Возможности лекарственного воздействия на цитопротективные свойства гастродуоденальной слизистой оболочки

Т.Л. Лапина

В ходе развития знаний о физиологии и патологии органов пищеварения сложились представления о защитных механизмах гастродуоденальной слизистой оболочки - цитопротекции. Исторически сначала было постулировано наличие щелочного слоя, оберегающего поверхность слизистой оболочки. В дальнейшем оформилась концепция двухкомпонентного защитного слоя - щелочная слизь и активно регенерирующий эпителий. Затем была продемонстрирована секреция бикарбонатов интактной слизистой оболочкой желудка и чуть позднее - секреция бикарбонатов в двенадцатиперстной кишке. Доказано прямое негативное действие инфекции Helicobacter pylori (Н. pylori) на цитопротективные свойства слизистой оболочки: нарушение гидрофобных свойств слизи (путем гидролиза фосфолипидов), торможение секреции бикарбонатов, несбалансированная активация пролиферации и апоптоза эпителиоцитов и т.д. При лечении заболеваний желудка и двенадцатиперстной кишки целесообразно потенцировать цитопротективные механизмы. Много данных получено о цитопротективных характеристиках солей висмута, особенно висмута трикалия дицитрата. Успешная эрадикация Н. pylori также обеспечивает стабилизацию цитопротективных свойств гастродуоденальной слизистой оболочки.

Ключевые слова: цитопротекция, слизь, секреция бикарбонатов, Н. pylori, висмута трикалия дицитрат.

Кислото- и пепсинобразующая функции желудка уравновешены защитными механизмами гастродуоденальной слизистой оболочки: согласно классическим понятиям это равновесие присуще состоянию здоровья этих органов. Сведения о физиологических, морфологических и молекулярных механизмах цитопротекции и их изменении при заболеваниях желудка достаточно подробны [1,3-5,7]. Они претерпели существенную ревизию после установления патогенной роли Helicobacter pylori. Инфекция активно вмешивается в равновесное состояние гастродуоденальной слизистой оболочки, воздействуя как на агрессивные, так и на цитопротективные механизмы. В настоящем обзоре литературы основное внимание уделено данным о негативном влиянии Н. pylori на гастродуоденальную цитопротекцию и возможностям лекарственного улучшения (восстановления) цитопротективных свойств.

Способность слизистой оболочки предохранять клетки эпителия от гибели получила название "цитопротекция" [1]. Кратко остановимся на современном представлении о цитопротекции как о комплексной защитной системе, различные компоненты которой были открыты и объединены в интегральную систему благодаря многолетним исследованиям (табл.1).

Таблица 1. Развитие научных представлений о цитопротекции

Поверхностному эпителию принадлежит ведущая роль в цитопротекции. Слизь, секретируемая поверхностным эпителием, состоит из двух слоев: один легко удаляется при пищеварении, другой - прикрепленная слизь - несет основную защитную функцию. Этот слой состоит из муцинов, фосфолипидов, трефойловых пептидов. Он демонстрирует свойства геля и обладает гидрофобностью, что принципиально важно, так как большинство повреждающих агентов водорастворимы. Ультраструктурные исследования, специальные методы окраски и фиксации для визуализации щелочных фосфолипидов показали, что фосфолипиды с поверхностно активными свойствами синтезируются и хранятся в специальных органеллах поверхностного эпителия, а их выделение в слизистый гель происходит после стимуляции. Фосфолипиды в виде филаментов покрывают слой геля, причем процент площади защитного слоя, покрытый фосфолипидами, ассоциирован с величиной контактного угла (угла, образуемого краем капли физиологического раствора или дистиллированной воды и поверхностью слизистой оболочки: чем он больше, тем выше гидрофобность) [20]. Простагландины стимулируют синтез и секрецию фосфолипидов и поддерживают гидрофобные свойства слизи.

