Ожоги представляют глобальную медико-социальную проблему. По оценкам ВОЗ, в мире ежегодно страдают от ожогов различной степени тяжести более 6,6 млн. человек [11]. По определению ВОЗ, приведенному на официальном сайте, ожог – это травма кожи или других органических тканей, причиняемая в основном высокими температурами, а также излучением, радиоактивностью, электричеством, трением или контактом с химическими веществами. Термическая (тепловая) травма происходит, когда клетки кожи или других тканей разрушаются под воздействием: жидкостей (ожоги горячей водой или паром); твердых предметов (контактные ожоги); пламени (ожоги пламенем). На долю термической травмы (ТТ) приходится большая часть ожогов: воздействие огнем 55 %, горячей водой 40 % [2].
Термическая травма (ТТ) представляет собой сложный процесс, который включает комплексные и динамичные взаимодействия между эпителиальными клетками (кератиноцитами), фибробластами, эндотелиальными клетками и клетками иммунной системы. Изучение патогенеза изменений иммунного статуса при различной патологии открывает новые возможности патогенетической терапии [3].
Цель работы – провести критический анализ данных, индексированных в рецензируемых источниках баз данных Pubmed и Российского индекса научного цитирования за период 2006–2015 гг., по иммунологическим аспектам патогенеза и коррекции нарушений гомеостаза термической травмы.
Важную роль в развитии ТТ играет воспаление, в ходе которого осуществляется активация иммунных клеток и выделение медиаторов, запускающих каскад местных и системных реакций организма на повреждение [11].
Основными клетками врожденного иммунитета являются фагоциты, представленные моноцитами (тканевыми макрофагами), дендритными клетками (ДК) и нейтрофилами. На системном уровне после ТТ наблюдается снижение концентрации полиморфноядерных нейтрофилов и моноцитов в периферической крови [10]. Это может быть связано с перераспределением клеток, участвующих в иммунных реакциях, повышением их концентрации в очаге повреждения.
Как известно, в первые 24 часа в ране доминируют нейтрофилы, присутствие которых в разные фазы заживления, по данным некоторых авторов, может способствовать или тормозить процессы пролиферации. Нейтрофилы представляют первую линию защиты от микробных и немикробных агентов в ранние сроки ТТ. Однако избыточное присутствие нейтрофилов неблагоприятно влияют на закрытие раны за счет их способности к образованию супероксиданиона, участвующего в процессах перекисного окисления липидов (ПОЛ). По данным Popescuetal., прогрессивное увеличение количества полиморфноядерных нейтрофилов и макрофагов в ране при ТТ наблюдается на 3–9 стуки, по мере образования грануляционной ткани их количество снижается [12].
Активация нейтрофилов и их миграция в очаг воспаления происходит с помощью гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (G-CSF), C5a фрагмента комплемента, CXCR2 рецепторов и FMLP хемотаксического фактора [17]. Молекулярные паттерны, реагирующие на опасность (DAMPs), или паттерны, ассоциированные с патогенными молекулами (PAMPs) – внутриклеточные молекулы, которые являются производными многих клеточных компонентов (цитоплазматической мембраны, ядра, эндоплазматического ретикулума, цитозоля и митохондрий). Митохондриальные DAMPs (MTDs), появляющиеся после ТТ, способны активировать нейтрофилы путем воздействия на p38 митоген-активированную протеинкиназу (MAPK) [26].
Практически одновременно с нейтрофилами под воздействием сигналов хемокинов SDF-1/CXCR4 в очаг воспаления мигрируют моноциты/макрофаги, которые выполняют функции фагоцитов, а также являются источниками цитокинов и факторов роста [24]. Выделяют несколько фенотипов макрофагов, из которых М1 и М2 фенотипы способствуют высвобождению провоспалительных и противовоспалительных медиаторов соответственно. Экспрессируемая активированными макрофагами, эндотелиоцитами и фибробластами ЦОГ-2 приводит к образованию простагландинов, которые способствуют вазодилатации и образованию воспалительного экссудата, а также угнетению функций антигенпрезентующих клеток [14].
При ТТ происходит инфильтрация очага макрофагами с фенотипом CD11b+F4/80+, которые способствуют развитию воспаления за счет высвобождения ТНФα . В ранние сроки ТТ (3 сутки) популяция макрофагов сменяется миелоидными клетками CD11b+Gr1+ (MDSCs), которые способны производить оксид азота (NO), стимулируя ангиогенез. Такое развитие событий приводит к переходу от сосудисто-экссудативной стадии воспаления к пролиферативной стадии [23].
