Роль межклеточных щелевидных контактов (коннексинов) в патогенезе эритродермий

Эритродермия — один из простейших диагнозов в дерматологии, однако это самое тяжелое и угрожающее жизни заболевание c высокой летальностью. Изучению эритродермии в последние годы в мировой дерматологии уделяется большое внимание, ему посвящены многочисленные исследования [1—3]. Это связано с резким учащением и трудностью ее диагностики. Частота летальных исходов колеблется от 18 до 64% [4, 5]. В то же время, по данным некоторых авторов [6, 7], продолжительность жизни мужчин с эритродермией значимо ниже, чем в общей популяции. Причинами повышенной летальности этой категории больных являются различные осложнения: пневмония, сердечная недостаточность, сепсис, а также последствия кортикостероидной терапии .

Дифференциальная диагностика различных форм эритродермий на основании только клинической картины весьма сложна, так как во всех случаях они представлены диффузным покраснением и шелушением (или без него) более чем 80% поверхности кожного покрова. Анамнестические данные помогают дифференцировать эти заболевания друг от друга, но зачастую эритродермия возникает на фоне полного благополучия и/или у пациентов с незначительными клиническими проявлениями хронических дерматозов, на которые больные мало обращают внимания.

Вместе с тем гистологический метод верификации является одним из основных для проведения дифференциальной диагностики эритродермий. Ранее мы предложили основные гистологические модели воспаления для обнаружения гистологических признаков предшествующих эритродермии дерматозов [8].

Целесообразно отметить, что с точки зрения иммуногистохимического исследования, актуального на сегодняшний день метода диагностики различных дерматозов и злокачественных заболеваний, в том числе и для выявления одной из частых форм эритродермии — псориатической эритродермии, является использование маркера IL36γ/IL-1F9 [9].

Клиническая медицина на современном этапе развития обладает разнообразным набором высокотехнологических, в том числе генетических, методик изучения, диагностики, терапии и прогноза заболеваний [10, 11]. Участие различных генетических и эпигенетических факторов в развитии заболеваний кожи различного происхождения является неоспоримым и весьма перспективным направлением в клинико-морфологической оценке данного раздела патологии. Одной из таких структурно-морфологических единиц являются щелевые контакты, играющие очень важную роль в межклеточных взаимодействиях и поддержании метаболического гомеостаза, оценка которых при помощи молекулярно-генетических методов изучения может дать новые важные данные в клинической оценке заболеваний кожи различного генеза. Для понимания функции и роли белков-коннексинов в развитии заболеваний приводим их детальное описание.

Коннексины (Кс) формируют межклеточные соединения, которые позволяют обмениваться между соседними клетками маленькими молекулами и ионами [12]. Они играют важную роль в пролиферации, миграции и дифференцировке клеток, а также в клеточной адгезии и воспалении [13, 14]. Семейство белков-коннексинов включает 21 подтип, из которых по крайней мере 10 экспрессируются во всех слоях эпидермиса. В коже человека преобладает коннексин 43 (Кс43), располагающийся в большей степени в пролиферирующих базальных клетках эпидермиса. Кроме того, в шиповатом и зернистом слоях может отмечаться экспрессия Кс45, Кс40, Кс43, Кс31.1, Кс31, Кс30.3 и Кс26 [15]. Для всех этих белков характерна общая топология, характеризующаяся четырьмя трансмембранными доменами (TM1—TM4), двумя внеклеточными ганглиями (E1 и E2) и одной внутриклеточной петлей (ганглием). Важной особенностью является сохранение внеклеточных ганглиев, связывающихся через дисульфидные соединения для образования межклеточных контактов [16]. Вместе с тем семейства белков-коннексинов подразделяются на две подгруппы — альфа- и бета-коннексины [17].

Альфа-коннексины (кодируются как GJA, гены 1—4) включают белки Кс45, Кс43 и Кс40 и характеризуются длинными карбоксильными цепями. В то же время Кс43 в отличие от других белков подвергается определенному фосфорилированию через различные киназообусловленные пути — киназа-белок C (серия 368), активированная митогеном киназа-белок (MAPK) (серии 255, 279 и 282), киназа-белок A (серия 373) и киназа AKT [18, 19]. Последние способствуют быстрому взаимодействию Кс43 с цитоскелетными адаптерными белками ZO-1, что позволяет влиять на клеточную адгезию, пролиферацию, миграцию, необходимые для формирования эпидермального барьера [20].

Бета-коннексины (кодируются как GJB, гены 1—6) включают белки Кс31, Кс30.3, Кс30 и Кс26, которые характеризуются короткими карбоксильными цепями и не взаимодействует с цитоскелетными белками ZO-1 [19].

Несмотря на различные подгруппы, жизненный цикл коннексинов короткий, от 2 до 4 ч. В эпидермисе экспрессируются несколько изоморфных коннексинов (Кс26, Кс30, Кс30.3, Кс31.1, Кс37 и Кс43), которые могут сочетаться друг с другом в различных слоях [14, 21]. Кератиноциты постоянно формируют новые щелевидные контакты взамен старых. Процесс формирования начинается с синтеза специфических белков-коннексинов [22]. Последние образуют так называемые полуканалы, которые встраиваются в плазматическую мембрану одной клетки и соединяются с полуканалами соседней. Через образуемые в результате полноразмерные каналы цитоплазмы клеток сообщаются между собой. Каналы постоянно разрушаются и образуются вновь. Схема выглядит примерно следующим образом: коннексины, строительные блоки щелевидных контактов, синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме — системе однослойных мембран, образующих единую сеть. Везикулы, расположенные в эндоплазматическом ретикулуме, транспортируют коннексин к другой клеточной органелле — аппарату Гольджи. Здесь 6 молекул коннексина объединяются, образуя полуканал. Следовательно, высвобожденные из везикул полуканалы встраиваются в плазматическую мембрану. Через их центральную пору в клетку и из клетки проходят малые молекулы и ионы. Вместе с тем полуканалы перемещаются вдоль мембраны и, дойдя до места расположения полуканала соседней клетки, образуют полноразмерные поры. Они соединяют цитоплазмы примыкающих друг к другу клеток. Щелевидный контакт может содержать тысячи таких пор. Периодически группы каналов отсоединяются от контакта и заменяются новыми. Отделившаяся часть (коннексома) расщепляется лизосомами — клеточными органеллами, содержащими гидролитические ферменты. Лизосомы расщепляют белки щелевидных контактов до аминокислот, из которых затем строятся новые белки [22].

