Сучасні уявлення про роль антитіл до колагену - системний червоний вовчак, системна склеродермія, ревматоїдний артрит

ГЛАВА I
СУЧАСНІ УЯВЛЕННЯ ПРО РОЛЬ антитіл до колагеном У РОЗВИТКУ системний червоний вовчак, СИСТЕМНОЇ СКЛЕРОДЕРМІЇ І ревматоїдного артриту
Колаген, що є основним компонентом сполучної тканини, становить понад 30% загальної маси білка тіла людини, причому близько 40% його знаходиться в шкірі, близько 50% - в тканинах скелета і 10% - в стромі внутрішніх органів.
У тканинах переважна частина колагену знаходиться в складі колагенових волокон. За останній час накопичено значну кількість відомостей про будову, специфічності і метаболізмі колагену. Якщо в 1987 році було відомо 12 типів колагену, то сьогодні вивчено вже 16 його типів.
Індивідуальна молекула колагену складається з трьох спіраль поліпептидних ланцюгів, які називаються альфа-ланцюгами, які скручені між собою в загальну спіраль і стабілізовані водневими зв`язками. Молекула колагену має відносну молекулярну масу 300 000 дальтон, довжину 280 нм і товщину 1,4 нм. Кожна альфа-ланцюг містить в середньому близько 1000 амінокислотних залишків. Відмінною особливістю колагену є присутність оксипролина і оксилізину (хімічних маркерів колагену), відсутність триптофану, низький вміст тирозину і метіоніну, високий вміст гліцину (близько третини амінокислот), а також проліну і оксипроліну (чверть). Кінцеві ділянки альфа- ланцюгів на N- і С-кінцях молекули (телопептіди) мають відмінний від основної частини амінокислотний склад. Вони не містять проліну і оксипролін, не мають гліцину в кожній третій позиції і тому не утворюють потрійної спіралі. Неспіральним ділянок надають особливу роль в механізмі полімеризації молекул в фібрили, формуванні міжмолекулярних поперечних зв`язків в антигенних властивостях колагену (Piez К. A.,] 976). Найважливішим досягненням останніх років є відкриття гетерогенності колагену. З різних тканин виділено 16 генетично різних типів колагену. Вони різняться комбінацією в трехцепочечной молекулі п`яти альфа- ланцюгів, які кодуються різними генами і мають деякі особливості первинної структури (Gay S., Miller T.G., 1978), Синтез кожної з альфа-ланцюгів визначається генетичним локусами.
Колаген синтезується переважно в фібробласти і їх місцевих різновидах. За сучасними даними, колаген базальних мембран продукується також ендотеліальними і епітеліальними клітинами (Chang Е., 1976, Jaffe Е. А., 1976). Синтез колагену виявлений також в культурі міобластів (LiptonB.H., 1977).
Іммуногістологіческоеультраструктурному дослідження показали, що один фібробласт може синтезувати і I і III типи колагену. Проколаген переходить в колаген спочатку внутрішньоклітинно, за допомогою специфічних протеаз, потім позаклітинно (Miller F. I., 1978). Проколаген відрізняється від колагену реакцією зі специфічними антитілами (Novak Н., 1976).
Імунологічні відмінності колагену різних типів дозволили в останні роки, завдяки імуноморфологічними методам з використанням типоспецифічних антитіл, вивчити локалізацію різних типів колагену в сполучнотканинних структурах.
I тип колагену міститься переважно в кістках, зв`язках, суглобової капсулі. У шкірі людини переважно міститься колаген I типу (Epstein Е, Н. et al., 1975), В значній кількості він входить також до складу сполучної тканини легеневих альвеол, судинної стінки, стінки кишечника. До складу печінки, легенів, нирок і селезінки колаген I типу входить в поєднанні з колагеном III типу (Lapiere С. М. et а!., 1976- Steffen С., 1990). Сполучна тканина хряща складається найчастіше з поєднання коллагенов 1 і II типів. У синовіальну мембрану входить колаген I типу і менше колаген III типу або колаген I і III типів в еквівалентних кількостях (Eyre R, etal., 1975).
