Апоптоз – это процесс ПКГ, вызванный внутренними или внешними физиологическими и патологическими факторами [17].

Процесс апоптоза состоит из последовательных событий, которые можно условно разделить на три фазы. Первая – сигнальная, при которой клетка воспринимает сигнал, инициирующий апоптоз. Данный этап контролируется проапоптотическими белками, к которым относятся представители семейств Bax, Bak, Bad, и антиапоптогенными белковыми молекулами семейства Bcl (Bcl-2 и Bcl-xL). Соотношение данных ингибирующих и стимулирующих белков, предположительно, регулирует восприимчивость клеток к апоптозу [18]. Под воздействием различных факторов происходит гиперэкспрессия проапоптотических белков и переход ко второй, или эффекторной, фазе. Эта фаза заключается в активации каспаз, расщепляющих белки. Различают инициаторные (2, 8, 9, 10, 12) и эффекторные каспазы (3, 6, 7). Инициаторные каспазы протеолитически активируют эффекторные каспазы, которые приводят к последней, деструктивной фазе апоптоза, – разрушению внутриклеточных органелл или их перестройке [19, 20].

Морфологические особенности клетки при апоптозе:

В зависимости от факторов, ведущих к инициации апоптоза, его классифицируют на внутренний и внешний. Внутренний апоптоз опосредован различными внутриклеточными процессами, такими как повреждение ДНК, стресс эндоплазматического ретикулума (ЭР), оксидативный стресс (ОС), репликативный стресс, нарушения сигналов клеточного цикла и др. [17]. Внешний, или рецепторзависимый, апоптоз связан с «рецепторами смерти» и «рецепторами зависимости» [17, 22]. Принципиальное отличие внешнего от внутреннего пути заключается в том, что он обходит регулирование со стороны белков семейства Bcl-2 и является Са2+-независимым [23].

Апоптоз является одним из факторов регуляции массы β-клеток наряду с репликацией имеющихся β-клеток, изменением их размера и неогенезом из общего пула панкреатических протоковых эпителиальных клеток [20]. Имеющиеся литературные данные последних лет демонстрируют повреждение и гибель β-клеток при СД2 в результате как внешнего рецептор-опосредованного пути, так и внутреннего, связанного с стрессом ЭР (СЭР) и ОС.

Внутренний апоптоз β-клеток

Стресс эндоплазматического ретикулума

ЭР принадлежит ряд важных функций в эукариотической клетке: в агранулярном ЭР происходит синтез различных липидов, углеводов и стероидов, буферизация Ca2+, нейтрализация токсинов и др.; в гранулярном – синтез и созревание белков путем «фолдинга». Фолдинг (от англ. to fold — «укладывать, сворачивать») – самопроизвольное приобретение полипептидной цепью правильной трехмерной пространственной структуры [24].

СЭР – общебиологический феномен функциональной перегрузки аппарата секреции белка, патофизиологической основой которого является накопление неправильно свернутых белковых цепей в результате мисфолдинга. Мисфолдинг – нарушение образования вторичной и третичной структур белка [25]. Фолдинг обеспечивается шаперонами – высокоспециализированными белками, обеспечивающими самоукладку формируемого полипептида в правильную, обладающую биологической активностью форму, а также участвующими в их транспортировке. К шаперонам относят кислородрегулируемый протеин ORP150, лектинподобные шапероны калнексин и калретикулин, глюкозорегулируемые протеины GRP94 и GRP78, также именуемый BIP. BIP – белок, связывающий иммуноглобулины (binding immunoglobulin protein), принадлежит к подсемейству белков теплового шока Hsp70 и является наиболее изученным и функционально значимым шапероном ЭР [25, 26].

К основным причинам СЭР при СД2 относятся:

Независимо от причины, единым исходом возникающего дисбаланса между биосинтетической нагрузкой и функциональными возможностями ЭР являются накопление внутри его просвета белков с нарушенной конформацией и запуск специфического «ответа на мисфолдинг» (unfolded protein response, UPR), задачей которого является компенсация СЭР, восстановление гомеостаза и предотвращение гибели клетки путем:

Однако если СЭР является продолжительным или превосходит адаптивные возможности клетки, то включается другая ветвь UPR, запускающая апоптоз клетки. UPR реализуется тесно взаимосвязанными сигнальными путями, каждый из которых запускается при участии сенсорных трансмембранных белков (рис. 1). В настоящее время выделяют три основных UPR-пути, включающих в себя в качестве сенсоров PKR-подобную киназу ЭР (PERK), инозитолзависимый фермент 1-го типа (IRE1), активирующий фактор транскрипции 6 (АTF6). Каждый из данных сенсоров имеет регуляторный домен, погруженный в просвет ЭР и взаимодействующий с шапероном BIP, небольшая фракция которого связывает просветные домены данных белков и удерживает их. При перегрузке ЭР содержание свободных шаперонов в его просвете падает, происходит высвобождение BIP, что приводит к встраиванию PERK, IRE1 и ATF6 в стрессорные сигнальные каскады. В итоге клетка гибнет как в результате активации проапоптозного пути, так и прямого воздействия на ДНК [25].

Рис. 1. Программируемая клеточная гибель β-клеток при сахарном диабете 2 типа: FASL – лиганд FAS; FAS – рецептор смерти из семейства факторов некроза опухоли (ФНО); TRAIL – ФНО-индуцирующий лиганд (tumour-necrosis-factor-related apoptosis-inducing ligand); TNF – фактор некроза опухоли; DISC – сигнальный комплекс индукции смерти (death induction signaling complex); FADD – рецептор-связанный адаптерный протеин (FAS receptor associated death domen); СР – свободные радикалы; ОС – окислительный стресс; CHOP – фактор транскрипции, участвующий в регуляции апоптоза; Bax, Bak, Bad-семейства проапоптотических белков; Bcl – семейство антиапоптогенных белков; ЭР – эндоплазматический ретикулум; СЭР – стресс ЭР; GRP94 – глюкозорегулируемый протеин, шаперон; ORP150 – кислородрегулируемый протеин, шаперон; BIP – белок, связывающий иммуноглобулины, шаперон (binding immunoglobulin protein); PERK, IRE1, ATF6 – «сенсоры стресса ЭР» – трансмембранные белки, имеющие регуляторный домен, погруженный в просвет ЭР; PERK – PKR-подобная киназа эндоплазматического ретикулума (pancreatic endoplasmic reticulum kinase); IRE1 – инозитолзависимый фермент 1-го типа; АTF6 – активирующий фактор транскрипции 6; TXNIP – тиоредоксин-взаимодействующий белок (thioredoxin-interacting protein); PAMPs – патоген-ассоциированные молекулярные структуры (pathogen-associated molecular patterns); DAMPs – молекулы, выделяющиеся при тканевом повреждении (damage-associated molecular-pattern molecules); P2X7 – пуринергический рецептор; NLRP3 – содержащий домены NACHT, LRR и PYD белок 3 (NACHT, LRR and PYD domains-containing protein 3); ASC – адаптерная молекула NLRP3-инфламмасомы (apoptosis associated speck-like protein containing a CARD); IL-1β – интерлейкин 1 бета; IL-18 – интерлейкин 18; AMPK – АМФ-активируемая протеинкиназа (AMP-activated protein kinase); mTOR – мишень рапамицина млекопитающих (mammalian Target Of Rapamycin); mTORC-1 – mTOR комплекс 1 (mTOR complex 1); Atg – семейство белков, связанных с аутофагией (аutophagy-related protein); PI3K-1 – фосфатидилинозитол-3-киназа-1 (phosphatidylinositol-3-kinase); LC3 – белок аутофагии (light chain 3); КПГ – конечные продукты гликирования.

Роль СЭР в патогенезе всех основных форм СД на сегодняшний день достоверно установлена; также известно, что данный процесс является одним из молекулярных механизмов дисфункции β-клеток [27, 28]. В другой работе [29] объем и плотность ЭР в β-клетках лиц, страдающих СД2, примерно в 2 раза превосходили показатели здоровых людей. Индукция СЭР в β-клетках при СД2 происходит посредством IRE1-JNK-проапоптозного пути, ATF6-CHOP-пути в условиях ИР, которая, наряду с гипергликемией, ведет к повышению трансляции островковыми клетками поджелудочной железы проинсулина, превосходящей фолдинговые возможности ЭР [30, 31].

В работах по исследованию шаперонов, ассоциированных с СЭР при СД2, была продемонстрирована роль шаперонов BIP, ORP150: добавление к клеткам печени диабетических мышей с ожирением шаперона ORP150 в условиях in vitro приводило к снижению ИР и повышению толерантности к глюкозе. И наоборот, трансфекция антисыворотки к ORP150 в клетки печени здоровых мышей снижала чувствительность к инсулину [32].

