Недавние исследования содержат данные по каждому из механизмов, перечисленных в статье «Патогенез поражения печени у пациентов с аллелями».

Обнаружено несколько транспортных рецепторов, которые непосредственно переносят белки из эндоплазматического ретикулума, но пока нам известна только ограниченная группа лигандов секреторных белков, работающих по этому механизму. Есть предположение, что задержка белка в эндоплазматическом ретикулуме — это клеточный механизм контроля качества для предотвращения повреждения клеток: не до конца собранные, ненадлежащим образом свернутые или мутантные белки распознаются и в итоге разрушаются. Предполагают, что в этом механизме контроля качества участвуют некоторые семейства постоянных белков эндоплазматического ретикулума, их называют молекулярными шаперонами. Описано одно семейство белков, связывающих полипептидные цепи, оно включает некоторые белки теплового шока, GRP78/BiP и GRP94, дисульфид-изомеразу и Егр72. Некоторые кальцийсвязывающие фосфопротеиды эндоплазматического ретикулума, особенно кальнексин и кальретикулин, также обладают свойствами молекулярных шаперонов. Кальнексин — постоянный трансмембранный фосфопротеид эндоплазматического ретикулума с молекулярной массой примерно 88 кДа — первоначально обнаружен в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости класса I. Он отвечает за связь молекул МНС класса I с антигенным пептидом и участвует в сворачивании и сборке промежуточных.

Полимеризация или нарушение сворачивания мономера а1-антитрипсина Z могут вызывать его задержку в эндоплазматическом ретикулуме, так как препятствмот распознаванию транспортных сигналов или служат сигналом к задержке. Задержка патологического а1-антитрипсина Z также в некоторой степени зависит от степени его разрушения в эндоплазматическом ретикулуме. В ходе многих исследований изучали механизмы разрушения белков в эндоплазматическом ретикулуме; при этом было выявлено, что с помощью этих механизмов происходит разрушение неправильно свернутых или не полностью собранных белков. У пациентов с дефицитом а1-антитрипсина любые нарушения во взаимодействии а1-антитрипсина Z с молекулярными шаперонами или нарушения в механизмах разрушения белков в эндоплазматическом ретикулуме могут способствовать еще большему накоплению, по-видимому, гепатотоксичных молекул а1-антитрипсина Z в эндоплазматическом ретикулуме. Эти нарушения обусловлены или генетически, или факторами окружающей среды и могли бы и не проявиться в здоровой популяции.

С учетом этих соображений автор и его коллеги много лет назад предположили, что существует какая-то генетическая особенность или фактор окружающей среды, препятствующие разрушению а1-антитрипсина в эндоплазматическом ретикулуме и предрасполающие к поражению печени у пациентов с дефицитом а1-антитрипсина PIZZ. Чтобы экспериментально подтвердить это предположение, преобразовали фибробласты кожи пациентов с а-галелями PIZZ, с поражением печени или без него, амообными рекомбинантными вирусными частицами, разработанными для принудительной экспрессии мутантного гена а1-антитрипсина Z. В фибробластах кожи человека экспрессии эндогенного гена а1-антитрипсина Z нет, но предполагают, что работают другие гены, участвующие в постсинтетическом преобразовании секреторных белков. В результате подтверждено, что экспрессия гена а1-антитрипсина происходила в каждой клеточной линии фибробластов. Сравнивая с эффектом, когда в те же клеточные линии был введен нормальный ген а1-антитрипсина, в каждом случае обнаруживали селективную внутриклеточную задержку патологического a1-антитрипсипа Z. Однако у пациентов с PIZZ и поражением печени разрушение патологического а1-антитрипсина Z после его накопления в фибробластах происходило очень медленно, если сравнивать с пациентами PIZZ без поражения печени. Эти данные доказывают, что на предрасположенность к повреждению печени, по крайней мере, частично, влияют другие факторы, касающиеся синтеза и разрушения патологической молекулы а1-антитрипсина Z, например задержка разрушения в эндоплазматическом ретикулуме.

