4 курс / Дерматовенерология / Коллаген_в_косметической_дерматологии_Хабаров_В_Н

Поскольку манипулировать геномом человека в исследовательских целях невозможно, основные результаты получают на животных, в основном - мышах. Для них разработаны технологии, позволяющие искусственно инактивировать или удалить отдельный ген («нокаут»-метод). Проблема, однако, состоит в том, что прямой перенос выводов из «мышиных» данных на человека далеко не всегда возможен ввиду ряда принципиальных различий между организацией организмов мышей и людей (Newby, 2016). В частности, у мышей ММР-1 отсутствует, что существенно ограничивает изучение всех её возможных функций in vivo (Gill et al., 2010). Последовательный «нокаут» большой выборки ММР показал, что у мышей многие из них действительно взаимозаменяемы с разной степенью эффективности (Nagase et al., 2006). Инактивация MMP-12 приводила к увеличению уровня активности MMP-2, MMP-9, MMP-13 (Madala et al., 2010). Удаление генов ММР-2, ММР-3 или ММР-10 не приводило к заметному изменению фенотипа, и лишь более глубокое изучение их аштомии выявило различные аномалии (Mosig et al., 2007; Radbill et al., 2011). Заметным исключением оказалась ММР-14, отсутствие которой у большинства животных приводило к серьёзным нарушениям в сердечной деятельности и преждевременной смерти в раннем возрасте (Zigrino et al., 2016). Те, которые выжили, были меньше размером по сравнению с нормой, их органы были не затронуты, но кожа была толще и жёстче, с увеличенным содержанием коллагена I типа. Это говорит о том, что ММР-14 у мышей играет ту же роль, что ММР-1 у человека, и является основной ММР в поддержании гомеостаза кожи.

Уровень внеклеточной активности ММР при физиологической норме держится под строгим контролем и регулируется специфическими молекулами-

ингибиторами TIMP (tissue inhibitor of metalloproteinase), которых известно четыре вида (TIMP-1, -2, -3, -4) (Brew, Nagase, 2010). У человека все четыре гена TIMP, в отличие от генов ММР, расположены не в кластерах, а в различных хромосомах. Уникальным является расположение гена TIMP-1 - в интроне 6 гена синапсина-1 на хромосоме Х. При этом его транскрипция происходит в противоположную от гена синапсина сторону. Регуляция активности ТIМР осуществляется цитокинами, гормонами (включая факторы роста) и ретиноидами (Ба-уманн, 2016). Многочисленные экспериментальные данные in vitro свидетельствуют, что каждый из четырех TIMP способен воздействовать на большинство ММР. Однако in vivo ситуация другая: так, к примеру, TIMP-1 контролирует в основном активность ММР-1, ММР-3 и ММР-9, а поверхностная коллагеназа ММР-14 контролируется только через TIMP-2

(Zucker et al., 1998; Alameddine, Morgan, 2016). Не исключено, что при отклонениях от физиологической нормы какой-то TIMP может ингибировать «не свою» MMP, что должно приводить к патологиям (Jackson et al., 2017).

Внутри клетки уровень экспрессии генов MMP контролируется путём регулирования активности их промоторов. Промоторы изученных ММР-генов не содержат CpG-островки для метилирования, поэтому их регулирование на эпигенетическом уровне, если оно существует, могло бы осуществляться только путём модификации гистонов, как это имеет место для промотора гена ММР-7 (Craig et al., 2015). Свеже-синтезированные пре-мРНК подвержены затем

Медицинские книги

@medknigi

регуляции с помощью специфичных к ним микроРНК (Osako et al., 2016). Формирование зрелых мРНК в ходе сплайсинга пре-мРНК также регулируется. Далее во время и после трансляции мРНК происходит модификация молекул MMP для придания им предактивного состояния (Boon et al., 2016). Секретируемые молекулы MMP остаются неактивными, пока не произойдёт отщепление про-пептида специфическими протеазами (включая плазмины, меприны и фурины).

