CC BY
79
УДК 611-018:612.014.1:618.36:616.523 И.В.Довжикова
ГИСТОХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФОСФАТИДИЛИНОЗИТОЛА В ПЛАЦЕНТЕ БЕРЕМЕННЫХ ПРИ ГЕРПЕСЕ
ГУ Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания СО РАМН
РЕЗЮМЕ
Было проведено гистохимическое исследование 12 плацент, взятых при родах в срок от матерей с обострением герпетической инфекции во время беременности и не имевших признаков клинического проявления герпеса с помощью специально разработанного метода. Дегидрогеназа фосфатидилинозитола выявлялась в основном, в симпластическом эпителии ворсин. Выявлено, что в плаценте при герпесе наблюдалось повышение активности превращения фосфатидилинози-тола, которое могло привести к увеличению концентрации кальция, активации NO-синтазы, интенсификации работы гуанилатциклазы, увеличению содержания продуктов, способствующих развитию воспалительного процесса.
SUMMARY
I.V.Dovzivokova
HISTOCHEMICAL STUDY OF PHOSPHATI-DILINOSITOL IN PLACENTA OF PREGNANT WOMEN
We carried out histochemical study of 12 placentas of mothers with acute herpetic infection during term delivery but without clinical symptoms. Phosphatidilinositol dehydrogenase was was seen mainly in symplast of cilliary epithelium. Placentas infected with herpes showed increased activity, which might have causedin-creased calcium content, NO-activation, enhanced guanilatecyclase activity and increased product content contributing to inflammation process.
В настоящее время не вызывает сомнений значимость проблем, связанных с вирусной инфекцией. Особого внимания заслуживают инфекции, возбудители которых активно размножаются в плаценте, повреждают ее, проникают через плацентарный барьер и вызывают внутриутробное поражение плода. Среди них большое внимание уделяется герпетической инфекции. Более 90% людей на земном шаре инфицированы вирусом герпеса и около 20% из них имеют клинические проявления инфекции [8].
Ранее было показано, что при инфицировании герпесом выявлялись четкие изменения липидного спектра [1]. Представляется интересным оценить изменения, происходящие в результате воздействия
вируса герпеса на липидный состав в тканях плаценты. Мы проводили гистохимическое изучение фос-фолипидных компонентов, особое внимание уделяя фосфатидилинозитолу, так как он играет специфическую роль в ответе клеток на внешние стимулы разной природы (гормоны и нейромедиаторы).
Материалы и методы
Проведено исследование 12 плацент, взятых при родах в срок, от матерей с обострением герпетической инфекции во время беременности (6 случаев) и не имевших признаков клинического проявления герпеса (6 случаев составили контрольную группу). Был применен метод, специально разработанный в лаборатории “Механизмы этиопатогенеза и восстановительных процессов дыхательной системы при НЗЛ” ГУ ДНЦ ФПД СО РАМН на криостатных срезах свежезамороженной плаценты. В качестве субстрата применялся 0,1М раствор фосфатидилинози-тола, предоставленного фирмой ICN Biomedicals Inc.
Результаты исследования и их обсуждение
Фосфолипиды - главные липидные компоненты мембран клеток. В наибольшем количестве встречаются фосфатидилхолины и фосфатидилэтаноламины. Фосфатидилсерины распространены гораздо менее широко и их значение определяется в основном тем, что они участвуют в синтезе фосфатидилэтанолами-нов. Фосфатидилинозитолы широко распространены в разных тканях, но содержание их обычно невелико, около 5-10% к сумме фосфолипидов. Они имеют особое значение, их уникальность в том, что это не просто структурные компоненты мембран. Особенностью этого фосфолипида является относительно высокая скорость его метаболизма. С быстрым распадом фосфатидилинозитола, входящего в состав фосфолипидов клеточной мембраны, связан начальный этап активации клеток под влиянием самых различных факторов, обычно называемый фосфоинози-тидным ответом.
