ВВЕДЕНИЕ

В последние годы интерес к биологии тучных клеток (ТК) в мировом научном сообществе постоянно возрастает в связи с расширением представлений не только об их сенситивных качествах в специфическом тканевом микроокружении, но и оказываемом разностороннем действии на другие клетки и структуры экстрацеллюлярного матрикса соединительной ткани (СТ) практически любого органа [1–4]. Содержание ТК в организме достаточно велико, по некоторым подсчетам, в целом составляя орган, аналогичный селезенке [5]. Данный факт наделяет ТК значительными возможностями в регуляции физиологического состояния и формирования патологических изменений. ТК часто расположены вблизи потенциальных мишеней их медиаторов, в частности эпителия, желез, гладких миоцитов, сократительных кардиомиоцитов, фибробластов, кровеносных и лимфатических сосудов, нервов и др. Наиболее богаты ТК ткани и органы, соприкасающиеся с внешней средой – кожа, слизистые оболочки органов дыхательной и пищеварительной систем [5, 6].

Следует отметить, что современные научные взгляды на морфогенетические особенности эффектов ТК во многом опираются на труды А.А. Заварзина, Н.Г. Хлопина, В.Г. Елисеева, А.Г. Кнорре, А.А. Клишова, Р.К. Данилова, сформировавших конструктивные представления о строении и развитии тканей. Созданная ими методология по изучению закономерностей гистогенеза, дивергенции, гетерокинеза, гетерохронии и гетероморфии лежит в оценке тканей как в норме, так и при развитии патологических изменений. С этих позиций ТК можно рассматривать как дифференцированные клеточные элементы дифферона кроветворных тканей с костномозговым происхождением, возможность которого впервые прозвучала в трудах Александра Максимова. Именно Максимов, как основоположник учения о стволовых клетках, предположил в морфологической картине воспаления наличие «полибласта», мигрирующего из сосудистого русла с дальнейшей дифференцировкой в конкретном тканевом локусе.

Сегодня благодаря использованию новых методических подходов к изучению ТК, в том числе множественному иммуномаркированию при морфологическом анализе [7], стремительно развиваются представления как о происхождении, так и функциональной значимости ТК. Совершенствование молекулярно-морфологических технологий позволяет исследовать популяцию ТК in situ в неразрывной связи с остальными компонентами специфического тканевого микроокружения и получать новые факты их участия в механизмах регуляции метаболизма СТ, регенерации и морфогенеза.

Дифференцируясь из CD34+ стволовой клетки красного костного мозга, предшественницы ТК некоторое время находятся в кровеносном русле, покидая его при наличии индуктивных молекулярных сигналов с диссеминацией в тканях и приобретением специализированного фенотипа в зависимости от условий микроокружения [8, 9]. Вместе с этим нами получены экспериментальные данные, свидетельствующие о возможности дедифференцировки ТК непосредственно в строме органов с последующим митотическим делением, что позволяет в краткие сроки увеличивать объем популяции ТК при физиологической целесообразности или развитии патологических реакций. Таким образом, практически каждый орган характеризуется специфической популяцией ТК с определенными качественными и количественными характеристиками, обладающими важной диагностической значимостью [10, 11].

Созревание ТК зависит от многих условий, в том числе наличия интерлейкинов (ИЛ) 3, 4, 9, 10 и 33, фактора стволовых клеток, экспрессии белковой тирозинкиназы Kit (CD117), других цитокинов и хемокинов, в конечном итоге реализуясь молекулярным составом и количеством секретома. Гистохимические особенности продуктов биосинтеза ТК позволили 140 лет назад Паулю Эрлиху определить их на микропрепаратах при окрашивании и дать соответствующее название, объясняющее визуализируемые микроскопические картины [12]. Следует отметить, что именно Эрлих первый увидел цитологическую локализацию протеаз ТК [13]. Арсенал синтезируемых в ТК продуктов с высокой биологической активностью весьма широк и включает гликозаминогликаны, специфические и неспецифические протеазы, лизосомальные энзимы, биогенные амины, митогены, факторы роста, цитокины, хемокины и др. [1, 14, 15]. В ТК обнаруживается наибольшее присутствие протеаз по сравнению с иными иммунокомпетентными клетками [16]. В цитоплазме ТК синтезированные протеазы аккумулируются преимущественно в гранулах в тесной связи с гликозаминогликанами [17]. В соответствии с экспрессией специфичных протеаз ТК человека вне зависимости от органной принадлежности классифицируют на триптазапозитивные, химазаположительные и с содержанием обеих протеаз [18, 19]. Кроме того, в гранулах тучных клеток есть и другие протеазы – карбоксипептидаза A3, лизосомальные катепсины, каспазы, гранзим B, калликреин (нейропсина), матриксные металлопротеиназы (ММП), ренин и др. [1].