На сегодня у различных эукариотических организмов выявлено 30 типов ММР. У человека идентифицированы 24 ММР-гена, включая 2 гена-близнеца для ММР-23 (Craig et al., 2015). Интересно, что целая группа

ММР-генов человека, включая гены основных коллагеназ, локализована на узком участке q22.3 хромосомы 11: MMP-1, -3, -7, -8, -10, -12, -13, -20.

На основании предпочтительной субстратной специфичности и структуры активных доменов ММР объединяют в следующие подсемейства:

•желатиназы: ММР-2, ММР-9;

•коллагеназы (основные): ММР-1, ММР-8, ММР-13, ММР-14; •стромелизины: ММР-3, ММР-10, ММР-11;

• МТ-ММР: ММР-14, ММР-15, ММР-16, ММР-17, ММР-23,

ММР-24, ММР-25;

• матрилизины: ММР-7, ММР-26; •эластазы: ММР-12, ММР-7; •другие ММР.

Следует учитывать, что такое объединение (или разделение) ММР в подгруппы довольно условно, так как, например, многие коллагеназы расщепляют и неколлагеновые белки межклеточного матрикса. Нас в данном случае будут интересовать только те ММР, которые расщепляют коллаген и эластин - коллагеназы и эластогеназы.

Зрелый коллаген представляет собой тройную спираль из белковых субъединиц и относится к очень медленно обменивающимся белкам, которые не расщепляются обычными пептидгидролазами. Тем не менее и он подвержен деградации (катаболизму) в силу различных эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) факторов (Fields, 2013). К эндогенным относятся генетические мутации, воспалительные процессы и старение, а к экзогенным - физико-химические стрессы (в основном ультрафиолет). Как и другие ММР, молекулы коллагеназ содержат две функциональные области: каталитический домен и субстрат-связываю-щий домен, называемый гемопексином. В случае ММР-14 расстояние между этими доменами составляет 24 ангстрема. Прежде чем каталитический домен приступит к «работе», гемопексин «узнаёт» участок связывания длиной в 24 аминокислотных остатка - примерно на уровне 1/4 длины всей молекулы от С-конца между остатками глицина и лейцина (или изолейцина) (Ohuchi et al., 1997) и обхватывает тройную спираль молекулы коллагена. Расположение места обхвата на молекуле коллагена у ММР-1 и ММР-8 одинаково, но отличается от ММР-14 (Tam et al., 2004). В случае ММР-1

Медицинские книги

@medknigi

иММР-14 этот процесс детально изучен на атомарном уровне (Manka et al., 2012; Zhao et al., 2015). В отличие от интактного коллагена, образующиеся фрагменты водорастворимы, во внеклеточном матриксе они денатурируют спонтанно или посредством желатиназ (Алейникова и др., 2003; Fields, 2013). После действия желатиназ большая часть мелких фрагментов коллагена I, II, III

иIV типов поглощается клетками посредством эндоцитоза для дальнейшей утилизации в лизосомах. В эндоцитозе коллагена ключевую роль играет рецептор Endo180 (также называемый uPARAP), продукт гена MRC2 (Melander et al., 2015). Ему помогает поверхностная серин-про-теаза FAP (Fibroblast Activation Protein) (Fan et al., 2016). Нарушения в функционировании рецептора Endo180 и FAP наблюдаются при многих патологиях, включая рак. Оставшиеся «не у дел» фрагменты коллагена могут стимулировать воспалительные реакции, влиять на миграцию клеток и формирование кровяных сосудов (McKleroy et al., 2013; Murphy, 2017). Можно предположить, что отмечаемое практически при всех патологиях значительное повышение уровня активности желатиназ обусловлено именно запуском механизма по спасению нормального гомеостаза

(Kaminari et al., 2017).

