Марат Зиявдинович Саидов
Клеточные и молекулярные механизмы патогенеза иммуновоспалительных ревматических заболеваний
5.1. Стерильное воспаление при иммуновоспалительных ревматических заболеваниях
Стерильное воспаление следует рассматривать как многоступенчатый процесс, при котором индуцируется последовательность реакций, опосредованных лейкоцитами и резидентными клетками макрофагально-моноцитарного ряда, направленных на очищение очага воспаления от клеточного и тканевого детрита, а также провоспалительных DAMPs, присутствующих в locus morbi, с последующим восстановлением гомеостаза поврежденной ткани. Для инициирования этой последовательности необходимо острое воспаление. Однако неконтролируемая активность клеток острого воспаления может быть причиной стойкого повреждения тканей, лежащих в основе нозологических форм ИВРЗ. В ситуации, когда стерильный стимул не устранён, существенно возрастает вероятность хронизации воспаления и продолжения повреждения тканей [92,151].
Ключевой патогенетической особенностью указанных процессов является реактивность PRR рецепторов и, как следствие, PRR-DAMPs взаимодействия с последующим запуском комплексных, взаимозависимых молекулярно-клеточных процессов, итогом которых является картина локальных и/или системных проявлений стерильного воспаления. Широкая распространённость PRR рецепторов как на клетках врождённого иммунитета, так и на клетках практически всех гистогенетических линий, определяет фундаментальную роль PRR рецепторов не только в поддержании тканевого гомеостаза, но и в важном качестве ИВРЗ – прогрессирующем течении и полиорганности поражения. С учётом того, что следствием PRR-DAMPs взаимодействий является активация врождённого иммунитета, динамика патологических изменений позволяет отнести их к категории системных стерильных аутовоспалительных процессов. Наблюдающаяся при этом гиперпродукция IL-1β и IL-1α обуславливает мобилизацию эффекторных клеток адаптивной иммунной системы, способствуя экспансии аутореактивных Th1- и Th17-лимфоцитов и ингибируя активность регуляторных Т-лимфоцитов (Treg). Указанные “лимфоцитарные” реакции инициируют собственно аутоиммунные процессы [81].
Свойства DAMPs в контексте иммуновоспалительных процессов
DAMPs были идентифицированы по их способности индуцировать воспалительные реакции in vitro и/или in vivo и по наблюдаемому уменьшению воспаления при избирательном истощении этих агентов, а также по их способности при исходе воспаления стимулировать тканевые регенераторные процессы в locus morbi [72,130].
С тех пор как “теория опасности” Polly Matzinger стала доминирующей при интерпретации патогенеза стерильного воспаления, количество выявленных и выявляемых DAMPs продолжает увеличиваться.
DAMPs являются эндогенными факторами, высвобождающимися из вне- или внутриклеточного пространства после повреждения ткани или гибели клеток [115].
В норме внутриклеточный материал изолирован от внешней среды целостной плазмолеммой, что предотвращает выход внутриклеточного содержимого из клетки и экранирует от распознавания иммунной системой. При некрозе, РГК или клеточном стрессе эти молекулы высвобождаются во внеклеточную среду с последующим развитием стерильного воспаления.
Некоторые исследователи расширили смысловое содержание термина “DAMPs” и предположили включать в эту категорию продукцию агентов, связанных с нарушением клеточного гомеостаза, в частности, при клеточном стрессе, а также молекулярные паттерны индуцированные гипоксией, ацидозом, окислительно-восстановительным дисбалансом, гипертоническим /гипотоническим стрессом, внутриклеточными ионными нарушениями или нарушениями цитоскелета. При этом DAMPs рассматриваются как “внутренние DAMPs”, способные внутриклеточно сигнализировать о ситуации “опасности” [75].
Также были предложены новые термины, такие как "молекулярные паттерны, связанные со стрессом" или "молекулярные процессы, изменяющие гомеостаз", расширяющие перечень агентов, связанных с нарушением клеточно-тканевого гомеостаза [142,144].
