Биосинтез МРО осуществляется во время дифференциации миелоцитов в костном мозге и заканчивается ко времени выхода зрелых гранулоцитов и моноцитов в кровеносное русло [19].
МРО (150 кД) состоит из двух идентичных, соединенных между собой дисульфидной связью, димеров, каждый из которых содержит гликозилированную тяжелую α-субъединицу (57 кД) с ковалентно связанным гемом (протопорфирин IX с ионом железа в центре) и негликозилированную легкую β-субъединицу (12 кД) [1].
Основным субстратом МРО является перекись водорода, которая продуцируется in vivo при «дыхательном взрыве». Продуктами катализируемых МРО реакций являются сильные окислители (в частности, гипохлорит), реактивные производные азота и свободные радикалы, которые в свою очередь инициируют перекисное липидов [30] и вызывают модификацию белков, включая галогенирование, нитрирование, окисление и образование сшивок [20].
Кроме того, физиологическим субстратом МРО может служить также оксид азота (NO), который при этом выступает лигандом для гемовой группы [12].
Биологические функции МРО
МРО является важной составной частью антимикробной активности фагоцитов, обеспечивающей врожденный неспецифический иммунитет.
In vivo МРО высвобождается во внеклеточную жидкость (в частности, в кровь), в том случае, если по какой либо причине нейтрофил не может фагоцитировать мишень, при клеточной лизисе или когда нейтрофил подвергается воздействию различным растворимых факторов [16]. При наличии воспаления уровень свободной МРО в крови повышается. Будучи катионным белком, МРО может связываться с отрицательно-заряженной клеточной мембраной, в частности эндотелиальной, и при наличии субстрата может вызывать окислительные повреждения тканей организма в очагах воспаления [3].
Предполагают также, что МРО может проникать через эндотелиальный барьер посредством трансцитоза, медиатором которого по-видимому служить альбумин. Сайт связывания МРО с альбумином предположительно находится на участке 425-454 а.о. тяжелой цепи. Трансцитоз комплекса альбумин-МРО осуществляется за счет альбумин-связывающих белков в кавеолах эндотелиоцитов [24]. В субэндотелии МРО может вызывать модификацию белков внеклеточного матрикса (в частности, фибронектина), приводя к ремоделированию тканей в очагах воспаления [3].
МРО и сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ)
Было установлено, что повышенный системный уровень МРО (содержание МРО в нейтрофилах и в крови) был ассоциирован с наличием коронарных артериальных заболеваний [29]. Кроме того, что повышенный уровень МРО в крови прогнозировал риск развития неблагоприятных кардиологических событий (инфаркт миокарда, внезапная смерть и др.) у больных с грудной болью и острым коронарных синдромом [4, 7].
В опытах in vitro было показано, что МРО может переводить липопротеины низкой плотности в т.н. «атерогенную», легко захватываемую макрофагами, форму за счет окисления лизиновых остатков и нитрирования аполипопротеина В-100 и инициации перекисного окисления липидов [21]. Кроме того, МРО может переводить липопротеины высокой плотности в дисфункциональную форму за счет нитрирования и хлорирования тирозиновых остатков в аполипотеине A-I, нарушая тем самым клеточный транспорт холестерина [18]. Предполагают, что таким образом МРО может способствовать возникновению и росту атеросклеротической бляшки.
Кроме того, полагают, что МРО может участвовать в развитии т.н. нестабильности бляшки. В опытах in vitro было показано, что низкие концентрации генерированного МРО гипохлорита вызывают активацию эндотелиоцитов, сопровождающуюся увеличением экспрессии Р-селектина и тканевого фактора, что приводит к повышению тромбогенности эндотелиальной поверхности. Высокие концентрации гипохлорита приводят к апоптозу эндотециоцитов. Кроме того, МРО может вызывать активацию латентной матриксной металлопротеазы-7 [10].
В пользу возможности участия МРО в атерогенезе свидетельствуют многочисленные клинические данные. Так, иммуногистохимически и с помощью масс-спектрометрии было показано присутствие МРО и продуктов опосредованных ею реакций (хлорированные и нитрированные остатки тирозина, хлорированные липиды) в атеросклеротической бляшке по сравнению с нормальной интимой [8, 23]. Анализ аполипопротеина А-I, выделенного из плазмы крови больных с ССЗ выявил повышенное содержание нитрированных и хлорированных остатков тирозина по сравнению со здоровыми субъектами [31]. Патоморфологические исследование поврежденных бляшек у внезапно умерших больных показало солокализацию МРО и гипохлорит-модифицированных белков, ассоциированных с внутрикоронарными тромбами [22].
