Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Активирующий фактор тромбоцитов, также известный как PAF, PAF ацетер или AGEPC (ацетилглицериловый эфир фосфорилхолина), является мощным фосфолипидным активатором и медиатором многих функций лейкоцитов, агрегации и дегрануляции тромбоцитов, воспаления и анафилаксии. Он также участвует в изменении сосудистой проницаемости, окислительном всплеске, хемотаксисе лейкоцитов, а также в усилении метаболизма арахидоновой кислоты в фагоцитах. PAF продуцируется различными клетками, особенно теми, которые участвуют в защитных реакциях организма, такими как тромбоциты, эндотелиальные клетки, нейтрофилы, моноциты и макрофаги. Эти клетки непрерывно продуцируют PAF, но в небольших количествах, и продукция контролируется активностью PAF-ацетилгидролаз. В больших количествах он продуцируется воспалительными клетками в ответ на специфические стимулы.
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.
История
ПАФ был обнаружен французским иммунологом Жаком Бенвенистом в начале 1970-х годов. ПАФ стал первым известным фосфолипидом, обладающим свойствами посредника. Бенвенист внес значительный вклад в изучение роли и характеристик ПАФ, а также его важности в воспалительном ответе и медиации. Используя лабораторных крыс и мышей, он обнаружил, что ионофор A23187 (мобильный переносчик ионов, обеспечивающий прохождение Mn2+, Ca2+ и Mg2+ и обладающий антибиотическими свойствами в отношении бактерий и грибков) вызывает высвобождение ПАФ. Эти открытия привели к выводу, что макрофаги производят ПАФ и играют важную роль в агрегации тромбоцитов и высвобождении их воспалительных и вазоактивных веществ. Дальнейшие исследования ПАФ проводил Константинос А. Демопулос в 1979 году. Демопулос обнаружил, что ПАФ играет ключевую роль в развитии сердечных заболеваний и инсультов. Данные его экспериментов показали, что атеросклероз (накопление липидных бляшек в эндотелии артерий) может быть связан с ПАФ и липидами, подобными ПАФ, и идентифицировали биологически активные соединения в полярных липидных фракциях оливкового масла, меда, молока, йогурта, скумбрии и вина, обладающие PAF-антагонистическими свойствами и ингибирующие развитие атеросклероза в моделях на животных. В ходе своих исследований он также определил химическую структуру этого соединения.
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 встречается у простейших, дрожжей, растений, бактерий и млекопитающих. ПАФ выполняет регуляторную функцию у простейших. Предполагается, что эта регуляторная роль дивергировала с этого момента и сохранялась по мере эволюции живых организмов. В процессе эволюции функции ПАФ в клетке изменялись и расширялись. ПАФ был обнаружен в растениях, однако его функция пока не установлена.
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 используется для передачи сигналов между соседними клетками и действует как гормон, цитокины и другие сигнальные молекулы. Система сигнализации ПАФ может запускать воспалительные и тромботические каскады, усиливать эти каскады при взаимодействии с другими медиаторами и опосредовать молекулярные и клеточные взаимодействия (перекрестные взаимодействия) между воспалением и тромбозом. Нерегулируемая сигнализация ПАФ может вызывать патологическое воспаление и, как было установлено, является причиной сепсиса, шока и травматических повреждений. ПАФ может использоваться как локальная сигнальная молекула, перемещаясь на очень короткие расстояния, или циркулировать по всему организму и действовать эндокринно. ПАФ инициирует воспалительный ответ при аллергических реакциях. Это было продемонстрировано на коже человека, а также на лапах и коже лабораторных кроликов и грызунов. Воспалительный ответ усиливается при использовании вазодилататоров, включая простагландин E1 (PGE1) и PGE2, и подавляется вазоконстрикторами. ПАФ также индуцирует апоптоз по механизму, не зависящему от рецептора ПАФ. Путь к апоптозу может быть заблокирован отрицательной обратной связью от PAF ацетилгидролазы (PAF AH) – фермента, который катаболизирует фактор активации тромбоцитов. Он является важным медиатором бронхоконстрикции, вызывая агрегацию тромбоцитов и расширение кровеносных сосудов, что делает его важным для процесса гемостаза. При концентрации 10−12 моль/л ПАФ вызывает угрожающее жизни воспаление дыхательных путей, индуцируя симптомы, сходные с астмой. Токсины, такие как фрагменты разрушенных бактерий, индуцируют синтез ПАФ, что приводит к снижению артериального давления и уменьшению объема крови, перекачиваемой сердцем, что ведет к шоку и, возможно, смерти.