В последнее время в перечень DAMPs включены “сигналы опасности”, обладающие подавляющими/ингибирующими эффектами относительно стерильного воспаления. Подобного рода “сигналы опасности” получили название SAMPs (suppressing-associated molecular patterns) [75].
Баланс между уровнями DAMPs и SAMPs необходим для достижения полного поствоспалительного гомеостатического восстановления и репарации ткани. К числу SAMPs относят простагландин E2 (PGE2), резольвины, протектины, марезины и липоксины, которые способствуют разрешению воспалительного процесса и стимулируют регенерацию тканей [49].
Lang W. G. et al., 2020 предлагает модель количественного гомеостатического соотношения DAMP: SAMP по уровню этих агентов в сыворотке крови. Расчёт соотношения DAMP: SAMP позволяет определить этап стерильного воспаления. В случаях, когда это соотношение превышает 1(>1), то эта величина соответствует начальной провоспалительной фазе процесса. Соотношение менее чем 1 (<1) интерпретируется как фаза разрешения стерильного воспаления [76].
Подобно воспалению, вызванному PAMPs патогенов, DAMPs активируют, прежде всего, клетки врождённой иммунной системы, экспрессирующие PRR рецепторы, – моноциты/макрофаги, дендритные клетки, нейтрофилы, естественные киллеры (NK), а также неиммунные клетки, такие как эпителиоциты, эндотелиоциты (включая “высокие“ эндотелиоциты 2 типа), фибробласты, эозинофилы, тучные клетки, альвеолоциты, гепатоциты, базофилы, врождённые лимфоидные клетки (см. ниже), клетки центральной нервной системы, мышечные клетки. Столь широкий перечень клеток, реагирующих на DAMPs, позволяет утверждать, что любая жизнеспособная клетка включают в себя мембранные и цитозольные механизмы реагирования на нарушение клеточного гомеостаза.
Перечисленные клетки, участвующие в стерильном воспалении, экспрессируют все четыре основных подсемейства PRR-рецепторов – TLR – рецепторы, NLR-рецепторы, RLR-рецепторы и CLR – рецепторы лектина C-типа. Все перечисленные PRR-рецепторы обладают способностью взаимодействовать со всеми видами провоспалительных DAMPs. DAMPs также активно взаимодействуют и с не-PRR рецепторами, такими как рецептор конечных продуктов расширенного гликирования (RAGE), CD44, интегрины и CD91. Свойства PRR рецепторов, важных при интерпретации патогенеза ИВРЗ, представлены в предыдущем обзоре [4].
С учётом того, что эпителиальная выстилка (кожа, дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, урогенитальный тракт) является первым барьером, с которым сталкиваются патогены отметим, что эпителиальные клетки, активированные DAMPs, влияют на реактивность клеток врожденного и адаптивного иммунитета посредством продукции провоспалительных цито- и хемокинов, а также экспрессии аллелей MHC класса I и II и костимулирующих молекул. Эндотелиоциты при стерильном воспалении способствуют привлечению иммунных клеток в поврежденную ткань посредством выработки провоспалительных цитокинов, экспрессии молекул адгезии и изменения проницаемости сосудов. Активным участником стерильного воспаления являются и фибробласты, регулирующие функциональную активность клеток врожденного и адаптивного иммунитета посредством выработки провоспалительных цитокинов, хемокинов и факторов роста, а также стимулирующие процессы фиброза, склероза и тканевой регенерации [151].
Как указывалось выше важным следствием некротической гибели клеток, а также РГК является потеря целостности плазмалеммы и выход внутриклеточного материала во внешнюю среду. В предыдущем обзоре были представлены материалы, свидетельствующие о том, что такие виды РГК как аутофагия, апоптоз, некроптоз, пироптоз и нетоз являются основным источником провоспалительных DAMPs при ИВРЗ [5]. Такие конститутивно экспрессируемые и компартментализирующиеся в ядре, митохондриях и цитозоле DAMPs относятся к внутриклеточными и подразделяются на митохондриальные DAMPs, ядерные DAMPs, цитозольные DAMPs, к ним также относят и белки теплового шока (HSP) [115,122,145].