Слизь не может защищать эпителий от ионов Н+ без постоянно поступающих в нее бикарбонатов (ионов НСО3 ), также секретируемых поверхностным эпителием. С помощью бикарбонатов в слизи поддерживается градиент рН: на поверхности, обращенной в просвет желудка, среда кислая, а у эпителиоцитов - нейтральная или слабощелочная. Немедленного смешивания бикарбонатов с кислым секретом в просвете и нейтрализации не происходит: слой слизи образует барьер, благодаря которому и существует градиент рН. Секреция бикарбонатов NO-зависима, хотя эффект оксида азота комплексный и может быть как стимулирующим, так и подавляющим. Так, внутривенное введение ингибитора синтеза NO блокировало бикарбонатами ответ на ацидификацию двенадцатиперстной кишки, но вызывало парадоксальную стимуляцию базальной секреции бикарбонатов [7, 22]. Обобщенные данные о регуляторах секреции бикарбонатов представлены в табл. 2.

Слизь и бикарбонаты составляют так называемый предэпителиальный уровень защиты слизистой оболочки. Собственно слой клеток, секретирующих слизь и бикарбонаты для поддержания своей целостности, составляет эпителиальный уровень защиты. Таким образом, нормальная пролиферация эпителиоцитов также должна быть отнесена к системе цитопротекции.

Все физико-химические процессы, осуществляющие барьерную функцию, возможны только в условиях адекватного кровоснабжения, поэтому микроциркуляторное русло относят к постэпителиальному уровню защиты. Предполагается, что существенную роль в цитопротекции могут играть такие компоненты подэпителиального компартмента, как миофибробласты, клетки иммунной системы, нервные окончания.

Способствуют циторотекции (поддерживают эпителиальный барьер) несколько факторов: простагландины, оксид азота, эпидермальный фактор роста (EGF), трансформирующий фактор роста a (TGF-a), трефойловые пептиды. Агрессивные факторы повреждают эпителиальный барьер: к ним относят стресс, нестероидные противовоспалительные препараты, кислоту, пепсин, желчь, ишемию и Н. pylori.

При наличии инфекции Н. pylori гастродуоденальная слизистая оболочка подвержена отрицательному воздействию не только микроорганизма, но и факторов со стороны макроорганизма, повреждающих защитный барьер слизистой оболочки и нарушающих регуляцию клеточного обновления эпителия.

Эти негативные воздействия обусловлены непосредственно патогенными свойствами бактерии и опосредованно последствиями воспаления, вызванного Н. pylori, т. е. гастритом.

При определении контактного угла в биоптатах, полученных при эндоскопии, установлено, что гидрофобность слизи (определенная по данному параметру) существенно ниже у больных язвенной болезнью, чем у здоровых добровольцев. В дальнейшем удалось показать, что у лиц с инфекцией Н. pylori (в том числе "бессимптомных") гидрофобность слизи меньше, чем у неинфицированных лиц контрольной группы, идентичных по полу и возрасту. Более того, антигеликобактерная терапия висмутом и антибиотиками привела к нормализации величины контактного угла, в то время как антисекреторные средства хотя и способствовали заживлению язвы, но не сопровождались изменением гидрофобных свойств слизи [16,20].

В ряде лабораторий было продемонстрировано, что плотность фосфолипидных филаментов внутри слизистого слоя немного снижается при наличии Н. pylori. Обнаружено, что микроорганизм обладает способностью катализировать гидролиз и триглицеридов, и фосфолипидов. В лизатах бактерии были выявлены фосфолипазы A1, А2 и С. Активность и фосфолипазы А, и фосфолипазы С ингибируется солями висмута, что было доказано еще при применении классической тройной терапии (схема с препаратом висмута в качестве базисного) [24]. Фосфолипаза А кальций-зависима, в эксперименте добавление кальция позволило снять ингибирующий эффект висмута, вероятно, за счет конкуренции висмута и кальция за определенные структуры молекулы фермента. Ионы аммония, появляющиеся в окружении микроорганизма вследствие уреазной активности, как оказалось, взаимодействуют с фосфолипидами слизи и вызывают их перемещение. За счет этих механизмов увеличивается проницаемость слизи для обратного тока ионов водорода [20].

