноцитах, рубцовая ткань инфильтрируется клетками с рецепторами к ИЛ-2, накапливаются CD 1+ клетки Лангерганса [25].

Наибольшее значение в регуляции воспалительной реакции, а так же регуляции репаративных процессов в ране имеет сеть цитокинов, секретируемых макрофагами, нейтрофилами, моноцитами. [10]. Как и 100 лет назад мысль И. И. Мечникова о центральной роли системы мононуклеарных фагоцитов в объединении различных типов клеток-участников защитных реакций организма верна и по сей день. Он писал: "Реакции воспаления выполняются с помощью живой связи между соединительнотканными клетками, элементами эндотелия и лейкоцитами, которые вместе образуют цепь факторов, выполняющих главную роль в воспалении".

Рассмотрим функции фагоцитов, опосредованные цитокинами применительно к течению гнойной раневой инфекции, учитывая выше изложенные данные.

Под воздействием цитокинов - хемокинов осуществляется хемоттрактация клеток в место проникновения микроба, делается это дискретно для определенного типа клеток. Для нейтрофилов, как правило, первыми оказывающимся в очаге деструкции хемоттрактантом является пептид, продуцируемый макрофагами - MDNCF/NAP, получивший в последствии название ИЛ - 8 [23], помимо ИЛ - 8 хемотаксические функции выполняет макрофагальный воспалительный белок (МВБ-1), оба они являются не только хемоттрактантами, но и активаторами гранулоцитов [24]. Хемоттрактация моноцитов из периферической крови осуществляется с помощью МСР (monocyte chemottractant protein 1,2,3), продуцируемых макрофагами, моноцитами и другими клетками [38, 39, 30, 37]. Привлечение CD4+ лимфоцитов, моноцитов и эозинофилов в рану осуществляется лимфоцитарным хемоттрактирующим фактором (ЛХФ) [26], который помимо этого способствует экспрессии рецепторов ИЛ-2 на поверхности Т-лимфоцитов, принимая участие в активации специфического иммунного ответа на возбудитель гнойной инфекции.

В результате действия упомянутых провоспалительных цитокинов в капиллярах, наиболее близко расположенных к гнойной ране, отмечается краевое стояние гранулоцитов, моноцитов и лимфоцитов. В механизме фиксации большую роль играют адгезионные молекулы не только самих лейкоцитов, но и эндотелиальных клеток [28]. Так, увеличение экспрессии трансмембранных гликопротеинов ICAM-1 и VCAM-1 на поверхности эндотелиоцитов совпадает с наличием инфильтрации нейтрофилами и макрофагами тканей, прилежащих к ране. Наблюдаемый отек тканей во время воспаления в значительной мере обеспечивается цитокинами гранулоцитов ИЛ-1 и ФНО, ГМ-КСФ и Г-КСФ, которые расширяют сосуды и повышают их проницаемость [40]. Синергизм в действии фагоцитов и эндотелиальных клеток в очаге воспаления на этом не заканчивается, оказалось, что в момент своей активации эндотелиоциты, обладают способностью синтезировать факторы свертывания крови; макрофаги на стадии фагоцитоза, также под действием цитокинов (ИНФ, ИЛ-1 и ФНО), вирусов, ЛПС микробных клеток, Т- лимфоцитов экспрессируют на мембране или секретируют факторы с прокоагулянтной активностью [36]. Тромбоз капилляров является эвалюционно-закрепившимся событием с участием эндотелия и макрофагов, способствует ограничению распространения патогена по организму. В результате активации фагоцитов и действия их продуктов медиаторов воспаления и ферментов происходит очищение раневой поверхности от гнойно-некротических масс и переход в стадию регенерации с восстановлением тканей и образованием рубца. Под влиянием ряда медиаторов макрофагов формируется грануляционная ткань. Образование и созревание грануляционной ткани - результат действия на ее клеточные элементы ростовых факторов различной гистогенетической направленности, продуцируемых макрофагами, лимфоцитами, фибробластами. Среди цитокинов, регулирующих рост и дифференцировку фибробластов, на ранних сроках заживления выступает ростовый фактор из тромбоцитов (BFGF, BFGF, ТФР и ТФР) стимулируют пролиферацию фибробластов и ангиогенез сосудов. ТФР участвует в формировании грануляционной ткани и регенерации эпителия. ИЛ-1 также регулирует рост фибробластов, клеток эндотелия, стимулирует миграцию эпидермальных клеток в ране, новообразование эпидермиса, регенерацию нервных окончаний с индукцией выработки ростовых факторов в нервной системе [33]. Активное нарастание клеточности в пролиферативную фазу заживления сменяется разрежением сосудистой сети и возрастанием синтеза соединительно-тканного матрикса (коллаген, протеингликан, эластин и т.д.).