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.
Структура
Было идентифицировано несколько молекулярных форм фактора активации тромбоцитов, различающихся длиной O-алкильного заместителя. Его алкильная группа связана эфирной связью с углеродом C1 и 16-углеродной цепью. Ацильная группа в положении C2 представляет собой ацетатный фрагмент (в отличие от жирной кислоты), короткая длина которого повышает растворимость ПАФ, позволяя ему функционировать как растворимый сигнальный мессенджер. Углерод C3 содержит фосфохолиновую головку, как и у стандартного фосфатидилхолина. Исследования показали, что модификация ПАФ приводит к потере его биологической активности. Следовательно, даже незначительные изменения в структуре ПАФ могут лишить его способности передавать сигналы. Дальнейшие исследования показали, что реакция тромбоцитов и изменение артериального давления зависят от sn-2 пропионильного аналога. Удаление sn-1 приводило к полной потере биологической активности ПАФ. Наконец, проводились эксперименты с позицией sn-3 ПАФ, путем последовательного удаления метильных групп. По мере удаления все большего количества метильных групп биологическая активность снижалась, пока окончательно не исчезла.
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 продуцируется стимулированными базофилами, моноцитами, полиморфноядерными нейтрофилами, тромбоцитами и эндотелиальными клетками главным образом посредством липидного ремоделирования. Разнообразные стимулы могут инициировать синтез ПАФ, например, фагоцитоз макрофагами или захват тромбина эндотелиальными клетками. Существуют два различных пути синтеза ПАФ: de novo и ремоделирование. Путь ремоделирования активируется воспалительными агентами и считается основным источником ПАФ при патологических состояниях. Путь de novo используется для поддержания уровня ПАФ при нормальной клеточной функции. Наиболее распространенным путем получения ПАФ является ремоделирование. Предшественником пути ремоделирования является фосфолипид, обычно фосфатидилхолин (ФХ). Фосфолипаза А2 (PLA2) удаляет жирную кислоту из sn-2 положения трех углеродного скелета фосфолипида, образуя промежуточный продукт – лизо-ФХ (LPC). Затем LPC-ацетилтрансфераза (LPCAT) присоединяет ацетильную группу, образуя ПАФ. При использовании пути de novo ПАФ синтезируется из 1-O-алкил-2-ацетилглицерола (AAG). Жирные кислоты присоединяются к sn-1 положению, при этом 1-O-гексадецил является наиболее эффективным для активности ПАФ. Затем фосфохолин добавляется к sn-3 положению AAG, формируя ПАФ.
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.
Регулирование
Концентрация ПАФ контролируется синтезом соединения и действием ацетилгидролаз ПАФ (PAF AH). PAF AH – это семейство ферментов, способных катаболизировать и расщеплять ПАФ, превращая его в неактивное соединение. Ферментами этого семейства являются липопротеин-ассоциированная фосфолипаза А2, цитоплазматическая ацетилгидролаза активирующего фактор тромбоцитов 2 и ацетилгидролаза активирующего фактор тромбоцитов 1b. Катионы – одна из форм регуляции продукции ПАФ. Кальций играет важную роль в ингибировании ферментов, участвующих в de novo биосинтезе ПАФ. Регуляция ПАФ до сих пор изучена не полностью. Ферменты, связанные с продукцией ПАФ, контролируются ионами металлов, тиольными соединениями, жирными кислотами, pH, компартментализацией, а также фосфорилированием и дефосфорилированием. Считается, что эти механизмы контроля ферментов, продуцирующих ПАФ, действуют совместно, однако общая схема и лежащие в ее основе принципы недостаточно ясны.
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.