Из перечня внутриклеточных DAMPs наибольшее патогенетическое значение при ИВРЗ имеют следующие: ассоциированный с хроматином высокомобильной негистоновый ядерный белок группы box 1 (HMGB1), белки теплового шока (HSP), пуриновые метаболиты, такие как АТФ и мочевая кислота, гистоны, белки S100, белки плазмы, такие как фибриноген, Gc-глобулин, сывороточный амилоид А (SAA). Все перечисленные соединения обладают способностью взаимодействовать с TLR-рецепторами и RAGE рецепторами [113,124].
Отметим, что в условиях продуктивного стерильного воспаления in situ может сформироваться порочный круг, когда высвободившиеся DAMPs способны модулировать гибель клеток хозяина посредством взаимодействия с их PRR рецепторами. Это взаимодействие, в свою очередь, сопровождается индукцией всех форм РГК с последующей активацией множественных провоспалительных сигналов, способствующих усилению воспалительного процесса и выбросом дополнительных порций DAMPs, которые, в свою очередь, способствуют прогрессированию стерильного воспаления.
Внеклеточные DAMPs высвобождаются в результате деградации внеклеточного матрикса во время повреждения тканей, в частности, рыхлой волокнистой неоформленной соединительной ткани. При этом такие фрагменты внеклеточного матрикса, такие как гиалуроновая кислота, гепарансульфат, бигликаны, коллаген, ламинин и эластин образуются в результате протеолиза ферментами, высвобождаемыми из умирающих клеток, или в результате протеолиза матриксными металлопротеиназами (ММР1–9), активируемыми в процессе регенерации и ремоделирования тканей [12,115].
Наиболее распространенными индукторами стерильного воспаления, в т. ч. и при ИВРЗ, являются DAMPs, высвобождающиеся при некротической гибели клеток, именуемом некровоспаление. Воздействие некротизирующих факторов (инфекции, токсины, травма, ишемия, гипоксия) сопровождается набуханием клеток, разрывом плазмалеммы и выходом во внеклеточную среду АТФ, HMGB1, АТФ, гистонов, HSP, ДНК, РНК [91].
Важным источником провоспалительных DAMPs при ИВРЗ, как отмечалось выше, являются все виды РГК. На рисунке 1 представлены основные внутриклеточные процессы, приводящих к выделению DAMPs при апоптозе, некроптозе, пироптозе и ферроптозе.
Рис. 41. Основные процессы, приводящих к выделению DAMPs при апоптозе, некроптозе, пироптозе и ферроптозе, пояснения в тексте, по материалам [91]
Сокращения: PRR – образ распознающие рецепторы; DR – рецептор смерти; GSDM – газдермины, поры-формирующие белки; ADAM – металлопротеиназы семейства ADAM; TRPM7 – рецептор катионного канала подсемейство M, член 7; 4HNE – 4-гидроксиноненал; PGE2 – простагландин E2; OX PLS – окисленные глицерофосфолипиды; LTB4 – лейкотриен B4; LTC4 – лейкотриен C4; LTD4 – лейкотриен D4; RIPK1 – рецепторно-взаимодействующая серин/треониновая протеинкиназа; MLKL – доменоподобная псевдокиназа смешанной линии.
Примечание. При апоптозе, в целом имеющим противовоспалительный характер, внутриклеточные процессы, регулируемые каспазами, приводят к трансформации внутриклеточных компонентов и формированию апоптосом. Последующий эффероцитоз (см. ниже) предотвращает высвобождение DAMPs во внеклеточное пространство. Формирование некросомы в процессе некроптоза приводит к активации катион-селективных ионных каналов, что приводит к лизису клеток вследствие осмотического шока. Пироптоз характеризуется секрецией провоспалительных цитокинов IL-1β и IL-18 путем активации инфламмасом и образованием объемных неселективных пор, образованных GSDMs. При ферроптозе окислительные процессы сопровождаются накоплением токсичных перекисей липидов, которые в конечном итоге вызывают выделение DAMPs.