Другим триггером СЭР при СД2 является избыток амилина (островкового амилоидного полипептида, ОАПП). ОАПП синтезируется и секретируется параллельно с инсулином. В водной среде амилин способен спонтанно образовывать фибриллы, составляющие основу амилоида. Амилоид формирует токсические олигомеры, нарушающие структуру и целостность клеточных мембран, что приводит к повреждению клетки. В условиях СД2 компенсаторная гиперинсулинемия при ИР ведет к гиперамилинемии. Повреждение и гибель β-клеток могут быть как следствием токсического воздействия амилоида, так и результатом апоптоза в исходе накопления неструктурированных белков внутри ЭР и активации UPR. Подобный механизм гибели панкреатических β-клеток отмечен у части пациентов с СД2 и совсем не наблюдается при СД 1 типа [33, 34].

К последней группе вероятных индукторов СЭР относят конечные продукты гликирования (КПГ) – продукты расщепления белков с измененным в результате гликирования строением. Это связано как с прямым их влиянием на ЭР [35], так и запуском СЭР через ОС [36]. Известно, что гликирование белков и образование КПГ сопровождаются увеличением автоокисления углеводов и повышением продукции свободных радикалов (СР).

Накопленные результаты о связи патогенеза СД2 и СЭР позволили начать разработку методов терапевтического воздействия на данные процессы. Так, Ozcan U. и соавт. для лечения мышей с экспериментальным СД2 и ожирением использовали 4-фенилбутират – химический шаперон, стабилизирующий белковую структуру и улучшающий способность к их фолдингу ЭР. На этом фоне в исследуемой группе отмечалась нормализация уровня гликемии, восстановление системной чувствительности к инсулину и улучшение состояния печени, мышечной и жировой тканей [37].

Окислительный стресс

Свободнорадикальное окисление – универсальный физиологический процесс, постоянно протекающий в клетках. В условиях нарушения баланса между про- и антиоксидантной системами этот процесс усиливается, и развивается ОС, приводящий к деструкции на клеточном, тканевом и организменном уровнях. ОС запускается при избыточном накоплении в тканях активных форм кислорода: ионов кислорода, СР. Последние представляют собой гетерогенную группу молекул, имеющих на внешней орбите неспаренный электрон, что придает им повышенную реакционную способность. СР стремятся получить второй электрон от других молекул, приводя к нарушению их структуры и функции. Обладая высокой химической активностью, СР взаимодействуют с фосфолипидами клеточных мембран, белками, нуклеиновыми кислотами, что приводит к структурным изменениям, нарушению проницаемости клетки [38].

В настоящее время многие авторы рассматривают ОС как универсальный механизм повреждения клеток, а СР – как индукторы развития различных заболеваний, в частности, СД2. Ключевым регулятором ОС в β-клетках при СД2 является тиоредоксин-взаимодействующий белок (thioredoxin-interacting protein, TXNIP). TXNIP – эндогенный ингибитор тиоредоксина, низкомолекулярного белка, который играет центральную роль в защите панкреатических β-клеток и эндотелиальных клеток кровеносных сосудов от ОС вследствие своей оксидредуктазной активности: уменьшает количество окисленных белков, удаляет СР, влияет на гомеостаз глюкозы: ингибирует поглощение глюкозы мышечной и жировой тканями, увеличивает производство глюкозы в печени [39].

Основным фактором инициации ОС при СД2 является глюкотоксичность. Индукционный ее характер связан как с TXNIP, так и с воздействием СР в результате действия КПГ. Избыточное количество СР ведет к окислению различных структур, в нормальных условиях не подвергающихся этому. Так, ОС подвергается ЭР, что сопровождается нарушением синтеза белков, инсулина, преобразования углеводов, дисбалансом Ca2+ в клетке и в конечном счете может привести и к гибели клетки [40]. Кроме того, под действием избыточного количества СР возможно нарушение процессов транскрипции. Эти изменения связаны с ослаблением связывания факторов транскрипции с промоторными участками гена инсулина. В экспериментальных условиях применение антиоксидантов восстанавливало экспрессию факторов транскрипции и их связывание с ДНК [41].