Предполагают также, что за счет потребления эндогенного NO в качестве субстрата, МРО может участвовать в развитии дисфункции эндотелия, являющейся одним из ранних изменений атерогенеза и характеризующейся развитием ненормальной сосудистой реактивности и экспрессией различных провоспалительных и протромботических факторов. Так было показано, что МРО усиливает катаболизм NO во время ишемии миокарда и реперфузии [5]. Была установлена обратная корреляция между сывороточным уровнем МРО и потоко-опосредованной дилатацией плечевой артерии [25].
МРО и системные васкулиты
Системный микрососудистый васкулит (МСВ) характеризуется микроваскулярным воспалением и некрозом и чаще всего поражает почки и легкие, вызывая быстро прогрессирующий гломерулонефрит и легочную геморрагию [14].
В 80-х годах было показано, что МСВ ассоциирован с наличием аутоантител к цитоплазматическим, лизосомальным компонентам нейтрофилов и моноцитов, в частности к МРО. Такие аутоантитела были названы анти-нейтрофильными цитоплазматическими аутоантителами (ANCA) [26].
Аутоантитела к МРО были обнаружены у больных с микроскопическим полиангиитом, аутоиммуным некротизирующим серповидным гломерулонефритом и синдромом Churg-Strauss [15]. При этом изменения титра аутоантител отражали интенсивность заболевания [9].
В опытах in vitro было показано, что ANCA могут активировать TНФa-примированные нейтрофилы, вызывая дегрануляцию, продукцию реактивных окислительных метаболитов, секрецию провоспалительных цитокинов. Кроме того, ANCA усиливали адгезию нейтрофилов к эндотелиальному монослою. Совместная инкубация ANCA-активированных нейтрофилов и эндотелиальных клеток приводила к лизису эндотелиоцитов [11].
Ряд клинических данных свидетельствует в пользу патогенетической роли ANCA. Описан случай, когда у больного на фоне ANCA-ассоциированного васкулита при отсутствии почечной и легочной дисфункции, а также классических факторов риска цереброваскулярного заболевания, развился геморрагический инсульт [13]. В пупочной крови новорожденных, чьи матери страдали ANCA-ассоциированным васкулитом, был обнаружен повышенный уровень анти-МРО аутоантител, что сопровождалось легочными геморрагиями и почечной дисфункцией [6].
Изучение патогенетической роли МРО и аутоантител к МРО на животных моделях
В опытах с МРО нокаутированными мышами была подтверждена доминантная роль МРО в инициации перекисного окисления липидов и внеклеточного нитрирования белков в очагах острого воспаления [30].
В модели хронической перевязки коронарной артерии МРО нокаутированные мыши продемонстрировали заметно сниженные инфильтрацию лейкоцитов и дилатацию левого желудочка, что ассоциировалось с сохранением систолической функции, что предполагает участие МРО в патологическом ремоделировании желудочка после инфаркта миокарда [2].
На крысиной модели баллонного повреждения каротидной артерии было показано, что МРО в присутствии перекиси водорода может вызывать гиперплазию неоинтимы [28].
Было показано, что введение анти-МРО антител, полученых путем иммунизации МРО нокаутированных мышей мышиной МРО, вызывает у интактных мышей развитие гломерулонефрита и легочного васкулита [27].
Иммунизация крыс человеческой МРО вызывало индукцию анти-МРО антител, которые перекрестно реагировали с крысиной МРО и вызывали развитие почечной дисфункции, выражающейся появлением крови и белка в моче [17].
Согласно полученным нами предварительным данным, стрессовые воздействия влияют на уровень МРО в крови. Уже через 1 час после холодового стресса уровень МРО в плазме у крыс повышался более чем в 2 раза, а через сутки - более, чем в 3 раза, по сравнению с исходным уровнем.