Триптаза и химаза с точки зрения оказания биологических эффектов на структуры СТ являются наиболее значимыми протеазами ТК, имеющими одно из ключевых значений в формировании фенотипа тканевого микроокружения при взаимодействии генотипа и факторов внешней среды [20–22]. Это позволяет считать специфические протеазы ТК актуальными объектами исследования в морфологической практике не только в качестве диагностических маркеров, но и как перспективные фармакологические мишени [22–26].

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

Около 5% генома человека кодирует данные о протеазах ТК, содержание мРНК которых сопоставимо с представленностью генов «домашнего хозяйства». Этим обусловлено высокое содержание протеаз в цитоплазме ТК – более 25% от общего объема белков в клетке [27, 28]. Так, содержание триптаз в цитоплазме ТК составляет 11–35 пг, химаз – 4,5 пг [29]. Гены триптаз расположены на 16 хромосоме в конце короткого плеча (16p13.3) [21, 27, 30]. Химаза человека является продуктом одного гена CMA1, локализованного на 14 хромосоме (14q11.2) и кодирующего эндопротеазу серинового класса [6, 22].

Термин «триптаза» включает α-, β-, γ- и δ-формы, свойства которых несколько различны [21]. Детально охарактеризована к настоящему времени преобладающая в ТК β-триптаза, которая оказывает наиболее выраженные эффекты на клетки и структуры тканевого микроокружения, например, при развитии воспаления [27, 31]. Химазы млекопитающих могут быть разделены на две группы: α- и β-формы в соответствии с их структурными особенностями и субстратной специфичностью [18, 32].

Протеазы экспрессируются как препротеины с дальнейшим формированием мономерной или тетрамерной форм фермента. В частности, тетрамер триптазы с молекулярной массой 140–142 кДа обладает максимальной биологической активностью и состоит из четырех одинаковых мономеров, стабилизация которых происходит в присутствии гепарина или других гликозаминогликанов при значениях рН ниже 6,5 [11, 33]. Стабильность триптазы в ТК также зависит от гистамина [34]. Деполимеризация гепарина либо повышение рН до нейтральных значений может приводить к диссоциации тетрамеров с образованием мономерной формы фермента, которая сохраняет определенную физиологическую активность, хотя и в гораздо меньшей степени [35]. Химаза, в отличие от триптазы, активна в мономерной форме, локализуется в гранулах в комплексе с гепарином и перед секрецией активируется катепсином С. Попадая во внеклеточную среду, химаза остается в комплексе с гепарином, который защищает ее от нейтрализации эндогенными ингибиторами [32]. В то же время известно об активности химазы и в условиях отсутствия гепарина, что делает ее в определенной степени дублером триптазы для обеспечения развития сходных физиологических и патологических эффектов при формировании условий локального снижения гликозаминогликанов в тканевом микроокружении.

ЦИТОТОПОГРАФИЯ И СЕКРЕТОРНЫЕ ПУТИ ПРОТЕАЗ: ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

Впервые присутствие триптазы в ТК было показано в 1960 г. при выявлении трипсиноподобной активности [36]. Вместе с этим наиболее ранние доказательства присутствия большого количества ферментов в ТК прозвучали более 60 лет назад в работах Гомори, разработавшего гистохимические протоколы выявления активности интрацитоплазматических эстераз в гистологических срезах [30]. Сегодня содержание триптаз в гранулах ТК показано различными методами и может быть использовано для определения объема органной популяции ТК [11, 16]. Иммуногистохимические протоколы позволяют не только оценить внутриклеточные особенности распределения протеаз, но и подвергать анализу солокализацию триптаза- и химазапозитивных ТК с другими клетками и экстрацеллюлярными структурами тканевого микроокружения, что позволяет в сочетании с оценкой секреторной активности прогнозировать оказываемые эффекты (рис. 1).

