В последние годы в мире все большее внимание уделяется исследованию стадии завершения (resolution) воспалительного процесса. Было показано, что завершение воспаления - активный процесс, управляемый многими эндогенными регуляторами. Нарушение процессов завершения является одной из главных причин возникновения хронических воспалительных заболеваний. На базе этих исследований была сформулирована новая стратегия лечения воспалительных заболеваний, основанная на фармакологическом регулировании стадии завершения воспалительного процесса. И как следствие, предложена стратегия поиска и разработки противовоспалительных препаратов нового поколения. В предлагаемой статье мы попытались дать общий обзор основных положений новой стратегии. Кроме этого, мы уделили внимание методическим аспектам скрининга препаратов, регулирующих процесс завершения воспаления.

Воспаление – сложный процесс, в который вовлечены многие типы клеток, и который регулируется большим количеством медиаторов, как низкомолекулярных, так и высокомолекулярных. В настоящее время процесс воспаления принято разделять на три основных стадии [1]:

• инициация (onset)
• максимальное развитие (peak)
• завершение (resolution)

На рисунке 1 эти стадии показаны в виде простой схемы. Воспалительный процесс может вызываться разнообразными причинами (чужеродными микроорганизмами, травмами различной природы и т. д.). Однако, на данной схеме мы ограничились случаем, когда воспаление вызывается проникновение чужеродного микроорганизма (патоген). В упрощенном виде процесс воспаления может быть представлен следующим образом. На стадии инициации патоген распознается тучными клетками, которые в течение короткого времени выделяют большое количество медиаторов, стимулирующих воспаление. Этот процесс имеет взрывной характер, и приводит к тому, что нейтрофилы из кровяного русла начинают активно мигрировать в очаг воспаления. В течение короткого времени (часы) количество нейтрофилов в очаге достигает максимума. Наступает стадия максимального развития воспалительного процесса. Нейтрофилы в очаге воспаления выделяю большое количество цитотоксических агентов (в первую очередь, активные формы кислорода). Выделяемые нейтрофилами цитотоксические агенты не специфичны, и вызывают разрушение как чужеродного патогена, так и собственных тканей организма. Кроме того, сами нейтрофилы подвергаются процессу апоптоза (клеточной гибели). Таким образом, в течение стадии развития в очаге воспаления накапливаются продукты разрушения патогена, собственных тканей организма и мертвые (апоптические) нейтрофилы. Поскольку продукты разрушения сами являются стимуляторами воспаления, то стадия развития может продолжаться сколь угодно долго и воспаление перейдет в хроническую форму. Для предотвращения такого сценария, на стадии развития воспаления в организме происходит переключение (switch) синтеза медиаторов с провоспалительных (pro-inflammatory) на противовоспалительные - медиаторы завершения (pro-resolution). К медиаторам завершения относятся в первую очередь производные арахидоновой кислоты: липоксины, резольвины, простогландин D2 и др. Из белковых регуляторов в первую очередь следует отметить трансформирующий фактор роста (TGF-β), играющий важнейшую роль в развитии завершающей стадии воспалительного процесса. Медиаторы завершения с одной стороны ингибируют миграцию нейтрофилов в очаг воспаления, а с другой стороны стимулирую миграцию макрофагов. Таким образом, воспалительный процесс переходит из стадии развития в стадию завершения. На стадии завершения макрофаги в очаге воспаления поглощают (фагоцитируют) остатки разрушенного патогена, собственных тканей и апоптические нейтрофилы. После этого макрофаги покидают очаг воспаления через лимфатические протоки. Контакт с апоптическими нейтрофилами стимулирует в макрофагах синтез и выделение TGF-β, который окончательно подавляет остаточные воспалительные явления. Таким образом, на стадии завершения, происходит остановка активного воспалительного процесса и очищение тканей от продуктов разрушения. После завершения очищения, ткани в очаге воспаления получают возможность восстановиться до исходного, нормального состояния.

Рис. 2. Динамика изменения количества клеток в очаге воспаления

Ясно, что стадия завершения является критически важной для всего воспалительного процесса. Если процесс завершения начнется позже необходимого времени, ткань в очаге воспаления подвергнется такому сильному разрушению, что не сможет восстановиться до нормального состояния после завершения воспалительного процесса. В этом случае на месте очага воспаления останется рубец.

Если процесс завершения будет недостаточно интенсивным, а миграция нейтрофилов в очаг воспаления будет ингибирована не до конца, воспаление может перейти в хроническую форму. Именно поэтому, в последние годы, исследованию процесса завершения воспаления уделяется столь значительное внимание. В частности, были выделены и изучены основные эндогенные низкомолекулярные медиаторы, стимулирующие начало стадии завершения. В основном это производные арахидовой кислоты: липоксины, резольвины, простагландин D2 и др. Из белковых медиаторов, как уже говорилось, важнейшую роль в развитии завершающей стадии воспаления играет трансформирующий фактор роста (TGF-β). Много данных было получено о влиянии этих медиаторов на активность основных эффекторных клеток воспалительного процесса - нейтрофилов и макрофагов. Желающие более подробно ознакомиться с результатами этих исследований могут обратиться к опубликованным в последние годы обзорам, например [1-3].

На основании этих исследований, ведущие специалисты в области воспаления, такие как Чарлз Сёхан, Дерек Гилрой, Сью Брайн, Мауро Перретти и др., предложили новую стратегию лечения воспалительных заболеваний. Суть этой стратегии заключается в следующем. Для успешного лечения воспалительных заболеваний (в первую очередь, хронических) необходимо основное внимание уделить фармакологическому регулированию процессов завершения воспаления.