Несмотря на то, что как внеклеточные, так и внутриклеточные DAMPs неоднородны структурно и по химической природе, стерильная воспалительная реакция на эти стимулы, в частности, по сосудистым и клеточным проявлениям, как правило, однотипна. Стереотипность этой реакции настолько выраженная, что по патоморфологическим признакам возможно определение даже времени повреждения ткани [111].
Внеклеточные DAMPs вовлекают множественные PRR-рецепторы, инициируя быструю воспалительную реакцию. Активированные IL-1α и IL-33 ДК и Мф начинают de novo синтез дополнительных растворимых DAMPs, пополняя тем самым пул внеклеточных DAMPs. Одновременно ряд молекул, которые в норме являются изолированными компонентами экстрацеллюлярного матрикса, могут быть протеолитически высвобождены после повреждения ткани и затем действовать в своей растворимой форме в качестве DAMPs, в частности, бигликан и тенасцин С [116].
C учётом способности DAMPs влиять на гибель клеток посредством взаимодействия со всеми PRR рецепторами клеток врождённого иммунитета и модификации этих молекул при патологических процессах, появилась необходимость дополнительного разделения DAMPs на конститутивные DAMPs (cDAMP) и индуцируемые DAMPs (iDAMPs) [151].
К cDAMP принадлежат конститутивно экспрессируемые эндогенные молекулы, которые высвобождаются при некрозе клеток и при РГК и которые не модифицируются во время их гибели. cDAMP локализуются в ядре, митохондриях и цитозоле и невидимы для сенсоров иммунной системы. К ним относят АТФ, HMGB1, кристаллы мочевой кислоты, гистоны. Также к cDAMP относят структурные компоненты рыхлой волокнистой неоформленной соединительной ткани – гиалуронан, коллаген, ламинин, и эластин. cDAMP взаимодействуют PRR-рецепторами на ДК обеспечивая в т. ч. и миграцию этих клеток в дренирующие лимфатические узлы [126].
К iDAMPs относятся внутриклеточные эндогенные молекулы, высвобождающиеся при неапоптотических видах запрограммированной гибели клеток – некроптозе, пироптозе и нетозе [5]. iDAMPs генерируются в результате “неотранскрипции, неотрансляции и посттрансляционных модификаций”. Указанные молекулярно-структурные процессы варьируют в зависимости от вида клеточной гибели. Примером посттрансляционной модификации iDAMPs является генерирование IL-1β и IL-18 из их предшественников, опосредованной активностью провоспалительных каспазы-1 или каспазы-11, которое происходит в процессе пироптоза [20].
К важнейшим представителям iDAMPs относят IFN I типа, а также белки клеточного стресса (белки теплового шока – HSP), которые задействованы во время повреждения тканей и могут быть презентированы АПК в качестве ауто-АГ.
Перечень DAMPs, индуцирующих стерильное воспаление при ИВРЗ, наряду с их происхождением и DAMP-чувствительными рецепторами, представлен в табл.3.
Табл.3. Вне- и внутриклеточные DAMPS, индуцирующие стерильное воспаление при иммуновоспалительных ревматических заболеваниях
Как видно из табл.3 все патогенетически значимые при ИВРЗ DAMPs имеют как внеклеточное, так и внутриклеточное происхождение. DAMP-чувствительные рецепторы относятся преимущественно к группе PRR рецепторов, из которых наиболее активное участие принадлежит TLR4 и TLR2.
Однако необходимо обратить внимание на следующее обстоятельство. Поскольку патофизиологической основой возникновения, развития и исхода ИВРЗ является системная прогрессирующая дезорганизация рыхлой волокнистой неоформленной соединительной ткани, то в этих условиях одним из основных источников провоспалительных эндогенных DAMPS являются продукты протеолиза внеклеточного матрикса соединительной ткани, осуществляемым матриксными металлопротеиназами (MMP-2, MMP-3, MMP-13), ММР семейства ADAM, гранзимом B и костным морфогенетическим протеином (BMP-1). К ним относятся бигликан, декорин, версикан, продукты протеолитической деградации коллагенового каркаса, гиалуронан, тенасцин-С, фибриноген и фрагменты гепаран-сульфата. Все указанные соединения были идентифицированы как DAMPs, взаимодействующие в первую очередь с TLR4 и TLR2, а также с пуринергическими рецепторами P2X7/P2X4, белком 6 связанным с рецепторами липопротеинов низкой плотности (LRP6) [98,147].