Протеазы ТК при аккумуляции гранул в цитоплазме не проявляют ферментативной активности в связи с особенностями уровня рН и взаимодействием с другими протеинами интрагранулярного матрикса, в частности, серглицином и гликозаминогликанами [17, 21, 29]. Известна определяющая роль гепарина в обретении активности и стабилизации молекулярной структуры триптазы, содействуя формированию ее тетрамеров и определенным образом связывая их друг с другом [33, 35]. В то же время гепарин не является строго необходимым компонентом для структурированной укладки протеаз в гранулах ТК человека и может быть продублирован другими полианионными молекулами, например хондроитинсульфатом.

Строение гранул зависит от степени зрелости, стадии процессинга протеаз и активности секреторных путей, определяемых потребностями тканевого микроокружения в том или ином продукте. Поэтому в морфологическом аспекте важное значение приобретает оценка ультрацитотопографического расположения молекул ферментов в гранулах. Изучение солокализации компонентов секретома в гранулах ТК было связано с электронно-микроскопическими исследованиями, показавшими наличие интрагранулярных фигур в виде скрученных пластин «свитков», кристаллов, бусин, нитевидных образований и других структур [6, 37, 38]. Однако эти данные не предоставили сведения о химическом составе визуализируемых контрастных структур и соответственно интрагранулярной локализации протеаз в гранулах [6, 37]. В ряде работ с усовершенствованной техникой иммунной электронной гистохимии была показана зависимость ультраструктуры гранул от наличия протеаз, например, гранулы с триптазой содержали «свитки», которые могли накладываться друг на друга [6, 39]. В то же время гранулы с химазой характеризовались наличием кристаллоидной решетки. Также было показано, что триптаза может находиться с химазой, карбоксипептидазой А и катепсином G в одних и тех же гранулах. Однако решение вопроса о солокализации протеаз в гранулах при электронно-микроскопическом исследовании затруднительно в связи с последствиями фиксации биоматериала, изучаемой плоскости гистологического среза и прежде всего методическими вопросами двойного иммуномечения.

В то же время важнейшее значение для формирования специфического тканевого микроокружения будет иметь соотношение триптазапозитивных и химазапозитивных ТК в популяции, свидетельствуя о векторе функциональных изменений. Это задача решается постановкой иммуногистохимического окрашивания триптазы и химазы (рис. 2). Методика множественного иммуномаркирования [7] позволяет определять протеазный состав гранул при созревании секретома. Например, в ТК органов пищеварительной системы человека была показана локализация триптазапозитивных гранул преимущественно на периферии цитоплазмы, тогда как химазапозитивных – перинуклеарно [11]. В то же время при исследовании кожи нами обнаружены ТК с противоположной цитотопографией протеаз (рис. 2 В). Кроме того, солокализация триптазы и химазы может быть в одних и тех же гранулах (рис. 2 А–Б), подчеркивая вариабельность данного критерия в зависимости не только от органной принадлежности, но и развития патологии. Не вызывает сомнения, что критерий соотношения триптазы и химазы в ТК является весьма чутким показателем, тонко отражающим функциональный вектор популяции ТК в органе и оказываемые эффекты на уровне тканевого микроокружения. Цитологическая характеристика солокализации триптазы и химазы ТК представляет собой информативный диагностический маркер для оценки прогрессирования заболевания и может представлять весомый прогностический критерий. В частности, нами было обнаружено, что при развитии хронического воспаления в коже, органах кроветворной, дыхательной и репродуктивной систем происходит усиление экспрессии химазы в ТК как на уровне отдельно взятой клетки, так и всей популяции в целом, выражаясь в интегральной численности химазапозитивных тучных клеток.

