Тромбоциттерді белсендіретін фактор: қабыну және қан тамырлары ауруларындағы рөлі
Platelet-activating factor
Тромбоциттерді белсендіретін фактор (PAF) – қабыну, аллергия, және иммунитетте маңызды роль атқаратын фосфолипид. Қан жасушаларымен байланысы зерттелген.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Тромбоциттерді белсендіретін фактор, сонымен қатар ПАФ, ПАФ ацетері немесе АГЕПК (ацетилглицерил эфир фосфорилхолин) деп аталады, ол – күшті фосфолипидті белсендіруші және көптеген лейкоциттердің функцияларының, тромбоциттердің агрегациясы мен дегрануляциясының, қабынудың және анафилаксияның медиаторы. Ол сондай-ақ қан тамырларының өткізгіштігінің өзгеруіне, окистенуші жарылысқа, лейкоциттердің хемотаксисіне, сондай-ақ фагоциттердегі арахидон қышқылы метаболизмінің күшеюіне қатысады. ПАФ әртүрлі жасушалармен, әсіресе организмді қорғауға қатысатындарымен – тромбоциттер, эндотелий жасушалары, нейтрофилдер, моноциттер және макрофагтармен өндіріледі. Бұл жасушалар ПАФ-ты үнемі, бірақ аз мөлшерде өндіреді, ал өндірісі ПАФ ацетилгидролазаларының әрекетімен реттеледі. Белгілі бір стимулдарға жауап ретінде қабыну жасушаларында оның өндірісі артады.
Platelet activating factor, also known as PAF, PAF acether or AGEPC (acetyl glyceryl ether phosphorylcholine), is a potent phospholipid activator and mediator of many leukocyte functions, platelet aggregation and degranulation, inflammation, and anaphylaxis. It is also involved in changes to vascular permeability, the oxidative burst, chemotaxis of leukocytes, as well as augmentation of arachidonic acid metabolism in phagocytes. PAF is produced by a variety of cells, but especially those involved in host defense, such as platelets, endothelial cells, neutrophils, monocytes, and macrophages. PAF is continuously produced by these cells but in low quantities and production is controlled by the activity of PAF acetylhydrolases. It is produced in larger quantities by inflammatory cells in response to specific stimuli.
Тарих
ПАФ-ты француз иммунологы Жак Бенвенист 1970-жылдардың басында ашты. ПАФ – хабаршы функциясы бар бірінші фосфолипид болды. Бенвенист ПАФ-тың рөлі мен ерекшеліктеріне, сондай-ақ оның қабыну реакциясы мен медиациясындағы маңыздылығына үлкен үлес қосты. Ол зертханалық егеуқұйрықтар мен тышқандарды пайдаланып, ионофор А23187 (Mn2+, Ca2+ және Mg2+ иондарының өтуіне жағдай жасайтын және бактериялар мен саңырауқұлақтарға қарсы антибиотикалық қасиеттері бар жылжымалы ион тасымалдаушы) ПАФ-тың бөлінуіне себеп болатынын анықтады. Бұл жаңалықтар макрофагтардың ПАФ өндіретінін және макрофагтардың тромбоциттердің жиналуында және олардың қабынуға және қан тамырларын әсер ететін заттарды бөліп шығаруында маңызды рөл атқаратынын анықтауға әкелді. ПАФ-ты зерттеуді 1979 жылы Константинос А. Демопулос жалғастырды. Демопулос ПАФ-тың жүрек аурулары мен инсульт кезіндегі маңызды рөлін анықтады. Оның тәжірибелік деректері атеросклероздың (артериялар эндотелийінде липидтерге толы зақымданулардың жиналуы) ПАФ пен ПАФ сияқты липидтерге байланысты екенін көрсетті, сондай-ақ зәйтүн майының, балдың, сүт пен йогурттың, скумбрияның және шараптың полярлық липидтік фракцияларында ПАФ-қа қарсы қасиеттері бар және жануарлар моделінде атеросклероздың дамуын тежейтін биологиялық белсенді қосылыстарды анықтады. Осы зерттеулер барысында ол бұл қосылыстың химиялық құрылымын да анықтады.