Заключение
Основной функцией МРО в организме является защита от внешней инфекции, однако при ряде условий она может вызывать повреждение собственных тканей организма в очагах воспаления. Как показатель активности нейтрофилов, МРО может служить маркером интенсивности воспалительных процессов.
В клинической практике уровень МРО в крови представляется перспективным диагностическим и прогностическим показателем при ряде заболеваний и патологических состояний. Аутоантитела к МРО являются биохимическим маркером системных васкулитов, а также, по-видимому, могут участвовать в патогенезе таких заболеваний.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Andrews P. C., Krinsky N. I.// J. Biol. Chem. - 1981- V. 256. P. 4211.
- Askari A.T., Brennen M.L. et al // J. Exp. Med. - 2003 - V. 197. P. 615.
- Baldus S., Eiserich J.P. et al // J. Clin. Invest. - 2001 - V.108. P. 1759.
- Baldus S., Heeschen C. et al // Circulation. - 2003 - V. 108. P. 1440.
- Baldus S., Heitzer T., Eiserich J.P. et al // Free Radic Biol Med. - 2004 - V. 37. P. 902.
- Bansal P.J., Tobin, M.C.// Ann. Allergy Asthma Immunol. - 2004 - V. 93. P. 398.
- Brennan M.L., Penn M.S., Van Lente F. // N Engl J Med. - 2003 - V. 349. P. 1595.
- Daugherty A, Dunn JL, Rateri DL, Heinecke JW. // J Clin Invest. - 1994 - V. 94. P. 437.
- Egner W., Chapel H.M. // Clin. Exp. Immunol. - 1990 - V. 82. P. 244.
- Hazen S.L. // Arterioscler Thromb Vasc Biol. - 2004 - V. 24. P. 1143.
- Heeringa P., Huugen D., Tervaert J.W.C. // Trends in Immunol. - 2005 - V. 26. № 11. P. 561.
- Husam M., Abu-Soud et al //J. Biol. Chem. - 2000 - V. 275. P. 37524.
- Ito Y., Suzuki K. et al // J. Neurol. Sci. - 2006 - V.240. P.99.
- Jennette J.C., Falk R.J. // N. Engl. J. Med. - 1997 - V. 337. P. 1512.
- Kallenberg C.G.M., Brouwer E. et al.//Kidney Int. - 1994 - V.46. P.1.
- Klebanoff S.J. // J. Leukoc. Biol. - 2005 - V. 77. P. 598.
- Little M.A., Smyth L.. et al // Immunology - 2005 - V. 106. P. 2050.
- Marsche G., Hammer A. et al//J Biol Chem.-2002-V. 277. P. 32172.
- Nichols B.A., Bainton, D.F. // Lab. Invest. - 1973 - V.29. P.27.
- Podrez EA, Abu-Soud HM, Hazen SL. // Free Radic Biol Med. - 2000 - V. 28. P. 1717.
- Podrez E.A., Poliakov E. et al //J Biol Chem.-2002-V. 277. P. 38517.
- Sugiyama S., Okada Y., Sukhova G.K. // Am J Pathol. - 2001 - V. 158. P. 879.
- Thukkani A.K., McHowat J. et al//Circulation -2003- V. 108. P. 3128.
- Tiruppathi C., Naqvi T. et al // PNAS. - 2004 - V. 101. P. 7699.
- Vita J.A., Brennan M.L. et al // Circulation. - 2004 - V. 110. P. 1134.
- van der Woude, F.J. et al. // Lancet - 1985 - V. 1. P. 425.
- Xiao H., Heeringa P. et al // J. Clin. Invest. - 2002 - V.110. P.955.
- Yang J., Cheng Y., Ji R., Zhang C. // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. - 2006 - V. 291. P. H3087.
- Zhang R., Brennan M.L., Fu X. // JAMA. - 2001 - V. 286. P. 2136.
- Zhang R., Brennan M.L. et al //J Biol Chem. -2002- V.277. P. 46116.
- Zheng L., Nukuna B., Brennan M.L. et al // J Clin Invest. - 2004 - V. 114. P. 529.
Библиографическая ссылка
Рулева Н.Ю., Звягинцева М.А., Дугин С.Ф. МИЕЛОПЕРОКСИДАЗА: БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ // Современные наукоемкие технологии. – 2007. – № 8. – С. 11-14;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25207 (дата обращения: 21.11.2024).