Не меньшим информационным потенциалом обладает оценка секреторных путей протеаз, особенности которых формируют конкретные молекулярные эффекты триптазы и химазы в межклеточном матриксе во временном диапазоне взятия биоматериала. Подробно с этими процессами можно познакомиться в выполненной нами работе [40]. В предсекреторный период канонические биосинтетические процессы приводят к созреванию гранул, постепенной укладке протеаз в интрагранулярном матриксе с протеогликанами и другими медиаторами. Зрелые гранулы представляют собой высокоспециализированные структурированные компоненты ТК c определенным соотношением медиаторов и системой транспорта, позволяющей тонко регулировать выведение необходимых веществ за пределы гранулы в нужном объеме в цитозоль / внеклеточный матрикс [41]. Известно несколько механизмов селективной секреции протеаз в экстрацеллюлярный матрикс. Постепенная дегрануляция или способ микровезикулярного транспорта обеспечивает фоновую секрецию триптазы и химазы в межклеточное пространство, интенсивность которой, несмотря на слабую выраженность, определяется масштабом локального участия протеаз в регуляции местного гомеостаза [37, 41, 42]. При этом отшнуровывающиеся везикулы от гранул размерами 30–150 нм после внутриклеточного транспорта подвергаются обособленной секреции во внеклеточный матрикс, тонко регулируя уровень протеаз в конкретном локусе в данном временном диапазоне. Постепенная дегрануляция является важной сигнальной системой для кооперации ТК друг с другом. Наравне с ней известен механизм секреции kiss and run [41], во время которого гранула ТК соприкасается с плазматической мембраной и благодаря специфичному транспортному механизму с образованием временной поры выделяет во внеклеточный матрикс протеазы в нужном количестве с несколько большей интенсивностью по сравнению с микровезикулярным способом секреции [41]. Изменение уровня кальция является механизмом модуляции размера контактирования гранулы с цитолеммой и образуемой порой, отражаясь на количестве секретируемых веществ для соответствия потребностям тканевого микроокружения. Дальнейшая судьба ферментов во внеклеточном матриксе зависит от многих параметров, определяющих скорость отсоединения протеаз от серглицина и последующую диффузию в межклеточном матриксе.

Протеазы могут поступать во внеклеточный матрикс и с помощью механизма формирования «макровезикул» [40], представляющих собой полноценную часть цитоплазмы ТК, наполненную медиаторами, которые постепенно диффундируют к субстратам. Интересно, что в строме органов гранулы ТК или отдельные фрагменты их цитоплазмы обладают автономностью в принятии решений и могут принимать участие в достижении требуемой концентрации химазы и триптазы в необходимых пределах тканевого микроокружения без участия «материнской» ТК [11, 40]. Протеазы способны оказывать свое влияние на тканевое микроокружение посредством механизма «трансгрануляции», во время которого формируются микровыпячивания цитолеммы ТК в определенном локусе, контактирующие с другими клетками. Например, это можно наблюдать во время кооперации ТК друг с другом, а также взаимодействия с клетками фибробластического дифферона, эндотелием и др. (40). При аллергии может наблюдаться анафилактическая дегрануляция ТК, сопровождающаяся массивным выведением гранул во внеклеточный матрикс с генерализацией процесса [37, 41].

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ И КЛИНИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Развитие биоэффектов протеаз на уровне специфического тканевого микроокружения начинается с момента их поступления во внеклеточный матрикс. Каждая из протеаз заслуживает индивидуального рассмотрения, хотя некоторые функции триптазы и химазы дублируются для усиления взаимного действия либо компенсации повышенных запросов.

Триптаза

Триптаза характеризуется высокой биологической активностью, затрагивая состояние многих клеточных и неклеточных компонентов тканевого микроокружения [1, 9, 27, 31, 33]. При этом секретируемые протеазы ТК могут приводить к дальнейшей интенсификации дегрануляции с помощью аутокринного механизма, а также повышать либерализацию продуктов биогенеза в эозинофилах [2, 27].

Перечень заболеваний, в который вовлечена триптаза ТК, довольно широк, затрагивая сердечно-сосудистую, дыхательную, пищеварительную, репродуктивную, нервную системы (в том числе рассеянный склероз и аутоиммунный энцефаломиелит), а также опорно-двигательный аппарат, кожу, синдром внезапной детской смерти, сепсис и др. Особое значение триптаза приобретает в механизмах онкогенеза, обладая различными таргетными точками приложения на молекулярные пути прогрессирования заболевания [16, 21, 24, 25, 29, 43, 44, 45, 46].