Другим механизмом активации ОС при СД2 является липотоксичность, ассоциирующаяся с висцеральным ожирением и отражающая липидиндуцированную дисфункцию β-клеток. СД2 тесно связан с дислипидемией, характеризующейся повышением уровня циркулирующих свободных жирных кислот (СЖК) и изменением липопротеинового профиля. Деструктивное влияние СЖК на β-клетку опосредуется несколькими механизмами. С одной стороны, СЖК, являясь предшественниками простагландинов и лейкотриенов, обладают прямой активностью в отношении клеточных мембран. С другой, повышается экспрессия белков, разобщающих окислительное фосфорилирование, что вызывает энергодефицит, нарушение работы антиоксидантной системы и, как итог, активацию перекисного окисления липидов (ПОЛ). ПОЛ представляет собой цепную реакцию последовательного окисления жирных кислот или их остатков в составе других липидов. Следствием ПОЛ является изменение водно-электролитного баланса клетки, а также нарушение структурной целостности ЦПМ: изменение пространственной формы молекул, образование между ними ковалентных сшивок, нарушение свойств рецепторных белков и гликопротеинов, активности мембраносвязанных ферментов, липидзависимых белков, выход их из мембраны [42]. Токсическое влияние СЖК на β-клетки обусловлено активацией СЭР, где их интенсивная этерификация приводит к нарушению процессов «созревания» и секреции вновь синтезированных белков, активируя клеточный ответ на ЭР-стресс. Важным является тот факт, что токсический эффект высоких концентраций СЖК проявляется только в условиях гипергликемии, когда затруднено β-окисление жирных кислот в митохондриях, что и приводит к внутриклеточному накоплению их метаболитов – длинноцепочечных ацил-КоА, нарушающих нормальные биохимические процессы, при этом сохраненная способность β-клетки синтезировать триглицериды играет существенную протективную роль в отношении липотоксического воздействия СЖК [43]. Таким образом, разделение взаимосвязанных процессов глюкозотоксичности и липотоксичности весьма относительно: глюкозотоксичность всегда определяет изменение липидного спектра, а липотоксичность, в свою очередь, сопровождается какими-либо нарушениями метаболизма глюкозы [44].

Внешний апоптоз β-клеток

Внешний путь инициируется различными внеклеточными факторами через рецепторы клеточных мембран. Исходя из их функциональных особенностей, выделяют «рецепторы смерти» (РС) и «рецепторы зависимости». В патогенезе СД задействован первый тип рецепторов, принадлежащих к суперсемейству факторов некроза опухоли (ФНО, tumor necrosis factor receptor (TNFR)): TNFR1-, LIGHT (TNFS-14), FAS-, DR3-, TRAILR-1-, TRAILR-2- и DR6-рецепторы [17, 45, 46]. Апоптоз по данному пути запускается вследствие взаимодействия РС со своими специфическими лигандами, которые вызывают олигомеризацию РС и присоединение белка-адаптера. Последний взаимодействует с неактивными предшественниками инициаторных каспаз с образованием мультибелкового сигнального комплекса, индуцирующего гибель клетки (Death Inducing Signalong Complex, DISC). Инициаторные каспазы протеолитически активируют эффекторные каспазы, что приводит к деградации клеточных структур. При СД происходит взаимодействие между FAS-L- и FAS-рецептором, который экспрессируется лишь в условиях хронической гипергликемии, сопровождающейся ОС, СЭР и т.д. В результате образовавшийся комплекс DISC активирует через рецептор-связанный адаптерный протеин (FAS receptor associated death domen, FADD) прокаспазу-8, которая, в свою очередь, – каспазы-3, -6, -7 [33, 47]. Результаты исследования Mattisson демонстрируют ассоциацию СД2 с такими рецепторами РС, как TNFR-1, TRAILR-2. Среди 4742 лиц, включенных в исследование, растворимые формы данных рецепторов в плазме крови определялись у пациентов с СД2, что позволило предположить возможность использования данных рецепторов в качестве маркеров ПКГ у лиц с СД2 [48]. Данные о вовлечении рецептора LIGHT (TNFS-14) в генез СД2 стали появляться не так давно. Так, в работе Halvorsen и соавт. выявлена повышенная концентрация свободных форм рецептора LIGHT наряду с уровнем других показателей апоптоза в плазме у пациентов с СД2, а также нарастание исследуемых показателей по мере ухудшения состояния углеводного обмена [46]. Другой возможный механизм данного пути связан с характерным для СД2 нарушением в PI3K/Akt-сигнальном каскаде, через который осуществляется действие инсулина [49]. Стали появляться данные об индукции рецептор-опосредованного пути апоптоза β-клеток при СД2 через LIGHT-путь.