Первой из человеческих коллагеназ была исследована интерсти-циальная MMP- 1, называемая также коллагеназой-1. Фибробласты секретируют MMP-1 двух видов: большая часть представлена негликози-лированной формой с массой 52 кДа, а меньшая - N-гликозилирован-ной формой с массой 57 кДа. Обе формы ММР-1 связываются с одинаковым набором субстратов, проявляют идентичную активность и одинаково эффективно ингибируются с помощью TIMP-1 (в тканях) или α2-макроглобулином (в кровотоке) (Saarinen et al., 1999). У MMP-1 имеется свой основной рецептор на поверхности клеток - CD49b, который является частью (α-субъединицей) молекулы трансмембранного гликопротеина интегрина. При определённых физиологических условиях и наличии дополнительных белковых факторов удерживаемая рецептором MMP-1 интернализируется внутрь клетки посредством эндоцито-за. В цитоплазме она обычно быстро деградирует в лизосомах, но при патологических состояниях участвует в инициации различных реакций (Rohani et al., 2014). При патологиях или повреждениях наблюдается обычно значительный рост активности (уровня) MMP-1, но даже малые изменения в уровне активности, специфичности или концентрации MMP-1 могут приводить к различным патологическим процессам в организме, включая рак (Golubkov, Strongin, 2007; Stamenkovic, 2003).

Следующими после открытия ММР-1 стали изучать ММР-8 (колла-геназа-2, или нейтрофильная коллагеназа), MMP-13 (коллагеназа-3) и ММР-18 (коллагеназа-4 из лягушек Xenopus laevis). Все они способны расщеплять коллаген I, II и III типов, а ММР-8 дополнительно расщепляет ещё аггрекан и хемокины CXCL8 и LIX (Van Lint, Libert, 2007). ММР-13 структурно схожа с

MMP-1, но предпочитает коллаген II типа. Как и MMP-1, MMP-13 является важным фактором для нормального развития скелета новорождённого организма. Именно MMP-13 отводят также главную роль в развитии остеоартрита (Boon et al., 2016) и фиброза лёгких (Nkyimbeng et al., 2013). MMP-

13 имеет другой, чем MMP-1, рецептор на поверхности клеток - трансмембранный гликопротеин LRP1, который также участвует в эндоцитозе

Медицинские книги

@medknigi

MMP-13 (Yama-moto et al., 2016). Интересно, что, кроме MMP-13, LRP1

связывает на себя около 40 других лигандов из межклеточного матрикса (Howes et al., 2014). С учетом потенциальной опасности, которую может вызвать для организма разбалансирование механизма контроля MMP-13, до недавнего времени считалось, что она производится только в случае особой необходимости (Osako et al., 2016). Однако данные на человеческих хондроцитах показывают, что она синтезируется и секретируется из клетки конститутивно, но быстро поглощается посредством эндоцитоза и расщепляется в лизосомах (Yamamoto et al., 2016).

Обобщая литературные данные, можно привести следующий список коллагеназ человека и их субстратов - интактного коллагена различного типа.

•ММР-1: I, II, III, VII, VIII, Х.

•ММР-2: VI.

•ММР-3: II, IV, IX, X.

•ММР-7: IV, V.

•MMP-8: I, II, III, VII, VIII, Х.

•ММР-9: IV, VI. •ММР-10: IV. •ММР-12: I, III.

•ММР-13: I, II, III, IV, IX, X. •MMP-14: I, II, III.

Обращает на себя внимание кажущаяся избыточность общего количества коллагеназ: один и тот же тип коллагена может расщепляться различными коллагеназами. Здесь важно подчеркнуть, что вышеприведённые данные получены в основном на системах in vitro. В живом организме действие отдельных ММР по-разному регулируется, оно гораздо более ограничено и специфично, чем in vitro (Gill et al., 2010). Механизмы регуляции активности различных ММР сейчас представляются гораздо более сложными, чем ожидалось. Уже установлено, что действие одной ММР часто приводит к активации или усилению действия какой-то другой (Li Z. et al., 2017). Так, например, ММР-3 необходима для активации основных коллагеназ ММР-1, ММР-8 и ММР-13, а фрагментация коллагена посредством ММР-1 и ММР-13 стимулирует активность желатиназ ММР-2 и ММР-9 (Giannandrea, Parks, 2014; Ala-meddine, Morgan, 2016).

