Существует несколько теорий патогенеза поражения, печени при дефиците а1-антитрипсина. Согласно иммунной теории, повреждение печени развивается в результате нарушения иммунного ответа на антиггны печени. Эта теория основана на наблюдениях, что периферические лимфоциты детей с аллелями PIZZ оказывают цитэтоксическое действие на изолированные гепатоциты. Однако, возмижно, это неспецифическии эффект, так как периферические лимфоциты детей с аллелями PIMM и идионатическим неонатальным гепатитом с похожей степенью поражения печени также оказывают цитотоксическое действие на изолированные гепатоциты. В последних исследованиях у пациентов с дефицитом a1-антитрипсина и поражением печени отмечают повышенную распространенность гаплотипа HLA-DR3-DW25. Однако различия в экспрессии антигенов главного комплекса гистосовместимости класса II в печени этих пациентов от их экспрессии в здоровой контрольной группе обнаружено не было. Более того, увеличение распространенности гаплотипа HLA-DR у этих пациентов не подразумевает нарушение иммунного ответа. Поскольку нарушение равновесия связано с генами главного комплекса гистосовместимости, возможно, увеличение чувствительности вызвано белками неродственных, но сцепленных генов. Например, в главный комплекс гистосовместимости входят гены некоторых белков теплового шока, играющих важную роль в биосинтезе и секреции других белков.

Самое широкое распространение получила теория накопления, предполагающая, что повреждение печени обусловлено патологическими молекулами а1-антитрипсина, которые накапливаются в эндоплазматическом ретикулуме. Результаты экспериментов с трансгенными мышами больше соответствуют этой теории и полностью исключают возможность повреждения печени протеолитическими ферментами в результате уменьшения концентрации а1-антигрипсина в сыворотке. У трансгенных мышей, несущих мутантный аллель Z гена а1-антитрипсина человека, периодически появляются эозинофильные ШИК-положительные внутрипеченочные гранулы, устойчивые к диастазе, и поражение печени развивается раньше. Поскольку у этих животных концентрация а1-антитрипсина нормальная и, по-видимому, есть другие антиэластазы, которые кодируются собственными генами мыши, поражение печени невозможно расценить следствием протеолитической атаки. Появилось предположение, что за повреждение печени при этом заболевании отвечает механизм усиления токсического эффекта.

Было трудно согласовать теорию накопления с наблюдениями Свегера и Эрикссона, продемонстрировавших, что значительное повреждение печени развивается только у пациентов с аллелями PIZZ a1-антитрипсина. Автор и его коллеги предположили, что пациенты с аллелями PIZZ в большей степени подвержены поражению печени: в результате существования одной или нескольких дополнительных наследственных особенностей либо под действием факторов окружающей среды увеличивается накопление патологического а1-антитрипсина в клетке или усугубляются патофизиологические последствия накопления патологического а1-антитрипсина. Это еще предстоит.

Механизм развития дефицита -антитрипсина у пациентов с аллелями pizz

Патологическая молекула а1-антитрипсина образуется при замене одного нуклеотида, что приводит к замене глутаминовой кислоты в положении 342 на лизин. Секреция антитрипсина снижается, патологический белок накапливается в эндоплазматическом ретикулуме. Дефект неспецифичен для клеток печени, поскольку затрагивает и клетки с перенесенными генами. Анализ мутаций определенного участка показал, что замены единственной аминокислоты достаточно для получения патологической молекулы. После перемещения в полость эндоплазматического ретикулума из-за неправильного сворачивания белок a1-антитрипсина не может секретироваться.

