Заместительная терапия при муковисцидозе

Заместительная терапия при муковисцидозе

1

Заместительная терапия при муковисцидозе.

Введение

«Если при поцелуе ребенка ощущается соль,

значит он скоро умрет».

Так писали в старых немецких книгах по медицине про детей больных муковисцидозом.

Многие разделы теоретической и практической медицины, в той или иной мере связанные с функционированием в норме и при патологии системы экзокринных органов и тканей, достигли в последние десятилетия высокого уровня развития. Итогом усиления интереса теоретиков и практиков к закономерностям экзосекреции стало установление существенных деталей морфофункционального становления. В частности, обнаружилась ее интеграция с деятельностью достаточно известной эндокринной системой организма, тем более что во многих железах (поджелудочная, слюнные, половые и др.) данные системы объединены не только функционально, но и морфологически.

Особенности формирования экзокринной системы в антенатальном периоде предопределяют не только множественные адаптационные реакции целостного организма, но и характер патогенеза экзокринных заболеваний взрослого человека, а также могут составить основу возможных нарушений обменных процессов. Достаточно упомянуть экзокринную систему желудочно-кишечного тракта, в столь значительной степени определяющей энергетический баланс организма, достаточное поступление пластических материалов и т.д. Под пищеварением понимается сложный процесс трансформации, и усвоения принятой пищи. В зависимости от происхождения ферментов пищеварение различается на три типа (собственное, симбионтное и аутолитическое), из которых собственное определяется экскреторной деятельностью желудочно-кишечного тракта и является основным типом у высших животных. Синтез ферментов, необходимых для собственного пищеварения осуществляется эпителиальными клетками, слюнными железами, поджелудочной и железами кишечника.

Степень выраженности, как резервных возможностей, так и способности противостоять патологическому влиянию экзокринных желез и системы в целом определяется генетическими факторами и обстоятельствами, влияющими на дальнейшее развитие. Расшифровка причины такой универсальной зкзокринопатии, как муковисцидоз (кистофиброз поджелудочной железы) проведенной в рамках глобальной программы "Геном человека", привела к установлению локализации и выделению в чистом виде не только самого гена, ответственного за формирование конечного продукта - секрета экзокринных клеток, но и белка, реализующего генетическую информацию. Тем самым была убедительно продемонстрирована генетическая детерминация и контроль экзосекреции.

Гораздо ранее была установлена роль экзогенных, алиментарных, инфекционных, токсических и пр. факторов, способствующих нарушению функционирования, как избирательных экзокринных желез, так и экзокринной системы в целом и приводящих к обратимым, острым, а порой и необратимым, хроническим процессам в отдельных экзокринных органах.

Однако сумма накопленных знаний в области изучения физиологии и патологии экзокринной системы позволяет говорить о том, что в ближайшее время предстоит выработка неких единых схем корригирующих воздействий. Естественно, этому должна предшествовать определенная работа по систематизации наших знаний в области внешней секреции.

С момента основополагающих фундаментальных работ по физиологии пищеварения была начата разработка прикладных проблем, в частности проблемы фармакологической компенсации недостаточной функции органов желудочно-кишечного тракта, особенно экзокринной части поджелудочной железы, поскольку надежды на ее стимуляцию не оправдались. Несмотря на все расширяющийся ассортимент ферментных препаратов для заместительной терапии, проблема коррекции экзокринной недостаточности поджелудочной железы и желез кишечника остается все еще нерешенной. Однако в последние годы данная проблема была продвинута благодаря внедрению в клинику нового поколения энзимных препаратов, одним из лучших из которых является Креон. В данной работе мы представляем обзор литературы по заместительной терапии интестинальными энзимами, а также собственные данные клинической апробации препарата Креон у больных муковисцидозом.

Цель курсовой работы - определить значимость ферментативных препаратов для лечения муковисцидоза.

Курсовая работа позволяет решить следующие задачи:

1. провести литературный поиск по основным разделам энзимологии;

2. провести квалифицированно экспериментальное исследование в области энзимологии по выбранной теме;

3. определить какие ферментные препараты помогают при муковисцидозе.