Многие «второстепенные» представители коллагеназ в качестве субстратов предпочитают неколлагенновые белки межклеточного матрикса. Так, например, ММР-9, кроме желатина (полуденатурированный коллаген), расщепляет фибриноген, витронектин, ИЛ-1 и энтактин (который соединяет ламинин и коллаген IV типа в единый комплекс). ММР-9 также способна расщеплять так называемый активирующий пептид соединительной ткани III, пластиночный фактор-4, субстанцию Р, амилоидный пептид β. В зависимости от расположения места расщепления этих молекул MMP-9 может понижать или повышать их биологическую активность (Van den Steen, 2002).

Как уже было отмечено выше, до недавнего времени ММР отводили роль лишь в релаксации структур межклеточного матрикса. Поэтому неожиданными

Медицинские книги

@medknigi

оказались данные, что многие ММР, как, например, ММР-9, могут проявлять как про-, так и антифиброзную активность в зависимости от конкретных условий (Giannandrea, Parks, 2014). При различных видах фиброза преобладает активность разных ММР (Yu et al., 2016; Alameddine, Morgan, 2016). В

частности, на модели идиопатического пульмонарного фиброза лёгких у мышей активность MMP-7, MMP-8 и MMP-9 способствует фиброзу (Craig et al., 2015). При других видах повреждений внутренних органов ММР-10 и ММР-19 проявляют антифиброзную активность (Yu et al., 2012). Данные о роли ММР-1, ММР-13, а также нескольких других коллагеназ в развитии фиброзов противоречивы (Giannandrea, Parks, 2014; McKleroy et al., 2013). Предполагают,

что ММР-13 играет важную роль в заживлении повреждений внутренних органов без образования рубца (Бауманн, 2016). Возможно, такую роль способны играть также ММР-1 и ММР-8 (Iimuro, Brenner, 2008). Заметим также, что, хотя ММР-2 не относится к коллагеназам, её антифиброзная активность проявляется в подавлении активности экспрессии генов коллагена различного типа (Radbill et al., 2011). Детальный механизм такого регулирования пока не установлен.

C конца 1990-х изучается потенциал ММР в качестве мишеней для терапии различных заболеваний [Amar et al., 2017(a)]. Было разработано несколько синтетических аналогов TIMP (ингибиторов ММР, получивших название MMPI) и проведено несколько клинических испытаний, которые оказались неуспешными (Pavlaki, Zucker, 2003). Объяснением этому могла бы быть низкая специфичность действия «первого поколения» MMPI. Однако нативные TIMP тоже неспецифичны: у человека на четыре вида TIMP приходится более двадцати видов ММР. Более того, активность всех четырех TIMP может оставаться практически без изменений по сравнению с нормой при существенных изменениях активности ММР (Nkyimbeng et al., 2013). Тем не менее разработки более узкоспецифичных MMPI продолжаются (Fields, 2015). Ожидается, что новые препараты будут способны селективно воздействовать только на один определённый, «свой» тип ММР [Bhowmick et al., 2015; Amar et al., 2017(b); Shay et al., 2017; Zeng et al., 2017; Bach et al., 2017].

Кроме рассмотренных выше коллагеназ человека, известны также бактериальные коллагеназы, продуцируемые бактериями родов Clostridium, Bacillus, Empedobacter, Pseudomonas, Vibrio и Streptomyces (Zhang et al., 2015).

