Иммунные механизмы боли

В экспериментальной модели активации микроглии липополисахаридами и γ-интерфероном показана способность ницерголина (Сермион) оказывать нейропротекторное действие за счет подавления выработки провоспалительных цитокинов и перекисных анионов.

 

Роль цитокинов в воспалительном процессе.

 

Цитокины – это низкомолекулярные белки, вырабатываемые преимущественно активированными клетками иммунной системы, лишенные специфичности и являющиеся медиаторами межклеточных коммуникаций при иммунном ответе, гемопоэзе и воспалении.

 

В настоящее время выделяют пять основных групп цитокинов: 
- интерлейкины;

- колониестимулирующие факторы;

- интерфероны; 
- факторы некроза опухолей;

- хемокины.

 

В патофизиологии и клинике принято называть реакцию организма, следующую непосредственно вслед за альтерацией и направленную на восстановление гомеостаза организма, «реакцией острой фазы воспаления», а ряд биологически активных веществ, вырабатывающихся в этот период, «белками острой фазы». 

 

Одной из основных функций острофазовых белков является модуляция воспалительной реакции и регенерации тканей. К «главным» белкам острой фазы относят С-реактивный белок и сывороточный амилоид А, концентрация которых в плазме крови после повреждения (воспаление, травма) в течение 6 – 8 часов возрастает в 100 – 1000 раз. 

С-реактивный белок способен связывать широкий спектр лигандов-компонентов микроорганизмов, токсинов, частиц поврежденных тканей, препятствуя тем самым их распространению. Кроме того, продукты такого взаимодействия активируют комплемент по классическому пути, стимулируя процессы фагоцитоза и элиминации вредных продуктов. С-реактивный белок может взаимодействовать с Т-лимфоцитами, фагоцитами и тромбоцитами, регулируя их функции в процессе воспаления.

 

По видимому, белки острой фазы и некоторые пирогенные цитокины связаны между собой регуляционной обратной связью. Так С-реактивный белок вызывает увеличение синтеза фактора некроза опухолей макрофагами. 

 

Следует указать, что С-реактивный белок обладает выраженными противовоспалительными функциями. В частности, он способен снижать высвобождение провоспалительных цитокинов из моноцитов, блокировать высвобождение фактора некроза опухолей из лейкоцитов, ингибировать выработку тромбина и предохранять целостность сосудистого эпителия от альтерирующего воздействия на него медиаторов и цитокинов. 

 

Сывороточный амилоид А способен усиливать адгезивность и хемотаксис фагоцитарных клеток и лимфоцитов. Кроме того, сывороточный амилоид А участвует в окислении липопротеинов низкой плотности и, тем самым, обладает антиатерогенным действием. 

Таким образом, белки острой фазы при развитии местного острого воспаления регулируют его развитие, не допуская чрезмерной альтерации тканей, а при генерализации этого процесса тормозят его распространение за счет своей противовоспалительной активности. 

 

Про- и противовоспалительные цитокины. Оценивая роль цитокинов в воспалительном процессе, следует указать и еще на одну важную особенность этих межклеточных посредников. В настоящее время можно выделить две группы цитокинов, одна из которых обладаетпровоспалительным действием, а другая – противовоспалительным. 
 
К первой группе относятся интерлейкины 1,6,8,12,17,18, гамма-интерферон, факторы некроза опухолей альфа и бета, фактор гемопоэза GM-CSF. 
 
^ Противовоспалительным действием обладают ингибитор интерлейкина 1,интерлейкин 4, интерлейкин 10, растворимые рецепторы к провоспалительным цитокинам. 
 
^ Провоспалительные эффекты цитокинов связаны с их возможностями активировать клетки иммунной системы, способствовать их дифференцировке, стимулировать выработку иммуноглобулинов, обеспечивать адгезию и хемотаксис фагоцитов. С другой стороны, чрезмерная активность провоспалительных цитокинов, недостаточное действие их ингибиторов и антагонистов может приводить к значительной деструкции тканей, росту альтерации.  
 
