Иммунология. Основы медицинской иммунологии. Учебное пособие Рекомендовано Ученым советом Военномедицинской академии имени С. М. Кирова для курсантов и студентов
 Скачать 7.86 Mb.
|
|
Антитела нейтрализуют инфекционность вирусов. Вирус, преодолевая барьеры врожденного иммунитета, способствует появлению и 256 активизации цитотоксических Т-лимфоцитов и противовирусных антител. Антитела служат главным препятствием распространения вируса в другие клетки и ткани, особенно в кровоток. В лимфоидных тканях, ассоциированных со слизистыми оболочками, образуются преимущественно антитела изотипа IgА, тем самым препятствуя распространению вируса. Антитела могут быть направлены против любого вирусного антигена, синтезируемого в инфицированной клетки, однако распространению вируса препятствуют только те антитела, которые специфичны к гликопротеинам, экспрессированным на мембране инфицированных клеток. Инъекция моноклональных вирус-нейтрализующих антител эффективно угнетает репродукцию вируса. Комплемент способен повреждать оболочку вируса. Некоторые вирусы непосредственно вызывают активацию системы комплемента по классическому или альтернативному пути. Комплемент-зависимый цитолиз возможен лишь при высокой плотности экспрессии вирусных антигенов на клеточной мембране (примерно 5х10 6 молекул на клетку). В противоположность этому, для лизиса по механизму антителозавимой клеточной цитотоксичности необходимо присутствие на поверхности клеток- мишеней лишь 10 3 молекул IgG, такое количество обеспечивает связь с ней NK-клеток. Эти клетки связываются с нагруженной антителами мишенью через FcγRIII (CD16) и быстро разрушает её посредством белков-перфоринов. Вопросы для самоконтроля 1. Каковы основные особенности противовирусного иммунного ответа? 2. Какова роль IFN в механизмах противовирусной защиты? 257 5.3. Иммунитет к паразитам Паразиты, как правило, специфичны в отношении хозяина и в большинстве случаев вызывают хроническую инвазию. Многие паразиты распространяются беспозвоночными-переносчиками и имеют сложный жизненный цикл, причем на разных стадиях развития синтезируют различные антигены. Устойчивость организма-хозяина обеспечивается эффекторными- клетками – макрофагами, нейтрофилами, эозинофилами и тромбоцитами. Они секретируют высокоактивные метаболиты кислорода и оксид азота, функционируют более эффективно при активации их цитокинами. Важную роль в распознавании антигенов паразитов играют рецепторы TLR. Так, обогащенные маннозой лиганды простейших и гельминтов взаимодействуют с маннан-связывающими лектинами (MBL), относящиеся к семейству коллектинов. Фосфолипиды и фосфосахара паразитов взаимодействуют с С-реактивным белком, являющимся одним из основных пентраксинов. Лиганды трипаносом, шистосом взаимодействуют с маннозными рецепторами на макрофагах. Мембранный белок 1 (PfEMP1) P. Falciparum взаимодействует с CD36, являющимися рецепторами- «мусорщиками». Липофосфогликан (LPG) лейшманий взаимодействует с CR1/CR3 комплемента. Основная роль в развитии адаптивного противопаразитарного иммунитета принадлежит Т-клеткам. Субпопуляция Th1 усиливает элиминацию внутриклеточных простейших. Th1 и Th2-реакции важны для защиты от гельминтов. Th2-клетки необходимы для изгнания гельминтов. Паразиты индуцируют образование неспецифических и специфических антител. Антитела обычно эффективны по отношению к тем формам паразитов, которые обитают в крови. При гельминтозной инвазии значительно усиливается синтез IgЕ, что приводит к притоку иммуноглобулинов и эозинофилов к месту инфекции. Шистосомы, 258 нагруженные IgG или IgЕ, уничтожаются прилипающими к ним эозинофилами, которые выделяют токсичные катионные белки и пероксидазу. Тканевые паразиты родов Leishmania, Trypanosoma, Toxoplasma находят убежище от антител внутри макрофагов. Они используют ту же стратегию для выживания, что и внутриклеточно паразитирующие бактерии. Их, как и эти бактерии, макрофаги могут уничтожать, если будут активированы лимфокинами, которые продуцируют Т-клетки. Для изгнания гельминтов из кишечника требуется совместное