Поиск новых генов риска бронхолегочных заболеваний

 Наши знания о заболеваниях бронхолегочной системы, полученные различными методами исследования в сочетании с молекулярно-генетическими методами поиска генов риска, помогают лучше сориентироваться в патогенезе этих заболеваний. Выделяют следующие механизмы.

 ---Нарушение протеиназно-антипротеиназного равновесия в легком, в результате чего нарушается структура легочной ткани (через протеолитические энзимы). Прототипом этого довольно частого генетического дефекта протеазно-антипротеазного равновесия является описанный выше ААТдефицит.

 ---Генетическая регуляция продукции иммуноглобулина Е (IgE) и поиск отвечающих за нее генов. У больных с атопией эта регуляция нарушена, что имеет важное значение в патогенезе БА и других подобных заболеваний.

 ---Нарушение антимикробных механизмов защиты в легком. Расшифровка генов, отвечающих за это нарушение, приведет к лучшему пониманию патогенеза болезней и новым терапевтическим возможностям.

 Внутрилегочное протеиназно-антипротеиназное равновесие. В основе патогенеза ХОБЛ лежит протеиназно-антипротеиназная теория, что было показано в экспериментах на животных и у людей. Известно, что протеиназы в легком обладают сильным поражающим механизмом, если неадекватно ингибируются их ингибиторами антипротеиназами. Так, альфа₁антитрипсин обеспечивает около 90% антиэластазной активности легкого, а дефицит ААТ - это прототип генетического субтипа ХОБЛ, обусловленного протеиназно-антипротеиназным дисбалансом. В этом случае антагонисты нам известны: это нейтрофильная эластаза и альфа₁антитрипсин. О физиологических функциях многих других внутрилегочных протеиназ и их ингибиторов известно очень мало. Однако в последние годы изучены некоторые протеиназы и антипротеиназы (табл. 1-3, 1-4).

 Таблица 1-3. Протеиназы

Обозначение	Хромосомный регион	Молекулярная масса, kDa	Происхождение	Субстрат	Ингибиторы
Серинэластаза	19p	—	АГН*	Эластин, фибронектин и др.	α1-Антитрипсин
Протеиназа-3	19р	—	АГН	Эластин	Неизвестный
Азурофилин	19р	—	АГН	Эластин	Неизвестный
Катепсин G	14q 11.2	26	АГН	Эластин	α1-Антихимотрипсин
Металлоэластаза	—	—	Альвеолярные макрофаги (новый синтез)	Эластин	TIMP** и α2-макроглобулин
Металлоколлагеназа	—	—	Специфические гранулы нейтрофилов	Коллаген	TIMP и α1-макроглобулин

 * АГН — азурофильные гранулы нейтрофилов.

** TIMP — тканевый ингибитор металлопротеиназ.

Таблица 1-4. Антипротеиназы

Обозначение	Хромосомный регион	Молекулярная масса, kDa	Клетки происхождения	Связывание
α1-Антитрипсин	14q 31–32	52 (12)	Гепатоциты и альвеолярные макрофаги	Эластазы
α1-Антихимотрипсин	14q 31–32	68 (26)	Гепатоциты и альвеолярные макрофаги	Катепсин G, химазы тучных клеток
α2-Макроглобулин	12p 12–13	720	Гепатоциты и альвеолярные макрофаги	Широкий спектр человеческих и бактериальных протеиназ, вирусов, бактерий
Антилейкопротеиназа	—	—	Клетки бронхиального эпителия	Эластаза, катепсин G

 

 Примечание. В скобках указан молекулярный вес углеводных цепей в общем молекулярном весе гликопротеинов.