Особенностью указанных “соединительнотканных” DAMPs является то, что для реализации функций провоспалительных стерильных агентов эти DAMPs должны, во-первых, присутствовать в растворимой форме, поскольку, будучи связанными с внеклеточным матриксом, они не могут действовать как DAMPs. Во-вторых, их провоспалительный эффект потенцируется путем протеолитического высвобождения из внеклеточного матрикса без необходимости синтеза de novo. В-третьих, макрофаги, присутствующие в КВИ, стимулируемые провоспалительными цитокинами, сами начинают синтезировать эти соединения de novo, в частности, бигликан [103].
DAMP-чувствительные рецепторы при стерильном воспалении
Генерализованность патофизиологических эффектов провоспалительных DAMPs, и соответственно, системность и полиорганность поражения тканей и внутренних органов при ИВРЗ обусловлено широкой распространённостью рецепторов к “сигналам опасности”. Именно мембранный и внутриклеточный рецепторный аппарат и его представительство практически на всех клетках организма обеспечивает реализацию указанных клинических проявлений.
За последние 20 лет было обнаружено множество рецепторов DAMPs, изучены сигнальные пути и значение в патогенезе различных воспалительных заболеваний. Важным свойством рецепторов DAMPs является их перекрёстная реактивность и сопряжённость активируемых ими сигнальных путей, что обуславливает определённую патофизиологическую стереотипность клеточного ответа на DAMP-рецепторное взаимодействие.
Все известные рецепторы DAMPs могут быть разделены на две основные группы – это классические PRR рецепторы и не-PRR трансмембранные белки-рецепторы.
К первой группе относятся:
I – TLR-рецепторы.
Из десяти TLR-рецепторов у человека наиболее активно взаимодействуют с провоспалительными DAMPs при ИВРЗ TLR2, TLR3, TLR4, TLR7 и TLR9.
Нуклеиновые кислоты, высвобождаемые из поврежденных клеток, в частности при СКВ, могут активировать TLR3, TLR7 и TLR9, а внутриклеточные белки, высвобождаемые из поврежденных клеток, и компоненты основного вещества соединительной ткани, подвергшиеся воздействию матриксных металлопротеиназ (ММП1–9), например при РА, могут активировать TLR2 и TLR4 [67].
II–CLR рецепторы (С тип лектиновых рецепторов).
Экспрессия CLR рецепторов традиционно ассоциировалась с индукцией противогрибкового иммунного ответа [51]. Однако некоторые члены семейства CLR обнаруживают свойства рецепторов DAMPs. Прежде всего это DNGR-1 (CLEC9A) рецептор. DNGR-1 рецептор представляет собой специфичный для дендритных клеток (ДК) рецептор, который взаимодействует с полимерным F-актином, появляющийся во время некротической гибели клеток. DNGR-1 способствует кросс-презентации некротических DAMPs CD8+Т-цитотоксическим клеткам [128].
Второй рецептор – это индуцируемый макрофагами Ca2+-зависимый лектиновый рецептор (сокращенно Mincle), являющейся членом суперсемейства лектинов С-типа, кодируемого геном CLEC4E. Mincle рецептор взаимодействует с гликолипидами и белками поврежденной ткани [32].
Третий рецепторный лектин С-типа, взаимодействующий с провоспалительными DAMPs – это Дектин-1. Дектин-1 является хорошо изученным CLR рецептором, отвечающим за распознавание β-глюканов, а также принимающий участие в контроле грибковой инфекции. Дектин-1 индуцирует адаптивный иммунитет, стимулируя реакции Th1 и Th17 клеток [29].
III – семейство цитоплазматических пириновых NLR рецепторов. Особенностью этих рецепторов является их способность инициировать сборку инфламмасом, которые индуцируют секрецию IL-1β и IL-18, что является характерной чертой такого варианта РГК, как пироптоз. При ИВРЗ (СКВ, РА, болезнь Шегрена) наиболее важной из всех инфламмасом является NLRP3 инфламмасома [86].