1. Очерк эволюции развития экзокринной ткани

Для осуществления собственной жизнедеятельности любой клетки организма и тех задач, которые предъявляет к ней целостный организм, данная клетка должна поглощать некоторое множество различных веществ, включать их в свой метаболизм и выделять во внеклеточную среду для дальнейших превращений продукты анаболизма и(или) катаболизма. В любом случае процессу выведения этих продуктов, названному экструзией [англ. extrusion выталкивание, выдавливание (Совр. словарь иностранных слов)], предшествуют вполне определенные процессы. Однако согласно традиции мы не будем отступать от терминологии, основанной на латинских корнях, и будем использовать термин секреция (secretio отделение), означающий процесс образования и выделения специализированными железами организма человека и животных особых активных веществ. При этом подразумевается, что продукт, выработанный железой, через выводной проток попадает в какую-либо полость организма или на его поверхность называется секрет, а выработанный железой, не имеющей выводного протока, а также некоторыми тканями, попадает прямо в кровь или лимфу называется инкрет.

Для того чтобы ответить на вопрос, в чем общность и различие секреции и инкреции необходимо рассмотреть вопрос формирования экзо- и эндокринной секреции в ходе эволюции.

Согласно теории А.М. Уголева секреция как таковая возникла из неспецифической экскреции, которая существовала на самых ранних стадиях эволюции живого как один из общих элементов обмена веществ между вне- и внутриклеточными средами. Необходимым условием такого обмена должна была быть возможность удаления клеткой продуктов метаболизма, т.е. экскреция. Реализация этого привела к тому, что наряду с продуктами катаболизма из клетки выделяются во внешнюю среду или интерклеточное пространство некоторое большее или меньшее количество биологически активных молекул (энзимов, гормонов, витаминов, медиаторов). На основе этой "потери" полезного материала при соответствующих условиях и происходит формирование секреторного процесса. С точки зрения полезности ход эволюции закрепил повышенное содержание в составе секретов и инкретов достаточно специфичных продуктов метаболизма клетки, необходимых для реализации соответствующих функций особых множеств клеток, ставших в дальнейшем соответствующими органами. Например, ряд клеток стали вырабатывать пищеварительные ферменты, в то время как концентрация других веществ либо уменьшалась, либо оставалась на прежнем уровне.

Качественно новым и весьма важным приобретением в процессе эволюции явилось появление способности железистых клеток - гладулоцитов - к запасанию в них некоторого количества секреторного продукта в форме секреторных гранул. Следовательно, у соответствующей клетки появилась возможность активно и незамедлительно выводить сколько-нибудь большое количество секрета в ответ на стимуляцию экструзии. Дальнейшая эволюция отшлифовала этот процесс, создав в клетке механизм одновременно и запасающей и транспортной функции: произошло образование аппарата Гольджи в виде широко развитой сети плотно упакованных и сплющенных цистерн, каждая из которых вобрала в себя различные наборы ферментов и т.п. Таким образом, во-первых, клетка обезопасила себя от нежелательного воздействия синтезируемых ею биологически весьма активных веществ. Во-вторых, дифференпировка аппарата Гольджи дала возможность для созревания и депонирования секрета. И, в третьих, возникновение избыточного продукта подвергалось уничтожению в аппарате Гольджи ради придания более или менее стабильного уровня секреторного процесса.

Таким образом, постепенно образовалась цепочка процессинга (метаболизма) внешнесекреторного продукта, при котором был задействован основополагающий принцип обратной связи. Существует общая закономерность прогрессивной эволюции (олигомеризация), согласно которой происходит консолидация однородных рассеянных клеток и их скоплений. Это положение в полной мере относится и к эволюции экзокринных желез.

У высших животных произошло разделение желез на экзо- и эндокринные, причем достаточно резко, в отличие от низших. С другой стороны, наряду с процессами консолидации разрозненных однородных клеток, происходит и объединение этих клеток в один орган - ассоциация. Так произошло с половыми железами, поджелудочной, слюнными и др. Такое образование достаточно компактных желез, объединяющих в единое целое экзо- и эндокринные части, создает предпосылки для больших вариаций тонкой местной регуляции процессов секреции экзокринных частей этих органов, в том числе с помощью паракринной секреции.

Эволюция экзогенной регуляции связана с эволюционными изменениями как нервной, так и эндокринной систем, с одной стороны, и рецепторных аппаратов клеток - с другой. Л.Г. Лейбсон предложил гипотезу о происхождении и эволюции рецепторов клеток, согласно которой особые специфические белковые соединения, входящие в липидный бислой плазматических мембран и других компонентов клеток, ставших в дальнейшем играть роль рецепторов, возникли не зависимо от появления гормонов. Рецепторные белки первоначально могли играть не рецепторную роль, а регулировать комплекс физико-химических процессов в клетке. Весь ход эволюции с появлением мутации изменили как сами рецепторы, так и гормоны и возникла их способность связываться друг с другом. Таким образом, гормоны стали стимуляторами для выполнения рецепторами их регуляторных функций.

