2023 год № 1
Обзоры литературыDOI:10.35177/1994-5191-2023-1-18
УДК 616-092.18
Максим Сергеевич Макаров1, Наталья Валерьевна Боровкова2, Майя Викторовна Сторожева3, Аслан Курбанович Шабанов4, Сергей Сергеевич Петриков5
Патофизиологические особенности тромбоцитов при сепсисе
1-5НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, Москва, Россия
1mcsimmc@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0002-2184-2982 2borovkovanv@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0002-8897-7523 3mayya.storozheva@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-1927-2404 4shabanovAK@sklif.mos.ru, https://orcid.org/0000-0002-3417-2682 5petrikovss@sklif.mos.ru, https://orcid.org/0000-0003-3292-8789 Аннотация:
В статье приводится обзор данных о патофизиологическом действии тромбоцитов человека в условиях сепсиса. Развитие сепсиса создает риск спонтанной активации и гиперактивации тромбоцитов без воздействия стандартных индукторов агрегации. Тромбоциты активируются при контакте с бактериальной флорой, поврежденным эндотелием, лейкоцитами. На фоне септических осложнений заметно усиливается медиаторная активность тромбоцитов, которая может вызывать апоптоз клеток солидных органов. Выраженным патофизиологическим действием при сепсисе обладают тромбоцитарные микрочастицы (ТМч), способные длительно циркулировать в крови. Апоптоз может быть индуцирован при непосредственном контакте тромбоцитов, их апоптотических телец или ТМч с клетками организма. Высокое содержание в тромбоцитах биологически активных веществ потенциально создает проапоптотического действия тромбоцитов. Для цитирования: Патофизиологические особенности тромбоцитов при сепсисе / М.С. Макаров, Н.В. Боровкова, М.В. Сторожева и др. // Дальневосточный медицинский журнал. - 2023. - № 1. - С. 99-108. http://dx.doi.org/10.35177/1994-5191-2023-1-18.
Ключевые слова:сепсис, апоптоз, тромбоциты, гранулы, тромбоцитарные микрочастицы
Maksim S. Makarov1, Natalya V. Borovkova2, Maja V. Storozheva3, Aslan K. Shabanov4, Sergey S. Petrikov5
Pathophysiological platelet role during sepsis
1-5N.V. Sklifosovsky Scientific Research Institute of Emergency Medicine, Moscow, Russia
1mcsimmc@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0002-2184-2982 2borovkovanv@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0002-8897-7523 3mayya.storozheva@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-1927-2404 4shabanovAK@sklif.mos.ru, https://orcid.org/0000-0002-3417-2682 5petrikovss@sklif.mos.ru, https://orcid.org/0000-0003-3292-8789 Abstract:
The review presents data about human platelets' influence during sepsis. Sepsis severity induces risk of platelet spontaneous activation and hyperactivation on absence of standard agonists. Platelets could be activated during contact with bacteria, damaged endothelium and leucocytes. Enhanced platelets' mediator activity could stimulate cell apoptosis in solid organs. Platelet microparticles (PM) have prominent pathophysiological effects due to their long-term circulation. Close cell contact with platelets, their apoptotic particles and PM is another reason of apoptosis. High value of biologically active components in platelets may be key role for apoptotic processes. For citation: Pathophysiological platelet role during sepsis / M.S. Makarov, N.V. Borovkova, M.V. Storozheva, et al. // Far Eastern medical journal. - 2023. - № 1. - P. 99-108. http://dx.doi.org/10.35177/1994-5191-2023-1-18.
Key words:sepsis, apoptosis, platelets, granules, platelet microparticles
Воспалительный процесс при сепсисе во многом обусловлен дисфункцией и гиперактивацией клеток сосудистого эндотелия, полиморфоядерных лейкоцитов, лимфоцитов [8, 15, 35]. Вместе с тем, есть все основания считать, что большую роль в развитии септических осложнений играют тромбоциты человека. Не вызывает сомнений, что физиологическое содержание биологически полноценных тромбоцитов в крови является необходимым для нормальной жизнедеятельности организма. Однако при патологии, тромбоциты человека могут стимулировать многие патофизиологические реакции [22, 26, 37, 51], в том числе индуцировать апоптоз клеток, что в условиях генерализованного воспаления приводит к развитию недостаточности систем органов [1, 6, 16, 53]. Целью данного обзора литературы является описание особенностей патофизиологического действия тромбоцитов в условиях сепсиса.