Открыты и совершенно экзотические коллагенолитические ферменты. Так, например, коллагеназу тритикаин-альфа получают из растительного сырья (ростков семян пшеницы), а коллагеназу-D - из личинок жуков-кожеедов (Руденко, 2017). Все они имеют свою специфику, но мы подробнее остановимся лишь на одной из них - Коллаге-назе А (также называемой Clostridiopeptidase А или CCH), продуцируемой возбудителями газовой гангрены -

бактериями Clostridium histolyticum. Это единственная пока коллагеназа, одобренная американским агентством FDA (в 2013 г.) и агентством EPA Европейского союза (в 2015 г.) для лечения двух вызываемых фиброзом заболеваний: болезней Дюпю-итрена (Dupuytren's disease) и Пейрони (Peyronie's disease). Она успешно прошла более десятка полных клинических испытаний в разных странах и поставляется на рынок компанией Auxilium под брендом

Медицинские книги

@medknigi

Xiaflex. В настоящее время изучается возможность использовать Xiaflex и против целлюлита. На самом деле Коллагеназа А состоит из смеси коллаге-наз двух типов - AUXI и AUXII, содержащих в своих активных центрах ионы Са2+ и Zn2+ соответственно. Эти два фермента различны во всём, но в комбинации и в определённом соотношении работают лучше, чем по отдельности, расщепляя пептидную связь в коллагене III типа более чем в 200 местах (Warwick et al.,

2016).

Завершая тему катаболизма коллагена, справедливости ради следует сказать, что в его деградации также участвует семейство цистеиновых протеиназ - катепсинов (cathepsins) (Verma et al., 2016). Большинство катепсинов «работают» в лизосомах при низких рН, но Катепсин К является внеклеточным белком с оптимумом активности рН5. Его основной субстрат - коллаген I и II типов. Коллаген I типа расщепляется им в пяти местах, а II типа - в одном (Fields, 2013). Катепсин К был открыт в начале 1990-х гг. и вскоре был идентифицирован как основная коллагеназа в межпозвоночных дисках, активность которой значительно возрастает при артрите и некоторых видах рака (Gruber et al., 2011). Что касается катаболизма эластина, то в расщеплении его фибрилл могут участвовать ММР-2, ММР-7 и ММР-9 в зависимости от конкретных тканей и физиологических условий (Van Doren, 2015). В присутствии плазминогена основной эластазой выступает ММР-7, а в его отсутствие - ММР-12 (называемая также металлоэластазой макрофагов, хотя её способны продуцировать многие типы клеток). Главными триггерами активности ММР-12 являются цитокины ИЛ-4 и ИЛ-13 (Chelluboina et al., 2017). Роль ММР-12, как и ряда других ММР, в развитии фиброза остаётся противоречивой, несмотря на многочисленные долголетние исследования (Giannandrea, Parks, 2014). Подобно фрагментам коллагена, фрагменты эластина обладают собственной биологической активностью и способны стимулировать воспаления и некоторые другие процессы (Van Doren, 2015).

В заключение этого раздела отметим, что, по оценкам Всемирной организации здравоохранения, 45% всех смертей в мире от болезней связаны с фиброзом. Как видно из вышесказанного, большая сложность регуляции активности ММР и коллагеназ, в частности, обусловливает тот факт, что до сих пор на фармацевтическом рынке отсутствуют препараты, способные остановить процесс фиброза или тем более обратить его вспять (McKleroy et al., 2013). Современное состояние научных исследований, касающихся ММР, в приложении к косметической дерматологии, к сожалению, не позволяет ответить на один из важнейших вопросов о их роли в процессах старения кожи. Несмотря на огромное количество исследовательских работ, не существует однозначной, научно обоснованной концепции, объясняющей действие различных ММР на биохимические процессы, протекающие в коже - слишком много факторов приходится учитывать. В соединительной ткани стареющей кожи обнаружено большое разнообразие клеточных и структурных изменений, которые лишь в общих чертах позволяют определить некоторые цели и стратегию борьбы с проявляющими признаками старения. Роль ММР в этих процессах крайне важна и незаслуженно обделена вниманием врачейдерматокосметологов. Существующее на сегодняшний день мнение, что

Медицинские книги

@medknigi

антивозрастная терапия заключается, с одной стороны, в стимуляции синтеза коллагена (неоколлагенез), а с другой - в ингибировании действия ММР, не вполне согласуется с результатами последних полученных данных, а именно:

1)возрастное уменьшение содержания коллагеновых белков в коже не связано с уровнем и активностью ММР, так как они не расщепляют интактный (неповреждённый) коллаген. Зрелый коллаген водонерастворим, и его плотная (за счёт межмолекулярных сшивок) пространственная структура делает его труднодоступным для ММР (Fields, 2014; Murphy, 2017). В норме «посадки» колла-геназ на интактный коллаген нередки, но они не приводят к его расщеплению, поскольку конформация интактного коллагена не позволяет каталитическому домену «приступить к работе» (Fields, 2013). С возрастом, при повреждениях или патологиях структура коллагена в коже и тканях существенно меняется - она становится гораздо более доступной для действия коллагеназ (Qin et al., 2014; Malik et al., 2015; Zitnay et al., 2017);

2)экспериментально доказанные результаты роста активности протеиназ, в частности ММР-9, в коже, подвергнутой хроно- и УФ-старению, связаны с утилизацией повреждений желатинизи-рованного коллагена и способствуют качественному ремоделиро-ванию межклеточного матрикса дермы;

3)как следует из настоящего обзора, роль ММР не ограничивается только участием в процессах катаболизма коллагена. Все структурное многообразие ММР (сегодня известно около 30 ферментов) участвует в огромном числе взаимосвязанных биохимических превращений.

3.4. НАРУШЕНИЯ КОЛЛАГЕНОВЫХ СТРУКТУР ДЕРМЫ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Ультразвуковые колебания с частотой большей 20 000 Гц в силу высоких энергий вызывают физические и химические нарушения макромолекул. В отличие от инфразвуковых и звуковых колебаний, которые вызывают изменения физиологических колебательных режимов, под действием ультразвука происходит деполимеризация полисахаридов, нуклеиновых кислот, белков. Особенно чувствительны к разрушению ГК, фибриллярные белки коллагена, составляющие основу межклеточного матрикса кожи (Эльпинер,

1973).

К основным внешним факторам нарушения коллагеновых структур относят солнечный свет и прежде всего УФ-область спектра солнечного света. В плане фотостарения коллагена наиболее вредными являются лучи УФ-спектра А (320400 нм), так как они могут проникать достаточно глубоко в кожу, вплоть до поверхности гиподермы, и повреждать дермальные клетки, коллагеновые, эластиновые и другие белки межклеточного матрикса (Varani et al., 2006). Максимум спектрального поглощения пептидных групп белков лежит в области 192-220 нм, и они находятся вне зоны действия УФ-облучения. Ароматические аминокислоты белков (триптофан, фенилаланин и тирозин) поглощают УФлучи в области 280 нм и могут быть частично подвергнуты облучению. При этом максимальный эффект поглощения показывает триптофан: в четыре раза больше, чем тирозин, и в 30 раз больше, чем фенилала-нин. Очевидно, поэтому

Медицинские книги

@medknigi

в составе коллагена отсутствует триптофан, мало тирозина (0,3%) и фенилаланина (2%). Обычно гидрофобные остатки аминокислот «спрятаны» в середине структурных организаций белков. Однако при солнечном ожоге денатурация белков открывает их и таким образом увеличивает поглощение УФ и уровень наносимых повреждений белковым молекулам, в состав которых входят аминокислоты с ароматическими фрагментами. Повреждаемые по такому механизму белки-шапероны уже не могут контролировать правильную макромолекулярную сборку в процессе синтеза коллагена. Аномальная сборка коллагена в межклеточном матриксе увеличивает чувствительность коллагеновых фибрилл к протеазам и в конечном счёте приводит к патологиям в виде «слабого коллагена». Под действием УФ-облучения активизируется перекисное окисление липидов (ПОЛ) клеточных мембран, снижается активность антиокислительных систем и ускоренно развиваются процессы старения и разрушения коллагена (Ермакова, 2005) - эти процессы описываются как окислительный стресс в экстремальных условиях и при патологических состояниях (Дубинина, 2001).