IV – RIG-I-подобные рецепторы (индуцируемые ретиноевой кислотой ген – I-подобные рецепторы, или RLR-рецепторы). Оптимальными лигандами для RIG-I являются такие DAMPs как короткие РНК, несущие 5 -дифосфатный или трифосфатный фрагмент, а также двухцепочечные РНК [112].
V – цитоплазматические ДНК сенсоры (CDS-рецепторы).
В роли этих сенсоров выступают циклическая GMP-AMP-синтаза (cGAS) и белок AIM2, способствующий формированию особого типа инфламмасомы – ДНК-инфламмасомы. Указанные цитоплазматические ДНК сенсоры взаимодействуют с такими внутриклеточными DAMPs как ядерная ДНК и митохондриальная ДНК, появляющиеся при некрозе клеток или РГК [70].
Ко второй группе рецепторов DAMPs относятся следующие не-PRR трансмембранные белки-рецепторы:
I – рецептор для конечных продуктов расширенного гликирования –
RAGE рецептор.
Экспрессируется множеством типов клеток, включая моноциты, нейтрофилы, эндотелиальные клетки, клетки гладкой мускулатуры. Может связывать такие DAMPs, как конечные продукты расширенного гликирования (AGEs), белки HMGB1, S100, Aβ, гистоны, фибриноген, сывороточный амилоид А (SAA), ДНК и белки теплового шока (HSP) [56].
II – запускающие рецепторы, экспрессируемые на миелоидных клетках, обозначаемые как TREM1 и TREM2. TREM1 и TREM2 являются врожденными иммунными рецепторами клеточной поверхности, принадлежащими к суперсемейству иммуноглобулиновых рецепторов.
TREM1 экспрессируется на миелоидных клетках, включая моноциты/макрофаги, нейтрофилы и дендритные клетки, а также на неиммунных клетках, таких как эпителиоциты и фибробласты [125].
В отличие от TREM1, TREM2 не экспрессируется нейтрофилами, но высоко экспрессируется другими типами миелоидных клеток, такими как дендритные клетки, макрофаги костного мозга и тканеспецифичные макрофаги [60].
Активация TREM 1 на нейтрофилах и моноцитах активирующим антителом не только запускала секрецию провоспалительных цитокинов и хемокинов, но и усиливала воспалительные реакции за счет синергизма с TLR рецепторами.
В качестве лигандов для TREM1 выступают такие DAMPs как HMGB1, HSP70, распознающий пептидогликан протеин 1 (PGLYRP1) и экстрацеллюлярный актин [42].
Поскольку HMGB1, HSP70 и актин также могут высвобождаться погибшими клетками в стерильных условиях, TREM1 также может усиливать провоспалительные иммунные реакции в ответ на стерильное повреждение. Ингибирование экспрессии TREM1 генетическими или фармакологическими методами подавляет хемотаксис и активацию иммунных клеток и ограничивает развитие воспалительных заболеваний, в частности при РА. Более того, экспрессия TREM1 резко повышается при различных состояниях, которые включают стерильное воспаление, таких как повреждение тканей и фиброз, РА, атеросклероз и рак [125].
DAMPs, высвобождаемые при повреждении тканей, увеличивают экспрессию TREM1 и способствуют его активации, что может запускать и усиливать стерильный иммунный ответ. Экспрессия генетических вариантов TREM2 может увеличивать риск развития нейродегенеративных расстройств.
III – Са2+-чувствительные рецепторы.
Некротические клетки выделяют большое количество Ca2+ во внеклеточное пространство, который действует как хемокин для привлечения моноцитов/макрофагов к местам повреждения тканей посредством активации трансмембранных Ca2+ чувствительных рецепторов на этих клетках.
Кроме того, внеклеточный Ca2+ может функционировать как DAMP, который стимулирует высвобождение Ca2+ в эндоплазматическом ретикулуме и активацию NLRP3 инфламмасомы [77].
IV – ионные каналы.
