Участие фибронектина в молекулярных и клеточных взаимодействиях

Полный текст

Среди белков животного организма фибронектин (ФН) занимает особое место ввиду исключительного разнообразия и важности биологических свойств. В 1948 г. Моррисон и соавт. [69] впервые обнаружили его в составе I фракции плазмы крови по Кону, однако интерес к ФН стремительно возрос только в 70-е годы после его идентификации с одним из белков наружной клеточной мембраны. В разное время ФН был описан под многочисленными названиями, которые определяли какое-либо свойство этого белка или его локализацию, например, большой наружный чувствительный к трансформации (LETS) белок, холодонерастворимый глобулин, фактор клеточной адгезии, опсонический а2—SB-гликопротеин, антижелатиновый фактор и др. В настоящее время эти названия почти не используются, а термин «фибронектин» (fibra — волокно, nectere — связывать) принят для обозначения всех форм этого белка — клеточных и экстрацеллюлярных, растворимых и ассоциированных с мембраной клеток, которые образуют популяцию иммунологически родственных молекул с некоторыми различиями в физико-химических и биологических свойствах.

Строение и физико-химические свойства ФН, а также его способность связываться с разными макромолекулами, лежащая в основе разнообразия функций, подробно описаны в обзорах [2, 49, 70, 74, 88, 99, 141]. В настоящей работе внимание в основном уделено участию ФН в развитии патологических состояний, поскольку понимание роли ФН в патогенезе открывает перспективу его использования в диагностических и лечебных целях.

ФН представлен практически во всех органах и тканях организма. В растворимой форме он содержится в плазме крови в средней концентрации 0,3 г/л (в сыворотке — на 20—50% меньше), а также во многих других биологических жидкостях (см. табл.). Кроме того, доказано присутствие ФН на наружной поверхности мембраны многих клеток, синтезирующих этот белок. К их числу относятся фибробласты [101], эпителиальные клетки [25], моноциты [10], альвеолярные [96, 135] и перитонеальные [1301 макрофаги, нейтрофилы [48], тучные клетки [108], тромбоциты [93] и многие другие. Наиболее вероятным местом синтеза плазменного ФН до последнего времени считались клетки эндотелия [15, 50], однако новые данные свидетельствуют о ведущей роли в этом процессе гепатоцитов — универсального источника большинства белков плазмы крови [11, 86, 128]. Несмотря на большие размеры молекулы (молекулярная масса — 4,4-ІО5 дальтон) возможен переход ФН из крови в ткани [84]. Следовательно, существует принципиальная возможность пополнения экстраваскулярного пула ФН за счет плазменного.

Особую роль играет тканевый экстрацеллюлярный ФН, который синтезируется фибробластами и входит в состав межклеточного матрикса соединительной ткани, где он участвует в формировании коллагеновых волокон [63]. Связывание ФН с коллагеном усиливается в присутствии гликозаминогликанов [53] и протеогликанов [100]. Тройной комплекс коллаген — ФН — протеогликан в рыхлой соединительной ткани выполняет важную роль по поддержанию внутренней структуры межклеточного матрикса [98]. ФН обнаруживается также в составе базальных мембран многих типов [88, 107].

Роль посредника в адгезии клеток на фибриллярном субстрате является одной из наиболее очевидных и изученных функций ФН. В качестве субстрата адгезии в организме чаще всего выступает коллаген, который способен аккумулировать ФН в таком состоянии, при котором возможно его связывание с клеточной поверхностью. Очень важно подчеркнуть, что ФН не взаимодействует с мембраной клетки до тех пор, пока он не окажется прикрепленным к коллагеновой подложке [88]. Объясняется это тем, что в результате соединения с субстратом молекулы ФН претерпевают конформационную перестройку, при которой открываются участки связывания с клеточной поверхностью. Сила адгезии и степень распластывания клетки прямо пропорциональны площади контактирующих поверхностей и количеству молекул ФН, вовлеченных во взаимодействие. Способностью прикрепляться к коллагену (и желатину) через ФН обладают многие клетки, за исключением лимфоцитов и некоторых других [99]. Главным условием ФН-зависимой адгезии является наличие на поверхности клеток структурных участков, обладающих сродством к ФН. Следует оговориться, что ФН представляет собой не единственный белковый посредник клеточной адгезии и в ряде случаев не является абсолютно необходимым для прикрепления клеток к нативному коллагену [45, 141].

