Эластин и эластокины

В организме человека присутствует два вида белков: коллаген и эластин, которые отвечают за целостность, структуру и динамическое движение всех тканей. В данной статье обсудим именно эластин, его формирование и роль в организме.

Как и коллаген, эластин находится только во внеклеточном матриксе, наибольшую его концентрацию регистрируют в глубокой дерме - 2%. Он является необходимым компонентном таких жизненноважных структур организма человека, как артерии, легкие, соединительная ткань сердца, мочевой пузырь, сухожилии, то есть тех структур, которые постоянно растягиваются и сжимаются. Именно это свойство отличает эластин от коллагена - возвращаться в исходное состояние после растяжения. Жизнь волокон эластина, избежавших деградацию, может достигать до 75 лет.

Образование эластина происходит в межклеточном матриксе в несколько этапов.

Данный процесс называется эластогенез. Сначала формируются мономерные молекулы тропоэластина, далее они подвергаются продольной сшивке лизилоксидазой (LOX). При связывании с фибулином, молекулы  тропоэластина образовывают водонерастворимый клубок. Процесс связывания десятков таких аморфных клубков приводит к образованию волокон полимерных молекул эластина, в которых хаотичным образом создаются поперечные сшивки лизин-пролина и лизин-аланина, благодаря которым волокна зрелого эластина легко подвергаются растяжению, а затем способны быстро принимать прежнюю форму. 

Активный синтез эластина у млекопитающих происходит в период формирования плода в утробе матери, с рождением синтез эластина начинает постепенно замедляться и к 50 годам полностью прекращает свою активность. Локальная активация синтеза эластина обнаружена при повреждении соединительной ткани или кожи, а также при патологиях, например, при онкологии. Важнейшую роль в синтезе эластина играют цитокины, которые способоны, как активировать, так и подавлять данный процесс. Доказано, что стимулирующее воздействие на формирование эластина оказывают факторы: TGFβ1 и IGF-I. Одновременно им противодействуют bFGF/FGF-2, HBEGF,EGF, PDGF-BB, TGFα, TNF-α и IL-1β факторы. 

Говоря о деградации волокон эластина, данный процесс осуществляется под действием трех ферментов эластазы:

• Фермент ММР-12 “отщипывает” молекулу тропоэластина в 89 местах
• Фермент ММР-7 “откусывает” молекулу тропоэластина в 58 местах
• Фермент ММР-9 в 63 местах

При этом в случае повреждения глубокой дермы происходит стимуляция синтеза эластаза ММР-12, который при нормальных условия производится макрофагами.

Огромное влияние на состояние и изменение внеклеточного матрикса оказывает ультрафиолет. Было выявлено, что УФ-излучение снижает содержание гомолога 1 лизилоксидазы (LOXL1) и активирует элафин. Как результат, накапливается нефункциональный эластин, который представляет собой агрегаты с элафином, при этом количество полноценных фибрилл значительно снижается. Кроме этого, с возрастом активируется эластаза неприлизин, производимый фибробластами. Он разрушает волокна эластина, которые уже ранее пострадали от эластаз ММР-7,9 и 12, что в итоге приводит к упадку эластиновых структур и общему ухудшению показателей кожи: упругости и эластичности.

Эластокины

Пептиды эластина, способные быть триггерами внутриклеточных молекулярных реакций. С помощью эксперимента были выявлены следующие активные пептиды эластина: GVYPG, GFGPG, GVLPG, YGARPGVGVGGIP и PGFGAVPGA. Самый изученный эластокин у человека - VGVAPG, VG-6, который входит в состав домена 24. Данный пептид оказывает стимулирующее воздействие на различные процессы, происходящие в фибробластах: меланогенез, деление прораковых, синовиальных, дендритных клеток и плателетов. В астроцитах пептид VGVAPG спобоствует снижению окиси азота и увеличивает концентрацию свободных радикалов кислорода. В фиброзной соединительной ткани присутствуют лишь фрагменты полимеров тропоэластина и эластина, чем обуславливается жесткость, например, шрамов. В раковых клетках VGVAPG приводит в действие эластазы ММР-2 и ММР-14, которые в итоге способствуют распространению раковых клеток из первичного очага в другие ткани.

Информация о способности фибрилл эластина взаимодействовать с клетками, дала возможность определить рецепторы эластина. Было установлено, что контакт производится через белок-медиатор эластонектин. Формирование эластонектина стимулируется фрагментами волокон эластина.

Главным рецептором для VGVAPG и других пептидов эластина является белок ЕВР.

Выявлено, что продолжительная активация данного белка приводит, например, к утолщению сосудистой ткани и пролиферации мускольной ткани.

У белка ЕВР отсутствует ферментативная функция, но он обладает двумя функциональными областями:

1. для связывания с эластокинами или с интактным эластином
2. для связывания сахаров

Среди ученых есть предположение, что до сих пор не выявлены все белки, с которыми происходит контакт эластокинов. При некоторых видах онкологии связывание VGVAPG с рецепторами коррелируется с активностью протеинкиназы С, но пока эмпирически выявлено этого не было. Также на сегодняшний день нет данных о «странствующих» рецепторах эластина, несмотря на то, что фрагменты эластины были найдены в кровотоке и эластин может влиять на эндотелий.

В заключении необходимо добавить, что сегодня эластин является крайне популярным объектом для изучения. Уже сейчас были выделены эластиноподобные полипептиды (ЭПП), которые по своим характеристикам не устапают естественному эластину. Однако, для выведения их в повсеместное использование они должны зарекомендовать себя, как безопасные и не вызывающие воспалительные реакции субстанции.

Источник: https://magazineaestheticmedicine/posts/3061073530794056