Тканинна (в тому числі імунна) специфічність колагену, мабуть, грає певну роль в патології. Не можна виключити, що імунна специфічність різних типів колагену багато в чому визначає переважну локалізацію процесу при системних захворюваннях сполучної тканини: шкіра при склеродермії, суглоби при ревматоїдному артриті. Є дані про зміну типів колагену в умовах патології (Сєров В. В., 1981)
Було виявлено, що в шкірі ембріонів людини переважає Ш тип колагену, у новонароджених він складає 30%, а згодом змінюється в основному I типом колагену (Epstein Е. Н. et al., 1975). В грануляційної тканини у дорослих також спочатку переважає колаген III типу, змінюючись у міру дозрівання на колаген I типу. При цьому в келоїдних рубців, який характеризується незрілістю клітинних елементів, залишається високий вміст колагену III типу. Відзначається також накопичення цього колагену при ревматоїдному артриті, склеродермії, різних хронічних запальних процесах, фіброзі легкого, цирозі печінки (Wick G. et al., 1978).
Системна склеродермія характеризується фіброзом шкіри та внутрішніх органів, що пояснюється розростанням сполучної тканини. При цьому, за даними de Crombrugghe В. et al., 1990, відзначено збільшення вмісту в шкірі колагену I і III типів. Perlish J. S, et al., 1988, відзначають, що співвідношення колагену I і II типів, характерне для здорової шкіри, не порушено при склеродермії, але змінюється їх розподіл: вміст колагену III типу збільшено в середніх і глибоких шарах, а колагену I типу тільки в глибоких шарах дерми (Majewski S. et al., 1992). У міокарді шлуночків хворих на системну склеродермію виявлено підвищений вміст колагену 1 типу в 41% (Chapman D. et al., 1990), синтез колагену I типу підвищений також в тканини лабіальної слинної залози хворих на системну склеродермію (Janin A. et al., 1990) .
При системний червоний вовчак, що супроводжується шкірними ураженнями, виявлена фрагментація колагену, особливо що входить до складу базальної мембрани.

Зміна співвідношення I і II типів колагену виявлено також в атеросклеротичної бляшці, при недосконалому остеогенезі, остеоартрозі і ряді інших захворювань. В ембріональному хрящі синтезуються I і II типи колагену, а в дорослому організмі I тип колагену залишається тільки в перихондрит, в кістковій тканині відбувається зворотний процес (Seyer J. М., Vinson W, S., 1974).
Питання про механізми зміни синтезу колагену ще остаточно не вирішене. Існують дві можливості: зміна кількісного вмісту в тканині клітинних популяцій, які виробляють певний тип колагену, і / або перемикання синтезу в клітинах при їх диференціювання шляхом репресії або депресії відповідних генів регулюють факторами (МАУП R. et al., 1976, 1977). При системній склеродермії змінюється співвідношення між клітинним і міжклітинних речовиною на користь останнього (Majewski S. et al., 1992), що вказує на збільшення синтезу фібробластами колагену. Подібна гіперсекреція пояснюється підвищеною експресією гена колагену. Є дані про збільшення експресії гена колагену I типу в шкірі хворих склеродермією в 3 рази в порівнянні з контрольною групою (Herrman Н. et al ,, 1991- Varga J. et al., 1990). Herrman H. et al., 1991, свідчать про переважних зміни в рівні гена колагену I типу при системній склеродермії.
Ранні дослідження колагену як антигену з використанням нерозчинного колагену привели до судження про те, що колаген і желатин (денатурований колаген) не є антигенами. У дослідах з імунізацією кролів Кислоторозчинні колагеном, отриманим з сухожилля кроликів, було доведено, що розчинний колаген імуногенний і індукує імунну відповідь з утворенням специфічних антитіл (Rothbard S. et al., 1965). У подальших дослідженнях було показано, що колаген в препараті реагує з антитілами і антитіла до колагену присутні в сироватці хворих на ревматоїдний артрит (Steffen С., 1980).
У літературі була описана імуногенність Кислоторозчинні і слабо денатурованого колагену з виробленням антитіл до колагену зі строго видовою специфічністю і високим ступенем міжвидової чутливості від хребетних до людини (Timpl R. et al., 1968).
Імунологічні дослідження дозволили показати наявність в молекулі колагену трьох різних груп антигенних детермінант (Timpl R., 1976). Мишачі антитіла до бичачому колагену I типу реагують з детермінантами в третинної спіральної області, тобто зі структурою, залежною від поєднання ланцюгів [альфа 1 {|), альфа 2]. Антитіла кроликів до нативному колагену I типу різних видів реагують з детермінантами на кінцевих областях ланцюгів (Lindsley Н. et al., 1971). Щурячі антитіла до колагену I типу реагують з детермінантами на суперспирали і не реагують з ізольованими альфа-ланцюгами (Hahn F. et al., 1974). Встановлено, що процес утворення антитіл у відповідь на введення колагену є тімуснезавісімих (SelaM. Etal., 1972).