Нормальное содержание ФН в биологических жидкостях организма человека

Исследуемый материал	Содержание ФН	Метод определения	Ссылка
Плазма крови	0,26 —0,38 г/л	Ракетный иммуноэлектрофорез	[71]
Сыворотка крови	0,14 —0,30 г/л	Ракетный иммуноэлектрофорез	[71]
Плазма крови	0,368—0,768 г/л	Иммуноферментный анализ	[87]
Плазма крови	0,325±0,076 г/л	Ракетный иммуноэлектрофорез	[122]
мужчины	0,339±0,070 г/л
женщины	0,312±0,082 г/л
Плазма крови		Лазерная иммунонефелометрия	[139]
мужчины	0,229—0,379 г/л
женщины	0,196—0,360 г/л
Плазма крови	0,460±0,077 г/л	Иммуноферментный анализ	[129]
Плазма крови	0,262±0,059 г/л	Ракетный иммуноэлектрофорез	[31]
Плазма крови		Лазерная иммунонефелометрия	[109]
мужчины	0,303±0,017 г/л
женщины	0,290±0,011 г/л
Амниотическая жидкость	0,010—0,300 г/л	?	[23]
Амниотическая жидкость	«0,016 г/л	Лазерная иммунонефелометрия	[139]
Семенная плазма	0,25 —1,94 г/л	Иммуноферментный анализ	[136]
Семенная плазма	0,098—0,575 г/л	Лазерная иммунонефелометрия	[139]
Синовиальная жидкость	«0,567 г/л	Радиоиммунологический анализ	[51]
Цереброспинальная жидкость	0—1,05 мг/л	Лазерная иммунонефелометрия	[139]
Грудное молоко	1,7 —12,2 мг/л	Радиоиммунологический анализ	[144]
Моча	« 100 мг/л		[99]

 

Наряду с такими хорошо изученными сывороточными опсонинами, как иммуноглобулины G и белки системы комплемента (особенно компонент СЗ), ФН также способен стимулировать фагоцитоз. Главное отличие ФН от IgG и СЗ состоит в разнообразии объектов, которые могут быть фагоцитированы при участии ФН. К ним относятся различные макромолекулярные агрегаты, субклеточные структуры и клетки, в состав которых входит один из физиологических лигандов ФН: коллаген, фибриноген и его производные, актин, ДНК, гликозаминогликаны, компонент комплемента Clq и некоторые другие. Неспецифический, неиммунный характер опсонического действия ФН делает его ответственным за элиминацию из кровотока самых разных микрочастиц, поэтому существует тесная функциональная взаимосвязь между ФН и ретикулоэндотелиальной системой (РЭС), осуществляющей удаление из кровотока многих веществ, клеток, фрагментов тканей и других нормальных и патологических компонентов крови.

Одной из важных особенностей ФН является его способность включаться в состав фибринового сгустка под действием фибринстабилизирующего фактора (фактора ХIIIа) в присутствии ионов Са2+ [72]. Поэтому концентрация ФН в сыворотке крови в 1,5—2 раза меньше, чем в плазме. ФН, находящийся в соединении с фибрином, стимулирует адгезию и распластывание клеток на фибриновом субстрате, который, как и коллаген, выполняет функции подложки для клеток в месте своего образования [43]. Показано, что ФН является важнейшей составной частью «криофибриногена» [124].

Связывание ФН с фибриногеном возможно также в присутствии гепарина с образованием комплекса, выпадающего в осадок при +2° [123]. Описаны способность ФН частично предупреждать полимеризацию и осаждение мономеров фибрина [58], а также влияние ФН на свойства фибринового сгустка [81]. ФН играет важную роль в физиологических реакциях тромбоцитов, в частности их адгезии на субэндотелии [5, 64]. Эти и другие данные указывают на специфическое участие ФН в реакциях свертывания крови и тромбообразования.

Кроме перечисленных, существуют другие, не менее важные стороны физиологического действия ФН. За рамками рассмотрения осталось участие ФН в межклеточных взаимодействиях, пролиферации клеток, их дифференцировке и гистогенезе, регуляция биосинтеза ФН и некоторые другие вопросы. Тем не менее, уже из приведенных данных ясно, что ФН обладает существенными и разнообразными биологическими свойствами и может вовлекаться в патогенез различных заболеваний.

Патогенетическое значение ФН

По современным представлениям, ведущая роль в поддержании устойчивости организма к экстремальным воздействиям и обезвреживании патогенных агентов принадлежит РЭС и, прежде всего, макрофагам печени (клеткам Купфера), селезенки и костного мозга, которые непосредственно соприкасаются с кровью. Дисфункция РЭС, часто наблюдаемая при острой хирургической патологии, частично обусловлена недостаточностью гуморальных факторов фагоцитоза и в том числе ФН. Взаимосвязь РЭС и ФН подтверждена многочисленными исследованиями, на основании которых сложилось представление о ФН как о важном неспецифическом факторе защиты организма, модуляторе и маркере функционального состояния РЭС.