До сих пор при лечении воспалительных заболеваний основной упор делался на подавление воспалительного процесса на стадии инициации и/или развития. Несмотря на очевидные успехи, эта стратегия во многих случаях приводит лишь к уменьшению интенсивности болезненных проявлений, но не к излечению. В качестве примера можно привести такое широко распространенное заболевание, как ревматоидный артрит. В настоящее время лечение этого заболевания проводится в основном препаратами ингибирующими активность циклооксигеназы - ключевого фермента синтеза медиатора воспаления - простогландина E2. Однако такое лечение чаще всего приводит лишь к уменьшению симптомов, но сам хронический воспалительный процесс продолжается, пусть даже и в слабой форме.

Согласно новой концепции, основная причина хронического воспаления заключается в том, что процесс воспаления не был до конца остановлен на стадии завершения. И соответственно, лечение должно проводиться препаратами, которые нормализуют и/или усиливают процессы завершения воспалительного процесса, а не подавляют его развитие.

В апреле 2006 года в Лондоне проходил конгресс «Контроль острого воспаления». По результатам работы конгресса группа ведущих ученых опубликовала совместную статью, в которой были изложены основные доводы в пользу новой стратегии лечения воспалительных заболеваний [1]. Кроме этого, мы можем порекомендовать работу Д. Гилроя с соавторами [4], опубликованную в 2004 г.

Естественно, возникает вопрос: какие препараты для регуляции процесса завершения имеются в арсенале медиков? К сожалению, в настоящее время таких препаратов практически нет. Связано это в первую очередь с тем, что молекулярные и клеточные механизмы завершения воспаления были изучены лишь в последние годы, да и то лишь в первом приближении. Поэтому на разработку препаратов нового поколения, регулирующих процесс завершения воспаления, просто не хватило времени.

В то же время, было бы вполне логично предположить, что препараты нового поколения могут быть обнаружены среди лекарственных средств, уже применяемых для лечения воспалительных заболеваний. Особенно это касается многокомпонентных смесей, таких как препараты чайного дерева, куркумы, босвеллии и др. Молекулярные и клеточные механизмы действия таких смесей изучены довольно слабо. Вполне логично предположить, что в их составе могут присутствовать, в том числе и компоненты, регулирующие процессы завершения воспаления. В качестве иллюстрации вышесказанного, можно привести данные о том, что куркумин регулирует продукцию TGF-β [5], а экстракт Boswellia serrata ингибирует продукцию лейкотриенов нейтрофилами в процессе воспаления.

Очень интересен в этом смысле пример аспирина. Поскольку известно, что аспирин ингибирует активность циклооксигеназы, он считался препаратом, блокирующим развитие воспаления. Однако в последнее время было показано, что аспирин не просто ингибирует активность циклооксигеназы, а модифицирует ее ферментативную активность. Модифицированный фермент синтезирует 15R-HETE - метаболит, который затем 5-липоксигеназа превращает в 15-эпи-липоксин A4. В свою очередь, последний является стимулятором процессов завершения воспаления [7]. Таким образом, есть все основания считать аспирин противовоспалительным препаратом, действующим на стадии завершения.

И все же, несмотря на эти отдельные факты, нужно признать, что фармакологических препаратов, регулирующих процесс завершения воспаления, в настоящее время нет. Тем более остро стоит проблема поиска таких препаратов. Естественно, в первую очередь возникает два основных вопроса. Где искать? И как искать? Как мы уже говорили, на наш взгляд, перспективным источником таких препаратов могут быть сложные, многокомпонентные смеси, обладающие противовоспалительным действием. Такие, например, как препараты чайного дерева, куркумы, босвеллии и др. Поскольку противовоспалительный эффект этих смесей показан, а механизмы действия до конца не ясны, можно предположить, что один или несколько компонентов таких смесей обладают способностью регулировать именно стадию завершения воспаления.

Рис. 3. Основные количественные характеристики стадии завершения воспалительного процесса.

Следующий вопрос - каким образом можно экспериментально определить, обладает ли препарат способностью стимулировать процессы завершения. Достаточно простую, и в тоже время эффективную методику определения такой активности предложил в один из крупнейших специалистов в области изучения процессов завершения воспаления Чарлз Сёхан [8]. В основе метода лежит изучение изменения количества клеток в очаге воспаления.

Как уже говорилось, в процессе воспаления наблюдается две большие волны миграции клеток в очаг воспаления (рис. 2). Первая волна (нейтрофилы), проходит на стадии развития воспаления. Вторая (макрофаги) - на стадии завершения. Используя модель экспериментального перитонита на мышах, Сёхан с соавторами показали, что динамика изменения клеточных популяций в перитонеальной полости может служить хорошим показателем скорости и интенсивности процесса завершения воспаления. В первую очередь это касается нейтрофилов (рис. 3). На основании кривой изменения числа нейтрофилов в перитонеальной полости могут быть определены характеристики процесса завершения [8]. В качестве главных параметров, характеризующих скорость и интенсивность процесса завершения воспаления, авторы выделяют следующие:

Рис. 4. Основные этапы предлагаемой методики

Описанная методика является скрининговой. То есть позволяет дать ответ только на вопрос: усиливает ли препарат процесс завершения воспаления или нет? Для выяснения молекулярных и клеточных механизмов действия препарата, естественно, понадобятся более глубокие и длительные исследования.

Однако именно как скрининговое, исследование препаратов по этой методике обладает несомненными преимуществами. Оно относительно недорого, не требует сложного оборудования и может быть проведено в короткие сроки.

Исходя из всего сказанного, мы поставили перед собой задачу, предложить фармацевтическим компаниям методику скрининга лекарственных препаратов, регулирующих воспалительный процесс на стадии завершения. Для этих целей мы, создали рабочую группу в сотрудничестве с Лабораторией биологических испытаний Филиала Института биоорганической химии им. М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова и Институтом физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского МГУ.

Список литературы