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.