Взаимодействие тромбоцитов с патогенами Тромбоциты обладают способностью распознавать патогенные микроорганизмы благодаря наличию на плазматической мембране рецепторов определенного типа. К ним относятся Toll-подобные рецепторы, FcγRII, рецепторы комплемента [10, 32, 53]. Кроме того, возможно взаимодействие стандартных тромбоцитарных рецепторов адгезии с бактериями, покрытыми белками плазмы [51, 57]. В большинстве случаев взаимодействие с патогенами вызывает физиологическую активацию тромбоцитов, направленную на связывание патогенных микроорганизмов и сопровождающуюся выбросом провоспалительных факторов, а также активных форм кислорода, которые в норме стимулируют защитные антибактериальные процессы [7, 13, 55]. Однако тесный контакт с патогенными микроорганизмами или их эндотоксинами может вызывать избыточную и неконтролируемую активацию тромбоцитов. Установлено, что при инкубировании in vitro тромбоцитов человека с клетками Escherichia coli и Staphylococcus aureus бактериальный гемолизин С вызывает образование пор в тромбоцитарных мембранах, через которые в цитоплазму тромбоцитов проникает α-токсин - блокатор анти-апоптотических белков [56]. Это приводит к деградации внутриклеточного актинового скелета, вакуолизации цитоплазмы, нарушению работы митохондрий, что в конечном итоге запускает апоптоз во всей популяции тромбоцитов [57]. Вместе с тем, действие бактериального гемолизина способно вызывать спонтанную дегрануляцию тромбоцитов в отсутствии явного индуктора активации [13, 55]. Этот эффект также выражен при контакте тромбоцитов in vitro и in vivo с липополисахаридами, входящими в состав мембран патогенных бактерий и грибов [47, 55]; примечательно, что липополисахариды патогенных микроорганизмов (ЛПСМ) взаимодействуют главным образом с Toll-подобными рецепторами тромбоцитов (TLR 4), которые в норме не вызывают активацию тромбоцитов [48]. При контакте с патогенными микроорганизмами в тромбоцитах не наблюдается изменений, характерных при действии стандартных индукторов активации, в частности не происходит выраженной быстрой агрегации тромбоцитов, а процесс полной дегрануляции может занимать несколько часов [17]. С другой стороны, связывание ЛПСМ с TLR4 стимулирует сплайсинг мРНК интерлейкина-1β в цитоплазме тромбоцитов, с последующим синтезом этого белка de novo [10, 33]. Экспрессия интерлейкина-1β на мембране тромбоцита играет важную роль в индукции острофазного ответа на инфекцию, стимулирует экзоцитоз тромбоцитарных гранул аутокринным путем, а также активирует другие тромбоциты. В результате у септических пациентов на фоне эндотоксемии резко возрастает риск микрососудистых тромбозов. С учетом того, что тромбоциты содержат уже готовые мРНК, ЛПСМ-индуцированная экспрессия этими клетками интерлейкина-1β не может быть блокирована с помощью стандартных антибактериальных препаратов, ингибирующих синтез РНК; снизить ЛПСМ-индуцированную агрегацию тромбоцитов in vitro можно путем использования блокаторов рецепторов к интерлейкину-1β [7], однако даже в этом случае сохраняется риск спонтанной активации клеток. Есть данные, что у мышей с летальной дозой ЛПСМ (20 мг на кг веса) внутривенное введение тромбоцитарного фактора активации (PAF) в концентрации от 1 до 5 мг значительно снижает уровень всех основных про-воспалительных факторов, а также уменьшает риск развития апоптоза лимфоцитов в солидных органах (печень, легкие, селезенка) [11, 12, 13, 14]. Это наблюдение весьма любопытно, поскольку в норме PAF обладает чрезвычайно сильным про-агрегантным действием [22] даже при очень низких концентрациях, что должно лишь усиливать воспалительный ответ. По всей видимости, в условиях сепсиса метаболическая роль PAF меняется и направлена на предотвращение эндотоксического шока, в частности, путем резкого усиления продукции анти-воспалительного интерлейкина-10, который подавляет активность воспалительных цитокинов [30, 54], снижает риск апоптоза лимфоцитов и значительно способствует выживаемости в условиях летальной дозы ЛПСМ. Необходимо подчеркнуть, что у лабораторных животных анти-воспалительный эффект проявляется лишь в том случае, если введение PAF проводилось