Чаще всего гормоны характеризуются как вещества, действующие на отдаленные места своей выработки - мишени, к которым они приносятся кровью - телекринная секреция. Весьма трудно провести грань между типами инкреции, но принято отличать паракринную секрецию, при которой биологичекий эффект достигается путем местной диффузии или аутокринную, при которой действующие начала влияют на секретирующие их клетки. И если эти типы секреции, а также экзосекреты являются синтезированными в клетке продуктами, которые после выделения во вне не становятся структурными компонентами окружающей ткани, то экскреты - это вещества, выделению которых не предшествуют процессы внутриклеточного синтеза, и по существу являющиеся продуктами катаболизма, а рекреты - выделенные клеткой неизмененные молекулы и ионы.

В свою очередь секретирующие клетки различаются по типам. В тех случаях, когда завершение процесса секреции сопровождается разрушением клетки, т.е. вся клетка в конечном итоге превращается в аморфный секрет, принято говорить о голокриновой секреции. Для организма человека это очень редкий тип секреции. Несколько более часто встречается апокриновый тип, когда выделение конечного продукта сопровождается отделением апикальной части клетки. Такой тип секреции, в частности, характерен для потовых желез, локализованных в подмышечных впадинах и в промежности. Наиболее часто в организме имеет место мерокриновый тип, при котором отделения частей клетки вместе с секретом не происходит. Это определяет то обстоятельство, что при мерокриновой секреции процессы синтеза и регенерации происходят достаточно плавно, параллельно и непрерывно.

Итак, классические представления цитологии рисуют картину, согласно которой секреторные белки синтезируются в соответствии с генетической информационной программой клетки, передающейся через РНК от ДНК, на рибосомах, расположенных на мембранах так называемого гранулярного эндогогазматического ретикулума (ГЭР). Образующийся предшественник белка претерпевает соответствующие изменения одновременно с перемещением к месту своей реализации. В частности, первоначально предшественник белка перемещается во внутрь каналов или цистерн ГЭР, где он подвергается некоторым преобразованиям, и затем транспортируется к цистернам и мембранам аппарата Гольджи. В комплексе Гольджи происходит накопление секреторного белка в конденсирующих вакуолях, которые постепенно уплотняются и преобразуются в зрелые секреторные гранулы, подлежащие экструзии путем экзоцитоза. Обычно этот процесс от начала синтеза до выделения готового продукта занимает в среднем 1 - 1,5 часа. На скорость выделения образовавшегося секрета влияют скорость слияния мембран секреторных гранул с плазматической мембраной клетки, концентрационный градиент (концентрация веществ внутри клеток и в просветах ацинусов и протоков).

Важно подчеркнуть, что, вероятнее всего, сам гландулоцит способен избирать разные пути оформления и выведения секрета в зависимости от типа и вида раздражителя, его дозы и длительности воздействия. К тому же и все железистые клетки отличаются друг от друга по характеру вырабатываемых субстратов белковых, мукополисахаридных, водно-солевых. Все это находит отражение и в морфологическом строении гландулоцитов. Однако описание этих отличий уже выходит за рамки данного очерка.

2. Механизмы экзосекреции

Таким образом, при всех структурных и функциональных различиях все секретирующие клетки имеют общее происхождение, механизмы образования и внутриклеточной транспортировки секрета. Природа достаточно консервативна, что применительно к экзокринным железам и органам свидетельствует о единстве многих основополатающих механизмов. Следовательно, при кажущихся крайностях в жизнедеятельности экзокрикных желез между ними лежит практически весь спектр медицинских профессий - от педиатрии и терапии до урологии и гинекологии.

Во многих органах организма с точки зрения экзокринологии эпителий разделяется на преимущественно всасывательный, например кишечник, желчный пузырь и др., и секретирующий, например поджелудочная, слюнные и др. железы. С другой стороны, характер выделяемого секрета позволяет разделить железы внешней секреции на неслизеобразующие, состав конечного продукта которых состоит в основном из водноэлектролитного компонента (потовые, слезные, слюнные), и слизеобразующие, секрет которых кроме водноэлектролитного содержит и иной субстрат - белковый, мукопротеиновый, мукополисахаридный (поджелудочная, предстательная железы, железы эпителия респираторного гракта и др.).

Таким образом, вполне обосновано, и тому имеется множество доказательств, предположить сходство генеральных механизмов синтетических, транспортных и иных процессов в экзокринных opганах и тканях.