Другими мишенями УФ-облучения являются рибофлавин, никоти-намидные коферменты, порфирины, железо-серные кластеры, убихи-нон (Петрухина,

2006).

Реакции клеток в ответ на стресс-факторы сопровождаются кратковременным увеличением количества активных радикалов кислорода. Свободные активные радикалы кислорода способны нарушать любое звено молекулярной организации клетки и делают их универсальными факторами старения на молекулярном и субклеточном уровнях. Процессы перекисного окисления белков, липидов, нуклеиновых кислот, гликозаминогликанов изменяют структуру и функциональные свойства биополимеров. Этому препятствует антиоксидантная система защиты клеток, которая снижает уровень свободных радикалов и препятствует развитию цепных реакций окислительного стресса. Нарушение баланса продукции кислородных радикалов и активности антиоксидантной системы, нейтрализующей радикалы, является одним из основных факторов «старения» коллагена (об этом подробно см. гл. 4). К активным формам кислорода (АФК) относят гидроксильный радикал, супероксидный анион-радикал, синглетный кислород и пероксид водорода. Они образуются в результате последовательного одноэлектронного присоединения четырех электронов к одной молекуле кислорода. По ходу этих реакций и образуются химически АФК. Около 90% поступающего в клетку кислорода расходуется митохондриями в цепи переноса электронов. Большая часть АФК образуется в цепи переноса электронов в результате «утечки», откуда они появляются в разных компартментах клетки. Другими поставщиками АФК могут быть электротранспортные цепи микросомальных оксидаз - ферментов, локализованных в мембранах гладкого ЭПР. Среди этих ферментов находятся цитохром Р450 и УДФ-глюкуронилтрансферазы. Локализованные в основном в мембранах ЭПР УДФ-глюкуронилтрансферазы присоединяют остаток глюкуроновой кислоты к молекуле вещества, образованного в ходе микросомального окисления. Многие оксидазы, непосредственно восстанавливающие кислород, образуют пероксид водорода. Моноок-сигеназы,

Медицинские книги

@medknigi

вчастности, цитохром Р450, включающий один атом кислорода в окисляемую молекулу, и диоксигеназы, включающие оба атома кислорода, также служат источниками АФК. Образование кислородных радикалов в тканях продуцируют и фагоцитирующие лейкоциты (макрофаги, эозинофилы, гранулоциты). В процессе фагоцитоза они усиливают поглощение кислорода и образование АФК

врезультате «респираторного взрыва». Из АФК наиболее активен гидроксильный радикал. Он взаимодействует с большинством органических молекул и инициирует цепные реакции окисления, которые приводят к разрушению коллагена, ДНК, ГК и мембранных структур клетки. Действию АФК наиболее подвержены липиды мембранных структур, которые содержат жирные кислоты с сопряженными двойными связями. Свободный радикал легко отнимает от них атом водорода, превращая липид, содержащий эту кислоту, в свободный радикал. Таким образом инициируются цепные реакции ПОЛ, которое вызывает расширенное воспроизводство свободных липидных радикалов. В результате образования в гидрофобном слое мембран гидрофильных зон за счёт образования гидропероксидов жирных кислот облегчается нерегулируемый доступ в клетку проникновения воды и различных ионов. Это может приводить к нарушениям процессов неоколлагенеза и неофибриллогенеза и разрушению коллагеновой сети межклеточного матрикса кожи.

Расширенный анализ регуляторных систем коллагенеза и фибрилло-генеза позволяет не только объяснять, но и управлять ими путём изменения информационных, трофических, биомеханических и защитных функций. Корректирующее действие со стороны клеток дермы на матрикс и матрикса на клетки могут выполнять коферменты, кофакторы, ионы Zn2+, Cu2+, Ca2+, витамины, гормоны, от которых зависят синтезы и активность матриксных ферментов. Бутират натрия ингибирует активность деацетилаз, ресвератрол подавляет активность сиртуинов и, таким образом, могут регулировать синтезы коллагена на транскрипционном уровне. Регуляторные влияния может оказывать ГК в качестве информационных лигандов, носителя ионов, метаболитов, корректировки гидрофильности, тургора и биомеханических функций кожного матрикса.

