Глава 3 Патогенетические механизмы действия Плазмы аутологичной крови
В этой главе я бы хотел более подробно остановиться на патогенетических механизмах действия аутологичной плазмы.
Биологический аспект метода Plasmolifting указывает на схожесть патологического механизма с образованием артериального «белого» тромба. И в том и в другом случае морфологическим субстратом являются тромбоциты и лейкоциты. Однако метод Plasmolifting подразумевает минимальное присутствие лейкоцитов, особенно нейтрофилов. Приведенные ниже сведения, с нашей точки зрения, помогут понять более глубинный механизм действия аутологичной плазмы на ткани.
Сегодня применение аутологичной плазмы широко распространено в самых различных областях медицины. Чаще всего ее используют как средство борьбы с патологиями, характеризующимися наличием длительного воспаления, хроническое течение которого перемежается со вспышками обострения: к таким состояниям относятся, например, угревая сыпь, хронический генерализованный или локализованный пародонтит, гингивит, периимплантит, эндоцервицит и т.п. То есть речь идет о тканях экто- и эндодермального происхождения (эпидермальные и соединительные ткани) с застойными явлениями воспаления, характеризующимися формированием диффузной или очаговой мононуклеарной инфильтрации. Поскольку в таких тканях резервные силы ограничены, а местные механизмы иммунитета нарушены, в очаге воспаления происходит не эффективная клеточная пролиферация, завершающаяся репарацией тканей, а вторичное повреждение (альтерация) тканей, индуцированное клетками самого очага хронического воспаления. Таким образом создается порочный круг.
3.1. Первая стадия: реакция сосудистой стенки
Воспаленные ткани обычно характеризуются поврежденным эндотелием, что, в свою очередь, становится причиной нарушения кровообращения. Реакция поврежденной сосудистой стенки выражается в вазоконстрикции, возникновение которой в крупных сосудах связано с нервно-рефлекторным механизмом, а в капиллярах — с сокращением миофибрилл эндотелиальных клеток. Сокращение сосудистой стенки может стимулироваться вазоактивными субстанциями, высвобождающимися из адгезированных к месту повреждения тромбоцитов: серотонином, адреналином и тромбоксаном А₂. В свою очередь, брадикинин, активирующий фактор XII, может способствовать усилению проницаемости капилляра и сдавлению его извне вышедшей жидкостью.
В реакциях поврежденной сосудистой стенки немаловажную роль играет также сам эндотелий, способный продуцировать как антитромбогенные, так и тромбогенные факторы.
3.2. Вторая стадия: адгезия тромбоцитов
Адгезия (прилипание) тромбоцитов к волокнам коллагена разрушенной сосудистой стенки происходит в первые секунды, следующие за повреждением. Этот процесс обусловлен прежде всего физиологическими механизмами реакции тромбоцитов на травму за счет рецепторов, выполняющих роль посредника между тромбоцитом и различными факторами внешней среды.
Большинство рецепторов, фиксированных на цитоплазматической мембране тромбоцита, являются гликопротеинами (табл. 3.1).
Рецепторы тромбоцитов и их агонисты
Таблица 3.1
мембранные рецепторы |
агонисты (лиганды) |
число рецепторов на 1 тромбоците |
|
Рецепторы для высокомолекулярных белков |
GPIb-V-IX |
Фактор Виллебранда, тромбин |
50 000 |
GPIIb-IIIa |
Фибриноген, фактор Виллебранда, фибрин, фибронектин, витронектин, тромбоспондин |
50 000 |
|
GPIc-IIa |
Фибронектин, ламинин |
1000 |
|
VN-R |
Витронектин, тромбоспондин |
100 |
|
GPIa-IIa |
Коллаген |
1000 |
|
GPIIIb |
Тромбоспондин |
|
|
GPVI |
Коллаген |
|
|
Рецепторы для физиологических стимуляторов |
P2-R |
Аденозиндифосфат |
Выс. афф. 600; низ. афф. 60 000 |
A-adr-R |
Адреналин |
300 |
|
5-HT-R |
Серотонин |
50 |
|
H1R |
Гистамин |
|
|
V-R |
Вазопрессин |
|
|
Thr-R (STDR) |
Тромбин |
1700–2000 |
|
TP-R |
Тромбоксан |
1000–1700 |
Один конец молекулы рецепторных гликопротеинов находится во внеклеточном пространстве, а другой «пронизывает» мембрану и контактирует со структурами тромбоцита, расположенными на внутренней стороне цитоплазматической мембраны. На наружных частях гликопротеиновых молекул располагаются рецепторные локусы, специфичные для разных веществ (лигандов). После соединения рецепторных локусов с лигандами создается сигнал активации, передающийся к внутренним частям тромбоцитов.