Изменения поглотительной способности РЭС, как правило, коррелируют с колебаниями концентрации ФН в крови. Так, внутривенное введение антисыворотки к ФН, вызывающее падение уровня ФН в крови, приводит к частичной блокаде РЭС [57], а инфузия препаратов, содержащих ФН, напротив, способствует нормализации поглотительной способности РЭС и облегчает клиническое течение травматического шока [113]. Важно отметить, что изменения функции РЭС и сопряженные с ними колебания уровня ФН в крови при травматическом шоке являются фазными и характеризуются ранней депрессией с последующим восстановлением [106].
В наших исследованиях, выполненных совместно с Г. М. Хариным, установлено, что при ожоговом шоке также существует прямая корреляция между фазными изменениями функционального состояния клеток Купфера (по данным электронной микроскопии), поглотительной способностью РЭС и уровнем ФН в крови. Признаки глубокой дисфункции макрофагов сразу после ожоговой травмы, сочетающиеся с резким падением уровня ФН в крови, к исходу вторых суток у выживших животных в основном стабилизируются, а к концу третьих суток сменяются признаками гиперплазии ультраструктур. Концентрация ФН также возвращается к исходному уровню, а затем переходит в гиперфибронектинемию. Гибель животных наступает на высоте клинических проявлений шока, которые совпадают с гипофибронектинемией, морфологическими и функциональными нарушениями РЭС. Такая отчетливая корреляция позволяет говорить о функциональной взаимосвязи плазменного ФН с фиксированными макрофагами печени в условиях экстремальной патологии. Кроме того, эти данные наполняют новым содержанием понятие «блокада РЭС», под которым подразумевается не только насыщение и повреждение клеточных элементов, но и истощение гуморальных факторов, участвующих в фагоцитозе.

Причинами уменьшения концентрации ФН в крови при экстремальных, шоковых состояниях могут быть: 1) связывание белка с поврежденными тканями, стромой гемолизированных эритроцитов, обнаженными коллагеновыми и другими структурами; 2) связывание ФН с волокнами фибрина в процессе внутрисосудистого фибринообра- зования; 3) разрушение ФН под действием тканевых протеаз, плазмина и других ферментов, появляющихся в крови; 4) выход ФН за пределы кровеносного русла в результате повышения транскапиллярной проницаемости (плазмопотеря); 5) потребление ФН в процессе фагоцитоза патологических микрочастиц, таких как растворимый фибрин и его фрагменты, тканевой детрит и др.; 6) снижение биосинтеза и (или) нарушение выхода ФН из тканевых депо. Независимо от причины, уменьшение концентрации активного ФН в крови является прогностически неблагоприятным признаком: вероятность благополучного исхода заболеваний, сопровождающихся гипофибронектинемией, составляет 37,5% против 90% при нормальном содержании ФН [31].

Одним из существенных компонентов патогенеза экстремальных состояний является активация системы гемостазу вплоть до развития диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови (ДВС). ФН принадлежит важная роль в предупреждении тромботических осложнений и поддержании жидкого состояния крови. Основным в механизме антитромботического действия ФН является участие в удалении из кровотока посредством РЭС активных прокоагулянтов. Есть данные о поглощении клетками РЭС тканевого тромбопластина [121], активированных тромбоцитов [56], однако наибольшее значение ФН и РЭС играют в элиминации растворимого фибрина [116, 118], агрегатов фибрина [65] и продуктов его фибринолитической деградации [36]. ФН и РЭС как защитная противотромботическая система приобретают особое значение при ДВС [56, 119]. При этом опасном состоянии, помимо расходования ФН в процессе фагоцитоза («опсонопатия потребления»), происходит вовлечение ФН в состав сгустков, задерживающихся в микроциркуляторном русле, что существенно усугубляет гипофибронектинемию, достигающую 107+66 мкг/мл против 336+71 мкг/мл в норме [77].

Нами показано, что наряду с опосредованным антитромботическим действием через РЭС, ФН является прямым ингибитором фибринообразования, замедляющим полимеризацию фибрина. Не последнюю роль в борьбе с внутрисосудистым отложением фибрина может играть и то обстоятельство, что включение ФН в состав фибрина под действием фибринстабилизирующего фактора повышает чувствительность сгустка к действию плазмина [82]. Кроме того, ФН может стимулировать фибринолиз через макрофаги, секретирующие активаторы плазминогена [60].

Широкий спектр опсонической активности ФН наводит на мысль о его участии в защите организма от сепсиса. В пользу этой гипотезы свидетельствует способность различных штаммов Staphylococcus aureus хорошо опсонизироваться, наряду с IgG и СЗ, другими сывороточными белками [131]. Тем не менее, прямое участие ФН в противомикробной защите нельзя считать окончательно доказанным. ,
Установлено, что ФН соединяется со штаммами St. aureus, содержащими белок А, при этом чем больше на поверхности клетки белка А, тем прочнее данная связь [32]. Более того, ФН может быть особо прочно соединен с поверхностью St. aureus за счет дополнительных ковалентных связей, образующихся под действием фактора ХІІІа [75]. Однако, не отрицая способности ФН связываться с поверхностью бактерий, некоторые авторы не обнаруживают сколько-нибудь значительного влияния ФН на фагоцитоз этих бактерий нейтрофилами, моноцитами и альвеолярными макрофагами по сравнению с IgG и СЗ [133, 140]. По-видимому, если ФН в крови и оказывает стимулирующее действие на фагоцитоз микроорганизмов, то оно является опосредованным, например, через кооперацию с IgG и СЗЬ, которым отводится главная роль в противомикробной защите. Примечательно, что высокомолекулярные фрагменты ФН, которые могут образовываться in vivo, по своей опсонической активности намного превосходят целые молекулы [145]. Косвенное профагоцитарное действие ФН проявляется и в том, что этот белок и его фрагменты выступают как хемоаттрактанты фагоцитов [83].