PAF was discovered by French immunologist Jacques Benveniste in the early 1970s. PAF was the first phospholipid known to have messenger functions. Benveniste made significant contributions in the role and characteristics of PAF and its importance in inflammatory response and mediation. Using lab rats and mice, he found that ionophore A23187 (a mobile ion carrier that allows the passage of Mn2+, Ca2+ and Mg2+ and has antibiotic properties against bacteria and fungi) caused the release of PAF. These developments led to the finding that macrophages produce PAF and that macrophages play an important function in aggregation of platelets and liberation of their inflammatory and vasoactive substances. Further studies on PAF were conducted by Constantinos A. Demopoulos in 1979. Demopoulos found that PAF plays a crucial role in heart disease and strokes. His experiment’s data found that atherosclerosis (the accumulation of lipid rich lesions in the endothelium of the arteries) can be attributed to PAF and PAF like lipids, and identified biologically active compounds in the polar lipid fractions of olive oil, honey, milk and yoghurt, mackerel, and wine that have PAF antagonistic properties and inhibit the development of atherosclerosis in animal models. During the course of his studies, he also determined the chemical structure of the compound.
Эволюция
ПАФ протозоаларда, ашытқыларда, өсімдіктерде, бактерияларда және сүтқоректілерде кездеседі. ПАФ протозоаларда реттеуші рөл атқарады. Осы нүктеден бастап реттеуші рөл өзгеріп, тірі организмдер эволюциялаған сайын сақталып келген деп саналады. Эволюция барысында жасушадағы ПАФ-тың функциялары өзгеріп, кеңейді. Өсімдіктерде ПАФ табылды, бірақ оның функциясы әлі анықталған жоқ.
PAF can be found in protozoans, yeasts, plants, bacteria, and mammals. PAF has regulatory role in protozoans. The regulatory role is thought to diverge from that point and be maintained as living organisms started to evolve. During evolution, functions of PAF in the cell have been changing and enlarging. PAF has been found in plants but its function has not yet been determined.
Функция
ПАФ көршілес жасушалар арасында сигналдарды жіберу үшін қолданылады және гормон, цитокин және басқа да сигналдық молекулалар ретінде әрекет етеді. ПАФ сигнализациялық жүйесі қабыну және тромбоздық каскадтарды іске қоса алады, басқа медиаторлармен бірге әрекеттескенде осы каскадтарды күшейтеді және қабыну мен тромбоз арасындағы молекулалық және жасушалық өзара әрекеттесулерді (қайшылықты сөйлесу) қамтамасыз етеді. ПАФ сигнализациясының реттелмегендігі патологиялық қабынуға алып келуі мүмкін және сепсис, шок және жарақаттардың себебі болуы мүмкін. ПАФ жергілікті сигналдық молекула ретінде қолданылып, өте қысқа қашықтықтарда тарай алады немесе бүкіл денеде айналып, эндокриндік жолмен әрекет ете алады. ПАФ аллергиялық реакцияларда қабыну реакциясын бастайды. Бұл адам терісінде, сондай-ақ зертханалық қояндар мен кеміргіштердің аяқтары мен терісінде көрсетілген. Қабыну реакциясы вазодилататорлардың, соның ішінде простагландин E1 (PGE1) және PGE2 қолдану арқылы күшейтіледі, ал вазоконстрикторлар оны тежейді. ПАФ сонымен қатар ПАФ рецепторына тәуелсіз, басқа механизм арқылы апоптозды тудырады. Апоптоз жолын плацеткаларды белсендіретін факторды катаболиздейтін фермент – ПАФ ацетилгидролазасының (ПАФ АХ) теріс кері байланысы тежеуі мүмкін. Бұл бронхоконстрикцияның маңызды медиаторы болып табылады. Ол тромбоциттердің жиналуына және қан тамырларының кеңеюіне себеп болады. Осылайша, ол гемостаз процесіне маңызды. 10−12 моль/л концентрациясында ПАФ тыныс жолдарының өмірге қауіпті қабынуын тудырып, астмаға ұқсас белгілерге әкеледі. Бұзылған бактериялардың фрагменттері сияқты токсиндер ПАФ синтезін шақырады, бұл қан қысымын төмендетіп, жүрекпен сорылатын қан көлемін азайтады, соның салдарынан шокқа және мүмкін өлімге алып келеді.