В физиологических условиях процесс аутофагии носит адаптационный характер в жизнедеятельности клеток: контролирует клеточный рост, участвует в утилизации поврежденных органелл, защите от старения. Избыточная активность аутофагии ведет к клеточной смерти [50]. Морфологическими признаками аутофагии на ранних ее стадиях являются формирование множества везикул (аутофагосом), уменьшение числа митохондрий и площади ЭР, увеличение аппарата Гольджи. На поздних стадиях происходит накопление в цитозоле клеток многочисленных липидных везикул [51].

Выделяют три типа аутофагии: макро-, микро-, и шаперон-зависимая аутофагия.

В настоящее время под термином «аутофагия» подразумевают макроаутофагию, в которой выделяют несколько основных этапов: инициацию, элонгацию, формирование аутофагосомы и формирование аутофаголизосомы. Все стадии процесса контролируются специфическими генами Autophagy-related Genes (ATG). К другим белкам и белковым комплексам, участвующим в процессе аутофагии, относятся:

Функция: связывание с комплексом ULK, фосфорилирование и ингибирование ULK1;

Функция: фосфорилирование и ингибирование ULK1;

Функция: образование второго протеинкиназного комплекса – комплекса PI класса III, состоящего из белков Beclin 1, ATG6, ATG14, Vps15, Vps34;

Функция: блокирование mTORC1 путем активации TSC1/2, тем самым способствуя аутофагии. Таким образом, запускаются процессы аутофагии.

ПКГ по данному типу при СД2 происходит вследствие сопровождающих его глюколипотоксичности, ОС, СЭР, гипоксии и др. на mTORC1 [54], что запускает последовательный каскад внутриклеточных реакций (рис. 2) с участием вышеперечисленных молекулярных структур, итогом которых является гибель клетки [53, 55–59].

Рис. 2. Процесс инициации аутофагии β-клеток при сахарном диабете 2 типа: КПГ – конечные продукты гликирования; ОС – окислительный стресс; ЭР – эндоплазматический ретикулум; СЭР – стресс ЭР; AMPK – АМФ-активируемая протеинкиназа (AMP-activated protein kinase); mTOR – мишень рапамицина млекопитающих (mammalian Target Of Rapamycin); mTORC-1 – mTOR комплекс 1 (mTOR complex 1); Atg – семейство белков, связанных с аутофагией (аutophagy-related protein); АКТ – протеинкиназа В; PDK1 – киназа пируватдегидрогеназы, изоформа 1 (рhosphoinositide-dependent protein kinase-1); PI3K-1 – фосфатидилинозитол-3-киназа-1 (phosphatidylinositol-3-kinase); LC – белки аутофагии (light chain); ULK – Unc-51-подобная киназа (Unc-51-Like Kinase); Beclin – белок клеточной системы аутофагии; FIP200 – белок, взаимодействующий с семейством FAK массой 200 кДа (FAK family-interacting protein of 200 kDa).

В работе Masini продемонстрирована более высокая активность аутофагии у лиц с СД2, что, по мнению авторов, может способствовать уменьшению массы поджелудочной железы [54].

Особенностью данного типа ПКГ при СД2 является его парадоксальный характер. С одной стороны, в панкреатической β-клетке аутофагия необходима для поддержания адекватного пула гранул инсулина [60]. Также на ранних стадиях СД2 в ответ на ИР отмечается компенсаторная реакция β-клеток в виде повышенной выработки инсулина с развитием гиперплазии клеток, избыточным образованием АТФ [61, 62]. Все это может привести к дисфункции митохондрий, накоплению несвернутых белков и, как следствие, апоптозу. В данном случае запуск аутофагии носит защитный характер, т.к. если вслед за активацией апоптоза будет запущен процесс аутофагии, то происходит отмена ПКГ [63]. Однако в условиях хронической глюколипотоксичности, нарушения антиоксидантной системы, перегрузки синтетического аппарата β-клетки происходит ингибирование mTORC1 [54], запуск последовательного каскада внутриклеточных реакций (рис. 2) с участием вышеперечисленных молекулярных структур, итогом которых является гибель клетки [53, 55–59].