Лиганды — вещества, которые могут специфически взаимодействовать с рецептором, вызывать его конформационные изменения и таким образом модулировать функциональную активность тромбоцита. Каждый рецептор имеет один или несколько физиологических агонистов и может связывать их с высокой или с низкой аффинностью (рис. 3.1).
рис. 3.1. Поверхностные гликопротеиновые рецепторы тромбоцита
Непосредственно адгезия тромбоцитов к субэндотелиальным волок- нам коллагена происходит благодаря наличию на тромбоцитах рецептора к коллагену — гликопротеида Ia-IIa, относящегося к семейству интегринов. А стабилизация образовавшегося соединения устанавливается фактором фон Виллебранда, который образует связь между субэндотелиальными волокнами коллагена и рецептором тромбоцита — гликопротеидом Ib-IX (рис. 3.2).
рис. 3.2. Схема адгезии тромбоцитов к сосудистой стенке
3.3. третья стадия: активация и дегрануляция тромбоцитов
Как уже было указано выше, активация тромбоцитов происходит посред- ством субэндотелиальных структур стенки сосуда (коллагеном и микрофи- бриллами) за счет адгезии, что приводит к изменению дисковидной формы тромбоцитов на сферическую и к образованию у них отростков (псевдоподий тромбоцитов). Коллаген-индуцированная агрегация тромбоцитов имеет достаточно выраженную латентную фазу и может составлять 5–7 мин.
Реакцией высвобождения называется избирательное выделение из агрегированных тромбоцитов определенных соединений, находящихся в гранулах, с сохранением целостности клетки. Характерно, что секреция содержимого гранул в плазму не сопровождается лизисом клетки, при котором разрушаются мембраны, и органеллы вместе со своим содержимым выходят в окружающую среду. При реакции высвобождения гранулы выбрасывают свое содержимое посредством сокращения микротубулярной системы, связанной с поверхностью клетки, при этом тромбоциты сохраняют целостность или во всяком случае способность к выполнению своих функций (рис. 3.3).
рис. 3.3. Активация и дегрануляция тромбоцитов
Условно реакцию высвобождения разделяют на несколько стадий:
1) индукцию — влияние на мембрану различных соединений (коллагена, тромбина и других факторов), стимулирующих ее и приводящих к освобождению из нее Са2+;
2) трансмиссию — проникновение Са2+ в клетку.
В последние годы установлено, что Са2+ играет ключевую роль в функциональной активности тромбоцитов. Существует ряд доказательств в пользу этого положения, прежде всего — аналогия с другими клетками, в отношении которых известно, что Са2+ является возбудителем секреции и сокращения. К непрямым доказательствам относится известный факт, что адгезия и секретирование содержимого гранул тромбоцитов индуцируются катионным ионофором А23187, причем ответ на действие этого соединения такой же, как и при действии других стимулов. И наконец, к прямым доказательствам можно отнести блокирование лекарственными средствами (некоторыми локальными анестетиками) функциональной активности кровяных пластинок наряду с ингибированием высвобождения Са2+ из саркоплазматического ретикулума. Несмотря на то что на экспериментальном уровне окончательно это не доказано, существуют предположения о том, что в регуляции функций тромбоцитов основную роль играют внутриклеточные ресурсы Са2+.
При увеличении концентрации Са2+ в цитоплазме высвобождается Са2+ из мембраны, что приводит к быстрому изменению формы тромбоцитов, затем везикулярные органеллы выделяют Са2+ в цитоплазму и индуцируют реакцию высвобождения, при этом происходят секреция Са2+ в окружающую среду и изменения в плазматической мембране, которые выражаются в увеличении проницаемости для Са2+. При высвобождении Са2+ из плотных гранул мембрана этих органелл соединяется с плазматической мембраной или с мембраной канальцевой системы, связанной с поверхностью клетки, которая, сокращаясь, выталкивает Са2+ и некоторые другие соединения в цитоплазму.