В опытах in vitro инкубация Н. pylori с клетками, продуцирующими муцин НМ02 (в течение 12 и 24 ч), привела к торможению синтеза муцина. Причем cagА-позитивные цитотоксические штаммы бактерии (НР64, НР57, НР87) вызывали более заметное торможение синтеза муцина, чем не цитотоксические (НР05, НР83 и НР84); cagА-негативные штаммы (НР01, НР04 и НР85) не влияли на синтез муцина. Таким образом, Н. pylori непосредственно тормозит синтез муцина эпителиальными клетками [11].

Разными авторами убедительно продемонстрировано, что секреция бикарбонатов слизистой оболочкой двенадцатиперстной кишки нарушается при дуоденальной язве в присутствии Н. pylori (в том числе нарушается бикарбонатная продукция в ответ на ацидификацию луковицы). Стандартная эрадикационная терапия приводит к нормализации секреции бикарбонатов [17, 22]. В качестве возможного механизма торможения бикарбонатной продукции предполагается продукция гистамина мастоцитами, видимо, как следствие воспалительного процесса, индуцированного Н. pylori [10].

В эксперименте на животных было выявлено, что в перфузате и ткани двенадцатиперстной кишки после экспозиции экстракта Н. pylori в 4-5 раз возрастало количество асимметричного диметиларгинина - ингибитора NO-синтазы, который и обусловливает отсутствие секреции бикарбонатов в ответ на ацидификацию. У людей, инфицированных Н. pylori, по сравнению с неинфицированными уровень диметиларгинина в антральном отделе, был в 65 раз выше. Предполагается, что микроорганизм связан с накоплением в антральном отделе желудка и луковице кишки пептидов, кото рые после протеолиза распадаются на аминокислотные остатки, в том числе диметиларгинин [22].

Объективно доказано негативное влияние инфекции на клеточное обновление гастродуоденальной слизистой оболочки. Н. pylori-ассоциированный хронический гастрит характеризуется усилением процессов апоптоза. В качестве механизма такого усиления называют: активацию Fas-рецепторов; активацию про-апоптотического bах и ингибирование антиапоптотического bcl-2; воздействие липополисахарида и уреазы микроорганизма. Н. pylori индуцирует усиление пролиферации эпителиоцитов. Возможно, это компенсаторная реакция в ответ на увеличение апоптоза, возможно - самостоятельный феномен [19,26,28,29]. Предполагается, что кислородные радикалы, источником которых служат микроорганизм и клетки воспалительного инфильтрата, также участвуют в нарушении регенерации эпителия [12]. Таким образом, Н. pylori, извращая клеточное обновление в желудке, отрицательно влияет и на эту сторону цитопротекции. Успешная эрадикационная терапия характеризуется нормализацией апоптоза и пролиферации желудочного эпителия [2,28].

Итак, лекарственное воздействие с целью усиления или восстановления цитопротекции осуществляется в двух направлениях: во-первых, лекарственное средство должно способствовать тем или иным механизмам цитопротекции; во-вторых, оно должно быть эффективным в отношении уничтожения инфекции. Стандартная терапия для эрадикации Н. pylori является комбинированной и, как было отмечено выше, оказывает активное влияние на защитные механизмы гастродуоденальной слизистой оболочки. В качестве цитопротективного средства большой интерес вызывает висмута трикалия дицитрат, так как его применение оправдано с точки зрения обоих направлений воздействия на защитные механизмы.