Кожа – один из иммуногенных органов, в которой представлено, большое количестводермальных и эпидермальных дендритных клеток (ДК). Активация ДК связана с дегрануляцией тучных клеток и высвобождением TNF-α при ТТ. ДК обеспечивают интегративную связь между врожденным и адаптивным иммунитетом за счет экспрессии на своей поверхности HLA рецепторов и TLR-4 рецепторов после ТТ, которые обеспечивают взаимодействие с иммунокомпетентными клетками [13]. ДК участвуют во врожденном иммунитете путем активации естественных киллеров (NK) с помощью выделяемого ими ИЛ-12 и прямого клеточного взаимодействия. NK, в свою очередь, могут экспрессировать провоспалительные цитокины, включая ИФН-γ и TNF-α, а также играть роль антигенпрезентующих клеток. При нарушении функций ДК и NK при ТТ возрастает вероятность присоединения вторичной инфекции [20].
Помимо фагоцитарных клеток в патогенезе ТТ продемонстрирована роль γδТ-клеток. В норме γδТ-клетки содержатся в небольшом количестве в периферических лимфоидных тканях, в кожном эпителии, интерстиции. После повреждения MTDs, взаимодействуя с TLR2, TLR4, CD69 на поверхности γδТ-клеток, активирует их. Активированные γδТ-клетки продуцируют факторы роста и хемокины. Ряд исследований показал важную роль γδТ-клеток в процессе инфильтрации очага повреждения макрофагами, активации Th2-, Th17-зависимого иммунного ответа в месте повреждения, продукции NO [27].
Традиционно патофизиология ожогов рассматривается в контексте медиаторной теории, в которой цитокины секретируются иммунными клетками, циркулирующими в крови, и оказывают эффекты локально и системно. Принято выделять две основные группы цитокинов: провоспалительные (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6, ИЛ-8, TNF- α, ИФН-γ) и противовоспалительные (ИЛ-4, ИЛ-10). Активация каскада воспалительных реакций при ТТ включает синтез белков острой фазы (С-реактивный белок, сывороточный амилоид А), регуляцию воспалительных молекул адгезии и провоспалительных цитокинов. Макрофаги являются доминантными клетками в этом процессе, секретируя TNF-α, ИЛ-1 и другие провоспалительные цитокины. Наблюдается повышение в периферической крови концентрации TNF-α, TGF, интерлейкинов и простагландинов (PGE2). ИЛ-2 способен стимулировать Т-клеточную пролиферацию через JAK/STAT и PI-3K/Ras пути активации, способствует высвобождению ИФН-γ, ИЛ-1, ИЛ-4, ИЛ-6, TNF-α [15]. ИЛ-8 участвует в механизмах, ангиогенеза, клеточного роста и ремоделирования тканей [22]. TNF-α способствует индукции ИЛ-6, который отвечает за созревание В-лимфоцитов, синтез острофазовых белков и регуляцию активности Т-лимфоцитов. Многофункциональный ИЛ-1β способствует хемотаксису, созреванию и активации нейтрофилов, Т- и В-лимфоцитов и др. [7]. IL-15 вырабатывается в ответ на повреждение ДК, моноцитами, эндотелиальными, стромальными клетками и т.д. стимулирует Т-клеточную пролиферацию (преимущественно CD8+), секрецию иммуноглобулинов В-клетками и влияет на развитие NK-клеток. Есть сведения, что IL-15 ингибирует апоптоз, повышает фагоцитарную активность нейтрофилов и активность тучных клеток, что повышает эффективность работы врожденного иммунитета и устойчивость к вторичной инфекции [25].
В последнее время в патогенезе ТТ популярность набирает «теория апоптоза». В ее основе – гибель клеток при ожоговых повреждениях [33]. Повреждение лейкоцитов, эндотелиоцитови тромбоцитов в очаге ТТ приводит к «респираторному взрыву». В нейтрофилах НАДФН-ксидазный мультикомпонентный ферментативный комплекс приводит к восстановлению молекулярного кислорода с образованием супероксидного аниона – родоначальника активных кислородных радикалов. Эндотелиоциты в условиях эндотелиальной дисфункции и активации ксантиноксидазы и НАДФ-оксидазы также могут быть поставщиком активных форм кислорода. Свободные радикалы приводят к инициации процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), повреждая мембранные фосфолипиды лимфоцитов. Последствиями активации ПОЛ в лимфоцитах является их гибель путем некроза и апоптоза, лимфоцитопения, депрессия адаптивного иммунитета и дизрегуляция иммунного ответа [1].
Как известно, после ТТ наблюдается снижение абсолютного содержания в периферичекой крови CD3+, CD4+, CD8+ лимфоцитов. Степень выраженности лимфоцитопении во многом зависит от глубины и площади ТТ. Можно обозначить несколько механизмов лимфоцитопении. Во-первых, увеличение миграции лимфоцитов в очаг воспаления. Во-вторых, активация гибели клеток путем некроза и апоптоза в условиях оксидативного стресса, повышения экспрессии CD95 (АРО-1) на цитоплазматической мембране. Кроме того, гибель лимфоцитов в первичных и вторичных лимфоидных органах может быть вызвана снижением активности каспазы 3 и высвобождением глюкокортикоидных гормонов [30]. В-третьих, повышается концентрация супрессорных клеток [32]. Нарушение функций Т-лимфоцитов, регулирующих иммунный ответ, и их гибель может являться важным следствием системной иммуносупрессии при ТТ.