Одни цитокины (ИЛ-1, BFGF, FAF, ТФР и ТФР) индуцируют синтез коллагена фибробластами, тогда как другие (ИНФ, ИЛ-1) высоких дозах, ФНО подавляют коллаген синтетическую функцию и таким образом позитивно и негативно регулируют заживление раны [5, 29].

На определенной стадии раневого процесса включаются механизмы подавления избыточного разрастания соединительной ткани, работающие по принципу саморегуляции. Фрагменты соединительно-тканного матрикса (коллаген, протеингликан), воздействуя на макрофаги, индуцируют секрецию простагландина Е2 и ИЛ-1. Простагландин Е2 в свою очередь способствует синтезу в макрофагах коллагеназы, ответственной за деградацию коллагена [27]. В фибробластах кожи человека экспрессия коллагеназы обнаружена при стимуляции интерлейкином-1, ФНО, ИНФ, PDGF [5]. Все это препятствует формированию грубых коллагеновых рубцов.

Таким образом, подводя итоги настоящего обзора, можно утверждать, что исход раневого процесса определяется совокупностью межклеточных взаимодействий лимфоцитов, макрофагов, фибробластов, эндотелиоцитов, кератиноцитов и других клеток через прямые рецепторные и медиаторные контакты по принципу саморегуляции.

В этих процессах экзогенно введенные цитокины выполняют двойственную функцию. С одной стороны, они инициируют миграцию клеток крови в рану, что подтверждается увеличением в 1,5-2 раза соотношения мононуклеаров и гранулоцитов на 4 день после лечения, стимулируют кислородный метаболизм и фагоцитоз, ведут к очищению раневой поверхности от гнойно-некротических масс и ускорению наступления фазы регенерации (обеспечивается МИФ, ЛИФ, ИНФ, ФНО). С другой стороны, экзогенные цитокины запускают локальный цитокиновый каскад с участием клеток раны, стимулируя синтез коллагена, пролиферацию фибробластов, эндотелиальных клеток, нервных образований [13, 10, 5, 21].

Следовательно, в результате применения комплекса естественных цитокинов в лечении гнойных ран можно добиться более быстрой деконтаминации раны от микрофлоры, более раннего очищения раневой поверхности от некротических тканей, активации репаративных процессов, ранней эпителизации. Это открывает клиницистам возможность разработки новых методов лечения ран.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бабаева А. Г. Регенерация и система иммуногенеза. - М., 1985.

2. Баярт Б., Ковальчук Л. В., Ганковская Л. В. - Бюл. экспер. биол. - 1989.- № 9. - С. 213-215.

3. Дудникова Г. Н. - Воен. мед. журн. - 1982. - № 2. - С. 26-29.

4. Иванов Б. А. - Воен. мед. журн. - 1983. - № 5. - С. 62-68.

5. Ковальчук Л. В., Ганковская Л. В. Иммунология. - 1995. - №1. - С. 4-7.

6. Ковальчук Л. В., Ганковская Л. В., Чекнев С. Б. и др. - Иммунология. - 1987. - № 4. - С. 57-61.

7. Ковальчук Л. В., Ганковская Л. В., Гвоздева Н. А. и др. Способ лечения гнойных ран. - А. с. 1498498. 8.04.89 г. СССР.

8. Ковальчук Л. В., Чередеев А. Н. - Иммунорегуляторная роль моноцитов в норме и при иммунопатологии. //Итоги науки и техники. Сер. Иммунология. Т. 27. - М., 1991.

9. Ковальчук Л. В., Ганковская Л. В., Балашева Л. М. и др. Способ предупреждения грубого рубцевания роговицы. - А.с. 4950578/14. 30.07.92 г. СССР.