В связи с тем что регуляция уровня Са2+ обеспечивает контрактильное состояние клетки, активность сократительного механизма, необходимого для агрегации, реакции высвобождения, ретракции кровяного сгустка, было проведено значительное количество исследований с целью выявления рецепторов для Са2+ в тромбоцитах. К весьма существенным результатам этих исследований следует отнести выделение из лизатов тромбоцитов четырех белков (меченных-32Р-АТР), связывающих Са2+ (молекулярная масса 50 000, 28 000, 15 000 и 11 000 дальтон). Наибольшее включение метки обнаружено во фракции белка с молекулярной массой 11 000 дальтон, причем только этот белок из четырех рецепторов метился 32Р в неповрежденных тромбоцитах. Он локализован на поверхности клетки и связывает 1 моль Са2+ на 1 моль фосфо- рилированного белка.
Результатом активации является высвобождение ряда веществ, служащих сильными стимуляторами тромбоцитов (аденозиндифосфат, серотонин, адре- налин, нестабильные простагландины, тромбоксан А2, тромбоцит-активирующий фактор).
Адреналин, коллаген и тромбин, связываясь с мембранными рецепторами, активируют два мембранных фермента — фосфолипазу С и фосфолипазу A2. Эти ферменты катализируют расщепление двух мембранных фосфолипидов, фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата и лецитина, с образованием арахидоновой кислоты. Сначала небольшое количество арахидоновой кислоты превращается в тромбоксан A2, который, в свою очередь, активирует фосфолипазу С. Образование тромбоксана A2 из арахидоновой кислоты катализируется циклооксигеназой.
При гидролизе фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата образуются диацил-глицерин и инозитол-1,4,5-трисфосфат. Инозитол-1,4,5-трисфосфат вызывает выброс кальция в цитоплазму, что запускает фосфорилирование легких цепей миозина. Взаимодействие миозина с актином обеспечивает перемещение гранул и изменение формы тромбоцита.
Диацилглицерин активирует протеинкиназу С, которая фосфорилирует ряд белков, в том числе киназу легких цепей миозина и плекстрин (белок массой 47 000). Предполагается, что фосфорилирование этих или других белков также регулирует дегрануляцию тромбоцитов.
Тромбоксан A2, образующийся из арахидоновой кислоты в тромбоцитах, стимулирует их активацию, а простациклин (простагландин I2), образующийся из той же кислоты в эндотелии, подавляет активацию тромбоцитов (за счет повышения уровня циклического аденозинмонофосфата).
Заключительной фазой реакции высвобождения является секреция, кото- рая протекает в два этапа: выход содержимого из плотных телец (главным образом серотонина, аденозиндифосфата, Са2+) и секреция из α-гранул тромбоцитов факторов роста, способных запускать процессы регенерации, а также аденозинтрифосфата, фактора 4, способного присоединять и нейтрализовать гепарин, фактора III, катализирующего конечную стадию свертывания — образование фибрина, а также секреция Са2+, липидов и некоторых гидролаз в следовых количествах. Ферменты, находящиеся в цитоплазме, митохондриях и мембране, клеткой удерживаются.
Поэтому становится очевидным тот факт, что при введении аутологичной плазмы в определенную зону происходят те же процессы адгезии тромбоцитов и высвобождение соответствующих факторов роста из альфа-гранул, что и в норме.
3.4. Факторы роста и механизм их влияния на ткани
Факторы роста представляют собой белковые молекулы с определенным набором аминокислот. Основные факторы роста, содержащиеся в тромбоцитах, и их функции описаны в табл. 3.2.
Эпидермальный фактор роста — белковое соединение, полипептид с молекулярной массой 6000, молекула которого состоит из 53 аминокислотных остатков; был впервые выделен из слюнных желез мыши (рис. 3.4). В 1962 г. во время лабораторного эксперимента американский биохимик Стэнли Коэн (Соhеn) случайно открыл фактор роста эпидермиса. Он представляет собой полипептид с небольшой молекулярной массой, который присутствует во многих тканях организма. Впоследствии он был найден во многих тканях организма. Доказанные и гипотетические функции эпидермального фактора роста можно классифицировать как эндокринные и паракринные. Эпидермальный фактор роста содержится в крови, моче, цереброспинальной жидкости, молоке, слюне, желудочном и панкреатическом соке.