По данным Статакиса и соавт. (1981), уровень ФН мало меняется в крови при изолированной септицемии (284+183 мкг/мл против 332+64 мкг/мл в норме), однако он резко уменьшается при септическом шоке (111+42 против 262+54 мкг/мл) [31], очевидно, вследствие развития ДВС и других сопутствующих шоку патологических явлений. Особенностью опсонического действия ФН является то, что прикрепление и даже эндоцитоз желатинизированных частиц (но не бактерий) под действием ФН не сопровождается респираторным метаболическим «взрывом» внутри клетки [44]. Вероятно, при ФН-зависимом фагоцитозе, ориентированном в основном на небактериальные объекты эндогенного происхождения, активация фагоцитов сопровождается включением других, небактерицидных механизмов обезвреживания, скорее всего, освобождением лизосомальных гидролитических ферментов.

Несмотря на противоречивость некоторых данных об участии ФН в реакциях фагоцитоза, большинство исследователей считают этот белок одним из ведущих модуляторов фагоцитарной функции клетки, хотя механизм ФН-зависимого фагоцитоза не вполне ясен.
ФН играет важную роль в процессе заживления ран благодаря взаимодействию с фибрином, коллагеном, тромбином, фактором ХІІІа, фибробластами, макрофагами, нейтрофилами. При изучении методом непрямой иммунофлюоресценции уже через 1 ч после оперативного вмешательства в мазке цитоцентрифугата раневого отделяемого, наряду с клетками крови, определяются островки флюоресценции, свидетельствующие о присутствии ФН [134]. На срезе поврежденных тканей видно, что ФН входит в состав сгустка крови, располагаясь по ходу волокон фибрина [40]. Фибриновый матрикс в ране представляет собой первичную основу всех последующих стадий репаративной регенерации, а ФН, входящий в состав матрикса, обеспечивает ряд необходимых для репарации процессов.

Прежде всего ФН является высокоактивным хемоаттрактантом для фибробластов уже в концентрации 0,4—2,0 мкг/мл, причем хемотаксис вызывается не только целой молекулой, но и ее фрагментами, которые, несомненно, образуются в очаге воспаления под действием протеаз [94]. Если ФН, обнаруживаемый в первые часы после повреждения, попадает в рану с кровью, то нарастание его концентрации в последующие 24—48 ч [134] обусловлено синтезом in situ макрофагами [130] и нейтрофилами [48]. Иными словами, ФН выступает как медиатор воспаления, обеспечивающий накопление фибробластов в месте повреждения, где они участвуют в создании структурной основы для образования грануляционной ткани и формирования рубца. Разумеется, все изложенное выше об участии ФН в реакциях фагоцитоза, протекающих с участием макрофагов и нейтрофилов, приобретает особое значение в связи с той ролью, которую фагоциты играют в репаративной регенераций.

Фибробласты после появления в ране прочно прикрепляются к фибрину в тех участках, где имеется ФН. При этом полнота адгезии клеток определяется не только абсолютной концентрацией ФН, но и специфической пространственной ориентацией его молекул, которая достигается за счет связывания ФН с фибрином под действием фактора ХIIIа [43]. Именно этим прежде всего объясняется плохое заживление ран, наблюдаемое при недостатке фактора XIII или при нарушении тромбиногенеза, необходимого для активации фактора XIII [34]. Выход плазменного ФН в рану и его включение в сгусток отчасти обусловливают снижение уровня ФН в системном кровотоке после обширных хирургических вмешательств.

Начиная с 3-х суток заживления, когда в ране начинает появляться новообразованный коллаген, содержание ФН в экссудате уменьшается, а еще через сутки достигает исходного уровня [134]. На этих сроках ФН обнаруживается по ходу коллагеновых волокон (особенно типа III) и в стенке кровеносных сосудов ранней грануляционной ткани [40]. причем этот ФН образуется клетками эндотелия новообразованных сосудов, а не адсорбируется из плазмы [27].

Сформировавшиеся в исходе развития грануляционной ткани зрелые волокна коллагена также содержат ФН. Он выявляется в составе волокон и на поверхности клеток на 14-й и даже на 18-й день после операционной травмы [40]. Однако из приведенных данных следует, что основную роль ФН выполняет именно на ранних стадиях репаративной регенерации. Повышенное длительное содержание ФН в очаге воспаления (например, при хроническом или рецидивирующем течении воспалительного процесса), по всей видимости, может обусловить избыточное коллагенообразование, проявляющееся формированием контрактур, анкилозов, спаек, келоидного рубца, склерозированием внутренних органов.