В развитии каждого заболевания триптаза имеет свои молекулярные мишени на клетках либо компонентах экстрацеллюлярного матрикса. Молекулярные эффекты триптазы на уровне тканевого микроокружения можно дифференцировать на про- либо противовоспалительные [27, 31, 45, 47]. Наиболее часто триптаза инициирует развитие воспаления, вызывая повышение проницаемости стенки капилляров, увеличивая миграцию нейтрофилов, эозинофилов, базофилов и моноцитов за пределы микроциркуляторного русла [44]. Данные эффекты триптазы могут быть опосредованы индукцией образования кининов, ИЛ-1 и ИЛ-8 в эндотелии, что сочетается с изменением синтеза протеина межклеточной адгезии ICAM-1. Ряд исследований показал тесную вовлеченность триптазы в процессы ангиогенеза. При этом образование новых сосудов сочетается с выраженным ремоделированием СТ, связанным прежде всего с деградацией аморфного и волокнистого компонентов экстрацеллюлярного матрикса, секрецией факторов роста, цитокинов и хемокинов, ММП. Синхронная секреция ММП и триптазы не случайна, поскольку последняя обладает свойствами активировать в пределах тканевого микроокружения различные ММП, синтезированными не только ТК, но и другими клетками СТ ткани в неактивной форме. В этот список входят ММП-1, ММП-2, ММП-3, ММП-9, ММП-13 и др. Таким образом, триптаза с помощью активизации ММП способна оказывать далеко идущие перестройки внеклеточного матрикса, связанные с деградацией как волокнистого компонента, так и компонентов основного вещества, в том числе ламинина, фибронектина, ряда протеогликанов и др. [9, 33]. Наконец, показаны эффекты триптазы по отношению к клеткам фибробластического дифферона, вызывая их активное перемещение, митотическое деление, стимуляцию синтеза коллагеновых белков. В итоге эффекты триптазы способствуют как заживлению ран, так могут приводить и к фиброзным последствиям [9, 48–50].

Триптаза обладает высокой тропностью к рецепторам PAR-2, потенцируя развитие воспаления. Локализация данных рецепторов на различных клетках специфичного тканевого микроокружения может приводить к митогенным эффектам, индуцируя отек, зуд и другие симптомы. Кроме того, нейрогенное воспаление обусловлено активирующим действием триптазы на рецепторы PAR-2 афферентных нейронов. Важным регуляторным механизмом триптазы в потенцировании воспаления является стойкое повышение экспрессии рецептора PAR-2 в различных клетках. В частности, в воздухоносных путях это приводит к формированию функциональных предпосылок для обострения бронхоконстрикции, секреции слизи мукоцитами. В клетках определенных зон хрящевой ткани возрастание экспрессии рецепторов PAR-2 ведет к прогрессированию артрита. После хирургических вмешательств возрастание представленности PAR-2 на клетках мягких тканей существенно утяжеляет течение послеоперационного периода. Кроме того, важным эффектом триптазы является активация секреции клетками специфического тканевого микроокружения провоспалительных медиаторов в межклеточный матрикс, создавая повышенное фоновое содержание ряда цитокинов и хемокинов [51, 52, 53].

В свете описанных ранее эффектов триптазы важное значение имеет прогрессирование аллергических реакций. Триптаза приводит к стимуляции либерализации гистамина из внутриклеточных депо, который, в свою очередь, вызывает новое усиление секреции триптазы. Это способствует вовлечению в процесс дегрануляции дополнительных ТК, формируя условия для реализации биологических эффектов гистамина на большей площади [54]. Также, в патогенезе бронхиальной астмы триптаза вызывает активизацию пролиферации гладких миоцитов, фибробластов, клеток покровного и железистого эпителия в различных оболочках стенки дыхательных путей. Данный комплекс биоэффектов триптазы снижает проходимость дыхательных путей, в том числе за счет формирования отечных явлений в СТ оболочек бронхов, создает условия гиперреактивности бронхиального дерева к внешним стимулам, пролонгирует сокращение гладких миоцитов, вызывает рекрутинг нейтрофильных гранулоцитов и других ТК, формируя стойкий астматический статус [27, 53, 55]. Кроме того, ремоделирование СТ в стенке воздухоносных путей при бронхиальной астме сопровождается ангиогенезом, создавая дополнительные предпосылки для усиления отечных явлений в слизистой оболочке и уменьшению физиологического просвета.