Рецептор фактора эпидермального роста относится к семейству рецепторов тирозинкиназ, в которое также входят HER2/erbB2 и HER3/erbB3. Все они являются привлекательными мишенями для стратегий лечения раковых заболеваний. Рецептор фактора эпидермального роста — это сложная белковая молекула, которая закодирована в одном из генов. Механизм действия следующий: фактор присоединяется к специфическим внеклеточным рецепторам, две внеклеточные части соединяются, активируется тирозинкиназа, сигнальные молекулы взаимодействуют с тирозинкиназой и возникает сигнал к делению клетки (рис. 3.5).
Именно он подавляет работу гена, отвечающего за старение, стимулируя активность и рост клеток кожи. Он индуцирует образование молодых клеток кожи за счет ускорения процесса регенерации, в результате чего происходит
основные факторы роста и их функции
Таблица 3.2
белок |
Функция |
Инсулиноподобный фактор роста |
Стимулирует дифференцирование стволовых клеток, усиливает метаболизм костной ткани и синтез коллагена |
PDGF |
Содержит сигнальные пептиды. Продуцируется тром- боцитами и макрофагами. Трансформирует клетки, имеющие соответствующие рецепторы. Активирует про- лиферацию и миграцию мезенхимальных (остеогенных) клеток. Стимулирует ангиогенез |
Эпидермальный фактор роста |
Стимулирует пролиферацию фибро- и остеобластов. Стимулирует синтез фибронектина |
Фактор роста фибробластов |
Продуцируется эндотелиальными клетками, макрофага- ми, остеобластами и тромбоцитами. Вызывает экспрес- сию в костной ткани, ангиогенез, оссификацию. Индуци- рует продукцию TGF в остеобластных клетках |
TGF-b («семейство» TGF) |
Продуцируются тромбоцитами и остеобластами. В боль- шом количестве содержатся в тромбоцитах. Содержат сигнальный пептид и 16 доменов, обладающих каль- ций-связывающими сайтами. Многофункциональные факторы, т.к. не только индуцируют дифференцирова- ние мезенхимальных клеток, но и вызывают множество клеточных и межклеточных ответов, включая выработку других факторов роста. К TGF относятся костные морфо- генетические белки, часть которых (костный морфогене- тический белок-2, остеогенин или костные морфогенети- ческие белки-3, -4, -5, -7, -8 и -9) являются выраженными остеоиндукторами |
PDGF эндотелиальных клеток |
Фермент, поддерживающий целостность кровеносных сосудов. Оказывает стимулирующее действие на эндотелиальные клетки и обладает ангиогенным эффектом. Имеет ген на 22-й хромосоме |
VEGF, или ростовой фактор эндотелия сосудов |
Имеются 4 вида фактора VEGF-A, -B, -C и -D. Участвуют в ангиогенезе, индуцируют пролиферацию эндотелиальных клеток сосудов. Являются гепаринсвязывающими белками |
Плацентарные ростовые факторы-1/-2 |
Потенцируют действие VEGF, повышают проницаемость сосудистой стенки |
Тромбоспондин |
Имеет 3 гена на 1-й, 6-й и 15-й хромосомах. Содержится в тромбоцитах, базальной мембране кровеносных сосудов. Синтезируется остеобластами и находится в остеоиде. Опосредует адгезию костных клеток |
Остеонектин, «культуральный шоковый протеин» |
Составляет 15% органического компонента костного матрикса. Ген локализуется на 5-й хромосоме. Содержится в остеобластах, одонтобластах, хондроцитах и тромбоцитах. Регулирует пролиферацию и взаимодействие клеток с матриксом. Биохимически связывается с b-цепью PDGF |
рис. 3.4. Строение молекулы эпидермального фактора роста
рис. 3.5. Механизм передачи сигнала эпидермального фактора роста на ядро клетки
значительное сокращение глубины морщин, исчезают пигментные пятна, кожа приобретает молодой и свежий вид.