Поскольку механизм разрушения a1-антитрипсина Z, задерживающегося в эндоплазматическом ретикулуме — это явная генетическая вариация, влияющая на предрасположенность к поражению печени по механизму усиления токсического эффекта, автор, его коллеги и другие исследователи пытались описать этот механизм. Результаты показывают, что этот процесс намного более спожный, чем предполагали вначале, со множеством механизмов, которые зависят от множества факторов, таких как специфический субстрат и концентрация этого субстрата в эндоплазматическом ретикулуме. Благодаря исследованиям многих лабораторий получены данные, что в этом процессе участвуют протеосомы. Результаты дальнейших исследований указывают на то, что есть по крайней мере два других механизма разрушения а1-антитрипсина Z в эндоплазматическом ретикулуме — протеосомное разрушение, не зависящее от убиквитина, и один или несколько непротеосомных механизмов. Для убиквитинозависимого разрушения комплекса а1-антитрипсина Z-кальнексин необходим фермент E2-F1, катализирующии конъюгацию убиквитина с цитоплазматическим концом кальнексина на мембране эндоплазматического ретикулума. Исследования на дрожжах также показали, что в разрушении а1-антитрипсина Z в эндоплазматическом ретикулуме участвуют кальнексин и протеосомы. До сих пор точно не известно, как разрушается весь комплекс а1-антитрипсин Z-кальнексин, включая полостной участок кальнексина, связанный с а1-антитрипсином Z. Притеосомы могут инициировать процесс, а завершаться он может другими ферментами в мембране или в просвете эндоплазматического ретикулума. Обсуждают другие механизмы, с помощью которых убиквитин и протеосомы получают доступ к субстратам, связанным с мембраной или находящимся в полости эндоплазматического ретикулума для их последующей деградации. Хотя для некоторых полостных субстратов протеосом описан процесс ретроградного перемещения из полости эндоплазматического ретикулума в цитоплазму, данных поретроградному перемещению а1-антитрипсина Z мало. Вернер и соавторы из дрожжей при условии ингибирования протеосом выделили цитоплазматическую фракцию а1-антитрипсина Z, но это только малая часть общего а1-антитрипсина Z эндоплазматического ретикулума, других доказательств ретроградного перемещения не было. Это может означать, что перенос а1-антитрипсина Z из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму происходит с помощью других механизмов, например опосредованной протеосомами экстракции через мембрану эндоплазматического ретикулума ; предполагают, что это основной механизм деградации внутриклеточных органелл или их частей. Это эволюционно очень консервативный процесс, происходит во многих клетках, особенно в стрессовых ситуациях, в частности при отсутствии еды и во время клеточного ремоделирования при морфогенезе, дифференциации или старении клеток. Известно, что аутофагосомы частично происходят из компартментов эндоплазматического ретикулума. Первоначально они формируются в виде инвагинаций мембраны гладкого эндоплазматического ретикулума. Вместе с компонентами эндоплазматического ретикулума аутофагосомы захватывают компоненты цитоплазмы, включая компоненты системы убиквитина и протеосомы. Кроме того, в аутофагосомах а1-антитрипсин Z и кальнексин были расположены рядом, так же как и в эндоплазматическом ретикулуме. Наконец, деградация «антитрипсина Z в модели культуры клеток частично блокировалась ингибиторами аутофагоцитоза, например вортманнином, 3-метиладенииом и LY294002, и недавно было обнаружено, что в клетках с дефицитом аутофагоцитоза а1-антитрипсин Z не разрушался. Однако также возможно, что молекулы а1-антитрипсина Z, захваченные аутофагосомами. не разрушаются протеосомами, а аутофагосомы расплавляют лизосомы или сливаются с ними, и возможно, что аутофаги и протеосомное разрушение — это полностью независимые механизмы деградации a1-антитрипсина Z.

В разрушения патологического а1-антитрипсина Z в эндоплазматическом ретикулуме могут участвовать несколько непротеосомных механизмов. Кроме аутофагоцитоз существует механизм, описанный Кабралом и соавторами, чувствительный к ингибиторам тирозинфосфатазы. Эти авторы обнаружили, что разрушение а1-антитрипсина Z у мышей с трансфекцией клеток печеночно-клеточной карциномы не зависит от протеосомных ингибиторов, но отвечает на ингибиторы тирозинфосфатазы; это говорит о том, что этот механизм преобладает в разрушении а1-антитрипсина Z в эндоплазматическом ретикулуме клеток печени. При исследованиях в лаборатории автора было показано, что разрушение а1-антитрипсина Z в таких клетках печеночно-клеточной карциномы, а также и в других клетках зависит от ингибиторов протеосом. С учетом этих данных можно предположить, что механизм, описанный Кабралом, вероятно, определяется видовыми различиями клеточной линии, а не гепатоцитами.

Результаты зарубежных исследований подтверждают, что разрушение а1-антитрипсина Z — зто сложный процесс, который может включать более одного механизма и состоять, по крайней мере, из нескольких последовательных шагов в каждом направлении. Теоретически у пациентов с дефицитом а1-антитрипсина, «восприимчивых» к поражению печени, может быть нарушено каждое их этих направлений или какой-то отдельный этап; т.е. среди пациентов с поражением печени может существовать гетерогенность по механизмам нарушения деградации белка.