Каждая подгруппа коннексинов имеет уникальные свойства и пропускные особенности [23]. Например, полуканалы Кс26 имеют ограниченный размер пор и пропускные свойства по сравнению с Кс43 [24, 25]. Следует отметить, что вследствие этого альфа- и бета-подгруппы коннексинов не формируют щелевидные контакты друг с другом [15]. Это явление, вероятно, позволяет определенным соединяющим частям кератиноцитов сохранять и восстанавливать эпидермис [26].

В последние 10 лет многочисленные данные свидетельствуют, что под воздействием стресса, провоспалительных медиаторов, при изменении концентрации ионов, температуры кожи закрытые гемиканалы стимулируются, чтобы открыться, высвобождая при этом АТФ из клеток с последующим пуринергическим сигнальным каскадом [27—32]. Кроме того, в ряде исследований [33] показано, что активность Кс43 контролируется через контрактильную систему путем активации Rac и RhoA GTP-фазы. По мнению G. Burnstock и соавт. [32], такие события могут впоследствии влиять на пуринергические сигнальные пути, которые очень важны для пролиферации и дифференцировки клеток, а также необходимы для восстановления эпидермиса. В дерматопатологии большое внимание уделяется изучению белка-коннексина 26 и нарушению его экспрессии при различных хронических дерматозах, в том числе и при псориазе [34].

Псориаз — это воспалительное, хроническое гиперпролиферативное заболевание кожи, ассоциирующееся с неполноценной дифференцировкой кератиноцитов и отсутствием зернистого слоя кожи. Дисфункция эпидермального барьера кожи является наиболее важной причиной развития псориатических бляшек. Остается спорным вопрос, является ли ключевым фактором для псориаза нарушение функции кератиноцитов, приводящее к вовлечению иммунных клеток, или же нарушение иммунных клеток приводит к активации кератиноцитов. Рядом авторов [35, 36] доказана важная роль Кс26 в поддержании правильного баланса и функции кожи при псориазе. Выраженная экспрессия Кс26 при гиперпролиферирующем эпидермисе и псориатических бляшках впервые иммуноцитохимически выявлена более 16 лет назад [37, 38]. Ранее Кс26 был описан как маркер псориаза с генетическим полиморфизмом гена GJB2, связанный с генетической предрасположенностью к заболеванию у жителей Китая [37]. N. Li и соавт. [39] также провели анализ экспрессии RNAseq- и mRNA-профиля в биоптатах кожи больных псориазом и здоровых, при этом большая часть исследований была направлена на изучение генов, регулирующих связь межклеточных щелевидных контактов. По данным авторов, наиболее выраженная экспрессия гена GJB2, кодирующего Кс26, наблюдалась в коже больных псориазом по сравнению со здоровыми. В другом исследовании [40] также обнаружена высокая экспрессия гена GJB6, кодирующего Кс30, в биоптате кожи пациентов с псориазом по сравнению с нормальной кожей здоровых, а остальные белки-коннексины не были модифицированы уже на транскриптном уровне. Несмотря на многочисленные исследования, точная причина выраженной экспрессии Кс26 при псориатических поражениях и его роль в функциях эпидермального барьера остаются нерешенными. Мутации в генах (GJB6, GJB2, GJB4, GJB5) данных коннексинов также ранее описаны при исследовании геномной ДНК крови пациентов с эритрокератодермией, ладонно-подошвенной кератодермией и синдромом KID [37, 41—43].

В связи с многочисленными работами по изучению белка-коннексина Кс26 и отсутствием исследований его экспрессии у пациентов с различными формами эритродермии большой интерес представляет выявление соматических мутаций в генах, кодирующих белки-коннексины у больных с эритродермиями. При данной патологии кожа имеет повышенную скорость обновления слоев. Возможно изменение уровня экспрессии генов, кодирующих ключевые белки-коннексины, играющие важную роль в межклеточных взаимодействиях и поддержании метаболического гомеостаза, а также появление в них соматических мутаций. Данные генетические дефекты могут приводить к нарушению функциональных свойств коннексинов, изменяя клеточную дифференцировку, пролиферацию и мобильность кератиноцитов в различных слоях эпидермиса.

Перспективным направлением, недостаточно реализованным в настоящее время, является поиск мутаций в генах, кодирующих Кс26, Кс30, Кс30.3, Кс31.1, Кс37, Кс43, и изучение их экспрессии в определенных слоях кожи и/или в крови у больных с различными формами эритродермий. Это является весьма важным для дифференциальной диагностики разных видов эритродермий, определения молекулярных мишеней и последующей разработки лекарственной терапии с целью улучшения прогноза у пациентов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Сыдиков Акмаль Абдикахарович — канд. мед. наук, асс. каф. патологической анатомии с курсом судебной медицины; https://orcid.org/0000-0002-0909-7588; e-mail: medik-85@bk.ru