PAF is used to transmit signals between neighboring cells and acts as a hormone, cytokines, and other signaling molecules. The PAF signaling system can trigger inflammatory and thrombotic cascades, amplify these cascades when acting with other mediators, and mediate molecular and cellular interactions (cross talk) between inflammation and thrombosis. Unregulated PAF signaling can cause pathological inflammation and has been found to be a cause in sepsis, shock, and traumatic injury. PAF can be used as a local signaling molecule and travel over very short distances or it can be circulated throughout the body and act via endocrine. PAF initiates an inflammatory response in allergic reactions. This has been demonstrated in the skin of humans and in the paws and skin of lab rabbits and rodents. The inflammatory response is enhanced by the use of vasodilators, including prostaglandin E1 (PGE,) and PGE2 and inhibited by vasoconstrictors. PAF also induces apoptosis in a different way that is independent of the PAF receptor. The pathway to apoptosis can be inhibited by negative feedback from PAF acetylhydrolase (PAF AH), an enzyme that catabolizes platelet activating factor. It is an important mediator of bronchoconstriction. It causes platelets to aggregate and blood vessels to dilate. Thus, it is important to the process of hemostasis. At a concentration of 10−12 mol/L, PAF causes life threatening inflammation of the airways to induce asthma like symptoms. Toxins such as fragments of destroyed bacteria induce the synthesis of PAF, which causes a drop in blood pressure and reduced volume of blood pumped by the heart, which leads to shock and possibly death.
Құрылымы
Тромбоциттерді белсендіретін фактордың бірнеше молекулалық түрлері анықталды, олардың арасында O алкилдік тізбектің ұзындығымен ерекшеленетіндері бар. Оның алкил тобы C1 көміртегінен эфирлік байланыс арқылы 16 көміртекті тізбекке жалғасқан. C2 көміртегіндегі ацил тобы – ацетат тобы (май қышқылынан өзгеше), оның қысқа ұзындығы ПАФ-тың ерігіштігін арттырады, осы арқылы ол ерігіш сигналдық молекула ретінде жұмыс істеуге мүмкіндік алады. C3 көміртегі стандартты фосфатидилхолин сияқты фосфохолиндік бас тобына ие. Зерттеулер ПАФ биологиялық активтілігін жоғалтпай өзгертілмейтінін көрсетті. Демек, ПАФ құрылымындағы шағын өзгерістер оның сигнал беру қабілетін жойып жіберуі мүмкін. Зерттеулер тромбоциттер мен қан қысымының реакциясының sn 2 пропионил аналогына байланысты екенін анықтады. Егер sn 1 алынып тасталса, ПАФ ешқандай биологиялық активтілік танытпады. Соңында, ПАФ-тың sn 3 позициясы метил топтарын біртіндеп алып тастау арқылы зерттелді. Метил топтарының саны артқан сайын биологиялық активтілік төмендеді және ақырында толық жойылды.
Several molecular species of platelet activating factor that vary in the length of the O alkyl side chain have been identified. Its alkyl group is connected by an ether linkage at the C1 carbon to a 16 carbon chain. The acyl group at the C2 carbon is an acetate unit (as opposed to a fatty acid) whose short length increases the solubility of PAF allowing it to function as a soluble signal messenger. The C3 has a phosphocholine head group, just like standard phosphatidylcholine. Studies found that PAF could not be modified without losing its biological activity. Thus, small changes in the structure of PAF could render its signaling abilities inert. Investigation led to the understanding that platelet and blood pressure response were dependent on the sn 2 propionyl analog. If the sn 1 was removed then PAF lacked any sort of biological activity. Finally, the sn 3 position of PAF was experimented with by removing methyl groups sequentially. As more and more methyl groups were removed, biological activity diminished until it was eventually inactive.