ФН претерпевает качественные и количественные изменения при малигнизации клеток. Одно из проявлений злокачественного роста заключается в уменьшении или исчезновении ФН с поверхности опухолевых клеток, что наблюдается при трансформации клеточных культур под действием онкогенных вирусов [132], химических канцерогенов, а также при спонтанном перерождении [89]. Уменьшение количества ФН, как и морфологические изменения клеточного фенотипа, могут быть обратимыми при воздействии на культуру опухолевых клеток глюкокортикоидов [33], циклического АМФ [80] или бутирата [46]. Потеря мембраносвязанного ФН объясняется как нарушением его биосинтеза, так и неспособностью клеток фиксировать ФН на своей поверхности. Скорость биосинтеза ФН при трансформации снижается в 3—6 раз, а его внутриклеточный пул — в 4—5 раз [85]. Изменение биосинтеза обусловлено пятикратным уменьшением количества способной к трансляции мРНК, на которой синтезируются полипептидные цепи ФН [8]. Нарушение фиксации ФН связывают с дезорганизацией цитоскелета, исчезновением трансмембранной ассоциации микрофиламентов с наружными белками и перестройкой клеточной мембраны. При добавлении к культуре опухолевых клеток большого количества ФН некоторые признаки малигнизации подвергаются обратному развитию [142]. Экзогенный ФН in vitro нормализует адгезивность клеток, восстанавливает структуру микрофиламентов, содействует выравниванию клеточных рядов и возвращает способность к контактному торможению движения опухолевых клеток.

Зная о способности мембраносвязанного ФН опосредовать адгезию многих типов клеток и межклеточные взаимодействия, можно предположить, что исчезновение ФН с клеточной поверхности должно привести к увеличению подвижности клеток, к ослаблению их связи с субстратом адгезии и нарушению межклеточных контактов. И хотя прямая корреляция между злокачественностью опухоли и степенью утраты ФН обнаруживается не всегда [55], можно думать, что потеря ФН способствует метастазированию и нарушению межклеточных взаимодействий, то есть инвазивному росту опухолевых клеток. Данное предположение косвенно подтверждается тем, что клетки первичной опухоли содержат больше ФН, чем полученные из метастатических узлов [24].

Между ФН, синтезированным нормальными и опухолевыми клетками, имеются структурные различия [9, 138]. Возможно, с этим связано резкое уменьшение уровня биологически активного ФН в крови на фоне канцерогенеза при мало измененной концентрации этого белка, определяемого иммунохимически [105]. Наличие в крови патологического неактивного ФН снижает противоопухолевую резистентность организма, в частности макрофагальную реакцию, направленную на уничтожение клеток опухоли [91].

Среди белков плазмы крови ФН лучше других адсорбируется на различных синтетических материалах, применяемых в сердечно-сосудистой хирургии для аллотрансплантации и экстракорпорального кровообращения [17, 41]. Показано, что, прикрепляясь к искусственным полимерным поверхностям, ФН опосредует адгезию клеток, как и в тех случаях, когда он соединяется с коллагеном или фибрином [42]. Адсорбция ФН на аллотрансплантатах кровеносных сосудов, по-видимому, является одним из факторов, определяющих адгезию клеток крови и отложение фибрина по ходу сосудистого протеза сразу после его вживления. Позднее ФН может участвовать в организации тромботических масс и эндотелизации протеза.

Благодаря присутствию в крови и соприкасающихся с ней структурах ФН легко вовлекается в реакции, протекающие на границе крови и тканей, в частности на поверхности сосудистой стенки. С этой точки зрения представляет интерес участие ФН в развитии атеросклероза. В неизмененных стенках крупных и средних сосудов при иммуногистохимическом исследовании ФН обнаруживается преимущественно в гликокаликсе, субэндотелии и особенно в составе базальной мембраны эндотелиальных клеток [78, 127]. Именно эти структуры вовлекаются в начальную «долипидную» стадию атеросклеротического процесса, которая заключается в накоплении npe-ß- и ß-липо- протеидов в артериальной стенке в свободном состоянии или в комплексе с гликозаминогликанами. Хотя участие ФН в данном процессе специально не изучалось, можно предположить, что фиксация липопротеидов в сосудистой стенке опосредуется ФН благодаря специфическому сродству к гликозаминогликанам и апопротеинам. Среди последних наиболее вероятным лигандом ФН является апопротеин Е, поскольку он богат остатками аргинина, с которым ФН образует довольно прочную связь [137]. Не исключено, что связывание плазменного ФН с липопротеидными частицами, если оно происходит, способствует их элиминации из кровотока макрофагами и гладкомышечными клетками, которые после насыщения липидами превращаются в пенистые клетки [4|.