Результаты исследований последних лет позволяют рассматривать СД2 как состояние, сопровождающееся хроническим генерализованным воспалением. При этом у лиц с СД2 иммунными клетками инфильтрирована не только жировая ткань, но и клетки поджелудочной железы. В этом случае несомненный интерес вызывает изучение роли иммунной системы в регуляции секреции инсулина путем влияния ряда показателей врожденного иммунитета.

В основе врожденного иммунитета лежит распознавание патоген-распознающими рецепторами (pattern recognition receptors, PRRs) различных патоген-ассоциированных молекулярных структур (pathogen-associated molecular patterns, PAMPs) и эндогенных соединений, высвобождающихся при повреждении клеток (damage associated molecular patterns, DAMPs). PRRs экспрессируются в моноцитах, макрофагах, нейтрофилах и дендритных клетках. Одной из разновидностей PRRs являются NOD-подобные рецепторы (NOD-like receptors, NLRs). NLRs имеют три структурных домена: вариабельный лиганд-распознающий лейцин-богатый повтор (LRR); NACHT-домен, отвечающий за олигомеризацию и связывание нуклеотидов; и эффекторный домен. В зависимости от типа эффекторного домена выделяют три подсемейства NLRs: NOD (NLRC), NALP (NLRP) и NAIP [64–66].

Новым шагом в изучении патогенеза различных заболеваний стало открытие в 2002 г. процесса пироптоза. Пироптоз – тип ПКГ, связанный с активацией врожденной иммунной системы [17]. При воздействии определенных факторов на PRRs в клетках моноцитарного ряда, тропных к определенным клеткам или тканям, происходит активация мультибелкового цитоплазматического комплекса – инфламмасом. Инфламмасомы служат платформой для активации каспазы-1, которая ведет к выработке интерлейкина-1β (IL-1β) и интерлейкина-18 (IL-18) и повреждению клеток в результате локального иммунного ответа [67]. В настоящее время на основании типа PRRs описаны четыре типа инфламмасом, для каждой из которых определены молекулярная структура, эффекты и локализация экспрессии в организме (табл. 1).

Таблица 1. Общая характеристика инфламмасом

Инфламмасомы состоят из трех компонентов: 1) инициирующего – PRR-рецептора (NLR или AIM-2), 2) прокаспаза-1-активирующего – адаптерной молекулы ASC, содержащей CARD- и PYD-домены (apoptosis associated speck-like protein containing a CARD), 3) эффекторного – каспазы-1 [68].

Наиболее изученной является NLRP3-инфламмасома (рис. 3), экспрессирующаяся в макрофагах различных тканей организма – в головном мозге, поджелудочной железе, трахее, тимусе и др. [67, 69].

Рис. 3. Строение NLRP3 инфламмасомы: LRR – домен, содержащий лейцин-обогащенную повторяющуюся последовательность (leucine-rich repeat domain); NAD – NBD-ассоциированный домен (NBD-associated domain); NACHT – белок, ингибирующий нейрональный апоптоз (neuronal apoptosis inhibitory protein); ASC – адаптерная молекула, содержащая CARD- и PYD-домены (apoptosis associated speck-like protein containing a CARD).

Процесс активации NLRP3-инфламмасомы сложен и недостаточно изучен. Данный тип ПКГ включает 2 последовательных сигнала: первый – лицензирование инфламмасомы: возбуждение TLR или рецепторов провоспалительных цитокинов и активация фактора транскрипции NF-kB, что усиливает продукцию NLRP3 и про-IL-1β, пребывающих в неактивной форме. Второй – воздействие эндогенных триггерных стимулов DAMPs и активация каспазы-1. Активированная каспаза-1 протеолитически расщепляет про-IL-1β и про-IL-18 в их активные формы IL-1β и IL-18 и ведет к развитию иммунного ответа. На клеточном уровне данный процесс заключается в взаимодействии каспазы-1 со своим лигандом гасдермином D, отщеплении от гасдермина D его N-терминального фрагмента, перемещении его к ЦМП и встраивании в нее с формированием пор, через которые высвобождаются провоспалительные цитокины IL-1β и IL-18. Повреждение и гибель клеток возможны как в результате прямого действия цитокинов и местного иммунного ответа, так и нарушения проницаемости клеток. Целостность ЦПМ может быть также нарушена вследствие взаимодействия пуринергического рецептора, тропного к NLR 3-го типа, P2X7 с мембранным белковым комплексом паннексином-1 и образованием крупных пор. Активация P2X7 также ведет к снижению внутриклеточной концентрации ионов K+ [69]. Более того, пироптоз может приводить к запуску других типов ПКГ.