 Активированные нейтрофилы высвобождают кроме серинэластазы еще и катепсин G, протеиназу3 и азурофилин из азурофильных гранул (см. табл. 1-3), и все четыре энзима поражают эластическую структуру легкого [17]. Активированные нейтрофилы аккумулируются в легких курильщиков, так же как у пациентов с ХОБЛ. Кроме этих «эндогенных» протеиназ при инфекциях бронхиального дерева из разрушенных бактерий высвобождаются высокоактивные бактерийспецифические протеиназы, которые принимают участие в разрешении рецидивирующего воспаления при ХОБЛ. Такие защитные функции в легких осуществляются антипротеиназами (см. табл. 1-4).

 Благодаря накопленным знаниям с помощью молекулярно-генетических методов были изучены еще два потенциальных гена риска для заболеваний легких - альфа₁антихимотрипсин (АСТ) и альфа₂макроглобулин-ген (А2М).

 АСТ - это ингибитор серинпротеиназы с до конца не известной физиологической функцией у человека. Это гликопротеин острой фазы, который ингибирует химазу тучных клеток и катепсин G (см. табл. 14). Он кодирован геном, принадлежащим к генной семье альфа₁антитрипсина в регионе q31 - q32 14й хромосомы и удален от ААТгена не далее чем на 130 базовых пар [49]. По многим причинам его причисляют к потенциально новым генам риска респираторных заболеваний. Он ингибирует продукцию супероксида в нейтрофилах, регулирует их хемотаксис, индуцированный катепсином G, и стимулирует продукцию протеинов острой фазы после связывания с катепсином G [24]. Описан частичный АСТдефицит среди шведского населения (практически у каждого 200го жителя). Гомозиготы этой дефектной аллели пока не найдены, а гетерозигота для дефектной аллели ассоциируется с нарушениями функции внешнего дыхания [39]. У некоторых пациентов с АСТдефицитом были обнаружены сочетания криптогенного цирроза печени с ХОБЛ. Далее с помощью PCRамплификации и прямого секвенирования были обнаружены мутации АСТгена, которые ассоциировались с аномалиями на других протеинах при ХОБЛ. Была установлена точечная мутация Pro229 - Ala, затем Len55Pro молекулярного базиса первых известных дефектов фенотипа альфа₁антитрипсина. Эта мутация была обнаружена в семье с тяжелым течением ХОБЛ в трех поколениях.

 А2М - это ингибитор протеиназ, который появляется в сыворотке человека в высоких концентрациях (8 - 10% от общего количества протеинов). У человека он не является протеином острой фазы, синтезируется в гепатоцитах, альвеолярных макрофагах и фибробластах. А2М ингибирует намного более широкий спектр протеолитических энзимов, чем альфа₁антитрипсин и АСТ, а именно все протеиназы человеческого и бактериального происхождения [4]. Человеческий А2Ммономер кодируется геном на хромосоме 12, который принадлежит генному комплексу с еще как минимум двумя близкородственными генами [12]. А2Мген крысы и человека клонирован и частично секвенирован, так же как и А2Мрецептор. В то время как уже известны его структура и механизмы влияния in vitro, физиологические функции его in vivo пока не до конца ясны. Он ингибирует практически все протеиназы и рост Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcenscens, Influenzaviren, что соответствует функциям примитивной защитной молекулы и универсального ингибитора протеиназ. Факт его локальной и регулируемой экспрессии в легких благодаря альвеолярным макрофагам позволяет предположить, что при определенных условиях в нем испытывают нужду высвобождаемые через рецептор протеиназы для процесса комплексирования и элиминации. А это, в свою очередь, должно приводить к тому, что хронические воспалительные процессы и структурные изменения в легких, согласно протеиназно-антипротеиназной теории, должны уменьшаться. В настоящее время отсутствуют исследования А2М, подтверждающие конкретные клинические проявления генетического дефекта этого протеина. Имеются данные о больных с ХОБЛ и частичным А2Мдефицитом в комбинации с дефектом субклассов иммуноглобулина G, хотя неясно, причиной или следствием тяжелого состояния больных является А2Мдефицит.

 type: dkli00014