На последующих стадиях атеросклероза ФН появляется в фиброзных бляшках в количестве, прямо пропорциональном содержанию клеточных элементов. Позднее ФН по-прежнему равномерно распределен по фиброзной бляшке, однако его абсолютное количество несколько уменьшается [126]. ФН бляшек может иметь отношение к их склерозированию, васкуляризации, атероматозному распаду и пристеночному тромбообразованию. Способность ФН одновременно «пришиваться» к фибрину и коллагену под действием фактора XIIIа [72, 76] может локализовать сгустки крови в местах изъязвления фиброзных бляшек и обнажения коллагеновых волокон.

Если учесть исключительное разнообразие взаимодействий ФН, то его роль в атеросклеротическом поражении сосудов можно объяснить с точки зрения самых разных суждений о причинах и механизмах развития атеросклероза. С позиции теории повреждения эндотелиального покрова артериальной стенки представляют интерес данные о повышении образования и накопления ФН в месте травматизации сосуда [27]. В аутоиммунной теории атеросклероза ФН может быть отведена функция белка, фиксирующего циркулирующие иммунные комплексы на интиме благодаря взаимодействию с молекулами Clq, входящими в состав комплексов [68, 90]. Участие ФН в патогенезе атеросклероза укладывается в рамки тромболипидной теории, если принять во внимание индуцируемую ФН адгезию и распластывание тромбоцитов [64], включение ФН в состав кровяного сгустка [72] и др. Есть данные о том, что ФН не только способствует развитию атеросклероза, но, напротив, может обладать и антиатеросклеротическим действием, подавляя пролиферацию фибробластов, эндотелиальных и гладкомышечных клеток, вызванную действием тромбина и фактора ХIIIа [19]. В целом следует признать, что участие ФН в патогенезе атеросклероза изучено недостаточно. Это в определенной мере отражает сложность самого процесса и отсутствие цельного единого представления о механизмах атеросклеротического поражения сосудов. Пока можно говорить определенно лишь о вовлечении ФН в развитие осложнений атеросклероза, таких как локальное тромбообразование и артериоло- склероз.

Косвенным признаком участия ФН в развитии атеросклероза служит умеренное уменьшение его концентрации в крови при хронической ишемической болезни сердца [1]. При неосложненном остром инфаркте миокарда концентрация ФН в крови, в отличие от других белков, являющихся «реактантами острой фазы», меняется незначительно [52], хотя часть ФН, по-видимому, расходуется на удаление клетками РЭС из кровотока фрагментов мышечного актина и других цитоплазматических и структурных элементов разрушенных миокардиоцитов. Очевидно, наибольшее значение ФН имеет для местной воспалительной реакции в очаге некроза, включая последующую репаративную регенерацию, которая протекает при непосредственном стимулирующем участии ФН.

ФН синтезируется клеточными элементами соединительной ткани, формирует межклеточный матрикс и потому естественным образом вовлекается в патогенез болезней, характеризующихся системным поражением соединительной ткани. Большинство работ по изучению роли ФН в патологии соединительной ткани выполнено при ревматоидном артрите. ФН является нормальной составной частью синовиальной жидкости, в которой его содержание равно в среднем 56.7 мкг/мл [51]. При ревматоидном артрите его концентрация в синовиальной жидкости увеличивается в среднем до 898 [51], 697 [22] или 750 мкг/мл [112]. Уровень ФН в крови при ревматоидном артрите также несколько возрастает, хотя не столь значительно, как в синовиальной жидкости [22, 35]. ФН синовиальной жидкости в основном синтезируется местно клетками, которые скапливаются в области пораженных участков синовиальной оболочки. Больше всего ФН сосредоточено в ревматическом паннусе, где он образует крупноячеистую сеть, окружающую инфильтраты и сопровождающую ретикулиновые волокна и незрелый коллаген [ИО]. Максимальное содержание ФН в паннусе обнаружено в участках клеточной пролиферации. В местах соединения паннуса, с суставным хрящем ФН содержится в меньшем количестве, а в непораженном хряще он почти не определяется [117]. При ревматоидном артрите ФН синтезируется в нескольких молекулярных вариантах [28], по-видимому, обладающих функциональными различиями.

Изучение белкового состава криопреципитата крови, полученного у больных с ревматоидным артритом, системной красной волчанкой, эссенциальной смешанной криоглобулинемией и макроглобулинемией Вальденстрема, показало, что ФН содержится во всех образцах преципитата, тогда как фибриноген, компоненты комплемента С3 и Clq обнаруживаются не всегда [12]. Важно подчеркнуть, что феномен криопреципитации (криоглобулинемия) при коллагенозах и дисиммуноглобулинемиях принципиально отличается от образования «криофибрногена», хотя в обоих случаях ФН является обязательным компонентом осадка. Если в основе криоглобулинемии лежит осаждение моно- или поликлональных иммуноглобулинов (G, М или А), то «криофибриноген» — это комплекс фибрин-мономера, ФН и фибриногена, образующийся в крови под действием микроколичеств тромбина [124]. Поскольку при ревматических болезнях происходит патологическая внутрисосудистая активация системы свертывания крови [21], можно предположить, что криопреципитация белков плазмы крови при таких состояниях будет иметь смешанный характер. Большую диагностическую ценность в связи с этим приобретает исследование криопреципитата синовиальной жидкости.
При системной склеродермии уровень ФН в крови практически не меняется [120], однако при иммунногистохимическом исследовании кожи обнаруживается скопление ФН на границе дермы и эпидермиса [30]. Следовательно, даже при выраженных местных изменениях в содержании и распределении тканевого ФН изучение его концентрации в плазме крови может не дать информации об истинной патогенетической роли этого белка.