Он помогает бороться с возрастными изменениями:
- способствует удалению ороговевших клеток и разглаживанию морщин, делает кожу гладкой, упругой и нежной, оказывает омолаживающее воз- действие на кожу;
- защищает кожу от повреждений и раздражений;
- усиливает действие гена BCL-2, задерживающего старение клеток, обладает ранозаживляющей способностью, уменьшает вредное воздействие ультрафиолетового излучения, низких температур, негативных послед- ствий приема лекарств;
- устраняет ощущения сухости, стянутости, снимает раздражение, повышает способность эпидермиса удерживать влагу;
- улучшает цвет кожи;
- способствует метаболизму клеток, препятствует процессу пигментации, предупреждает образование темных пятен после приема солнечных про- цедур;
- усиливает и улучшает кровообращение эпидермиса, делает цвет кожи естественным и здоровым;
- кроме того, он является источником здоровья и красоты кожи, так как глубоко увлажняет ее и улучшает синтез макромолекулярных белков, обеспечивающих ее эластичность.
Обычно хронически воспаленные ткани характеризуются нарушением процесса ангиогенеза, обусловленным недостаточной выработкой факторов роста сосудов, либо увеличенной секрецией ингибиторов ангиогенеза (тромбоспондина, матриксных металлопротеаз и активаторов плазминогена, эндостатина и др.). Процесс ангиогенеза строго регулируется факторами роста во времени и пространстве. Основным стимулом к ангиогенезу при физио-логических и патологических состояниях является недостаток кислорода (гипоксия или ишемия), который через активатор транскрипции факторов ангиогенеза — индуцируемый гипоксией фактор-1 вызывает экспрессию многих ангиогенных факторов и прежде всего основного регулятора ангиогенеза — VEGF и его рецепторов. VEGF избирательно стимулирует пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток, их предшественников и моноцитов, экспрессирующих рецепторы к нему, увеличивает сосудистую проницаемость, способствуя пропотеванию белков плазмы в околососудистое пространство, необходимое для миграции эндотелиальных клеток, индуцирует экспрессию эндотелиальной NO-синтазы и образование NO, что способствует вазодилатации и стимулирует экспрессию протеаз, разрушающих связи между эндоте- лиальными клетками и внеклеточным матриксом, необходимую для направленной миграции клеток.
В процессе стабилизации и «взросления» вновь образованной незрелой сосудистой сети участвуют:
1) ангиопоэтин-1, подавляющий пролиферацию эндотелиальных клеток, уменьшающий сосудистую проницаемость и способствующий привлечению перицитов;
2) PDGF, привлекающий перициты и гладкомышечные клетки;
3) TGF-b 1, стимулирующий синтез белков матрикса.
Факторы роста фибробластов составляют семейство, в которое входят около 20 гомологичных полипептидных факторов со сходными свойствами. Наиболее изучен основной фактор роста (фактор роста фибробластов-2, 18 кД). Фактор роста фибробластов стимулирует пролиферацию и дифференцировку стромальных клеток мезодермального происхождения — фибробластов, остеобластов, хондробластов, миелобластов, эндотелиальных клеток.
3.5. ингибиторы Пролиферации и их влияние на клетки тканей
Размножение клеток в нужных масштабах определяется не только стимуля- торами, но и ингибиторами пролиферации. К последним относятся кейлоны. Механизм действия этих веществ хорошо изучен на примере эпителия. Эти вещества синтезируются и депонируются в зрелых клетках, слущивающихся с кожи. Когда число этих клеток уменьшается, становится меньше и число кейлонов, а значит, снижается эффект торможения, и деление клеток ускоряется. Воспалительный очаг характеризуется наличием малого числа зрелых клеток и, следовательно, низким содержанием кейлонов — депрессоров деления.
Один из механизмов торможения процессов пролиферации заложен в самих альфа-гранулах тромбоцитов и осуществляется за счет альфа-2- макроглобулина. Этот белок имеет широкий спектр действия, он является главным ингибитором кининообразующих ферментов крови, устраняющим их влияние — расширение и повышение проницаемости сосудов. Кроме того, он ингибирует большинство протеиназ из лейкоцитов, в том числе коллагеназу и эластазу, и тем самым предохраняет от разрушения элементы соединительной ткани. Наконец, макроглобулин может связываться с мембранами нейтрофилов и таким образом тормозить их реакцию на С3 и С5а (хемотаксис).
Следовательно, при введении аутологичной плазмы в зону травмы и воспаления концентрация тромбоцитов на этом участке повышается в несколько сотен раз по сравнению с естественной, что позволяет разорвать образовав- шийся порочный круг хронического воспаления за счет искусственной стимуляции тканей к хемотаксису, пролиферации и дифференцировке клеток, а значит, к инициированию процессов регенерации.