Несмотря на большое количество исследований, посвященных морфологическим аспектам регенерации печени, проблема регуляции регенерации еще далека от разрешения. Связано это в первую очередь с недостатком сведений о глубинных механизмах регенерации в физиологических условиях и при патолощчесдих воздействиях. Успехи последних десятилетий в области молекулярной биологии и фундаментальной иммунологии дали мощный толчок в изучении регуляции регенерации на молекулярном уровне. В первую очередь это относится к цитокинам.
Цитокины (медиаторы, факторы клеточного взаимодействия) - вещества белковой природы, продуцируются различными типами клеток организма и являются своеобразным языком общения клеток друг с другом. Стимуляторами образования цитокинов могут быть биологические, физические и химические раздражители. Действие самих цитокинов неспецифично. Экспрессия цитокинов - процесс строго регулируемый, т.е. эти факторы обычно продуцируются только активированными клетками в ответ на внеклеточный сигнал. Как правило, этот процесс происходит быстро, регулируется на всех уровнях экспрессии генов и зависит от клеточных типов и состояния развития клетки. Таким образом, цитокины представляют довольно обширную гетерогенную группу водорастворимых полипептидных медиаторов, участвующих в формировании иммунного ответа, воспалительной реакции, способствующих пролиферации, росту клеток, а также гемопоэзу. Их воздействие осуществляется при очень низких (пико- или наномолярных) концентрациях. Один и тот же цитокин может вырабатываться разными клетками, а медиатор, образующиеся в одной из клеточных популяций, может влиять на функцию разных видов клеток. Нередко разные цитокины проявляют одинаковую биологическую активность. Это обусловлено плейотропностью и полифункциональностью действия цитокинов.
Система цитокинов обладает значительной устойчивостью благодаря взаимозаменяемости, дублированию медиаторов, их многообразию, наличию синергистов и антагонистов, каскадному характеру их образования и т.д.. Семейство цитокинов включает в себя интерлейкины - IL (лимфокины и монокины), интерфероны - IFN , колониестимулирующие факторы И CSF , факторы роста - GF , факторы некроза опухоли - TNF , хемокины.
За последние 20 лет было показано, что подавляющее большинство иммунорегуляторных эффектов опосредовано цитокинами, которые с одной стороны, выполняют защитные функции, а с другой - участвуют в патогенезе многих заболеваний. Получены многочисленные свидетельства цитокиновой регуляции как нормального, так и патологически измененного ответа.
Действие цитокинов происходит чаще всего местно, там, где формируется иммунный ответ или в месте проникновения патогена. В норме цитокины, образуемые при первичном иммунном ответе, практически не поступают в кровь. Только при патологии содер жание цитокинов в сыворотке крови повышается. Течение, тяжесть, исход заболевания во многом зависят от участия цитокинов. Особая роль в индукции воспаления отводится провоспалительным ( IL -1, IL -6, IL -8, IL -12, IFN -альфа, IFN -гамма) и противовоспалительным цитокинам ( IL -4, IL -10, IL -13, TGF -бета). Провоспалительные цитокины ( IL -1, IL -6, TNF -альфа) опосредуют многие общие гематологические и метаболические сдвиги, характерные для ответа организма на инфекцию: лихорадку, нейтрофилию, гипофорремию, синтез острофазных белков и глюкокортикоидов, усиление процессов коагуляции, повышение проницаемости сосудов, снижение массы тела. Вместе с тем, они эффективно стимулируют механизмы неспецифической защиты организма и специфического иммунного ответа и активируют репаративные процессы в поврежденных тканях.
Участие цитокинов в регуляции регенерации изучено в основном на моделях частичной резекции здоровой печеночной ткани. Выявлены цитокины - TNF -альфа, IL -6, HGF ( hepatocyte growth factor ), EGF ( epidermal growth factor ), IGF ( insulin growth factor ), принимающие участие в регуляторных механизмах регенерации. Определена роль TNF -альфа и IL -6 в запуске ранних механизмов регенерации печени в ответ на ее повреждение. Молекулярные исследования идентифицировали серию непосредственно-ранних генов, таких как протоонкогены c-fos , c-myc , c-jun и jun В, которые индуцируются через несколько минут после частичной гепатэктомии и не требуют синтеза для активации. Их активируют транскрипционные факторы, существующие в клетках печени. В сравнительно недавних исследованиях были идентифицированы эти факторы - ядерный фактор каппа В ( NF - кВ) и сигнальный трансдуктор и активатор транскриптационного протеина 3 ( STAT 3), активация которых происходит как часть первичной реакции на гепатэктомию. Индуктором активации NF -кВ является TNF -альфа, уровень которого повышается за счет продукции активированных клеток-продуцентов этого цитокина - резидентных макрофагов и эндотелиальных клеток. В свою очередь NF - kB индуцирует продукцию IL -6, который активирует STAT 3. Изучение регенераторного процесса у мышей с дефицитом IL -6 выявило ключевую роль его в этом процессе. Введение рекомбинантного IL -6 этим мышам полностью восстанавливало активность STAT 3 и пролиферацию гепатоцитов. Эти первые шаги запускают каскад событий, которые включают клеточный цикл с переводом гепатоцита из спокойного состояния Go в фазу G 1 и S фазу (синтез ДНК), G 2, фазу М (митоз) и деление клетки. Обнаружено, что нарушение регуляторной системы, контролирующей G1 фазу клеточного цикла, является основой для развития гепатокарциногенеза. Эти данные в сочетании с наблюдениями над животными, у которых регенерация печени подавляется при отсутствии эндотоксинов послужили основой для гипотезы. Острая потеря печеночной ткани вызывает высокие уровнем эндотоксинов в портальной вене, что активирует клетки Купфера и эндотелиальные клетки. Стимулированные непаренхиматоаные клетки высвобождают TNF -альфа, который активирует NF - kB с последующим высвобождением IL -6. IL -6, воздействуя на близлежащие гепатоциты, трансактивирует непосредственно-ранние гены через связывание STAT 3 с последующей пролиферацией гепатоцитов.