^ Противовоспалительные цитокины ограничивают развитие воспалительного процесса. Так ингибитор интерлейкина 1 подавляет действие этого провоспалительного цитокина, интерлейкин 10 инактивирует макрофаги, подавляет активность клеток – естественных киллеров, снижает пролиферацию В- и Т-лимфоцитов, ингибирует макрофагальный киллинг внутриклеточных паразитов. Растворимые рецепторы к провоспалительным цитокинам связывают эти клеточные посредники и не дают им возможности продолжить свое воздействие на иммунокомпетентные клетки.

 
Особый интерес представляет иммуномодулирующее действие ИФН, которое тоже неоднозначно. ИФН может усиливать или тормозить антителообразование, ускорять или замедлять отторжение трансплантата, усиливать фагоцитарную активность макрофагов, цитотоксичность естественных киллеров. Влияние ИФН на активность субпопуляций иммунокомпетентных клеток зависит от дозы ИФН и времени его введения относительно фазы иммунного ответа.

Одним из механизмов противоопухолевого действия ИФН считают его воздействие на иммунную систему человека. Известно, что ИФН стимулирует активность клеток естественной защиты организма (ЕК-клеток), что часто используется как контроль действия ИФН у онкологических больных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иммунные аспекты боли.

 

В управлении боли могут принимать участие опиоиды, вырабатываемые иммунными клетками.

На периферии сенсорных нейронов присутствуют опиоидные рецепторы, которые  активируются при воспалении. Их эндогенные лиганды, опиоидные пептиды, синтезируются в циркулирующих иммунных клетках, которые при патологических состояниях мигрируют в поврежденную ткань. Это взаимодействие осуществляется за счет молекул адгезии, расположенных на опиоидно-содержащих иммунных клетках и на эндотелиях сосудов. В стрессовых раздражителях или в ответ на освобождение агентов (например, рилизинг-гормона или цитокинов), иммуноциты могут секретировать опиоиды. Эти пептиды активируют периферические опиоидные рецепторы и вызывают обезболивание путем ингибирования возбудимости сенсорных нервов, высвобождение возбуждающих нейропептидов, или обоих. Из-за того что эти эффекты возникают на периферии, они лишены центральных побочных эффектов, таких как угнетение дыхания, седация, дисфория, или зависимость.

 

 

Периферические опиоидные рецепторы

Локализация

 

Все три типа опиоидных рецепторов (μ, δ и κ) присутствуют в сенсорных нейронах. Эти рецепторы были обнаружены на клетках в ганглиях задних корешков и на периферических окончаниях первичных афферентных нейронов у животных  и у людей. Характеристики периферических опиоидных рецепторов очень похожи на рецепторы, находящиеся в головном мозге. Кроме того, молекулярная масса периферийных μ-опиоидных рецепторов идентична массе в спинном мозге. Функциональная значимость этих рецепторов заключается в том, что периферийные обезболивающие действия μ-, δ-и κ-селективных агонистов устранены предварительной обработкой нейротоксином,  селективным для первичных афферентных С-волокон. Тщательные морфологические исследования убедительно продемонстрировали наличие δ опиоидных рецепторов на немиелинизированных первичных афферентных нейронах и отсутствие таких рецепторов на постганглионарных симпатических нейронах в коже, губах и роговице. В совокупности эти данные подтвердили мнение, что периферические опиоидные рецепторы посреднического обезболивания исключительно локализованы на первичных сенсорных нейронах.

Опиоидные участки связывания и выраженность опиоидных рецепторов были также продемонстрированы в иммунных клетках.