Колаген є аутоантигеном. Доказом цього є численні експерименти з КОЛАГЕН- індукованими артритами. У 28% мишей після введення гомологичного колагену II типу розвивався артрит, клінічно і гістологічно схожий на ревматоїдний артрит у людей, У них же часто виявлявся в крові ревматоїдний фактор, антинуклеарні антитіла і антитіла до колагену II типу (Bouvet G.-P. et al ,, 1990). Є повідомлення про розвиток аутоімунних артритів у кроликів у відповідь на введення аутологичного колагену II типу (Trentham D. F. et al., 1978). В експериментах з використанням колагену II типу для іддукціі артритів використовувався колаген, оброблений пепсином, в зв`язку з чим висловлюється припущення про те, що антигенні детермінанти, відповідальні за імунну відповідь, розташовуються в термінальній області і вивільняються при дії колагенази на нативний колаген (Steffen С. , 1980).
Колагенові фібрили в фізіологічних умовах (нейтральна pH, температура нижче 37 ° С) стійкі до Дії екзопептідази (трипсину, пепсину, папаїну) і клітинних лізосомальних і нелізосомальних ендопептідаз, здатних руйнувати тільки денатурований колаген (Weiss J. В., 1976). Тривалий час не могли виявити в організмі специфічні колагенолітичні ферменти. В даний час колагенолітичні ферменти виділені з багатьох тканин: шкіри, хряща, рогівки, ясна, синовіальної оболонки, шлунка, нирок, матки, печінки. Вони виявлені в епітеліальних клітинах печінки, ясна і епідермісу, але головним чином в мезенхімальних клітинах: поліморфно-ядерних лейкоцитах, еозинофілів, макрофагах, фібробластах, остеобластів, сіновіоцітов. Коллагеназа виявлена також в тромбоцитах (Harpes Е. et al., 1975). Коллагнолітіческая активність збільшується в умовах патології: в пухлинах, гояться ранах, при запаленні. Коллагнеазная активність була відзначена в синовіальній рідині, отриманої з колінних суглобів хворих на ревматоїдний артрит. Таким чином, синовіальна коллагеназа, що продукуються клітинами синовіальної оболонки, і коллагеназа, що вивільняється з гарнулоцітов синовіальної рідини, можуть бути відповідальні за продукцію імуногенною колагену. Коллагеназа, введена в порожнину колінного суглоба кролика, викликає розвиток артриту (Steffen С. et аl., 1979).
При склеродермії відзначається недостатність коллагеноліза, що може привести до фіброзу не в меншій мірі, ніж посилений синтез колагену (Peres-Tamajo R., 1978).
Велика кількість робіт присвячена регуляції коллагеноліза. Встановлено, що коллагеназа виробляється у формі неактивного зимогена (проколлагенази), яка відрізняється наявністю «зайвого» пептиду. Активація ферменту відбувається шляхом обмеженого протеолізу, тобто відщеплення частини молекули під впливом лізосомних ферментів або нейтральної пептідази. Крім того, встановлено, що активність колагенази відзначено зниження поруч сироваткових факторів, серед яких головну роль відіграє альфа-2-макроглобулин. Коллагеноліз регулюється, мабуть, поєднанням трьох наступних механізмів: стимуляції синтезу колагенази в клітинах гормонами, простагландинами, факторами, які синтезуються огрядними клітинами, лімфоцитами, епітеліем- активированием проколлагенази- пригніченням активної колагенази (Gross J., 1977).
Має місце Субстратна специфічність колагенази. Чутливість колагену I типу до коллагеназа з усіх джерел в 5 разів вище, ніж у колагену II типу. Коллагеназа поліморфно-ядерних лейкоцитів значно сильніше (в 15 разів) діє на колаген I типу, ніж на колаген III типу, а у колагенази з фібробластів і макрофагів вибірковість відсутня (Weiss J. В., 1976). Ці дані свідчать про те, що не тільки синтез, але і протеоліз колагену різними клітинами може грати роль в регуляції типового складу колагену при запаленні і розвитку фіброзу.
Колаген має домени до фракції комплементу Clq. Під дією колагенази синовіальної оболонки при ревматоїдному артриті руйнується ділянку молекули колагену, відповідальний за зв`язування комплементу Clq (Mensel Е. J. et al&bdquo- 1978).