Возникновение фосфоинозитидного ответа сопряжено с активацией множества рецепторов на поверхности клеток, приводящей к образованию вторичных мессенджеров и, в конечном итоге, к активации определенных протеинкиназ, мобилизации ионов кальция внутри клетки и фосфорилирования белков [3].
Фосфатидилинозитол содержит моноинозит, присоединенный к фосфату фосфатидной кислоты через гидроксильную группу в первом положении. При последовательном присоединении к нему двух фосфатных остатков, катализируемом соответствующими киназами, образуется фосфатидилинозитол-4,5-
дифосфат. Фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат входит в состав липидов, расположенных преимущественно на внутренней, обращенной к цитоплазме, стороне клеточной мембраны. Его гидролиз катализирует особая фосфодиэстераза типа фосфолипазы С. Этот фермент активируется при связывании рецепторов клетки с различными гормонами и медикаментами, например, катехоламинами [4].
Путь передачи информации, сопряженный с гидролизом мембранных фосфоинозитидов, был открыт довольно давно - в 1953 году в Монреале[11]. Было обнаружено, что меченый фосфор включается в фос-фатидилинозитол мембран клеток под действием ацетилхолина. Далее выяснилось, что ацетилхолин приводит к гидролизу мембранных фосфоинозити-дов, а включение фосфора связано с синтезом фосфа-тидилинозитола, компенсирующим его убыль под действием ацетилхолина. Позднее было показано, что целый ряд активаторов вызывает обмен мембранных инозитидов, а после исследований Р.Митчелла, показывающих, что внутриклеточный кальций выходит из своего депо в ответ на гидролиз фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата, стало ясно, что именно в результате метаболизма инозитидов происходит передача сигналов в клетку [2].
Для того, чтобы представить механизм действия фосфоинозитидов в качестве вторичных мессенджеров, необходимо более подробно рассмотреть цикл их метаболических превращений в мембране. Внешний сигнал после взаимодействия с рецепторами через в-белок активирует фосфодиэстеразу (фосфо-липазу С), выполняяяющую функцию усилителя сигнала. Она гидролизует фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат с образованием двух вторичных мессенджеров: диацилглицерина и инозиттрифосфата. Таким образом, гидролиз фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата - это то внутриклеточное событие, которое следует за взаимодействием агониста с рецептором и открывает цепь метаболических реакций, приводящих к увеличению проницаемости кальциевых каналов и мобилизации ионов кальция, выполняющих функцию вторичного мессенджера.
Диацилглицерин - липофильное соединение, являющееся одним из основных продуктов, образующихся в процессе гидролиза фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата, содержание которого в биологических мембранах невелико. Диацилглицерин обладает всеми свойствами, присущими классическим мессенджерам: быстро продуцируется, действует при весьма низких концентрациях, после прекращения действия внешнего сигнала быстро превращается в другие соединения - фосфорилируется диацилглице-рин-киназой до фосфатидной кислоты или дефосфо-рилируется до моноацилглицерина диацилглицерин-липазой. В результате действия диацилглицеринли-пазы образуется свободная арахидоновая кислота. Оставаясь в мембране, диацилглицерин способен инициировать два каскадных механизма. Один из них связан с активацией протеинкиназы С (кальций-фосфолипидзависимой протеинкиназы), катализирующей фосфорилирования ряда мембранных и цитоплазматических белков. При этом фосфолипаза С
играет ключевую роль в процессе переноса сигналов при активации тех рецепторов, которые непосредственно не связаны с аденилатциклазой, а регулируют скорость метаболизма фосфатидилинозитидов.
Второй каскадный механизм, в котором принимает участие диацилглицерин, связан с активацией цГМФ-зависимой киназы. Известно, что диацилгли-церинлипаза может отщеплять от диацилглицерина свободную арахидоновую кислоту [7] и что арахидо-новая кислота и продукты ее превращения - простаг-ландины и лейкотриены способны активировать мембранно-связанную форму гуанилатциклазы, в результате чего повышается уровень цГМФ, а это в свою очередь повышает активность в-киназ.