Следует отметить, что висмута трикалия дицитрат реализует свои свойства как на эрозивно-язвенный дефект, так и на слизистую оболочку. При остром повреждении (формировании эрозии, язвы) в зоне, где произошел "прорыв" слизисто-эпителиального барьера, образуется фибриновая "шапочка" (за счет пропотевающего из плазмы фибриногена и НСО3), отличная от слизистого слоя над неповрежденными областями. Висмута трикалия дицитрат селективно связывается с белками дна язвы (область некроза) и преобразуется в хелатный комплекс, устойчивый к содержимому желудка и двенадцатиперстной кишки (не растворяется в нем). Создается защитный слой - аналог естественного прикрепленного слизистого слоя, под которым и происходит регенерация эпителия [5,7].

Цитопротективное воздействие солей висмута, и прежде всего висмута трикалия дицитрата, интегрально на всю слизистую оболочку во многом обусловлено их способностью стимулировать локальный синтез простагландинов в желудке и двенадцатиперстной кишке, что, в свою очередь, реализуется в следующем:

• увеличивается секреция слизи и бикарбонатов,
• усиливается кровоток в слизистой оболочке,
• обеспечиваются реконструкция экстрацеллюлярного матрикса и полноценный ангиогенез,
• подавляется продукция цитокинов клетками воспалительного инфильтрата.

Возможности висмута трикалия дицитрата богаче и не ограничиваются только простагландиновыми эффектами. Это коллоидное соединение препятствует деградации слизи под влиянием пепсина и, вероятно, благодаря этому же механизму сохраняет эпидермальный фактор роста [25]. Недавно проведенное экспериментальное исследование позволило предположить, что соли висмута улучшают регенерацию эпителиальных клеток за счет ранее не описанного Са2+/ МАР-киназазависимого механизма [15].

Продемонстрирована эффективность солей висмута для защиты слизистой оболочки от повреждающего действия нестероидных противовоспалительных средств: висмут нивелировал эффекты индометацина, который снижал значения рН непосредственно над поверхностью эпителиоцитов [27]. Для оценки защитных возможностей солей висмута в эксперименте культуру клеток инкубировали с этанолом, НСl, NaOH. После воздействия повреждающих агентов супероксиданион возрастал соответственно в 8,0, 6,1 и 7,1 раза, гидроксильные радикалы - в 13,3, 9,6 и 8,9 раза, фрагментация ДНК - в 6,7, 4,3 и 4,8 раза. Преинкубация культуры клеток с солью висмута (25, 50 и 100 мг/л) снижает эти эффекты на 36, 56 и 66% [9].

Важное свойство висмута трикалия дицитрата - эффективность против Н. pylori. Это лекарственное средство традиционно используется в эрадикационной терапии.

Схемы для успешной эрадикации Н. pylori разработаны эмпирически как по их компонентам, так и по дозам препаратов и продолжительности лечения. Они отвечают конкретным требованиям по эффективности (воспроизводимый в различных популяциях стабильно высокий процент уничтожения микроорганизма) и безопасности.

В качестве терапии первой линии экспертами (согласительное совещание Маастрихтский консенсус-3, 2005 г.) предлагаются следующие трехкомпонентные схемы лечения (табл. 3): ингибитор протонной помпы (или ранитидин висмут цитрат) в стандартных дозах 2 раза в день + кларитромицин 500 мг 2 раза в день + амоксициллин 1000 мг 2 раза в день или метронидазол 500 мг 2 раза в день. В случае отсутствия успеха предусмотрена терапия второй линии - четырехкомпонентная схема: ингибитор протонной помпы (или ранитидин висмут цитрат) в стандартных дозах 2 раза в день + висмута субсалицилат/субцитрат 120 мг 4 раза в день + метронидазол 500 мг 3 раза в день + тетрациклин 500 мг 4 раза в день (табл. 4). Одним из новых положений Маастрихтского консенсуса-3 служит указание на возможность применения квадроте-рапии в определенных клинических ситуациях как терапии первой линии (альтернативная терапия первой линии) [21].