Значение ФН в иммунопатологии исследуется недавно, но уже есть данные о его специфическом влиянии на развитие аутоиммунных состояний и аллергии. В обоих случаях в крови появляются иммунные комплексы, на поверхности которых адсорбируются активированные формы комплемента — молекулы субкомпонентов Clq и СЗЬ.

Между ФН и Clq существует высокое сродство [68], благодаря которому плазменный ФН может включаться в состав циркулирующих иммунных комплексов и способствовать их фиксации на поверхности неклеточных структур, особенно в местах альтерации тканей. Учитывая опсонические свойства ФН и наличие рецепторов к ФН на поверхности макрофагов [6, 14], можно предполагать, что поглощение комплексов антиген-антитело и последующее представление антигена на Т-лимфоциты является в какой-то степени зависимым от ФН, что не умаляет известного значения в Зтом процессе СЗЬ- и Fc-рецепторов. Кстати, функцию белковых рецепторов к ФН также могут выполнять молекулы Clq, которые обнаружены на наружной мембране макрофагов [67].

Данные об участии ФН в патогенезе гиперчувствительности немедленного типа получены нами совместно с О. Д. Зинкевичем, М. С. Куравской и Л. Д. Зубаировой. Было показано, что нейтрофилы и альвеолярные макрофаги, обладающие в норме высоким сродством к покрытым ФН частицам, на высоте анафилактического шока теряют способность взаимодействовать с ФН. Исходя из разрабатываемой нами гипотез о существовании на поверхности фагоцитов белковых рецепторов к ФН [3, 6], можно сделать вывод о потере чувствительности этих рецепторов или их исчезновении с поверхности клеток при анафилаксии. Потеря сродства клеток к своему лиганду связана, вероятно, с действием медиаторов аллергии, поскольку добавление in vitro гистамина к фагоцитам (интактным или полученным от сенсибилизированных животных) вызывает аналогичный эффект — подавление связывания нейтрофилов и альвеолярных макрофагов с покрытой ФН поверхностный. Этот феномен может привести к ингибированию ФН-зависимой адгезии клеток и фагоцитоза, что имеет определенное значение в патогенезе реакции гиперчувствительности немедленного типа, особенно если учесть возможное участие ФН в клиренсе иммунных комплексов.

Нам известна одна работа, посвященная изучению роли ФН в реакциях гиперчувствительности замедленного типа [26]. В ней показано, что ФН аккумулируется. В очаге кожной реакции гиперчувствительности замедленного типа как из крови за счет повышения транскапиллярной проницаемости, так и благодаря локальному синтезу в микрососудах, связанному с пролиферацией эндотелиальных клеток.

Косвенными признаками вовлечения ФН в иммунопатологию является его повышенное отложение в межкапиллярном пространстве клубочков при гломерулонефрите [20], а также резкое падение уровня плазменного ФН в момент кризов отторжения после трансплантации почки [115], что может использоваться как один из лабораторных тестов для диагностики начинающегося криза.
Анализируя участие ФН в инфекционной патологии, следует подчеркнуть, что опсонические свойства ФН, по-видимому, не распространяются на бактерии, хотя факт связывания ФН с микроорганизмами сомнений не вызывает [32]. Более того, ФН может соединяться и с вирусными частицами за счет взаимодействия как с белковой оболочкой [54], так и с ДНК [143]. Несмотря на отсутствие прямых доказательств ФН-зависимого фагоцитоза бактерий и вирусов, уровень ФН в крови при септицемии [79] и вирусемии [73] несколько снижается. Более выраженная гипофибронектинемия имеет место при токсико-инфекционном шоке, причем концентрация ФН находится в обратной зависимости от уровня эндотоксина [125]. Есть и другие данные [66], согласно которым при острой эндотоксинемии, вызванной Salmonella enteritidis 14.

(Bovin), наблюдается подавление поглотительной способности РЭС без достоверного уменьшения активности ФН в плазме крови. Более того, спустя 24 ч после однократной инъекции эндотоксина констатировано повышение опсонической активности крови, сочетающееся с ускоренной элиминацией из кровотока желатинизированных коллоидов. Описанное разноречие обусловлено, возможно, тем, что острая однократная эндотоксинемия не вызывает эндотоксинового шока, который характеризуется массивным повреждением клеток и развитием ДВС, приводящего к снижению уровня ФН в крови.