В литературе рассматриваются различные механизмы влияния триптазы, способствующие росту и дифференцировке новых кровеносных сосудов, в том числе при онкогенезе [27, 56]. Доказана стимулирующая роль триптазы в неоангиогенезе при В-клеточной неходжкинской лимфоме, множественной миеломе, хроническом лимфолейкозе, меланоме и др. [46].

Химаза

Субстратами химазы являются различные компоненты внеклеточного матрикса, рецепторы, протеины, а также хемокины и цитокины [18]. Химаза человека активно гидролизует ангиотензин I до его активной формы ангиотензина II, участвуя как в локальных, так и системных механизмах регуляции артериального давления при физиологических и патологических состояниях, патогенезе гипертонической болезни. Помимо функции ангиотензина II, как эффекторного пептида ренин-ангиотензиновой системы, он также обладает эффектами в отношении регуляции клеточного роста, ангиогенеза, регенерации и ремоделирования тканей [57].

Химаза принимает участие в развитии легочной гипертензии и фиброза. Ингибиторы химазы снижали легочную гипертензию, приводили к улучшению показателей гемодинамики, уменьшению гипертрофии правого желудочка, ремоделированию сосудов легких и редукции СТ в легких [58]

Химаза напрямую способна изменять состояние многих компонентов экстрацеллюлярного матрикса и, по сравнению с триптазой, обладает более выраженным деструктивным потенциалом [18]. С другой стороны, химаза менее устойчива к ингибированию и нейтрализации со стороны экстраваскулярных антипептидаз, включая серпины и α2-макроглобулин, и имеет более короткий интервал ферментативной активности в тканевом микроокружении. Химаза способна приводить к прямым эффектам деградации фибронектина и накоплению его фрагментов в межклеточном веществе СТ, а также витронектина, ламинина и других компонентов. Эффекты химазы могут быть опосредованными, в частности, путем активации коллагеназы, ММП-2, ММП-9, ингибирования TIMP-1 и др. Химаза способна индуцировать повышение митотической и биосинтетической активности фибробластов. Важным фактом является участие химазы в ферментативной перестройке молекул проколлагена, что делает возможным процесс полимеризации тропоколлагена с формированием коллагеновых фибрилл и ростом волокна как в длину, так и толщину. Возрастание уровня химазы коррелировало с развитием фиброза при экспериментальном диабете и аутоиммунном фиброзе печени, тогда как использование ингибиторов химазы способствовало снижению прогрессирования фиброза [18]. Показана роль химазы в формировании келоидных рубцов кожи [22]. Проведенные нами исследования убедительно свидетельствуют о непосредственном участии тучных клеток в механизмах фибриллогенеза с помощью выраженного индуктивного влияния на соотношение компонентов тканевого микроокружения, в том числе вокруг клеток фибробластического дифферона (рис. 3). Кроме того, способность ТК к активной секреции индукторов фибриллогенеза часто выражается в формировании его точек инициации в непосредственной близости к цитоплазме ТК.