действие, как антител, так и стимулированных лимфокинами бокаловидных клеток, выделяющих муцин. Большинство паразитов вызывают неспецифическую супрессию иммунной системы хозяина. Хроническая персистенция антигенов паразита на фоне иммунного ответа может вызвать повреждение тканей в результате иммунопатологических реакций, таких как нефротический синдром, обусловленный иммунными комплексами, грануломатоз печени и аутоиммунные болезни сердца. Вызываемое паразитами иммуносупрессивное состояние повышает чувствительность организма к бактериальным и вирусным инфекциям. Как правило, паразитарные инвазии вызывают активацию ряда иммунологических защитных механизмов, причем эффективность их зависит от природы паразита и стадии инвазии. Паразитические простейшие способны обитать в кишечнике (амебы), в крови (африканские трипаносомы), внутри эритроцитов (плазмодии), в макрофагах (лейшмании и токсоплазмы) или в мышцах (трипаносомы) при таком разнообразии распространения возможны и самые разнообразные патологические реакции и особенности иммунного ответа. Гуморальный иммунитет как таковой необходим для уничтожения внеклеточных паразитов, например, локализующихся в крови, жидкостях 259 организма или кишечнике. При одной и той же инвазии в борьбе с паразитом на разных стадиях его жизненного цикла участвуют различные эффекторные механизмы (рис. 5.10) Рис.5.10. Особенности развития адаптивного иммунитета при паразитарных инвазиях (простейшие и гельминты) (по Д. Мейл, Дж. Бростофф, 2007) Первую линию защиты формируют макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы и тромбоциты. Макрофаги способны уничтожать внеклеточных паразитов. Активация макрофагов характерна для ранних стадий инвазии. Нейтрофилы способны уничтожать крупных и мелких паразитов. Активность эозинофилов обычно ассоциирована с гельминтозами, они действуют совместно с тучными клетками. Тромбоциты способны уничтожать различных паразитов (трематоды, токсоплазмы). Большинство паразитов вызывают неспецифическую супрессию иммунной системы хозяина. Хроническая персистенция антигенов паразита на фоне иммунного ответа может вызвать повреждение тканей в результате иммунопатологических реакций, таких как нефротический синдром, обусловленный иммунными 260 комплексами, грануломатоз печени и аутоиммунные болезни сердца. Вызываемое паразитами иммуносупрессивное состояние повышает чувствительность организма к бактериальным и вирусным инфекциям. Основные механизмы развития противопаразитарного иммунного ответа можно свести к следующим положениям. Как правило, паразитические инвазии вызывают активацию ряда иммунологических защитных механизмов, причем эффективность их зависит от природы паразита и стадии инвазии. Паразитические простейшие способны обитать в кишечнике (амебы), в крови (африканские трипаносомы), внутри эритроцитов (плазмодии), в макрофагах (лейшмании и токсоплазмы) или в мышцах (трипаносомы) при таком разнообразии распространения возможны и самые разнообразные патологические реакции и особенности иммунного ответа. Большинство паразитов вызывают неспецифическую супрессию иммунной системы хозяина. Хроническая персистенция антигенов паразита на фоне иммунного ответа может вызвать повреждение тканей в результате иммунопатологических реакций, таких как нефротический синдром, обусловленный иммунными комплексами, грануломатоз печени и аутоиммунные болезни сердца. Вызываемое паразитами иммуносупрессивное состояние повышает чувствительность организма к бактериальным и вирусным инфекциям. Вопросы для самоконтроля 1. Какова роль клеточных факторов в защите макроорганизма от паразитарных инвазий? 2. Какова роль гуморальных факторов в защите макроорганизма от паразитарных инвазий? 