непосредственно после введения ЛПСМ или в первые 3 часа [54]; более позднее введение PAF гораздо менее эффективно и само по себе способно вызывать гиперактивацию тромбоцитов. Для устранения риска ЛПСМ-индуцированной активации тромбоцитов необходима полная элиминация патогенной флоры из кровотока. Контакт тромбоцитов с клетками эндотелия и клетками крови Эндотелиальная дисфункция является одним из ведущих патогенетических механизмов развития сепсиса и септического шока. Повреждение гликокаликса на поверхности клеток эндотелия способствует синтезу молекул адгезии, таких как P-селектин, Е-селектин и ICAM-1 (молекула межклеточной адгезии 1), что в свою очередь приводит к активации тромбоцитов крови [25, 45]. Активация Toll-подобных рецепторов эндотелиоцитов запускает высвобождение тканевого фактора свертывания крови и ингибитора активатора плазминогена 1, стимулируя гиперкоагуляцию [7, 32]. При определенных полиморфизмах Toll-подобных рецепторов дополнительно увеличивается риск спонтанной активации тромбоцитов и тромботических осложнений [4]. Массовая активация тромбоцитов при сепсисе развивается также при межклеточном взаимодействии с нейтрофилами и моноцитами крови. Тромбоциты обладают высокой способностью к адгезии на различных субстратах, однако в норме напрямую не контактируют с клетками, за исключением лейкоцитов. При контакте с P-селектином на поверхности активированных и апоптотических тромбоцитов происходит активация лейкоцитарного рецептора MAC-1, который стимулирует адгезию нейтрофилов и моноцитов на поверхности тромбоцитарного агрегата, а также выработку моноцитами провоспалительных цитокинов, прежде всего IL6 [7, 8, 9]. С другой стороны, лейкоциты содержат ряд рецепторов (CD40, CCR и др.), способных фиксировать интактные тромбоциты на плазматической мембране, с последующей их активацией и дегрануляцией [13, 20]. Известна способность нейтрофилов формировать так называемые внеклеточные ловушки (neutrophil extracellular traps, NET). В образовании NET важную роль играет индукция связывания нейтрофилов с активированными тромбоцитами посредством TLR4 и его лиганда. В состав NET входят нуклеосомные фрагменты хроматина и протеолитические ферменты, действие которых вызывает разрушение мембран микроорганизмов и их гибель. При этом компоненты NET индуцируют спонтанную активацию тромбоцитов и повышают риск тромбообразования [34]. В условиях сепсиса и выраженной бактериемии выброс NET нейтрофилами резко усиливается, что стимулирует развитие гиперкоагуляции. Широко описана CD40-опосредованная активация тромбоцитов: интенсивное взаимодействие тромбоцитов с CD40 наблюдается при острых воспалительных реакциях, включая сепсис [15]. С другой стороны, в условиях оксидативного стресса сами тромбоциты начинают интенсивно экспрессировать на своей поверхности лиганды к CD40, что дополнительно усиливает гиперактивацию лейкоцитов и образование лейкоцит-тромбоцитных агрегатов [20]. В условиях сепсиса тромбоцит-лейкоцитарные взаимодействия не только запускают развитие системной воспалительной реакции, но также инициируют апоптотическую гибель клеток солидных органов. Установлено, что при сепсисе лейкоциты избирательно связываются с поврежденными клетками печени (гепатоцитами и эндотелиоцитами синусов), запуская в них апоптотические изменения, и привлекают в эту область тромбоциты [17, 27]. Кроме того, тромбоциты сами по себе также способны адгезировать на патологических гепатоцитах; именно конгломераты из тромбоцитов и лейкоцитов дают в результате наибольший уровень апоптоза клеток печени. В основе такого контакта тромбоцитов и лейкоцитов может лежать действие лейкоцитарного хемоаттрактанта CCL-5, локализованного в α-гранулах тромбоцитов [15, 17]. Тромбоцит-лейкоцитарная индукция апоптоза в клетках печени может происходить даже при отсутствии септических осложнений, например, подобный эффект наблюдается в изолированной печени крыс при холодовой реперфузии [42]. Поэтому не исключено, что дисфункция трансплантата печени человека в раннем постоперационном периоде обусловлена, в том числе, совместным патофизиологическим действием тромбоцитов и лейкоцитов. При сепсисе