Роль колагенази і антитіл до колагену при дифузних захворюваннях сполучної тканини вивчена недостатньо. Найбільше число досліджень присвячено ревматоїдного артриту. В експерименті з введенням в порожнину колінних суглобів кролика колагенази артрит розвивався протягом 18 годин після ін`єкції. У культурі ревматоидной синовіальної тканини відзначається активація проколлагенази гранулоцитів. Активність проколлагенази підвищується також в ревматоидной синовіальної рідини (Okada Y., 1990).
Таким чином, активація колагенази в порожнині колінного суглоба може служити однією з причин вивільнення імуногенною колагену, здатного викликати утворення аутоантитіл. Велике число досліджень присвячено виявленню аутоантитіл до колагену в сироватці хворих на ревматоїдний артрит. В основному ці дослідження відносяться до антитіл до колагену II типу.
Антитіла до колагену II типу у хворих на ревматоїдний артрит виявляються в більшому відсотку випадків, ніж у здорових (Fujii К. etal., 1992 Boisser М. S. etal ,, 1991). Методом твердофазного імуноферментного аналізу у 22,7% хворих на ревматоїдний артрит виявили антитіла до нативному колагену II типу, причому вони мали перехресну чутливість до колагенів I і III типів. За даними Jeng К. С. et al., 1990, антитіла до колагену П типу визначаються у 19% хворих на ревматоїдний артрит,
Значно менше в літературі даних про рівень антитіл до колагену I типу у хворих на ревматоїдний артрит, через що була проведена робота по дослідженню цього параметра. Рівень антитіл до колагену I типу, певний у хворих на ревматоїдний артрит, був достовірно вище за аналогічний показник контрольної групи (рlt; 0,005). Як видно з табл. 1, титр антитіл до колагену I типу збільшується зі зростанням ступеня активності процесу (М. X. Таова). При цьому вже в групі з мінімальним ступенем активності він перевищує нормальні показники (рlt; 0,05). Титри антитіл до колагену I типу достовірно різняться між собою в групах з різним ступенем активності ревматоїдного процесу (рlt; 0,05) (рис.1). Виявлено лінійну кореляційну залежність між ступенем активності ревматоїдного артриту та титром антитіл до колагену I типу (r = + 0,69- рlt 0,001), що дозволяє говорити про важливу їх ролі в патогенезі ревматоїдного артриту.
Ralky L. G. et al .... 1991 року, виявили підвищений рівень антитіл до колагену I типу у мишей зі спонтанним артритом. Про те, що у хворих на ювенільний хронічний артрит і ревматоїдний артрит підвищено титри антитіл до колагену I типу в порівнянні з титром антитіл до колагену III і II типу зазначає Svobodora J. etal .... 1989.

Антитіла до колагену виявлені і при інших дифузних захворюваннях сполучної тканини, хоча літературні дані мізерні і суперечливі, антитіла до колагену виявлені в базальноїмембрані шкіри при шкірної бульозної формі червоного вовчака (Woodley Р. Т. et al., 1991). Антитіла кколлагену I і II типів виявив у 35% хворих на червоний вовчак Moreland I. W.
Таблиця Т. Рівні антитіл до колагену типу (АТ К1) загального (ОФНП) і імуноактивний фибронектина плазми (АФНП) у хворих на ревматоїдний артрит з різним ступенем активності

I - група хворих РА з 1 ступенем активності- 2 - група хворих з Л ступенем активності- 3 - група хворих з 1Й ступенем активності.
* Рlt; 0,005- ** рlt; 0,05.
У літературі практично немає даних про рівень антитіл до колагену I типу у хворих на системний червоний вовчак. Виразність клінічних проявів різна при різного ступеня активності захворювання. Природно припустити, що рівень антитіл до колагену I типу також різниться при різного ступеня активності. Титр антитіл до колагену I типу, певний авторами цього видання у хворих на системний червоний вовчак, склав 1,12 ± 0,19. У контрольній групі хворих зазначений показник склав 0,60 0,03. При цьому різниця між титром антитіл до колагену I типу в групі хворих на системний червоний вовчак була достовірно вище показників контрольної групи (рlt; 0,01) (табл. 2).
Таблиця 2. Рівні антитіл до колагену I типу (AT К1), загального (ОФНП) і негативного фібронехіна плазми (АФНП) у хворих на системний червоний вовчак, системну склеродермію та ревматоїдний артрит і у здорових

+рlt; 0,001 ** рlt; 0,025- *** рlt; 0,05.
При дослідженні рівня антитіл до колагену I типу в групах хворих на системний червоний вовчак з різним ступенем активності процесу виявлено, що в групі з мінімальним ступенем активності рівень антитіл до колагену не перевищував рівень, визначений раніше в контрольній групі (рgt; 0,05). Однак зі зростанням ступеня активності вовчака титр антитіл до колагену I типу збільшується. У групах з помірною та високою активністю цей показник достовірно перевищує нормальний рівень (рlt; 0,025) (рис. 2).