Химаза оказывает различное влияние на биоактивные пептиды. С одной стороны, она способна активировать ИЛ-1β, ИЛ-8, ИЛ-18, нейтрофил-активирующий пептид 2, трансформирующий ростовой фактор β, эндотелин-1 и др. В связи с этим важным представляется способность химазы, как и триптазы, оказывать провоспалительные эффекты, в частности, вызывать рекрутинг нейтрофилов, эозинофилов, базофилов,моноцитов и лимфоцитов в тканевое микроокружение [18, 59]. Как и триптаза, химаза принимает активное участие в ангиогенезе, что способствует прогрессированию онкологических заболеваний. С другой стороны, она может корректировать площадь ишемического очага, количество и гистоархитектонику интраорганных сосудов, в том числе в миокарде. Химаза способна вызывать аллергические реакции в коже с деградацией структур, ответственных за прикрепление эпидермиса к базальной мембране при дерматите, атопическом дерматите и экземе, повышать проницаемость слизистых оболочек, уменьшать барьерную функцию эпителия, усиливать проницаемость сосудистой стенки, синтез IgE и IgG1, ингибировать пролиферацию гладкомышечных клеток, вызывать развитие их апоптоза. В частности, химаза вовлечена в патогенез повышенной проницаемости сосудов при преэклампсии и болезни Крона. Химаза является мощным индуктором дегрануляции ТК и стимулятором выведения гистамина во внеклеточный матрикс, что приводит в той или иной степени к генерализации перитонита, образованию аневризмы аорты, расширению областей миокарда с метаболическими нарушениями при инфаркте, активации секреторной активности железистых клеток в дыхательных путях и др. С другой стороны, химаза вызывает деградацию субстанции Р, вазоактивного интестинального пептида, калликреина, брадикина, компонента комплемента C3а, ИЛ-1β, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-13, ИЛ-18, ИЛ-33, препроэндотелина-1, фактора некроза опухоли α и эотаксина [18, 59].

Уменьшая интенсивность процессов перехода холестерола в липопротеиновые тельца макрофагов, химаза приводит к формированию «пенистых клеток» и соответственно прогрессированию атеросклероза. Показана тесная ассоциация эффектов химазы с аневризмой аорты, хронизацией трофических язв ног, заболеваниями легких и почек, диабетической нефро-и ретинопатией, апоптозом эпителия конъюнктивы, развитием системной склеродермии, артритов и др. [18]. В то же время участие протеаз в генезе воспаления еще подлежит уточнению.

ПРОТЕАЗЫ В СТРУКТУРЕ ПОПУЛЯЦИИ ТУЧНЫХ КЛЕТОК: ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ

С целью использования протеаз в качестве информативного диагностического критерия в изучаемом органе необходимо учитывать прежде всего соотношение триптаза+- и химаза+-ТК в интраорганной популяции. При этом наиболее информативные позиции занимает технология множественного окрашивания для детекции пула ТК с одновременной экспрессий триптазы и химазы (рис. 2).Во-вторых, важное значение имеет интенсивность их контактирования с другими клетками микрорегиона органа или патологического очага. Для этого необходимо проводить дифференцированный подсчет, с какими именно клетками или структурами имеется солокализация. Это позволит более объективно интерпретировать биологические эффекты протеаз в частности и популяции ТК в целом с учетом динамики цитологических взаимоотношений в регуляции местного гомеостаза и морфогенетических процессов. Для некоторых патологических состояний данный критерий будет являться одним из фенотипических признаков прогрессирования заболевания, а также критерием оценки проводимой терапии.

Наши исследования характеристик популяции ТК при различных патологических состояниях в пределах специфического тканевого микроокружения, в том числе при трофических язвах кожи, полипах слизистой оболочки носа, заболеваниях репродуктивной системы и невынашивании беременности, ангиоиммунобластной Т-клеточной лимфоме, раке шейки матки, молочной железы и других органов, показали особенности локализации ТК в пределах специфического тканевого микроокружения [48, 56, 60–62]. Обращают на себя внимание контакты триптаза-позитивных ТК с перицитами, что может стимулировать образование дополнительного пула необходимых клеточных форм адекватно сложившейся ситуации в пределах ограниченного микрорегиона. Обращают на себя контакты ТК с лейкоцитами, в частности с нейтрофилами, эозинофилами и лимфоцитами [40]. Прилежание ТК к гладким миоцитам – довольно частое явление. При этом вполне очевидно, что ТК способны мигрировать в пласты гладких миоцитов, оказывая как регуляторное действие на сократимость, так и вызывая ремоделирование стромы трубчатых органов желудочно-кишечного тракта. Существуют морфологические подтверждения контактирования ТК с нервными окончаниями. Обнаружение триптазапозитивных ТК в периневрии может отражаться не только определением состояния межклеточного матрикса в нервном стволе, но и влиять на механизмы передачи нервного импульса, что имеет отношение и к формированию болевых ощущений. Нередко выявляется контактирование ТК с коллагеновыми волокнами, хотя нельзя исключить вероятность использования данных контактов как способа прикрепления при миграции ТК. При таком подходе мы можем учитывать прямые эффекты ТК на микроокружение, однако опосредованное действие медиаторов ТК остается за рамками морфологического исследования. Нам остается лишь косвенно связывать модулирующие эффекты медиаторов ТК на клетки, способные к биосинтезу и секреции белков межклеточного матрикса, а также иммунокомпетентные клетки.