В ходе нескольких исследований получены данные, что замена глутаминовой кислоты в положении 342 на лизин приводит к снижению стабильности мономерной молекулы a1-антитрипсина, также увеличивается вероятность полимеризации молекул. При полимеризации активный центр одной молекулы а1-антитрипсина проникает в щель p-свернутого листа А другой молекулы. Ломас и соавторы первыми отметили, что место замены аминокислоты в а1-антитрипсине PIZ находится в основании петли активного центра, которая расположена рядом со щелью листа А. Они предположили, что смена заряда в этом остатке, а это происходит при замене глутаминовой кислоты на лизин, препятствовала бы вхождению петли активного центра в щель листа А при взаимодействии с ферментом, поэтому в патологической молекуле а1-антитрипсина петля активного центра вворачивается в щель листов А рядом расположенных молекул. Таким образом, мутантные молекулы а1-антитрипсина более предрасположены к полимеризации, чем нормальные молекулы. В ходе этих опытов показано, что a1-антигрипсин Z подвергается полимеризации довольно спонтанно, как правило, при относительно небольших изменениях, например при повышении температуры. По-видимому, in vivo повышение температуры при воспалении усиливает эту тенденцию. Полимеры можно обнаружить при электронной микроскопии в эндоплазматическом ретикулуме гепатоцитов пациентов с аллелями PIZZ. Похожие полимеры были обнаружены в плазме пациентов с аллелями PIZZ и PIMMalton. В аллеле PIZZ происходит замена серина в положении 53 на фенилаланин, а в аллеле PIMMalton — делеция фенилаланина в положении 52, мутации затрагивают аминокислотные остатки, участвующие в раскрытии листа А. Предполагают, что эти мутации мешают введению собственно петли активного центра в щель листа А, и она остается открытой для спонтанной полимеризации. Интересно, что гранулы а1-антитрипсина обнаружены в печени нескольких пациентов с этими двумя мутациями. В недавних исследованиях предположили, что а1-антитрипсин S также подвергается полимеризации, этим можно объяснить его задержку в эндоплазматическом ретикулуме, хотя и в меньшей степени, чем для аллеля Z.

Предполагают, что этот механизм полимеризации реализуется и при недостаточности других серпинов, например, при дефиците антитромбина и С1-ингибитора. Девис и соавторы показали, эти нейронные тельца состоят из полимеризованного патологического нейросерпина.

Точный механизм полимеризации полностью еще не изучен и может быть более сложным, чем показано здесь. Несомненно, предстоят новые исследования, посвященные точному описанию этого механизма.

В результате впервые было показано, что а1-антитрипсин Z сворачивается очень медленно, в отличие от нормального а1-антитрипсина, который сворачивается в течение нескольких минут. Из-за нарушения сворачивания происходит накопление промежуточных продуктов с высокой способностью к полимеризации, по-видимому, по механизму петля-лист.

Последующие исследования позволили предположить, что причина задержки а1-антитрипсина Z в эндоплазматическом ретикулуме клеток печени — это полимеризация. Наиболее весомые из них обнаружили, что при введении второй мутации в белок а1-антитрипсина Z его полимеризация подавляется и секреция частично увеличивается. Однако эти исследования не исключают вероятность, что существует аномалия сворачивания, которая отличается от стремления к полимеризации и также частично корректируется второй, экспериментально индуцированной мутацией. Последние исследования ставят под сомнение теорию полимеризации и не считают ее причиной задержки а1-антитрипсина в эндоплазматическом ретикулуме. Во-первых, естественные варианты а1-антитрипсина с обрезанным карбоксильным концом, содержащие двойную мутацию, характерную для аллеля Z, также задерживаются в эндоплазматическом ретикулуме, хотя и не подвергаются полимеризации. Во-вторых, только небольшая часть внутриклеточного пула а1-антитрипсина Z существует в виде полимеров. Более того, так как оставшаяся часть а1-антитрипсина Z in vivo образует гетерогенные растворимые комплексы с молекулярными шаперонами эндоплазматического ретикулума, возможно, принципы полимеризации очищенного а1-антитрипсина Z in vitro неприменимы для клеток печени in vivo. Суммируя эти данные, можно предположить, что полимеризация — это не причина, а, скорее, следствие задержки а1-антитрипсина в эндоплазматическом ретикулуме. Тем не менее, вероятно, способность а1-антитрипсина Z к полимеризации — это основной компонент в патогенезе поражения печени. Для понимания того, как полимеризация а1-антитрипгина или нарушения сворачивания мономера а1-аптитрипсина могут привести к задержке белка в эндоплазматическом ретикулуме, следует рассмотреть механизм секреции белка. Большинство вновь синтезированных секреторных белков перемещаются в полость эндоплазматического ретикулума вместе с мембранными белками. Перед транспортировкой к месту назначения эти секреторные и мембранные полипептидные цепи проходят серию посттрансляционных изменений: происходит гликирование, образуются дисульфидные связи, происходит олигомеризация и сворачивание. Однако до сих пор неясно, вовлечен ли в перенос секреторных белков из эндоплазматического ретикулума один из трех возможны х механизмов:

а)белок кодирует транспортный сигнал, который обеспечивает селективный выход антитрипсина из эндоплазматического ретикулума и его накопление в транспортных везикулах;

б)белок кодирует сигнал для задержки антитрипсина в эндоплазматическом ретикулуме и ограничивает накопление в транспортных везикулах;

в)а1-антитрипсин испытывает недостаток в сигналах как для транспорта, так и для задержки и при нарастающей концентрации в эндоплазматическом ретикулуме поступает в почкующиеся везикулы.