Результаты некоторых исследований уже продемонстрировали роль NLRP3-инфламмасомы в развитии множества различных заболеваний: болезни Альцгеймера, ревматоидного артрита, атеросклероза и др. [67, 69]. Стали появляться данные и о связи NLRP3-инфламмасомы с различными нарушениями углеводного обмена и с развитием ИР. Исследование Lee и соавт. заключалось в выделении моноцитов из периферической крови лиц с впервые выявленным СД2 (n=47) и здоровых добровольцев (n=57) с последующей оценкой экспрессии в них NLRP3 инфламмасомы и ASC, уровня каспазы-1, IL-1β и IL-18 под воздействием потенциальных триггеров: СЖК и СР. У пациентов с СД2 отмечалась повышенная концентрация всех исследуемых показателей. Таким образом, авторы продемонстрировали специфичность NLRP3-инфламмасомы в индукции воспаления и повреждения β-клеток макрофагами при СД2 [70]. К возможным триггерам активации NLRP3-инфламмасомы при СД2 относят следующие молекулярные структуры: СЖК [71], СР [69], катепсин В [72], TXNIP [39] , ОАПП [67], КПГ [73]. Важно отметить, что TXNIP служит в качестве важного связующего звена между ОС, СЭР и активацией пироптоза, что подтверждает его ключевую роль в повреждении и гибели β-клеток.

Следует отметить, что NLRP3-инфламмасома является связующим звеном между многими ранее рассмотренными механизмами, приводящими к гибели β-клеток. Так, например, развиваются СЭР вследствие ингибирования кальциевого насоса и истощения Са2+ в ЭР, ведущих к нарушению функциональной активности шаперонов. Обсуждается взаимосвязь между пироптозом и ОС, глюколипотоксичностью и как результат – внутренним и внешним апоптозом, а также аутофагией (см. рис. 1), что также косвенно свидетельствует об участии врожденного иммунитета в патогенезе СД2, а также позволяет рассматривать данную структуру в качестве нового потенциального биомаркера повреждения и функционального резерва β-клеток [74].

Таким образом, гибель β-клеток при СД2 представляет собой цепь взаимосвязанных процессов, в которой выделить преобладающий механизм ПКГ достаточно сложно. В условиях хронической гипергликемии, избытка СЖК, ОАПП, с одной стороны, возникает дисбаланс в системе антиоксидантной защиты, приводящий к образованию избытка СР, активации ОР и в дальнейшем – запуску рецептор-опосредованного пути апоптоза, с другой – индукция СЭР, ведущего как к запуску внутреннего апоптоза, так и аутофагии. Вместе с тем все вышеперечисленные типы ПКГ связаны с пироптозом, механизм которого имеет принципиальные отличия.

Обобщая результаты исследований, направленных на изучение возможных триггеров гибели β-клеток при СД2, к таковым можно отнести следующие молекулярные структуры: глюколипотоксичность, избыток ОАПП, TXNIP и NLRP3-инфламмасомы. Важно отметить, что связующим звеном между большинством рассмотренных вариантов ПКГ является белковый комплекс NLRP3-инфламмасома и инициируемый им процесс пироптоза, что также косвенно свидетельствует об участии врожденного иммунитета в патогенезе СД2, позволяет рассматривать данную структуру в качестве нового потенциального биомаркера повреждения и функционального резерва β-клеток. Необходимо проведение дальнейших исследований для изучения прогностического значения NLRP3-инфламмасомы в дебюте и прогрессировании СД2, возможности использования в качестве новой терапевтической мишени.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией статьи.

Участие авторов. Калмыкова З.А. – концепция и дизайн работы, сбор и анализ материала, написание текста рукописи; Кононенко И.В. – концепция и дизайн работы, анализ материала, редактирование текста рукописи; Смирнова О.М. – концепция и дизайн работы, анализ материала, редактирование текста рукописи; Шестакова М.В. – концепция и дизайн работы, редактирование текста рукописи.

Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.