261 5.4. Иммунитет к грибам Особенности грибов как инфекционных аллергизирующих факторов. Биоразнообразие грибов приобрело особое значение в связи с огромным числом их в природе, а также в связи с особой важностью этих организмов в функционирующих экосистемах и их воздействие на компоненты иммунной системы. Одни виды стали нормальными обитателями тела человека, другие – при определенных обстоятельствах – вызывают соответствующие заболевания – микозы, и, наконец, третьи способны сенсибилизировать макроорганизм и индуцировать аллергические состояния - микоаллергозы. В ряду учитываемых особенностей грибов, которые способствуют сенсибилизации макроорганизма, обращают на себя внимание размеры их спор и их способность переноситься на далекие расстояния от места зарождения, длительность переживания во внешней среде при небла- гоприятных условиях. Величина спор колеблется от 1-2 мкм до 20-40 мкм в зависимости от вида гриба и морфологии клеток размножения. Соответственно скорость оседания спор (конидий) из воздуха достигает 50 мкм/с и более. На замусоренных городских дворах и свалках плесневые грибы способны "процветать" в огромных количествах. Так, одна головка Aspergillus fumigatus дает около 65 тыс. конидий, из одной конидии за 24 ч может произойти 1000 головок аспергилла, дающего 65х10 6 спор. В некоторых производствах, где культивируют микромицеты – продуценты биологически активных веществ, при содержании в 1м 3 воздуха производственных помещений до 15 млн. грибных спор работающие там люди вдыхают за 6 ч 170-200 млн. спор. Грибы отличаются рядом особенностей от других групп патогенных микроорганизмов, которые оказывают значительное влияние на последующее развитие иммунного ответа. 262 Первой особенностью их является то, что они относятся к эукариотическим организмам и, следовательно, грибы структурно более высоко организованные по сравнению, например, с бактериями или вирусами. Многие из них имеют специализированные органы репродукции в случаях полового и/или бесполого размножения. Вторая особенность заключается в том, что грибам присуще двухфазное развитие. Первая фаза, называемая трофофазой (от греч. trofe - питание, пища), характеризуется относительно высокой скоростью роста организма и низкой продукцией вторичных метаболитов; вторая фаза, называемая идиофазой (от греч. idios –свой, собственный, специфичный) характеризуется низкой скоростью роста и высокой продукцией вторичных метаболитов. Следовательно, даже по качеству и количеству химических веществ, накапливающихся в клетках и в окружающей среде, грибы существенно различаются в разные периоды своего развития. Третья особенность грибов заключается в том, что скорость размножения их в большинстве случаев меньше скорости размножения бактерий. Поэтому во многих случаях грибковые инфекции по течению приобретают хронический характер. Четвертой особенностью грибов является их предпочтительный рост на слабокислых средах (рН 6,0-6,5), хотя жизнеспособность может сохраняться в широких диапазонах рН (3,0-10,0). Пятой особенностью грибов является отсутствие среди них облигатных паразитов. Следствием чего является слабый иммунный ответ. Шестой особенностью грибов является мицелиально-дрожжевой диморфизм, присущий ряду видов (Candida, Histoplasma, Coccidioides и др.), сопровождающийся изменением вирулентности. Факторы вирулентности грибов. Вирулентность (как мера патогенности) грибов обусловлена различными химическими ингредиентами, входящими в состав клеток или выделяющимися в 263 окружающую среду: ферменты, экзо- и эндотоксины, гликопротеины, липиды и др. Как и многим патогенным бактериям, возбудителям микозов присущи свойства адгезии к эпителиальным клеткам, колонизации их, пенетрации через эпителий, инвазии в подлежащие ткани, а также способность противостоять факторам неспецифической и специфической защиты организма (агрессивность). Адгезины патогенных грибов представлены преимущественно гликоконъюгатами (например, у Candida sp.), хотя у многих из них адгезины остаются мало изученными. Колонизация эпителиальных тканей во многом зависит также от присутствия бактерий, нередко проявляющих антагонистические свойства в отношении грибов. Вот почему отдельные микозы могут возникать на фоне проведения интенсивной противобактериальной химиотерапии, являясь суперинфекциями или вторичными инфекциями. Возможность пенетрации через эпителий и последующая инвазия подлежащих тканей