Фосфатидная кислота, образующаяся в результате превращения диацилглицерина, взаимодействует с цитидинтрифосфатом и образуется цитидиндиацилг-лицериндифосфат. Это соединение после рекомбинации с инозитом восстанавливает гидролизируемые фосфодиэстеразой фосфоинозитиды. Инозит, необходимый для этой реакции, образуется из инозитмо-нофосфата. Эта реакция катализируется инозит-1-монофосфатазой, активность которой блокируется, в свою очередь, ионами лития. Блокада литием инозит-1-монофосфатазы замедляет синтез в организме инозита и ослабляет процессы, зависящие отметаболизма фосфоинозитидов.
Инозитолтрифосфат (инозитол-1,4,5-трифосфат) является вторичным мессенджером, образующимся в результате действия фосфолипазы С на фосфатиди-линозитол-4,5-дифосфат. Однако, в отличие от диа-цилглицерина инозитолтрифосфат - гидрофильное соединение и поэтому легко переходит в цитоплазму и осуществляет мобилизацию ионов кальция из внутриклеточных депо. Считается, что основным внутриклеточным источником ионов кальция является эн-доплазматический ретикулум [10]. Однако только его часть является чувствительной к инозитол-1,4,5-трифосфату и под его действием освобождается кальций. Эти данные свидетельствуют о том, что существует пул кальция, заключенный в мембранных структурах, нечувствительный к действию инозил-трифосфата [14].
Инозитолтрифосфат, выполняя функцию вторичного мессенджера, способен усиливать сигнал в степени, достаточной для его передачи. Он также, как диацилглицерин, быстро продуцируется и также быстро дефосфорилируется инозитолтрифосфатазой (фосфодиэстеразой), превращаясь в инозитолдифос-фат. Благодаря способности инозитол-1,4,5-
трифосфата дефосфорилироваться мобилизация кальция из депо оказывается кратковременной.
Метаболизм фосфолипидов обеспечивает кроме индукции входа кальция в клетку из внешней среды по градиенту концентрации, но и выход ионов кальция из внутриклеточных депо через кальциевые каналы. Существует предположение, что кальциевые каналы могут быть образованы одним из компонентов фосфоинозитидного цикла - фосфатидной кислотой.
Нами была предпринята попытка провести гистохимическую реакцию на выявление активности де-
гидрогеназы фосфатидилинозитола, косвенным образом отражающую этапы его метаболизма. В нашем исследовании, в контрольной группе плацент активность дегидрогеназы фосфатидилинозитола определялась в незначительном количестве в виде гранул темно-синего цвета в хориальном эпителии ворсин. В соединительнотканной строме и клетках эндотелия следов фермента практически не было обнаружено. Оценка активности этого энзима в плаценте беременных с герпетической инфекцией показала увеличение интенсивности окраски сим-пластического покрова, то есть предполагается активация метаболизма фосфатидилинозитола. Увеличение активности метаболизма фосфатидилино-зитола происходило по всей видимости вследствие изменения гормонального фона, возникающего при воздействии вирусной инфекции во время беременности. Как упоминалось ранее, активация метаболизма фосфатидилинозитола сопровождается увеличением концентрации кальция и, как следствие, активацией воспалительного процесса.
Повышение внутриклеточного содержания кальция приводит к активации NO-синтазы - фермента, участвующего в окислении гуанидинового азота L-аргинина до оксида азота. Увеличение содержания NO является важной составной частью компенсаторно-приспособительных реакций плаценты в ответ на перенесенную матерью патологию. Продуцируемый NO-синтазой оксид азота предназначен прежде всего для неспецифической защиты организма против широкого спектра патогенных факторов [13]. Считается, что оксид азота обладает противовирусным действием. Было получено доказательство подавления вирусной репликации под воздействием NO-синтазы [12]. В то же время, накопление NO-продуктов действует разрушающе на плацентарный барьер ввиду их весьма высокой токсичности [5]
Под влиянием оксида азота осуществляется активация растворимой гуанилатциклазы и увеличение уровня цГМФ [6]. Последний стимулирует сложную цепь биохимических процессов. Кроме того, стимуляция фосфоинозитидного обмена, сопровождающаяся активацией протеинкиназы С, приводит к фосфорилированию ГТФ-связывающих белков и, как следствие, вызывает разобщение рецепторных систем и их десентизацию [9], что не может не сказаться на нормальной работе клеточных систем.