Возможны следующие механизмы регуляции активности ММР в отношениях клетка-матрикс и матрикс-клетка.

•Введение ГК связывает ионы цинка и снижает активность матриксных коллагеназ.

•Специфические рецепторы клеток к коллагеназам могут путём эн-доцитоза расщеплять матриксные протеазы в лизосомах клеток.

•Снижение кровотока в ткани ведёт к гипоксии, снижению α2-микроглобулина в ткани (ингибитор матриксных металлопротеи-наз), активации коллагенолиза, потере контактов фибробластов с волокнами коллагена, округлению фибробластов, их пролиферации и в конечном итоге нарушению тканевого гомеостаза. Активация кровоснабжения дермы восстанавливает гомеостаз ткани.

Медицинские книги

@medknigi

3.5. ЗАЖИВЛЕНИЕ РАНЫ - МОДЕЛЬ РОСТА

СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ

Внормальной дерме «клеточный гомеостаз» подразумевает сохранение на определенном уровне количества пролиферирующих, проходящих стадии дифференцировки и дифференцированных активных фибробластов. Ситуация меняется в случае повреждений коллагеновой сети дермы (ушибов, порезов, колотых ран), когда требуется избыток коллагена для их быстрого заживления. [Вследствие долгоживучести коллагена I типа его синтез в

норме протекает достаточно медленно. Скорость его продукции возрастает в сотни раз при повреждениях или некоторых патологиях, связанных с фиброзом. Механизмы, приводящие к такому ускорению, сложны, но преобладающую роль играет регуляция функционирования уже зрелой мРНК посредством РНК-связываемых белков. В клетках человека идентифицировано около 800 таких белков-регуляторов, но лишь один из них, LARP6, участвует в регуляции синтеза коллагена I и III типов. Связывание LARP6 в ядре клетки с мРНК в «шпиль-кообразном» участке 5'- конца приводит к значительному возрастанию структурной стабильности, в норме лабильной к деградации мРНК. Такое связывание привлекает к мРНКхеликазу и другие регуляторные белки, и сформированный комплекс транслируется рибосомами со значительно большей эффективностью (Zhang, Stefanovic, 2016)]. Избыточное локальное накопление коллагена наблюдается и при некоторых хронических патологиях отдельных тканей или органов. В обоих случаях результатом является формирование фиброза - особой соединительной ткани (молекулярноклеточные механизмы формирования фиброза см. в гл. 5).

Вздоровой коже фибробласты прикреплены к динамичному каркасу коллагенового матрикса, благодаря чему имеют необходимую для производства коллагена вытянутую форму (см. рис. 2.10-2.12). В повреждённой дерме эти контакты нарушены вследствие разрушения структур коллагеновых фибрилл. Утеря механического воздействия на фибробласты приводит к тому, что они приобретают овальную форму и теряют свою активность (Turlier et al., 2013). При этом на 90% инактивируется рецептор TGF-β1-RII для фактора TGF-β1, что практически выключает TGF-β1/SMAD сигнальный каскад. В этой цепи реакций SMAD3 в норме регулирует экспрессию коллагена, фибронектина и фактора роста соединительной ткани. Нарушения в этой сигнальной системе приводят к уменьшению синтеза коллагена, снижению тонуса кожи, её утончению и хрупкости. Поэтому в повреждённых тканях необходимы новые фибробласты, проходящие последовательно дифференцировку из стволовых клеток. При этом, очевидно, появляются фибробласты фетального подтипа (молодые фибробласты), которые синтезируют больше коллагена III типа и эластина. Об этом говорит тот факт, что в свежей грануляционной ткани раны повышено соотношение коллагена III типа к коллагену I типа. При внутриутробном развитии фибробласты плода вырабатывают больше коллагена III и IV типов, эластина, тогда как фибробласты взрослого - в основном коллаген

Медицинские книги

@medknigi