зависят, как правило, от наличия и активности в клетках грибов гидролитических ферментов, разобщающих (гиалуронидаза) или/и разушающих (карбогидразы, протеазы) клетки покровных тканей. Некоторые гены, контролирующие детерминанты патогенности, например, у Candida albicans, частично изучены, и число их продолжает возрастать. Так, закодировано 10 различных секретируемых аспартил-протеиназ (SAP1-SAP10). Грибы, в отличие от бактерий, содержат в клеточных стенках значительно больше углеводных компонентов, но меньше – белков и липидов. Поэтому антигенные свойства грибных клеток менее выражены, чем бактериальных, и, как следствие, "напряженность" специфического иммунитета при грибковых инфекциях заметно меньшая. Титры IgG антител в сыворотке крови больных невысокие, но, как правило, накапливаются 264 IgE-антитела (реагины) и формируется устойчивая гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ). Гликопротеины и протеогликаны клеток патогенных грибов выраженнее сенсибилизируют организм, причем ответственной за ГЗТ является белковая часть гликоконъюгата (углеводная часть ответственна за гиперчувствительность немедленного типа). Токсические свойства грибов обусловливаются экзо- и эндотоксинами (табл. 5.7). Таблица 5.7. Токсины грибов и их действие на макроорганизм № п/п Микромицет – продуцент микотоксина Микотоксин Основные эффекты действия токсина на макрорганизм 1 Aspergillus candidum Патулин Гепато-, нейро-, нефротоксичность, канцерогенность, отек лёгких, антидиуретический. Треморген Нейротоксичность, индукция сарком в подкожных тканях. Цитринин Гипотензия, нейротоксичность, канцерогенность 2 A. clavatus Треморген Нейротоксичность, индукция сарком в подкожных тканях. Цитохалазины Повреждения нервно-мышечных тканей, торможение Фагоцитоза и пиноцетоза, энуклеация клеток 3 A. flavus Афлатоксины Мутагенность, канцерогенность, тератогенность, гепатотоксичность 4 A. fumigatus Глиотоксин Нефротоксичность 5 A. giganteus Глиотоксин Нефротоксичность 6 A. niveus Патулин Гепато-, нейро- нефротоксичность, канцерогенность, отек лёгких, антидиуретический. Цитринин Гипотензия, нейротоксичность, канцерогенность 7 A. ochraceus Охратоксины Нейро- и нефротоксичность, жировая инфильтрация печени 8 A. terreus Патулин Гепато-, нейро- нефротоксичность, канцерогенность, отек лёгких, антидиуретический. Цитринин Гипотензия, нейротоксичность, канцерогенность 9 A. versicolor Стеригматоцис- тин Гепато- и нефртоксичность, канцерогенность 265 10 Fusarium graminearum Дезоксинивален ол (вомитоксин, ДОН) Раздражение конъюнктивы, кожи, цитотоксичность, иммуносупрессивность, нейротоксичность 11 F. nivale Ниваленол Дегенерация и некроз слизистой оболочки в тонкой кишке (особенно в двенадцатиперстной и тощей кишках), дегенеративные и деструктивные изменения лимфоузлов, селезенки и тимуса, повреждения гемопоэтических клеток и тканей в костном мозге; гепато-, нейро- и нефротоксичность, канцерогенность и др. 12 F. sporotrichoides (F. Tricinctum Фузариогенин Сужение кровеносных сосудов, питающих хрящи и метафизы 13 Penicillium citreo- viridae Цитреовиридин Параличи с возможным летальным исходом за счет нарушения функции дыхательного центра 14 P. citrinum Цитринин Гипотензия, нейротоксичность, канцерогенность 15 P. lividum Цитринин Гипотензия, нейротоксичность, канцерогенность 16 P. expansum Патулин Гепато-, нейро- нефротоксичность, канцерогенность, отек лёгких, антидиуретический. 17 P. patulum Патулин Гепато-, нейро- нефротоксичность, канцерогенность, отек лёгких, антидиуретический. Данные особенности природы грибов оказывают значимое влияние на развитие специфического иммунного ответа при микозах. Большинство грибных токсинов, или микотоксинов, относят к вторичным метаболитам, биосинтез которых происходит с участием ферментов – первичных метаболитов. Специфические антитела к антигенам грибов, как правило, выявляются в низких титрах. Основной иммунологической защитой при микозах являются клеточные факторы. Часто, особенно при длительной антибактериальной терапии развиваются микозы, вызванные оппортунистическими