в макрофагах и циркулирующих тромбоцитах удается выявить проапоптотический белок гранзим В, в норме характерный только для Т-киллеров и NK-клеток [19, 21, 44]. В опытах с хирургической индукцией сепсиса у мышей показано, что тромбоциты вызывают массовый апоптоз изолированных спленоцитов с фенотипом CD4+. Примечательно, что в данном случае проникновение гранзима В в клетки не связано с действием вспомогательного белка перфорина (выделяемого в норме Т-киллерами и NK-клетками), поскольку даже у перфорин-нулевых (не способных синтезировать перфорин) мышей также наблюдался выраженный гранзим В-индуцированный апоптоз спленоцитов [44]. По данным гистохимического анализа, у мышей при сепсисе число тромбоцитов, депонированных в селезенке и легких, возрастает в десятки раз и одновременно с этим наблюдается очень высокий уровень апоптоза в этих органах; при этом у гранзим В дефицитных животных апоптоз клеток селезенки остается неизменным и практически отсутствует в легких [19]. Механизм действия тромбоцитарного гранзима В, а также причины его экспрессии в мегакариоцитах при сепсисе остаются невыясненными, хотя установлено, что содержащие гранзим В тромбоциты или ТМч наиболее интенсивно запускают апоптоз после непосредственного контакта с клеткой или с прилегающим к ней субстратом. Показано, что блокировка α2β3-рецептора адгезии тромбоцитов с помощью препаратов-антиагрегантов в 2-2,5 раза снижает уровень гранзим В индуцированного апоптоза [44], однако не прекращает его полностью. Весьма важно то, что адгезивная активность тромбоцитов может быть запущена при контакте с неканоническими рецепторами адгезии, например, такими как белок Wnt5a, который экспрессируется на поверхности клеток меланомы и вызывает хемотаксис тромбоцитов, стимулируя их адгезию, агрегацию и дегрануляцию [23]. В то же время есть данные, что в условиях сепсисоподобного синдрома (вызванного инъекцией высоких доз TNF-α) рост меланомы и ее метастазирование тормозится [24]. Вероятно, избыточная активность тромбоцитов оказывает на клетки меланомы такое же проапоптотическое действие, как и на нетрансформированные клетки. Не исключено, что при определенных условиях сепсисоподобная гиперактивация тромбоцитов может быть использована при терапии опухолевых заболеваний. Тромбоцитарные микрочастицы При активации тромбоцитов часть гранул секретируется в виде цельных одномембранных везикул (микрочастиц) диаметром от 0,1 до 1 мкм с фенотипом CD31+CD41+/СD42+ [39]. Тромбоцитарные микрочастицы (ТМч) могут циркулировать в крови в течение нескольких часов и реализовывать свой биологический потенциал далеко за пределами зоны дегрануляции тромбоцитов. В норме ТМч необходимы для усиления процессов свертывания крови в зоне повреждения сосудов, с последующим запуском процессов репарации и регенерации, а также для передачи межклеточных сигналов [36, 37, 49]. У септических пациентов концентрация циркулирующих ТМч в крови многократно возрастает, что не только дополнительно усугубляет развитие генерализованной воспалительной реакции, но также способствует запуску апоптоза во многих клетках, в первую очередь, образующих сосуды [28]. Во многом проапоптотическое действие ТМч обусловлено наличием в их мембране NADPH-оксигеназы, которая осуществляет расщепление NADPH с образованием супероксид радикала кислорода; в норме активность NADPH-оксигеназы направлена на уничтожение адгезировавших или фагоцитированных бактерий [3]. При сепсисе ТМч создают избыточную активность NADPH-оксигеназы, в результате чего в крови резко возрастает концентрация активных форм кислорода. Это неизбежно приводит к окислительному стрессу и апоптозу лейкоцитов и эндотелиальных клеток, к которым ТМч имеют высокое сродство [29]. Помимо этого, существует еще ряд факторов запуска апоптоза эндотелия через ТМч. К ним относятся: неконтролируемое увеличение содержания оксида азота - у септических пациентов его концентрация может превышать норму в 5 раз из-за действия NO-синтазы на поверхности ТМч [21]; активность секретируемой фосфолипазы А2, которая расщепляет фосфолипиды плазматической мембраны эндотелия, снижая ее общий отрицательный заряд [32, 45]; разрушение