Как уже упоминалось выше, после расщепления фосфатидилинозитола - образуется диацилглице-рин, в результате действия которого образуется ара-хидоновая кислота. Известно, что сама арахидоно-вая кислота и продукты ее превращения - простаг-ландины и лейкотриены являются медиаторами воспаления. Иными словами, активация метаболизма фосфатидилинозитола способствует усугублению воспалительного процесса.
Таким образом, можно сделать вывод, что метаболизм фосфатидилинозитола чувствителен к влиянию факторов, присутствующих во время инфекционного воздействия вируса герпеса в организме бе-
ременной. В плацентах женщин, перенесших герпетическую инфекцию, наблюдалось повышение активности превращения фосфатидилинозитола, которое могло привести к ряду изменений: увеличению концентрации кальция, активации NO-синтазы, интенсификации работы гуанилатциклазы, повышению содержания цГМФ, увеличению активности G-киназ, а также повышению содержания продуктов, способствующих развитию воспалительного процесса, разобщению рецепторных систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Амвросьева Т.В., Вотяков В.И., Андреева О. Т. и др. Дислипидемия, повышенное содержание в клетках липидов при экспериментальной герпетической инфекции и их корреляция антивирусными химиопрепаратами//Вопросы вирусологии.-1992.-Т.37, №1.-С.61-64.
2. Введение в мембранологию/ Под ред. А.А.Болдырева.-М.:Изд-во МГУ, 1990.-208 с.
3. Геворкян Э.С., Таведосян Ю.В. Действие эст-радиола на инициацию катаболизма фосфоинозити-дов в мембранах синаптосом головного мозга крыс//Биохимия.-1990.-Т.55, вып.8.-С.1381-1386.
4. Левицкий Д.О. Кальций и биологические мембраны.-М.:Высшая школа, 1990.-124 с.
5. Мотавкин П.А., Зуга М.В. Окись азота и ее значение в регуляции легочных функций // Морфо-логия.-1998.-Т.114, №5.-С.99-112.
6. Реутов В.П., Орлов С.Н. Физиологическое значение гуанилатциклазы и роли окиси азота в регуляции активности этого фермента//Физиология человека.-1993.-Т.19, №1.-С.124-138.
7. Селищева А.А., Козлов Ю.П. Метаболизм
фосфолипидов и биологические мембраны.-
Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 1988.-88 с.
8. Сидорова И.С., Черниенко И.Н. Внутриутробные инфекции: хламидиоз, микоплазмоз, герпес, цитомегалия//Рос. вест. перинатологии и педиат-рии.-1998.-Т.43, №3.-С.7-14.
9. Ткачук В.А., Григорян Г.Ю. Взаимосвязь между аденилатциклазной системы и фосфоинозитид-ного обмена в эндотелиальных клетках сосудов че-ловека//Внутриклеточная сигнализация.-М. :Наука, 1988.-С.177-180.
10. Berridge M.J., Brown K.D., Irvine K.F. et al. Phosphoinositides and cell proliferation // J. Cell Sci.-1985.-№3.-P.187-193.
11. Hokin M.R., Hokin L.E. Effects of acetylcholine on phospholipids in the pancreas // J. Biol. Chem.. -1954.-Vol.209, №2.-P.549-558.
12. Liew F.Y., Cox F.F. Nonspecific resistance mechanisms: the role of nitric oxide // Immunol. To-day.-1991.- Vol.12.-P.A17-A21.
13. Karupiach G., Xie W.W., Buller R.M.L. et al. Inhibition of viral replication by interferon - induced nitric oxide synthase//Science.-1992.- Vol.261.-P.1445-1448.
14. Tomlinson S., McNeil S., Brown B.L. Calcium, cyclic AMF and hormone action//Clin. Endocrinol.-1985.-№5.-P.595-608.