грибами. Именно они сопровождаются развитием реакций гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). Антигенность и аллергенность грибов. Термин "антигенность" отражает степень генетической чужеродности молекулы или веществ, 266 вводимого(-ых) или проникающего(-их) в макроорганизм. Другой термин "иммуногенность" отражает силу иммунного ответа макроорганизма на введенный антиген. Клетки грибов, в том числе их споры, являются слабыми антигенами. Следовательно, их чужеродность для здоровых людей или экспериментальных животных менее выражена, чем, например, у грамотрицательных бактерий семейства Enterobacteriaceae. Это обусловлено различием химических составов и строения, прежде всего, клеточных стенок тех или иных представителей грибов и бактерий. Среди микромицетов нитчатые формы менее антигенны, чем дрожжевые. Аллергены – это преимущественно детерминантные группы полноценных антигенов и являются гаптенами. При их смешивании, например с адьювантом Фрейнда гаптены приобретают свойства полноценных антигенов. Так, однократное введение полисахаридного гаптена Candida albicans с адьювантом внутрикожно или в подушечки лап кроликов индуцирует заметный иммунный ответ (титр агглютининов в сыворотке крови может достигать таких показателей как 1:320 или 1:640). Некоторые штаммы микромицетов могут синтезировать до 40 отдельных макромолекул, связывающих IgE. Наиболее хорошо изучен Aspergillus fumigatus, для которого охарактеризовано 19 аллергенов. А подавляющее количество зарегистрированных аллергенов принадлежит всего 5 родам - Aspergillus, Alternaria, Cladosporium, Penicillium, Malassezia, в то время как с симптомами аллергии дыхательных путей связывают около 80 родов грибов. Цитоплазматические белки грибных клеток – как антигены (аллергены) также могут приобретать определенное значение в сенсибилизации макроорганизма в период развития грибковых инфекций, которые обычно являются хроническими. Показатели частоты сенсибилизации к грибам варьируют в широких пределах: от 2% до 60% в зависимости от вида гриба и принадлежности пациентов к группам риска 267 развития микогенной аллергии. Общие иммунологические реакции, происходящие invivoв ответ на грибные антигены, принципиально те же, что и реакции, возникающие на введение полноценных бактериальных антигенов. Особенности специфического иммунного ответа при микозах. Как показано выше развитие специфического иммунного ответа при микозах, как правило, сопровождают реакции ГЗТ и ГНТ. Аллергия к грибам известна давно. Так, сенная лихорадка была подробно описана в 1819 г., в 1873 г. показана роль микромицетов в ее этиологии. Таблица 5.7. Экологические группы микромицетов, способные вызвать заболевания у людей Экологические группы микромицетов Состояние макроорганизма Пример Без адаптации микромицета к макроорганизму-хозяину Сапроб (экониша – вне организма человека) Макроорганизм здоров: сильно выражена неспеци- фическая защита Aspergilus fumigatus Комменсал (экониша – на организме человека) Нет конфронтации с иммунной системой Malassezia furfur Эндосапроб (экониша – внутриорганизма человека) Макроорганизм здоров: небольшая конфронтация с иммунной системой Candida albicans Различная степень адаптации микромицета к макроорганизму-хозяину Факультативный патоген (возможна передача по схеме: человек – окружа- ющая среда) Макроорганизм здоров: гриб умеренно вирулентен Histoplasma capsulatum Облигатный патоген (возможна передача по схеме: млекопитающее – млекопитающее) Макроорганизм здоров: гриб высоковирулентен Trichophyton verrucosum Адаптированный патоген (возможна передача) Макроорганизм здоров: гриб низковирулентен Trichophyton rubrum В настоящее время многочисленными исследованиями доказано значение микогенной сенсибилизации в патогенезе аллергического ринита, 268 бронхиальной астмы, аллергических бронхолегочных микозов, экзогенного аллергического альвеолита, атопического дерматита. Эпидемиологическими исследованиями показано, что уровень микогенной сенсибилизации весьма значителен и колеблется в зависимости от генетических