Биосинтез
ПАФ стимуляцияланған базафилдер, моноциттер, полиморфонуклеарлы нейтрофилдер, тромбоциттер және эндотелий жасушалары липидтік қайта құру арқылы негізінен өндіреді. ПАФ синтезін әртүрлі стимулдар бастауы мүмкін. Бұл стимулдар макрофагтардың фагоцитоз процесінен өтуі немесе эндотелий жасушаларының тромбинды сіңіруі болуы мүмкін. ПАФ синтездеудің екі жолы бар: de novo жолы және қайта құру жолы. Қайта құру жолы қабыну тудыратын факторлармен белсендіріледі және патологиялық жағдайларда ПАФ-тың басты көзі болып саналады. De novo жолы қалыпты жасуша функциясы кезінде ПАФ деңгейін сақтау үшін қолданылады. ПАФ өндірудің ең көп таралған жолы – қайта құру. Қайта құру жолының алғы құрамы – фосфолипид, әдетте фосфатидилхолин (ФХ). Фосфолипаза А2 (PLA2) фосфолипидтің үш көміртекті тірегінің sn-2 позициясынан май қышқылын алып тастап, аралық лизо-ФХ (LPC) құрайды. Содан кейін LPC ацетилтрансферазасы (LPCAT) ацетил тобын қосып, ПАФ-ты өндіреді. De novo жолын қолдану арқылы ПАФ 1-O-алкил-2-ацетилглицеролдан (ААГ) жасалады. Май қышқылдары sn-1 позициясына біріктіріледі, ал 1-O-гексадецил ПАФ активтілігі үшін ең қолайлы. Содан кейін ПАФ құру үшін ААГ-ның sn-3 орнына фосфохолин қосылады.
PAF is produced by stimulated basophils, monocytes, polymorphonuclear neutrophils, platelets, and endothelial cells primarily through lipid remodeling. A variety of stimuli can initiate the synthesis of PAF. These stimuli could be macrophages going through phagocytosis or endothelium cells uptake of thrombin. There are two different pathways in which PAF can be synthesized: de novo pathway and remodeling. The remodeling pathway is activated by inflammatory agents and it is thought to be the primary source of PAF under pathological conditions. The de novo pathway is used to maintain PAF levels during normal cellular function. The most common pathway taken to produce PAF is remodeling. The precursor to the remodeling pathway is a phospholipid, which is typically phosphatidylcholine (PC). The fatty acid is removed from the sn 2 position of the three carbon backbone of the phospholipid by phospholipase A2 (PLA2) to produce the intermediate lyso PC (LPC). An acetyl group is then added by LPC acetyltransferase (LPCAT) to produce PAF. Using the de novo pathway, PAF is produced from 1 O alkyl 2 acetyl sn glycerol (AAG). Fatty acids are joined on the sn 1 position with 1 O hexadecyl being the best for PAF activity. Phosphocholine is then added to the sn 3 site on AAG creating PAF.
Реттеу
ПАФ концентрациясы қосылыстың синтезі және ПАФ ацетилгидролазаларының (ПАФ АХ) әрекеттері арқылы реттеледі. ПАФ АХ – PAF-ты катаболизмдеп, ыдыратып, оны белсенді емес қосылысқа айналдыратын ферменттер тобы. Бұл топқа липопротеинмен байланысты фосфолипаза А2, цитоплазмалық тромбоциттерді белсендіретін фактор ацетилгидролаза 2 және тромбоциттерді белсендіретін фактор ацетилгидролаза 1b жатады. Катиондар ПАФ өндірісін реттеудің бір түрі болып табылады. Кальций ПАФ биосинтезінің de novo жолында ПАФ өндіретін ферменттерді тежеуде маңызды рөл атқарады. ПАФ-ты реттеу әлі толыққанды түсініксіз. ПАФ өндірісімен байланысты ферменттер металл иондары, тиол қосылыстары, май қышқылдары, pH, бөлімшелену, фосфорилирлеу және дефосфорилирлеу арқылы бақыланады. Осы ПАФ өндіретін ферменттерге қатысты бақылаулар оны реттеу үшін бірлесіп жұмыс істейді деп саналады, бірақ толық жол мен себеп-салдағы байланыс әлі жақсы түсінілмеген.
The concentration of PAF is controlled by the synthesis of the compound and by the actions of PAF acetylhydrolases (PAF AH). PAF AH are a family of enzymes that have the ability to catabolize and degrade PAF and turn it into an inactive compound. The enzymes within this family are lipoprotein associated phospholipase A2, cytoplasmic platelet activating factor acetylhydrolase 2, and platelet activating factor acetylhydrolase 1b. Cations are one form of regulation in the production of PAF. Calcium plays a large role in the inhibition of enzymes that produce PAF in the denovo pathway of PAF biosynthesis. The regulation of PAF is still not completely understood. Enzymes that are associated with the production of PAF are controlled by metal ions, thiol compounds, fatty acids, pH, compartmentalization, and phosphorylation and dephosphorylation. These controls on these PAF producing enzymes are believed to work in conjunction to control it, but the overall pathway and reasoning is not well understood.