При системній склеродермії Rowley M.J. et al. (1987) відзначали підвищений рівень антитіл до колагену 1 типу, в той час як Mackil А. М. et а)., 1982, повідомляв про низький рівень антитіл до колагену I типу у вказаної групи хворих.

Рbс. 2, Рівні аітнтел до колагену I типу у хворих на системний крайової вовчак з мінімальною (1 гр.), Уторенной (2 гр) і високому (3 гр) ступенем активності
Антитіла до колагенів I і III типів були виявлені у 75% хворих осередкової склеродермією (Самсонов В. А. і співавт., 1990), у 70% антитіла до денатурованого колагену (желатину) (Сучкова Т.Н. і співавт., 1989) .
Неоднозначність думок про рівень антитіл до колагену того типу, який становить основу міжклітинної матриксу шкіри і, отже, більш за все уражається при системній склеродермії, підштовхнула нас до проведення комплексного дослідження. Певний при цьому середній рівень антитіл до колагену I типу в групі хворих на системну склеродермію значно перевищував аналогічний показник контрольної групи здорових донорів (рlt; 0,0025).

Всі хворі на системну склеродермію були розподілені в три групи в залежності від ступеня активності захворювання. Рівень антитіл до колагену I типу, певний в цих групах, мав таку закономірність: зі збільшенням ступеня активності він зростав, при цьому у всіх трьох групах він був достовірно вище, ніж у контрольній групі (рис. 3). Відзначалася позитивна достовірний кореляційний зв`язок між рівнем антитіл до колагену I типу та ступенем активності системної склеродермії (г = + 0,59- рlt; 0,025).
При дослідженні рівня антитіл до колагену I типу в групах хворих з початковою, генералізованої і термінальними стадіями системної склеродермії виявлено, що він найбільший в групі з генералізованою стадією і достовірно вище рівня антитіл до колагену I типу в групах з початковою і термінальними стадіями склеродермії (рlt; 0,025) (рис. 4).
Титр антитіл до колагену I типу визначався у хворих на системну склеродермію з різними клінічними синдромами: в групі з базальним пневмосклерозом, синдромом Шегрена і з CREST-синдромом (табл. 3). Згідно з отриманими даними, найбільший його рівень виявлено в групі хворих з синдромом Шегрена, що перевищує аналогічний показник в групі хворих з CREST-синдромом і базальним пневмосклерозом (рlt; 0,025). Найменший рівень антитіл до колагену 1 типу виявлений у хворих з CREST- синдромом.
Таким чином, при ряді дифузних захворювань сполучної тканини виявляються підвищені рівні антитіл до колагенів різних типів, але їх роль в патогенезі цих захворювань залишається неясною. Однак накопичені дані дозволяють думати про патогенності антитіл до колагену. У синовіальній рідині, отриманої з суглобів, уражених ревматоїдним артритом, виявляються антитіла до колагену. З використанням методу пасивної гемаглютинації і імунофлуоресцентний методом виявлено, що у хворих на ревматоїдний артрит титр антитіл до колагену в синовіальній рідині вища, ніж в сироватці (Mensel J. et al., 1978), що вказує на локальну продукцію імуногенною колагену.
Таблиця 3. Рівні антитіл до колагену I типу (AT KI), загального (ОФНП) і імуноактивний фибронектина плазми (АФНП) у хворих на системну склеродермію з синдромом Шегрена, базальним пневмосклерозом і CREST-синдромом

У синовіальній оболонці суглобів, уражених ревматоїдним артритом, імунофлуоресцентний методом виявлені комплекси КОЛАГЕН- антитіло до колагену. Введення в порожнину колінних суглобів здорових кроликів приготованих in vitro комплексів колаген-антитіло до колагену викликало проліферативний артрит (Steffen С. et al., 1980).
Незважаючи на думку деяких авторів (Mackel А. М. et al., 1982) про незначну роль антитіл до колагену в патогенезі дифузних захворювань сполучної тканини, більш обґрунтованим видається судження про важливу роль антитіл до
колагену, однак їх місце в патогенезі зазначених захворювань залишається неясним. Чи є утворення аутоантитіл до колагену ініціював моментом пошкодження тканин, або утворення імунних комплексів вдруге і є наслідком руйнування тканин і вивільнення імуногенною колагену - невідомо.