особенностей обследованных групп населения и климато-географических особенностей их мест обитания – от 5% (юг Европы) до 40% (США) для больных бронхиальной астмой. А в условиях пустыни (Кувейт) среди обследованных астматиков был «достигнут» показатель в 46% . Качество и уровень иммунного ответа варьирует в зависимости от количества грибов in vivo, их качественных характеристик (вегетативные клетки, споры), фазового состояния (дрожжевая или мицелиальная форма) и характера инвазии. Поверхностные очаговые заболевания, как правило, не сопровождаются развитием выраженных воспаления и иммунного ответа, тогда как при глубоких микозах всегда отмечается клеточный или/и гуморальный ответ. В настоящее время признано, что при грибковых заболеваниях основные защитные механизмы связаны с клеточными факторами и меньше – с гуморальными. В составе антигенов различных патогенных (равно как и многих непатогенных) грибов имеются сходные детерминанты, снижающие специфичность аллергических проб, которые используются для диагностики грибковых заболеваний. У лиц, страдавших ранее, например, от гистоплазмоза и кокцидиомикоза, аллергически тесты могут оставаться положительными в течение ряда лет после выздоровления. Подобные результаты могут быть получены и при некоторых дерматомикозах, например, при трихофитии. На основании многолетних исследований аллергии при грибковых заболеваниях ученые пришли к выводу, что в большинстве случаев кожные пробы имеют скорее эпидемиологическое значение, нежели диагностическое. 269 Более того, например, грибы рода Candida, настолько часто выявляются у здоровых индивидуумов, что сенсибилизацию к ним рекомендуют использовать в качестве показателя иммунной полноценности макроорганизма. Так реакции ГЗТ позитивны у 14-15% здоровых лиц в возрасте 11-20 лет и 83-95% в возрасте 50 лет и старше. Титры антител (IgG, IgM) при микозах, как правило, невысокие. В сыворотке крови здоровых индивидуумов можно обнаружить нормальные антитела против некоторых грибов. Например, до 6-8% образцов донорской крови для переливания могут содержать кандидозные антитела (агглютинины) в титрах 1:10. Отмечены и особенностих межклеточной кооперации в ответ на аллергены С. аlbicans. Так в стимуляции С. albicans участвуют только молекулы CD54 и CD86, без CD80. Это обстоятельство может быть одной из причин относительно невысокого уровня синтеза IgE-антител к аллергену Candida при микогенной сенсибилизации, поскольку CD80 является молекулой-костимулятором, усиливающим синтез антител. Сенсибилизация к С. albicans обычно сопровождается повышением титров IgE-антител одновременно к аллергенам других грибов, что может быть связано с наличием у них общих антигенных детерминант. Candida spp., помимо общих внутриродовых антигенов, имеют общие эпитопы с Saccharomyces cerevisiae, M. furfur, Trichosporon spp., Geotrichum spp., Brettanomyces spp. Поскольку при микозах основную роль иммунной защиты "берет на себя" клеточный компонент иммунной системы, то особое значение из числа иммуноглобулинов приобретает субизотип IgGl, усиливающий клеточный иммунитет (IgG2, напротив, выступает «блокатором» развития защитных иммунологических реакций). На развитие микогенной сенсибилизации и аллергии оказывают влияние многие факторы: наследственная предрасположенность к 270 аллергическим заболеваниям, доза аллергена и длительность контакта с ним, путь поступления аллергена в организм и др. Наследственность является одним из основных факторов, способствующих развитию микогенной сенсибилизации и аллергии. У больных аллергозами такими иммуногенетическими маркерами являются HLA-антигены DR7, Cw4 и D8. У рабочих, занятых в производстве гидролизных кормовых дрожжей, имеет место тесная связь возникновения профессиональных аллергодерматозов с антигеном HLA-B16. Вопросы для самоконтроля 1. Каковы основные биологические свойства грибов, позволяющие уйти от иммунного контроля? 