 

 

 

 

Изменения во время воспаления

 

Опиоидные рецепторы синтезируются в ганглии задних корешков. Аксональный транспорт отвечает за доставку макромолекул от тела клетки к нервным окончаниям. После индукции периферического воспаления, аксональный транспорт опиоидных рецепторов в волокнах седалищного нерва значительно возрастает. Впоследствии плотность опиоидных рецепторов на кожных нервных волокнах в воспаленной ткани увеличивается, и это увеличение отменено путем лигирования седалищного нерва. Эти результаты показывают, что воспаление усиливает периферически направленный аксональный транспорт опиоидных рецепторов, что приводит к увеличению их количества на периферических чувствительных нервных окончаниях. Кроме того, нейронные опиоидные рецепторы могут изменяться в связи со специфичной средой (например, низкое значение рН) воспаленной ткани и, таким образом, активируются. Действительно, низкие значения рН увеличивают эффективность опиоидного агониста путем изменения взаимодействия опиоидных рецепторов с G-белками мембран нейронов. Воспаление влечет за собой разрушение периневрии, которая обычно действует как диффузионный барьер для пептидов. Кроме того, количество первичных афферентных терминалей увеличивается в воспаленной ткани. Эти наблюдения позволяют предположить, что доступ опиоидных лигандов к опиоидным рецепторам на первичных афферентных нейронов значительно облегчается в воспаленных тканях.

 

Нейронные механизмы

 

Опиоиды вызывают обезболивание по нескольким механизмам. В клетках центральной нервной системы (ЦНС), они увеличивают калиевые и уменьшают кальциевые потоки через взаимодействие с G-белками (Gi и G0). В нейронах ганглиев дорcальных корешков, опиоиды могут ингибировать кальциевые потоки. Их влияние на калиевые потоки является предметом споров. Когда кальциевые каналы не заблокированы, опиоиды могут уменьшать или увеличивать калиевые потоки в зависимости от их концентрации  или ингибировать кальций-зависимые калиевые потоки. Тем не менее, в присутствии блокаторов кальциевых каналов, опиоидные эффекты на покоящихся или потенциал-зависимых калиевых каналах не обнаружены. Таким образом, опиоиды могут ослаблять возбудимость периферийных терминалов сенсорных нейронов и распространение потенциалов действия. Кроме того, они могут подавлять (кальций-зависимый) поток возбуждающих нейротрансмиттеров (например, вещество П) из периферических чувствительных нервных окончаний.

 

Опиоидные пептиды, вырабатываемые иммунными клетками

 

Опиоидные пептиды являются естественными лигандами на опиоидных рецепторах. Три семьи из этих пептидов хорошо выражены в ЦНС и нейроэндокринной системе. Каждое семейство происходит от различных генов и из одного из трех белков-предшественников проопиомеланокортина (ПОМК), проэнкефалина (Пэнк) или продинорфина. Соответствующая обработка дает их соответствующих представителей опиоидных пептидов, эндорфинов, энкефалинов, и динорфинов. Эти пептиды имеют различные сродство и селективность в отношении трех опиоидных рецепторов μ (эндорфинов и энкефалинов), δ (энкефалинов и эндорфинов) и κ (динорфина). Два дополнительных эндогенных опиоидных пептида были выделены из мозга крупного рогатого скота, эндоморфин-1, эндоморфин-2. Оба пептида считаются высоко селективными μ рецепторными лигандами. Их предшественники пока не известны. Все эти опиоидные пептиды были обнаружены в иммунных клетках, но семьи проэнкефалинов и продинорфинов были изучены наиболее широко.

 

Локализация опиоидных пептидов в клетках иммунной системы.

 

Результаты показывают, что иммунные клетки могут производить полнометражный ПОМК транскрипты. Видимо, это производство стимулируется различными иммунными и воспалительными медиаторами.

 

Пенк-производные опиоидные пептиды

 

Penk-производные опиоидные пептиды были также обнаружены в иммунных клетках у человека и грызунов. Проэнкефалин был найден в Т- и В-клетках, макрофагах и тучных клетках.