С провоспалительными DAMPs взаимодействуют два типа ионных каналов. Это каналы перехода рецепторного потенциала – TRP и рецепторы P2X, активирующие различные иммунные клетки.
TRP рецепторы способствуют стерильному воспалению, взаимодействуя с активными формами О2 (АФК) и АТФ, которые выделяются из повреждённых митохондрий. Высокие уровни АФК были классифицированы многими исследователями как DAMP, поскольку АФК оказывает повреждающее действие на ткани. TRP рецепторы (в частности, такой представитель как TRPM2) способствует попаданию АФК в ткани и АФК-индуцированному притоку Ca2+ [113,143].
Рецепторы Р2Х, активируя факторы транскрипции, в частности NF-κB, усиливают продукцию различных цитокинов и хемокинов в различных иммунных клетках и рекрутирование нейтрофилов [114].
Один из представителей этого семейства – рецептор P2X7R является одним из наиболее мощных активаторов стерильного воспаления с участием NLRP3 инфламмасомы с последующим высвобождения зрелого IL-1β макрофагами, дендритными клетками и нейтрофилами. Чрезмерная активация P2X7R может индуцировать гибель клеток, что усиливает высвобождение DAMPs и стерильное воспаление [36].
V – рецепторы, связанные с G-белком (GPCRs).
DAMPs могут индуцировать стерильное воспаление через GPCRs. В частности, рецептор N-формилпептида (For) взаимодействует с эндогенными N-формилированными пептидами. Другой представитель этой группы рецепторов – P2YRs распознаёт внеклеточные нуклеотиды [139].
Таким образом, спектр DAMP-чувствительных рецепторов при стерильном воспалении, имеющих несомненное патогенетическое значение при ИВРЗ, довольно широк и многообразен. В табл.4 обобщены представленные выше данные по DAMP-чувствительным рецепторам, лигандами которых выступают компоненты основного вещества рыхлой волокнистой соединительной ткани, а также белковые, липидные, углеводные соединения, имеющие характеристики провоспалительных DAMPs.
Табл.4. DAMP-чувствительные рецепторы при стерильном воспалении
Как видно из табл.4 экспрессия рецепторов провоспалительных DAMPs, имеющих патогенетическое значение при ИВРЗ, включает в себя широкий перечень иммунных и неиммунных клеток. Столь широкое распространение этих рецепторов обеспечивают генерализацию, полиорганность, системность и хронизацию стерильного воспаления при ИВРЗ.
Перекрёстная реактивность DAMP-чувствительных рецепторов
Важным качеством DAMP-чувствительных рецепторов является их перекрёстная реактивность. Наряду с широкой экспрессией этих рецепторов практически на всех клетках различных гистогенетических линий, их перекрёстная реактивность вносит дополнительный вклад в инициирование, усиление, генерализацию и разрешение стерильного воспаления.
Речь идёт, прежде всего, о способности двух или более DAMP-чувствительных рецепторов взаимодействовать с одним типом DAMP и синергически генерировать множественные эффекторные реакции. В частности, такие рецепторы DAMPs как TLR2, TLR4, RAGE и TREM1 активируются HMGB1 и индуцируют выработку провоспалительных цитокинов, а также способствуют миграции, пролиферации и дифференцировке различных иммунных клеток.
Другим примером является выделение ядерной ДНК при повреждении клеток, например при СКВ, взаимодействующей как cGAS, так и AIM2, индуцирующую продукцию IFN-I- и каспаза-1-зависимую секрецию IL-1β и IL-18, а также процесс пироптоза [50,53].
Кроме этого, два или более DAMP-чувствительных рецепторов могут быть последовательно активированы одним и тем же DAMP. Такие эндогенные DAMPs как Alu-РНК, Ca2+, MSU и АТФ сначала активируют передачу сигналов с таких DAMP чувствительных рецепторов как GAS, CaSR/GPRC6A, TRPM2 и P2X7R, соответственно, и активация этих рецепторов затем индуцирует сборку воспалительной инфламмасомы NLRP3 [66,149].