2. Перечислите основные токсины грибов 5.5. Хронизация воспалительного процесса Длительно вяло текущий острый воспалительный процесс с удлиненным процессом реконвалесценции имеет тенденцию к переходу в хронический. Незавершенность антибактериальной терапии на конечном этапе воспаления, длительное наличие аутоинтоксикации, проявляющееся усилением дегенеративных и апоптотических изменений в нейтрофилах при воспалительном процессе, особенно на его заключительных этапах, способствует хронизации воспалительного процесса. На современном этапе многие патогенны, особенно условнопатогенные, обеспечивают свое выживание в макроорганизме активным подавлением иммунного ответа. Так вирусы семейства Herpesviridae содержат гены, влияющие на развитие иммунного ответа. Они снижают выработку в достаточном количестве провоспалительных цитокинов, необходимых для развития достаточного по интенсивности иммунного ответа. Они же способны экспрессировать ложные рецепторы и 271 таким образом способны вмешиваться в функции системы комплемента и антител, подавляют экспрессию МНС I класса на инфицированных клетках и ослабляют их способность презентировать белки вирусного происхождения. Имеются гены, снижающие воспалительную реакцию. Капсулярные полисахариды белков и грибов снижают местную воспалительную реакцию. Многие вирусы (вирусы иммунодефицита) инфицируя, изменяют функциональную активность CD4-лимфоцитов, моноцитов и способствуют в итоге хронизации воспалительного процесса. Бактерии, в частности Neisseria meningitides, N. gonorrhoeae, вырабатывают протеазы IgА, разрушающие IgА на поверхности слизистых оболочек. Стрептококки группы А вырабатывают многочисленные гемолизины и тем самым способствуют диссеминации микроорганизмов. Кроме того, многие стрептококки вырабатывают пептидазу, расщепляющие субкомпонент С5а комплемента. S. aureus экспрессируют белки А и G, которые могут взаимодействовать с Fc-фрагментами иммуноглобулинов и снижают эффективность гуморального иммунитета. Это лишь незначительная часть способности микроорганизмов уходить от иммунного ответа и способствовать хронизации. На сегодняшний день фактически только иммунограмма, а точнее – введенные в лейкограмму новые показатели субпопуляций лимфоцитов и физиологической активности клеток могут помочь клиницисту в большинстве случаев с достаточной надежностью определить наличие у пациента хронического процесса в фазе ремиссии. Существенным критерием наличия хронического воспалительного процесса является наличие в иммунограмме пациента крайне гетерогенных и нестабильных для данного индивида субнормальных значений (как сниженных, так и повышенных), которые могут принимать практически все показатели. Так, в иммунограмме, может быть высокий уровень Т- цитотоксических лимфоцитов, почти равный количеству Т-хелперов, что у 272 здоровых людей встречается крайне редко. При исчезновении сдвига одного показателя может появиться резкое снижение или повышение до субнормальных уровней значений другого показателя иммунограммы. Одновременный сдвиг нескольких показателей иммунограммы встречается значительно реже. Таким образом, в условиях клинической ремиссии хронического воспалительного процесса иммунограммы пациента в динамике их анализа характеризуются высокой лабильностью показателей, которые часто выходят за пределы значений, встречающихся у здоровых людей, причем в разные периоды времени отклоняются от обычных значений нормы разные показатели. Наличие у пациента таких гетерогенных сдвигов, по- видимому, может существенно повысить уверенность в существовании у него текущего хроническогопроцесса. Обострение хронического процесса протекает обычно менее бурно, чем острый процесс, и более часто имеет тенденцию к вялому течению. При обострении хронического процесса чаще и более стойко возрастает СОЭ, чем при остром процессе. При обострении хронического процесса возрастание уровня В-лимфоцитов отмечается на более ранних этапах и достигает гораздо более высоких значений, чем при остром процессе. Анергия истощения. Под этим термином понимается атипичность функционирования иммунной системы в условиях угнетения и истощения ее резервов при тяжелых воспалительных процессах. Несоответствие сдвигов значений показателей