Фіброз : поліетіологічне ускладнення зі спільним знаменником

Abstract

Розростання фіброзної сполучної тканини є поширеним ускладненням різноманітних патологічних процесів, що істотно ускладнює одужання та становить одну з провідних причин смертності. Незважаючи на багаторічні дослідження, процес розвитку фіброзу залишається недостатньо вивченим і містить велику кількість “білих плям”. Фіброзу притаманні непередбачуваність виникнення, схильність до розростання та низький рівень заміщення нормальною сполучною тканиною. Не меншої уваги аслуговують і сама структура фіброзної тканини, її відмінності від нормальної та причини утворення цих відмінностей. При цьому формуванню фіброзної тканини передує процес ендогенної інтоксикації – утворення та накопичення різноманітних аномальних метаболітів. Серед останніх провідне місце належить білкам та пептидам, чия структура у той чи інший спосіб порушена й дестабілізована. Відомо, що дестабілізовані білки схильні до агрегації. Цей процес, всупереч поширеній думці, відбувається не хаотично, а відповідає певним закономірностям і спрямований у бік мінімізації вільної енергії. В цьому відношенні визначеним фаворитом є утворення β-структурованих фібрил, що посідають чи не найнижчий енергетичний рівень серед білкових конформаційних станів. Подібні фібрили відзначаються нерозчинністю, стійкістю до протеолізу, імуногенністю і здатністю до автохтонного розростання за рахунок сорбції та конформаційної перебудови розчинних білків. Класичним прикладом подібної агрегації є амілоїдоутворення, однак існують вагомі резони припустити подібні ж процеси при утворенні інших патологічних тканин. Мета роботи полягала в експериментальній перевірці наявності β-структурованих білкових агрегатів у складі фіброзних тканин, відмінних між собою за етіологією. Методична частина включала відбір операційного матеріалу, його фіксацію в 10 % розчині формальдегіду, приготування профарбованих Конго червоним гістологічних препаратів і мікроскопічне дослідження в світловому, поляризаційному та люмінесцентному режимах. Результати. Експериментально доведено присутність β-структурованих білкових агрегатів у фіброзних тканинах, утворених внаслідок локального хронічного запалення, вірусного інфікування та побічної дії медикаментозних препаратів. Виявлене явище дозволяє наблизитись до розуміння механізмів розвитку фіброзу та постулювати положення про ключову роль в цьому процесі регулярної агрегації дестабілізованих білків. Висновки. Отримані експериментальні дані дозволяють припустити загальну й невід’ємну участь β-структурованих білкових агрегатів у формуванні різних за етіологією фіброзних тканин. Показано присутність цих депозитів у фіброзних тканинах, утворених внаслідок локального хронічного запалення, вірусного інфікування та побічної дії цитостатика доксорубіцину. Обговорюється провідна роль порушення білкового гомеостазу і локального накопичення структурно ушкоджених білків як передумови до автохтонного агрегаційного процесу. Показано доцільність застосування люмінесцентної мікроскопії, що істотно розширює можливості виявлення за допомогою Конго червоного нанорозмірних β-структурованих білкових агрегатів, невидимих через обмеження Аббе у світловій та поляризаційній мікроскопії. The growth of fibrous connective tissue is a common complication of various pathological processes, which significantly complicates recovery and is one of the leading causes of death. Despite many years of research, the process of fibrosis development remains insufficiently studied and contains a large number of “white spots”. Fibrosis is characterized by unpredictability, propensity to grow and low level of the replacement by normal connective tissue. The structure of fibrous tissue, its differences from normal and the reasons for the formation of these differences deserve no less attention. The formation of fibrous tissue is preceded by the process of endogenous intoxication – the formation and accumulation of various abnormal metabolites. Among the latter, the leading place belongs to proteins and peptides, whose structure is disrupted and destabilized. It is known that destabilized proteins are prone to aggregation. This process, contrary to popular belief, is not chaotic, but is subject to certain laws and is aimed at minimizing of free energy. With regard of the latter circumstance a definite favorite is the formation of β-structured fibrils, which occupy almost the lowest energy level among protein conformational states. Such fibrils are characterized by insolubility, resistance to proteolysis, immunogenicity and the ability to autochthonous growth due to sorption and conformational rearrangement of soluble proteins. A classic example of such aggregation is amyloid formation, but there are good reasons to assume similar processes in the formation of other pathological tissues. The aim of the work was to verify experimentally the presence of β-structured protein aggregates in fibrous tissues, which differ in etiology. The methodical part included the selection of surgical material, its fixation in 10 % formaldehyde solution, preparation of Congo-stained red histological specimens and microscopic examination in light, polarization and fluorescence modes. Results. The presence of β-structured protein aggregates in fibrous tissues formed due to local chronic inflammation, viral infection and side effects of drugs has been proven experimentally. The identified phenomenon allows us to approach the understanding of the mechanisms of fibrosis development and to postulate a key role of regular aggregation of destabilized proteins. Conclusions. The obtained data testifies to a general and integral participation of β-structured protein aggregates in the formation of fibrous tissues of different etiologies. The presence of these deposits in fibrous tissues formed due to local chronic inflammation, viral infection and side effects of the cytostatic doxorubicin has been shown. The leading role of violation of protein homeostasis and local accumulation of structurally damaged proteins as a prerequisite for autochthonous aggregation process is discussed. The expediency of fluorescence microscopy has been shown, which significantly expands the possibilities of detecting with the help of the Congo red of nanosized β-structured protein aggregates, which are invisible due to Abbe's limitations in light and polarization microscopy.