Третьим важным качеством перекрёстной реактивности DAMP-чувствительных рецепторов является их способность взаимодействовать друг с другом, тем самым усиливая свои реакции. Например, HMGB1 может связываться с эндогенной ДНК и, взаимодействуя со своим RAGE рецептором, усиливать ДНК-индуцированную активацию TLR9 с последующей гиперпродукцией провоспалительных цитокинов [127].
Синергическое взаимодействие DAMP-чувствительных рецепторов может способствовать активации множества сигнальных путей. Например, бигликан, являющийся лигандом для TLR2 и TLR4, может вызывать активацию и взаимодействие TLR2 и TLR4 с такими не-PRR рецепторами, как P2X4R и P2X7R, что стимулирует сборку NLRP3-инфламмасомы [12].
Возможно сопряжение внутриклеточных сигнальных путей. Так передача сигналов с TREM1 может усиливать воспалительный ответ и индуцировать устойчивую выработку провоспалительных цитокинов за счет синергизма с сигнальными путями активированных TLR рецепторов [18].
Сама по себе активация DAMP-чувствительных рецепторов способствует продукции провоспалительных цитокинов, хемокинов и IFN-I типа, что, в свою очередь, способствует дальнейшему высвобождению DAMPs и прогрессированию стерильного воспаления.
Такие типичные DAMPs, как HMGB1, S100s и ATP, могут не только пассивно высвобождаться умирающими клетками, но также секретироваться активированными клетками. Например, такие цитокины как IFNγ, TNF-α и IL-1β, могут индуцировать активную секрецию HMGB1 макрофагами и моноцитами. Эти же цитокины могут увеличивать экспрессию таких DAMP-чувствительных рецепторов как TLRs, сGAS, RLRs и RAGE [13,84].
Таким образом сопряжение указанных механизмов перекрестной реактивности DAMP-чувствительных рецепторов существенно усиливает интенсивность воспалительного процесса и способствует его прогрессированию.
Однако существует несколько механизмов, позволяющие избежать чрезмерную активацию DAMP-чувствительных рецепторов. Они включают посттрансляционные модификации, активацию ингибиторов, а также деградацию рецепторов и адапторных молекул.
Прежде всего активация DAMP-чувствительных рецепторов может индуцировать окисление и денатурацию внеклеточных DAMPs. Например, активация передачи сигналов HMGB1–RAGE в эозинофилах индуцирует высвобождение пероксидазы эозинофилов и генерацию АФК, которая окисляет и инактивирует HMGB1 [82].
Кроме этого активация этих рецепторов может привести к выработке противовоспалительных медиаторов, подавляющие иммунные реакции. Так, такие противовоспалительные цитокины и липиды как IL-10 и простагландин D2 могут высвобождаться во время стерильного воспаления, что способствует не только супрессии иммунного ответа, но регенерации и заживлению тканей [71].
Наконец, некоторые DAMP-чувствительные рецепторы могут ингибировать активацию другого сигнального рецепторного пути. Например, активация NLRP3-инфламмасомы ингибирует передачу сигналов cGAS посредством расщепления каспазой-1 cGAS [137].
Основные механизмы перекрестной реактивности DAMP-чувствительных рецепторов представлены на рис. 42
Рис. 42. Реактивность DAMP-чувствительных рецепторов при инициации, активации, усилении и завершении стерильного воспаления, пояснения в тексте, по материалам [46]
Примечание. Этап инициации:
1. Два или более DAMP-чувствительных рецепторов распознают одну и ту же молекулу DAMP, например, HMGB1 активирует несколько DAMP-чувствительных рецепторов, таких как TLR2, TLR4, RAGE и TREM1;
2. Одна молекула DAMP может активировать два DAMP-чувствительных рецептора, например, АТФ активирует инфламмасому NLRP3 посредством передачи сигналов с двух DAMP-чувствительных рецепторов – cGAS и P2X7R;
3. Одна молекула DAMP взаимодействует с другой молекулой DAMP и способствует активации DAMP-чувствительных рецепторов, например, HMGB1 связывается с ДНК и усиливает ДНК-индуцированную активацию TLR9 посредством другого DAMP-чувствительного рецептора – RAGE.