Интересным представляется вопрос о том, насколько вероятно присутствие протеаз в экзосомах и может ли протеаза таким способом поступать в межклеточный матрикс. Судя по хромогенности внутриклеточных структур при иммуногистохимическом окрашивании, триптаза может быть не только в составе гранул, но и в определенный момент находится непосредственно в цитозоле, что совпадает либо с моментом времени ее биосинтеза, либо во время ее подготовки к секреции. При этом морфологическим свидетельством такого процесса является определение соустья клетки с окружающей средой, которая представляет собой участок цитоплазмы, прилежащий к плазмалемме, лишенной секреторных гранул [40]. В клетке при выведении триптазы при микроскопировании хорошо заметны два главных пути, из которых первый – секреция отдельных гранул или макровезикул, способных находиться на достаточно большом расстоянии от ТК и впоследствии реализовать свой функциональный потенциал. Второй путь связан с внутриклеточным лизисом гранул, подготовкой реакционной способности протеаз для оказания локальных перицеллюлярных эффектов.

В наших исследованиях мы обратили внимание на то, что триптаза- и химазапозитивные ТК могут в большом количестве определяться в тканевых локусах органов с высокой активностью ремоделирования. Создается впечатление, что ТК способны ферментативно воздействовать на довольно обширные участки тканей, железистые структуры. Высокое содержание протеаз в данных участках специфического тканевого микроокружения подтверждается интенсивной иммунопозитивностью на триптазу или химазу.

Особый интерес представляют ТК весьма маленьких размеров, наиболее часто обнаруживаемые в регенераторных зонах структурно-функциональных единиц органов, например эпителии желудочно-кишечного тракта или воздухоносных путей. Малые размеры и небольшое содержание гранул в цитоплазме таких клеток могут свидетельствовать как об их локальном происхождении, так и о наличии у них специальных возможностей при миграции между эпителиальными недифференцированными клетками регенераторных зон.

Необходимо принимать во внимание факт изменения характеристик популяции ТК во время развития патологического процесса, что представляет собой еще одну актуальную задачу морфологического анализа. При его проведении мы можем видеть лишь свидетельства краткосрочного момента патологического процесса с вовлечением биоэффектов протеаз, во время которого был получен биоматериал для исследования. Понимание роли протеаз на каждом этапе развития патологического процесса в будущем позволит локализовать роль и место протеаз ТК в патогенезе каждого конкретного заболевания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Накопленные литературные данные и результаты наших исследований биогенеза и эффектов протеаз ТК позволяют считать триптазу и химазу полифункциональными медиаторами со специфическими молекулярно-клеточными механизмами на уровне тканевого микроокружения. Вовлечение протеаз ТК в патогенез аллергии и воспаления практически всех систем организма, включая дыхательную, сердечно-сосудистую, пищеварительную, опорно-двигательный аппарат, кожу, а также онкологических заболеваний, делает целесообразным дальнейшее привлечение внимания к этой биомедицинской проблеме представителей научного сообщества и практического здравоохранения. В будущих морфологических и молекулярно-генетических исследованиях необходимо уделить особое внимание взаимодействию протеазасодержащих ТК с другими представителями клеток специфического тканевого микроокружения отдельных органов и структур экстрацеллюлярного матрикса. Изучение биологических эффектов протеаз при иммуноморфологическом исследовании расширяет современные представления о функциональном потенциале ТК, открывая новые возможности как в диагностике патологических состояний и контроле проводимой терапии, так и поиске новых фармакологических решений при лечении социально значимых заболеваний.