Хотя до настоящего времени еще нет полного представления о путях транспорта и выведения секрета из клеток, а специализация экзокринных клеток различна, тем не менее, установлены некоторые общие механизмы экзосекреции. Как известно, секреторный ответ возникает на внешний стимул "первичных мессенджеров" (посредников) - нейротрансмиттеров, гормонов, метаболитов или подавляющее действие каких-либо факторов. Секретогенные вещества, взаимодействуя с рецепторами мембран ацинарных клеток индуцируют два функционально различных пути стимуляции - через нервные и гормональные механизмы. Один из них включает активацию АЦ, которая выполняет роль вторичного мессенджера, расположенного на внутренней стороне мембраны, повышение уровня цАМФ в клетках и затем активацию цАМФ-зависимой от протеинкиназы - фермента, состоящего из двух регуляторных и двух каталитических субъединиц. Освобожденная каталитическая субъединица фосфорилирует белковый субстрат и вызывает усиление секреции.

Другой механизм действует через мобилизацию пула внутриклеточного кальция. Весьма значительную, если не главенствующую, роль в этом играет белок кальмодулин (КМ), имеющий четыре связи с кальцием, и за счет этих связей переходящий в активное состояние. Проникновение кальция в клетку может идти через АГФ-зависимые кальциевые насосы. При повышении концентрации кальция он связывается с Са2+КМ, и этот комплекс воздействует на Са-транспортирующий белок (носитель). Выходящий из клетки натрий может обмениваться на кальций, который входит в нее.

Результаты физиологических исследований показали, что в регуляции деятельности мукозных желез доминирует иннервация, имеющая холинергический и парасимпатический характер. Однако это отнюдь не исключает участия в секреции симпатических адренергических путей проведения нервных импульсов и, возможно, неадренргической нехолинергическои иннервации.

Секретогенными веществами, запускающими механизм повышения цАМФ, являются секретин и вазоактивный интестинальный пептид (ВИЛ), а вызывающими мобилизацию клеточного кальция - хастрин и холецистокинин. И хотя начальные этапы инициации секреции различны, в последующих фазах они взаимодействуют и аддитивный окончательный эффект может быть большим, чем простая сумма двух взаимодействий Секреторная активность потовых, слюнных, слезных, бронхиальных и других эккриновых желез находится под влиянием не только адренергической и холинергической систем, но и иннервации пептидными волокнами.

Эффект стимуляции мукозных желез, аналогичный симпатической нервной, был получен in vitro при воздействии на железы агонистами ?-адренорецепторов. Гистологические исследования показали, что нервы, содержащие катехоламины, располагаются как между ацинусами, так и в самих ацинусах между гландулоцитами. Нервные волокна, содержащие мелкие зернистые пузырьки, по характеру своему являются адренергическими и у человека располагаются вблизи гландулоцитов. Кроме того, способностью ускорять железистую секрецию обладает и вазоактивный интестинальный пептид (ВИЛ) и, вероятно, так называемая субстанция Р. Все вышесказанное характеризует автономный контроль секреции слизи гландулоцитами.

Роль гормонов как мощных и универсальных регуляторов жизнедеятельности клетки изучена достаточно подробно. В частности, в последние годы было показано, что пролактин (ПЛ) регулирует резорбцию хлора в экзокринных железах. Пролактин представлен в гранулах так называемой диффузной эпителиальной эндокринной системы (DEE) клеток секреторного кольца человеческих потовых клеток. Пептиды и другие гормоны, секретированные паракринно или аутокринно в клетках DEE участвуют в регуляции локальной клеточной активности. Вероятно ПЛ модулирует концентрацию хлора в секрете через реабсорбцию соли в протоках на люминальной мембране. Кроме того, ПЛ может ингибировать активность фосфолипазы А2 и освобождение арахидоновой кислоты.

Гораздо менее исследовано влияние некоторых других медиаторов. В частности, экспериментально установлено, что ацинарные клетки имеют рецепторы к простагландинам и Pg-опосредованный эффект реализуется в подавлении ферментообразования экзокринными клетками.

Образование секрета складывается из двух процессов секреции электролитов, выраженных, однако в различных железах в неодинаковой степени. Например, изотонический, богатый Сl- секрет ацинарных клеток поджелудочной железы, стимулированный ацетилхолином, холецистокинином, в разных пропорциях смешивается с изотоническим секретом, богатым НСО3, образующимся в эпителии протоков в ответ на секретин и ВИЛ.