В гематологической клинике ФН исследовали при острых лейкозах и нарушениях тромбоцитарного гемостаза. Уровень ФН в крови при острых миелоидных и лимфобластических лейкозах существенно не меняется, однако он падает при лечении аспарагиназой [18, 62]. Вопрос о связи ФН с патологией тромбоцитов разработан недостаточно. Известно, что в участке взаимодействия тромбоцитов с базальной мембраной эндотелия концентрируется ФН из трех разных источников: внутриклеточный ФН тромбоцитов, который хранится в а-граиулах и экспрессируется на поверхность клеток при их активации [38]; плазменный ФН и ФН базальной мембраны. Благодаря этому, ФН, наряду с фактором Виллебранда, фибриногеном и тромбоспондином, в норме является важным участником адгезии и агрегации тромбоцитов. При тромбастении Гланцмана взаимодействие ФН с тромбоцитами резко нарушается. Если нормальные тромбоциты после активации тромбином активно связывают ФН (120000 молекул на 1 клетку), то тромбоциты больных этим заболеванием по неизвестной причине не взаимодействуют с ФН, несмотря на активацию тромбином и длительную инкубацию с данным белком [37]. В отличие от тромбастении Гланцмана, при болезни Виллебранда взаимодействие ФН с тромбоцитами не нарушается [29]. Связь патологии тромбоцитов с ФН описана при синдроме Элерса—Данлоса, который характеризуется системным поражением кожи, суставов и нарушением агрегации тромбоцитов [92]. При одной из форм этого заболевания экзогенный ФН оказался в состоянии корригировать функцию тромбоцитов [13]. Не исключено, что синдром Элерса—Данлоса представляет собой наследственную дисфибронектинемию.

Диагностическое значение ФН и перспектива его лечебного применения
Как видно из приведенных данных, широкий спектр биологического действия ФН обусловливает его участие в патогенезе самых разных заболеваний. В тех случаях, когда изучены молекулярные и клеточные механизмы вовлечения данного белка в патологический процесс, эти знания могут быть применены в диагностических и лечебных целях. Определение концентрации ФН в крови может использоваться при экстремальных состояниях как косвенный показатель функционального состояния РЭС и как прогностический фактор. Снижение концентрации ФН в крови при ДВС позволяет рекомендовать определение уровня ФН в качестве лабораторного метода диагностики указанного синдрома. Для распознавания предтромботических состояний предложено определять в крови комплексы ФН с фибриногеном, которые образуются под действием фактора ХIIIа [61]. Уровень ФН в крови и раневом экссудате, наряду с определением активности фактора XIII, может дать информацию о состоянии раны и о течении репаративной регенерации. Местный избыток ФН может быть первым признаком начинающегося фиброза.

Гиперфибронектинемия, особенно в сочетании с повышенным уровнем ФН в синовиальной жидкости, является характерной для ревматоидного артрита и позволяет дифференцировать его от неревматического поражения суставов [111]. ФН, меченый радиоактивными изотопами, можно использовать для диагностики флеботромбоза, локализации тромба и повреждения сосудов (патент США № 4315906). Представляется перспективным исследование диагностического значения ФН, определяемого в амниотической и цереброспинальной жидкости, моче, мокроте, сперме, грудном молоке, фекалиях и т. д. Однако широкое распространение такого нового диагностического приема, как определение концентрации ФН в биологических жидкостях, упирается в необходимость разработки унифицированных и доступных вариантов иммуноэнзимного, радиоиммунологического, иммунонефелометрического и других современных методов анализа.

Определение концентрации ФН в крови является важным условием применения препаратов крови, богатых ФН, с целью заместительной терапии. К таким препаратам относится криопреципитат плазмы или сыворотки крови, в котором содержание ФН составляет 1191—3480 мкг/мл [47]. Внутривенное введение криопреципитата больным обеспечивает подъем концентрации ФН в крови до 139% сверх исходного уровня [39].

Лечение криопреципитатом приводит к восстановлению поглотительной способности РЭС и облегчает клиническое течение сепсиса [103, 114], улучшает функцию сердечно-сосудистой системы и вентиляционно-перфузионные характеристики в легких после обширных хирургических вмешательств [102, 104]. Инфузия очищенного ФН в эксперименте повышает выживаемость животных после сублетального травматического шока [106], а также после искусственного тромбоза и ДВС [59].

Применение препаратов ФН в перспективе не ограничивается заместительной терапией. Благодаря способности ФН встраиваться в липосомы [95, 97] возможна целенаправленная доставка нагруженных препаратом липосом к местам повреждения, обладающим высоким сродством к ФН, например, при атеросклерозе [7]. Стимулирующее действие ФН па репаративную регенерацию открывает перспективу местного применения ФН в сочетании с его внутривенным введением при плохом заживлении ран. Существуют и другие — пока гипотетические — возможности применения ФН в клинической практике.

Об авторах

Р. И. Литвинов

Казанский ордена Трудового Красного Знамени медицинский институт имени С. В. Курашова

Автор, ответственный за переписку.
Email: info@eco-vector.com

Кафедра биохимии

Россия, Казань

Список литературы

Дополнительные файлы