гликокаликса лизосомальными ферментами ТМч, что облегчает возможность последующей адгезии на эндотелии тромбоцитов, лейкоцитов и самих ТМч [29, 35]. Все это создает угрозу массовой гибели эндотелиальных клеток и дополнительно увеличивает риск коагулопатий; высокая способность ТМч к образованию активных форм кислорода также повышает риск развития апоптоза в клетках солидных органов, а также в миокарде [46, 48, 49, 50]. Предотвратить про-апоптотическое действие ТМч можно с помощью блокаторов NO-синтазы или с помощью аналогов супер-оксид дисмутазы, при этом необходимо помнить, что избыточное образование ТМч является лишь следствием исходной гиперактивации тромбоцитов. Цитокиновый состав как фактор патофизиологического действия тромбоцитов Гранулы тромбоцитов содержат большое количество цитокинов, обладающих выраженным про-воспалительным действием. К ним относятся фактор некроза опухолей альфа (TNF-α), интерлейкины-1, -6, -8, хемокины CXCL7, CCL5 [22]. В норме эти факторы участвуют в активации клеток иммунной системы, в регуляции процессов репарации и регенерации тканей [12, 36], однако в условиях резкого избытка они способствуют развитию медиаторно-воспалительной агрессии, которая неизбежно вызывает апоптоз клеток крови, в первую очередь, лейкоцитов [34, 35, 51, 53]. Кроме того, в опытах in vitro показано, что высокие концентрации TNF-α, IL1 и IL6 стимулируют рецепторно-зависимый запуск апоптоза (через регуляторную каспазу-8) в клетках самых разных типов, что в условиях целого организма сопровождает развитие органной дисфункции [6,24]. С другой стороны, стимуляцию апоптоза in vitro также вызывают избыточно высокие дозы тромбоцитарного фактора роста (PDGF), фактора роста фибробластов (FGF), трансформирующий фактор роста (TGF-β1), которые также секретируются тромбоцитами и считаются необходимыми для стимуляции пролиферативной активности клеток [5, 23, 40]. Многие компоненты тромбоцитов могут обладать как физиологическим, так и патофизиологическим действием [22], что затрудняет прогнозирование биологического эффекта тромбоцитов в условиях тяжелых патологий. Неоднократно показано, что для эффективной стимуляции репаративных и регенеративных процессах в тканях необходимо синергетическое действие провоспалительных цитокинов и факторов роста, секретируемых тромбоцитами [38, 40]. В составе тромбоцитов некоторые провоспалительные цитокины, в частности TNF-α, могут быть ко-локализованы с ангиогенными факторами и TGF-β1 [2], поэтому при активации тромбоцитов высвобождение факторов роста идет параллельно с выбросом TNF-α, что может стимулировать как репаративные, так и воспалительные процессы. В составе ТМч тромбоцитарные компоненты способны циркулировать в крови в течение и осуществлять медиаторную деятельность независимо от активности самих тромбоцитов. Есть данные, что в малых концентрациях некоторые тромбоцитарные цитокины постоянно присутствуют в плазме [2, 49]. Резкий рост свободных цитокинов, секретируемых тромбоцитами, указывает не только на дисрегуляцию тромбоцитарного звена гемостаза, но также на нарушение морфофункционального статуса тромбоцитов в целом. В связи с этим актуальным представляется мониторинг качества тромбоцитов у пациентов с септическими осложнениями. Участие тромбоцитов человека в патогенезе сепсиса в значительной степени обусловлено их повышенной секреторной и медиаторной активностью, которая может быть запущена многими, в том числе неканоническими путями. Взаимодействие тромбоцитов с клетками при сепсисе приводит к развитию гиперкоагуляции, образованию микротромбов, чрезмерному увеличению концентрации некоторых провоспалительных цитокинов и факторов роста, индукции апоптотической гибели как иммунокомпетентных клеток, так и клеток органов, что лежит в основе недостаточности органов и систем. Поэтому разработка адекватных подходов к снижению гиперреактивности тромбоцитов у септических пациентов является актуальной медико-биологической задачей.
|
|||||||||||||||||||||
Адрес: 680000, г. Хабаровск, ул. Муравьева-Амурского, д.35
Телефон: (4212) 76-13-96
© 2010 ДМЖ Электронная версия журнала (ППИ)
«Дальневосточный медицинский журнал» |