На 2-3 сутки после ТТ наблюдается увеличение концентрации Тh2 и CD19+ лимфоцитов, и как следствие – увеличение концентрации в кровиIgG, IgA и IgM. По последним данным, при ТТ наблюдается супрессия Тh1-адаптивного иммунитета и активация Th2-зависимого выброса цитокинов и Тreg клеток. Активация Th2-зависимого иммунного ответа приводит к дисфункции антигенпрезентующих клеток и повышает восприимчивость к инфекции. Среди ДК выделяют популяцию CD4-CD8a+cDCs, которая в норме экспрессирует CD-205 и в комплексе с CD8+ Т-клетками участвует в Th1-зависимом иммунном ответе [21]. При ТТ угнетение ДК может влиять на «отзывчивость» Т-клеток и активность Th1-зависимого иммунного ответа.
CD4+ FoxP3+ регуляторные клетки способны блокировать воспалительную реакцию с помощью ИЛ-10, ИЛ-35 и TGF-β опосредованных механизмов.CD4+ FoxP3+ регуляторные клетки могут активировать Тreg клетки за счет воздействия на TCR- и CD28-зависимые сигнальные молекулы NFATc1, GSK-3β, ZAP-70 и PKC-θ [31].
На 7 сутки ТТ наблюдается увеличение CD16+ NK-клеток, которые представлены небольшой популяцией лимфоцитов. На поверхности NK Т-клеток представлены рецепторы как для Т-клеток (TCR), так и для CD56+. NK Т-клетки участвуют в реакциях врожденного и адаптивного иммунного ответа, распознавая комплекс гликолипидов антигена с маркером CD1d на поверхности антигенпрезентующих клеток (макрофаги, ДК). Было отмечено, что при экспрессии и антигенпрезентующими клетками ИЛ-12 NK-Т-клетки преимущественно выделяют ИФНγ, а ИЛ-4 – в меньшей степени. Если АПК продуцируют преимущественно ИЛ-10 и TGF-β, NK Т-клетки секретируют ИЛ-4 иактивируют Th2-зависимый иммунный ответ [8].
Продемонстрирована роль при ТТTREM-1 – рецептора, расположенного на нейтрофилах и моноцитах, который действует подобно PRR и приводит к высвобождению провоспалительных цитокинов TNF-α и ИЛ-8 [18].
В ответ на термическое повреждение увеличивается выделение кератиноцитамифиброгенных факторов – TGF-b1 и IGF-1 под действием TNF-α и ИЛ-1 на их поверхности. TGF-b1 функционирует какхемоатрактант для дермальных фибробластов и макрофагов, влияет на пролиферацию фибробластов и эпителиальных клеток. TGF-b1 и IGF-1 могут способствовать заживлению раны за счет изменения экспрессии коллагеназы (ММP -1) и синтеза коллагена I и III фибробластами [29].
При активации Th2-зависимого иммунного ответа выделяются противовоспалительные цитокины ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-10 и ИЛ-13, повышается синтез антител В-клетками и снижается активность макрофагов. При активации Th17 популяции секретируется ИЛ-17, который способствует аккумуляции нейтрофилов в очаге воспаления, и также играет важную роль в развитии хронического воспаления и иммунопатологии. При ТТ уровень ИЛ-17, по данным некоторых авторов, возрастает уже через 3 часа и поддерживается в течение 7 дней [28].
В последние годы ученые рассматривают возможность применения различных клеточных культур (тромбоцитов, кератиноцитов, фибробластов, стромальных клеток) и медиаторов в терапии ТТ. Среди последних интерес представляют цитокины (IL-10, IL-6, ИЛ-1), факторы роста (VEGF, TGF-β, IGF, bFGF, SDF, HGF) и хемокины (CCL2, CCL5, CXCL12). Исследована эффективность местного применения культуры фибробластов при экспериментальной ТТ. Была отмечена активация регенерационых процессов и синтеза коллагенов I и III типов. Изучение эффективности применения при ТТ факторов роста началось еще в 90-е годы прошлого века [34]. По данным Осикова М.В. и др., местное применение эпидермального фактора роста при экспериментальной ТТ способствует сокращению сроков лечения за счет восстановления клеточного состава, снижения провоспалительных цитокинов и миграции фиброцитов в очаг повреждения [4]. С 2004 года рассматривается возможность применения TGF-β3 для предупреждения образования рубцов при повреждениях кожи, однако исследования были приостановлены в 2011 году на 3 фазе клинических исследований [16]. Полифункциональность медиаторов привлекает внимание исследователей и позволяет сделать предположение о возможности применения этих веществ в коррекции нарушений при ТТ [9,19]. Одним из таких веществ является эритропоэтин [5, 6].