Иммуно-полученные опиоидные пептиды при воспалении, по-видимому, играют существенную роль в модуляции боли при воспалении.  Опиоидные пептиды,  β-эндорфин и мет-энкефалин, в изобилии находятся в воспаленных клетках, но не в невоспаленнной ткани. Гистоморфологические процедуры и проточная цитометрия определили опиоидо-содержащие клетки такие, как Т- и В-лимфоциты, гранулоциты и моноциты/макрофаги. Последние исследования с использованием двойной иммунофлюоресценции произвели дополнительные анатомические доказательства того, что β-эндорфин присутствует в активированных/ Т-клетках памяти внутри воспаленной ткани. Таким образом, опиоидные пептиды синтезируются и присутствуют как в циркулирующей, так и в резидентных воспалительных клетках в месте повреждения. Другие периферийные участки эндогенных опиоидных пептидов включают надпочечники, гипофиз, или первичных афферентные нейроны. Тем не менее, они были исключены как функционально соответствующие источники для генерации опиоидной анальгезии.

 

Миграция опиоидо-содержащих иммунных клеток к воспаленной ткани

 

Перемещение лейкоцитов из области кровообращения в область воспаления начинается с приложением этих клеток к эндотелию сосудов, а затем происходит их переселение в ткань. Хотя это наблюдение было зарегистрировано уже более 150 лет, только в последнее десятилетие раскрыли молекулярные механизмы, лежащие в основе кровоизлияния лейкоцитов с определением конкретной клеточной адгезии. Лейкоциты подвергаются многократному подкреплению к эндотелиальным клеткам сосуда и откреплению от них до трансэндотелиальной миграции. Эти процессы включают в себя замедление и продвижение вдоль стенки эндотелиальной клетки, которые опосредованы преимущественно за счет взаимодействия селектинов, выражанных на лейкоцитах (Л-селектин) и на эндотелиальных клетках (П- и Е-селектины) с их лигандами на эндотелиальных или иммунных клетках соответственно. Продвижение иммуноцитов может быть затем активировано хемоаттрактантами, освобожденными от воспалительных клеток и эндотелия. Это приводит к регуляции и увеличенному накоплению интегринов.

Наконец, иммунные клетки переселяются через эндотелиальные стенки, опосредованные членами суперсемейства иммуноглобулина (например, тромбоцитарная эндотелиальная адгезия молекула-1), и направляются к участках воспаления, чтобы инициировать иммунную защиту.

Последние данные показывают, что эти события также могут быть вовлечены в эндогенный контроль боли при воспалении. Л-селектин выражен на лимфоцитах и макрофагах в лимфатических узлах и на клетках воспаленной ткани. П-селектин и тромбоцитарная  эндотелиальная адгезия  молекула-1 в основном выражены на эндотелии кровеносных сосудов в невоспаленных лимфатических узлах и воспаленной ткани, активирующиеся при воспалении. Двойная иммунофлюоресценция показала, что Л-селектин колокализуется с β-эндорфином в лейкоцитах в лимфатических узлах и в воспаленной ткани. Кроме того, предварительная обработка крыс с селектином-блокатором (фукоидином) уменьшает количество β-эндорфина, содержащего иммуноциты, проникающиеся в воспаленную ткань. Как следствие, это уменьшает содержание β-эндорфина в воспаленной ткани и одновременно отменяет эндогенную периферийную опиоидную анальгезию. Циркулирующие опиоидо-производящие иммуноциты мигрируют в воспаленную ткань, где они выделяют опиоиды для подавления боли. После этого они перемещаются в местные лимфатические узлы, обедненные опиоидными пептидами. Таким образом, местные сигналы, видимо, не только стимулируют синтез опиоидных пептидов в резидентных воспалительных клетках, но также привлекают опиоидо-содержащие клетки из кровотока к местам повреждения, чтобы уменьшить боль. Это управляется конкретными адгезионными механизмами.