Однако защитная роль провоспалительных цитокинов значительно снижается при повреждении уже морфологически измененной печени. Сравнение печени здоровых крыс и крыс, повергнутых хроническому воздействию этанола выявило у последних уязвимость к летальным сигналам, которые запускаются активацией I типа рецепторов TNF -альфа. Опосредуемое TNF - альфа усиление продукции гепатоцитами активных кислородных радикалов проводит к их повреждению.
Исследования по изучению роли цитокинов в повреждении, поддержании активности воспалительного процесса и регенерации измененной печени немногочисленны. Наибольшее освещение получило влияние TNF -альфа на активность воспалительного процесса в печени. Выявлено, что уровень TNF -альфа в сыворотке крови имеет положительную корреляцию с концентрацией аланинаминотрансферазой. Биоптаты печени больных хрони ческими вирусным гепатитом и циррозом печени с высокими показателями АлАТ синтезировали большее количество TNF -альфа, чем печеночная ткань с низким количеством цитолиза. При хронических вирусных гепатитах и циррозе печени TNF -альфа. отводят особую роль в тканевом повреждении. Показано, что источником этого цитокина при хронических вирусных гепатитах являются не только клетки воспалительного инфильтрата, но и гепатоциты.
Таким образом, увеличение продукции острофазных цитокинов ( IL -1, IL -6, TNF -альфа) необходимо лишь на короткий период, чтобы инициировать рост клеток. Бесконтрольность процесса приводит к стадии острофазового ответа со стимуляцией выработки амилоидных пептидов, угнетению синтеза белка гепатоцитами, ингибированию глюконеогенеза, нарушению митохондриального дыхания и индукции гепатоцеллюлярного апоптоза. Более того, стойкое увеличение уровня провоспалительных цитокинов может приводить к прогрессированию течения цирроза печени и конвертированию звездчатых клеток в коллаген-продуцирующие клетки.
Механизм, который снижает активность регенерации печени по мере прогрессирования цирротического процесса с нарастанием печеночной недостаточности, пока не определен. Поскольку пролиферация гепатоцитов, активность которой определяется по индексу антигена пролиферации клеточного ядра ( PCNA ), является существенным компонентом регенераторной реакции, на повреждение, ряд исследований посвящен изучению этого показателя, его взаимосвязи с другими компонентами, определяющими течение цирроза печени. Представляет интерес последовательность снижения индекса PCNA в зависимости от патофизиологической и патоморфологической сущности болезни печени. Пропорция гепатоцитов, позитивных на PCNA , снижается в следующем порядке: острый вирусный гепатит, хронический вирусный гепатит, цирроз печени. Таким образом, возрастающий фиброз печени может ассоциироваться с низким уровнем пролиферации гепатоцитов.
Снижение пролиферативной активности гепатоцитов при циррозе печени никак не соотносится с печеночными факторами роста. Выявлено отсутствие связи фактора роста гепатоцитов ( HGF ) с регенерацией печени после гепатэктомий пр поводу гепатокарциномы и метастазов в печени, уровень его не отличается значимо у больных циррозом печени и здоровых людей. Более того, уровень HGF был выше у больных циррозом печени в стадии декомпенсации в отличие от больных в компенсированной стадии цирроза.
TGF - альфа ( transforming growth factor - alfа) один из мощных митогенов гепатоцитов, определяется у всех больных циррозом печени, в 60% случаев у больных хроническим гепатитом и только в 33% случаев у здоровых лиц. Эти данные свидетельствуют о том, что печеночные факторы роста возрастают с ухудшением функционирования печени. Вместе с тем, обнаружена отрицательная корреляция индекса PCNA с уровнем TGF -бета1 , основного цитокина, ответственного за фиброгенез. Высказано предположение, что нарастание уровня TGF -бета1, так же как и уменьшение печеночной функции может отражать активность фиброгенеза, возрастающий фиброз.
Выявлена прямая взаимозависимость индекса PCNA от сывороточного альбумина, отражающего белковосинтетическую функцию печени. Определены количественные диапазоны индекса PCNA , позволяющие с позиции прогноза оценивать течение цирроза печени. Пациенты, у которых величина индекса была выше 4,4%, имели более высокую вероятность выживания. Индекс PCNA , равный 4,4% и ниже, существенно уменьшает вероятность выживания.
Приведенные данные литературы позволяют считать, что при цирротическом процессе острофазные цитокины (или провоспалительные цитокины) преимущественно выступают в роли повреждающих факторов, поддерживающих воспаление и фиброгенез. Представляет интерес установление уровней TNF -альфа и IL -6, определяющих течение цирроза печени, и их взаимосвязи с биохимическими показателями, отражающими белковосинтетическую функцию и активность воспалительного процесса, выявление роли противовоспалительного цитокина IL -10. Такие исследования представляются актуальными в связи с созданием рекомбинантных цитокинов и разработкой методов цитокиновой и антицитокиновой терапии.