Таблица 4. Схемы четырехкомпонентной эрадикационной терапии инфекции H. pylori (второй линии или альтернативная терапия первой линии)

Современные методы лечения заболеваний желудка и двенадцатиперстной кишки, как правило, подразумевают эрадикацию инфекции Н. pylori. Антигеликобактерная терапия позволяет адекватно решить целый комплекс проблем, среди которых важное место отводится восстановлению цитопротективных свойств гастродуоденальной слизистой оболочки. Для ее защиты возможно выбрать и другую стратегию лекарственного воздействия, используя не только антисекреторные средства, но и висмута трикалия дицитрат, оказывающий комплексное влияние на цитопротекцию.

1. Аруин Л.И., Григорьев П.Я., Исаков В.А., Яковенко Э.П. Хронический гастрит. - Амстердам, 1993. - С. 29-71.

2. Бондаренко О.Ю., Коган Е.А., Склянская О.А. и др. Апоптоз и пролиферация эпителиоцитов при хроническом Helicobacter pylori-ассоциированном гастрите // Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. - 2003. - Т. 13, М. 6. - С. 27-32.

3. Василенко В.Х., Гребенев А.Л., Шептулин А. А. Язвенная болезнь. - М.: Медицина, 1987. - С. 49-90.

4. Ивашкин В.Т., Минасян Г.А., Уголев A.M. Теория функциональных блоков и проблемы клинической медицины. - Л.: Наука, 1990. - С. 75-106.

5. Кононов А.В. Цитопротекция слизистой оболочки желудка: молекулярно-клеточные механизмы // Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. - 2006. - Т. 16, № 3. - С. 12-16.

6. Allen A. Structure of gastrointestinal mucus and the viscous and gel-forming properties of mucus // Br. Med. Bull. - 1978. - Vol. 34. - P. 28-33.

7. Allen A., Flemstrom G. Gastro-duodenal mucus bicarbonate barrier: protection against acid and pepsin // Am. J. Physiol. Cell Physiol. - 2005. - Vol. 288. - P. 1-19.

8. Allen A., Hutton D., McQuenn, Garner A. Dimensions of the gas-troduodenal surface pH gradients exceed those of the adherent mucus gal layer // Gastroenterology. - 1983. - Vol. 85. - P. 463-476.

9. Bagchi D., McGinn T.R., Ye X. et al. Mechanism of gastroprotection by bismuth subsalicylate against chemically induced oxidative stress in cultured human gastric mucosal cells // Dig. Dis. Sci. - 1999. - Vol. 44. - P. 2419-2428.

10. Barrett K.E., Myers C.P., Ho-gan D. et al. Mast cells and duodenal bicarbonate secretion / / Helicobacter pylori. Basic mechanisms to clinical cure / Ed. R.H. Hunt, G.N.J. Tytgat. - Dordrecht/ Boston/ London: Kluwer academic publishers, 1998. - P. 188-194.

11. Beil W., Enss M.L., Muller S. et al. Role of vacA and cagA in Helicobacter pylori inhibition of mucin synthesis in gastric mucous cells // J. Clin. Microbiol. - 2000. - Vol. 38, N 6. - P. 2215-2218.

12. Ding S.Z., Crowe S.E. Helicobacter pylori and the epithelial barrier: role of oxidative injuri // Helicobacter pylori. Basic mechanisms to clinical cure / Ed. R.H. Hunt, G.N.J. Tytgat. - Dordrecht/ Boston/ London: Kluwer academic publishers, 2000. - P. 155-168.

13. Flemstrom G. Active alkalinization by amphibian gastric fundic mucosa // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. Gastrointest. Physiol - 1977. - Vol. 233. - P. 1-12.

14. Flemstrom G. Stimulation of bicarbonate transport in isolated bullfrog duodenum by prostaglandins / / Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. - 1980. - Vol. 239. - P. 198-203.