Доля обогащенного Сl- секрета в общей секреции у человека невелика. В ответ на стимуляцию м-холинорецепторов и в меньшей степени а-адренорецепторов секрет ацинарных клеток поджелудочной железы по Сl- составу подобен плазме. Между тем, секреция опосредована переносчиками Na+/ Сl- и Na+/H+ или их эквивалентами. Это становится тем более понятно, если учесть, что движение ионов не есть самоцель, а необходимо для перемещения определенного, физиологически оправданного в данное время и при данных обстоятельствах, количества жидкости.

Законы термодинамики допускают не только чресклеточное, но и межклеточное перемещение жидкости. Однако ответ становится очевидным в пользу чресклеточного перемещения воды при самой постановке вопроса: могут ли быть соединительные межклеточные комплексы и структуры способны пропустить большое количество жидкости и не допустить при этом ощутимой для целостного организма потери выделяющихся ионов?

В свою очередь понимание единых механизмов секреции позволяет представить те механизмы полома, которые возникают при целом ряде патологических состояний и заболеваний, и на этой основе приступить к разработке и применению в практической деятельности ряда терапевтических комплексов.

2.1. Секреция поджелудочной железы

Одним из наиболее массивных экзокринных органов является поджелудочная железа, которая, кроме того, секретирует и ряд гормонов, в частности инсулин. Гормоны поджелудочной железы секретируются ?-, ?- и ?-клетками островков Лангерганса и в основном регулируют углеводный обмен в организме. Островки Лангерганса расположены среди клеток железистой паренхимы, составляющих основную массу железы.

У человека поджелудочная железа за сутки выделяет около 1,5-2 литров сока, что означает продукцию железой массой 80-100 г 20 мл на 1 г массы в сутки. Столь высокая производительность почти не имеет равных в организме человека. Панкреатический сок представляет собой сложное образование [бесцветная изоосмотичная плазме крови жидкость щелочной реакции (рН 7,8-8,4), без запаха и с удельным весом 1007-1009], которое достаточно условно можно разделить на два компонента. Во-первых, это его главная составляющая - органические вещества в основном белкового происхождения, наиболее важными из которых являются пищеварительные ферменты: протеазы, липаза, амилаза, в общей сложности до 12 ферментов. Из 6-8 пищеварительных ферментов, ежедневно выделяемых в желудочно-кишечный тракт человека, 4-5 г вырабатывается поджелудочной железой. Во-вторых, это водоэлектролитный компонент, содержащий в числе прочих бикарбонаты, микроэлементы, а также слизь. Образование панкреатического секрета является суммой двух процессов секреции электролитов. Изотонический, богатый С1- секрет, образующийся, по-видимому, в ацинарных клетках и высвобождающийся под действием ацетилхолина и холецистокинина-панкреозимина, в различных пропорциях смешивается с изотоническим секретом, богатым НСО3, который, вероятно, образуется в эпителии протоков в ответ на секретин и ВИЛ. Доля обогащенного С1- секрета ацинарных клеток в общей секреции у человека минимальна.

В постнатальном периоде поджелудочная железа начинает особенно интенсивно развиваться в периоде от 6 мес до 2 лет, что обусловлено качественным и количественным изменением питания. В ответ на введение секретина поджелудочная железа отвечает увеличением всех ферментов у детей старше 2-х лет. Однако развитие железы продолжается и в более старшем возрасте, что прослеживается морфологически в постепенном появлении бугристости и стирании границ между дольками.

Паренхима поджелудочной железы представляет собой отдельные трубчато-альвеолярные дольки, состоящие из эпителиальных клеток, секретирующих панкреатический сок. Структурная единица паренхимы железы - ацинус - состоит из 8-12 ацинарных клеток, нескольких центроацинарных клеток, межклеточных секреторных капилляров и внутридолькового протока. Ацинарные клетки поджелудочной железы имеют форму усеченного конуса с широким основанием и содержат 22% грубого шероховатого ретикулума, митохондрии составляют около 8%, зимогенные гранулы - 6,4% и конденсированные вакуоли - 0,7%. В секреторных клетках различают исчерченный наружный пояс и внутренний зернистый. Таким образом, морфология секреторных клеток поджелудочной железы типична для клеток, вырабатывающих белковый секрет. Н.К. Пермяков и соавт. выделяют пять фаз секреторного цикла, развертывающегося на определенных территориях клетки:

v поступление веществ (капилляры, базальные и цитоплазматические мембраны);

v синтез первичного секрета (рибосом, шероховатый ретикулум);

v созревание секрета (комплекс Гольджи);

v накопление секрета (околоядерная зона, апикальные отделы);

v выделение секрета (апикальные цитомембраны, тонофибриллы)

Страницы: 1, 2, 3