10. Кетлинский С. А., Симбирцев А. С., Воробьев А. А. Эндогенные иммуномодуляторы. - СПб., 1992.

11. Котельников В. П. Раны и их лечение. - М.: Знание, 1991. - 64 с.

12. Костюченок Б. М., Карлов В. А. //Раны и раневая инфекция. - М.: Медицина, 1990. - С. 11- 38., 186-209.

13. Карасева М. В., Баярт Б. Республик. сборник науч. трудов - М.,1995. - С. 95-100.

14. Кузин М. И., Шимкевич Л. Л. //Раны и раневая инфекция. - М.: Медицина, 1990. - С. 90-120.

15. Зимина И. В., Лопухин Ю. М., Арион В. Я. - Иммунология. - !994. - № 1. - С. 8 - 13.

16. Пальцев М. А., Иванов А. А. Межклеточные взаимодействия. - М., 1995.

17. Пальцев М. А. - Архив патологии. - !996. - № 6. - Т. 58. - С. 3-7.

18. Потапнев М. П. - Иммунология. - 1995. - № 4. - С. 34- 40.

19. Фенчин К. М. //Заживление ран. - Киев, 1979.

20. Фрейдлин И. С. - Иммунология. - 1995. - № 1. - С. 44-48.

21. Чередеев А. Н. - Лаб. дело. -1990. - №10. - С. 4-11.

22. Щепкин И. А., Гердынцева Н. В., Васильев Н. В. - Иммунология. - 1994. - №1. - С. 4-7.

23. Baggiolioni M., Clark-Lewis. //I-FEBS Lett. - 1992. - Vol. 307.- № 1. - P. 167-227.

24. Baggiolioni M., Dewald B., Mozer B. //Advanc. Immunol. - 1994. - Vol. 55. - P. 97-101.

25. Castaglioni C., Stella M., Maglaicani G. et al. - Clin. exp. Immunol. - 1990. - Vol. 82. -№2. - P. 523-540.

26. Cruikshank W. W., Ceter D. M., Nisar N. et al. - Proc. Nat. Acad. Sci. USA. - 1994.- Vol. 91. - P. 1509-1513.

27. Dauer J., Trentham D., Krane S. - Collagen Relat. Res. - 1982. - Vol. 2. - P. 523-540.

28. Mason T. C., Haskard D. O. - Vascular Med. Rev. - 1994. - Vol. 5. - P. 249-275.

29. Millet I., Ruddle N. - J. Immunol. - 1994. - Vol. 152. - P. 4336-4346.

30.Opdenakker G., Froyen C. et al. - Biochem. biophis. Res. Commun. - 1993. - Vol. 191. - P. 535-542.

31. Naiton D. - Med. Tribune (USA). - 1988. - Vol. 29. - №2. - P.1-12.

32. Galve-de Rochemonteix B., Wiktorowicz K., Kushner I. et al. - J. Leukocyte Biol. - 1993. - Vol. 151. - P. 3758-3766.

33. Rapolle D. et al. - Science. - 1988. - Vol. 241. - P. 708-712.

34. Saunder D., Killian P., McLane J. - Lymphokine Res. - 1990. - Vol. 9. - №4. - P. 465 - 473.

35. Sportn M., Roberts A. - Nature. - 1988. - Vol. 322. - № 3. - P.217-219.

36. Schwager I., Jungi T.W. - Blood. - 1994. - Vol. 83. - №1.- P. 152-160.

37. Van-Damm J., Proost P., Lenaerts J.-P. et al. - J. exp. Med. - 1992. - Vol. 176. - № 1.- P. 59-65.

38. Wolpe S. D., Cermai A. - FASEB J. - 1989. - Vol. 3. - P. 2565-2573.

39. Yoshimura T., Leonard R. J.- J. Immunol. - 1990. - Vol. 144. - №6. - P. 2377- 2383.

40. Yi E. S., Ulich T. R. - Amer. J. Path. - 1992. - Vol. 140. - № 3. - P. 659-663.

Хирургическое отделение №1

Больница скорой медицинской помощи

"Красный Крест" г. Смоленска