15. Gilster J., Bacon K., Marlink K. et al. Bismuth subsalicylate increases intracellular Ca2+, MAP-kinase activity, and cell proliferation in normal human gastric mucous epithelial cells // Dig. Dis. Sci. - 2004. - Vol. 49, N 3. - P. 370-378.

16. Go M.F., Lew G.M., Lichtenberger L.M. et al. Gastric mucosa hydrophobicity and Helicobacter pylori: response to antimicrobial therapy // Am. J. Gastroenterol. - 1993. - Vol. 88. - P. 1362-1365.

17. Hogan D.L., Rapier R.C., Dreileriger A. et al. Duodenal bicarbonate secretion: eradication of Helicobacter pylori and duodenal structure and function in humans // Gastroenterology. - 1996. - Vol. 110. - P. 705-716.

18. Hollander F. The two-component mucus barrier; its activity in protecting the gastroduodenal mucosa against peptic ulceration // AMA Arch. Intern. Med. 93. - 1954. - P. 107-120.

19. Jang T.J., Kim J.R. Proliferation and apoptosis in gastric antral epithelial cells of patients infected with Helicobacter pylori // J. Gastroenterol. - 2000. - Vol. 35, N 4. - P. 265-271.

20. Lichtenberger L.M. The effect of Helicobacter pylori on the surface hydrophobicity and phospholipid composition of gastric mucosa // Helicobacter pylori. Basic mechanisms to clinical cure / Ed. R.H. Hunt, G.N.J. Tytgat. - Dordrecht/ Boston/ London: Kluwer academic publishers, 1996. - P. 92-97.

21. Malfertheiner P., Megraud F., O'Morain C. Guidelines for the management of Helicobacter pylori infection. Summary of the Maastricht-3 2005 Consensus Report // www.touchbriefings.com

22. Olbe L., Hamlet A., Fandrics L. Helicobacter pylori and gastroduodenal secretions // Helicobacter pylori. Basic mechanisms to clinical cure / Ed. R.H. Hunt, G.N.J. Tytgat. - Dordrecht/ Boston/ London: Kluwer academic publishers, 1998. - P. 148-157.

23. Pavlov I. Die Arbeit der Verdaungsdrusen. - Wiesbaden: Bergman, 1898.

24. Slomiany B.L., Kasinatan C., Slomiany A. Lypolitic activity of Campylobacter pylori: effect of colloidal bismuth subctrate (De-Nol) // Am. J. Gastroenterol. - 1989. - Vol. 84. - P. 1273-1277.

25. Slomiany B.L., Nishikawa H., Bilski J., Slomiany A. Colloidal bismuth subcitrate inhibits peptic degradation of gastric mucus and epidermal growth factor in vitro // Am. J. Gastroenterol. - 1990. - Vol. 85. - P. 390-393.

26. Szabo I., Tarnawski A.S. Apoptosis in the gastric mucosa: molecular mechanisms, basic and clinical implications // J. Physiol. Pharmacol. - 2000. - Vol. 51. - P. 3-15.

27. Tanaka S., Guth P.H., Carryl O.R., Kaunitz J.D. Cytoprotective effect of bismuth subsalicylate in indo-methacin-treated rats is associated with enhanced mucus bismuth concentration // Aliment. Pharmacol. Ther. - 1997. - Vol. 11. - P. 605-612.

28. Wang J., Fan X., Lindholm C. et al. Helicobacter pylori modulates lymphoepithelial cell interactions leading to epithelial cell damage through Fas/Fas ligand interactions // Infect. Immun. - 2000. - Vol. 68. - P. 4303-4311.

29. Yamaguchi Т., Nakajima N., Kuwayama H. et al. Gastric epithelial cell proliferation and apoptosis in Helicobacter рг/Zon-infected mice // Aliment. Pharmacol. Ther. - 2000. - Vol. 14 (suppl. 1). - P. 68-73.

Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2006, №5, том XVI, c. 2-7.

Статья опубликована на сайте http://www.gastroscan.ru