иммунограммы клинической картине течения заболевания свидетельствует о тяжелом, неблагоприятном развитии процесса. Но особенно грозным признаком является, когда клиническое утяжеление воспалительного процесса сочетается с восстановлением до уровней здорового человека тех или иных показателей иммунограммы, значения которых до этого соответствовали картине активного воспаления. Обычно подобные признаки сочетаются с той или иной степенью выраженности дегенеративных изменений в нейтрофилах 273 крови, указывающих на наличие иммуносупрессии в организме. Фактически подобные изменения являются первыми симптомами начала анергии истощения, когда иммунная система перестает активно реагировать на патоген, хотя в организме он присутствует в больших количествах. Если экстренные лечебные меры по предотвращению развития анергии при этом не приняты, достаточно быстро можно наблюдать дальнейшее утяжеление клинического статуса пациента и его гибель. Это происходит на фоне "нормализации" большинства показателей иммунограммы, в том числе снижения содержания лейкоцитов до значений, характерных для здорового человека. Максимально увеличиваются признаки апоптотических дегенеративных изменений как в нейтрофилах, так и в лимфоцитах, что указывает на развитие выраженной иммуносупрессии. Количество взаимосвязей между иммунологическими показателями резко уменьшается. Вопросы для самоконтроля 1. Перечислите клеточные и гуморальные факторы, приводящие к хронизации воспалительного процесса. 2. Какие факторы патогенов приводят к хронизации воспалительного процесса? 5.6. Фагоцитоз Важнейшим механизмом, обеспечивающим состояние иммунного гомеостаза, служит фагоцитоз. Фагоцитоз – многостадийный процесс, состоящий из следующих этапов: активация, адгезия, хемотаксис, опсонизация, поглощение объекта фагоцитоза, киллинг и переваривание микроорганизма. Нейтрофил является основной клеткой, осуществляющей фагоцитоз. Он способен активно перемещаться в пространстве, причем гораздо быстрее 274 других лейкоцитов. Нейтрофил более чувствителен к действию разнообразных модуляторов миграционной функции. Структурной основой миграционной функции служат сократительные белки, они собраны в микрофиламенты, которые располагаются по клеточной периферии. Хемотаксис отражает способность клетки активно перемещаться в направлении стимулирующих агентов (рис.5.9.), которые называются хемоаттрактантами (факторы хемотаксиса). Хемотаксические факторы, равномерно распределенные в среде, усиливают амебоидное движение и скорость перемещения клеток по поверхности. В отличие от спонтанной миграции, хемотаксис состоит из трех основных компонентов: выбор вектора движения, стабилизация вектора движения, собственно движение. Выбор и стабилизация вектора движения – результат перераспределения внутриклеточных органелл. Рецепция хемоаттрактантов плазматической мембраной индуцирует сложную, многоэтапную реакцию, результатом которой является усиление цитотоксичности, адгезии и секреции нейтрофилов. Сложность механизмов, обеспечивающих хемотаксис, делает его одной из самых уязвимых форм реактивности нейтрофила. Некоторые бактерии выработали механизмы противодействия хемотаксису нейтрофилов. Стрептококки группы А, вызывающие пневмонию, подавляют направленную миграцию нейтрофилов в очаг воспаления, впоследствии было установлено, что этот фактор специфически инактивирует С5а компонента комплемента. Затем аналогичный фактор был обнаружен и у стрептококков группы В и назван – С5а-пептидаза. 275 Рис.5.9. Стадия хемотаксиса нейтрофилов и преодоление трансэндотелиального барьера (по Д. Мейл, Дж. Бростофф, 2007) Фазы адгезии. Быстрый выход нейтрофилов из сосудистого русла по направлению к очагу воспаления или инфицированным тканям является ключевым этапом в системе защиты организма от внедрения микроорганизмов. В обычной ситуации циркулирующие нейтрофилы вступают лишь в мимолетные контакты с эндотелиальными клетками посткапиллярных венул (фаза скольжения). Молекулы адгезии (адгезины) нейтрофилов представлены 2 -интегринами (LFA-1, Мас-1, р150, 95) и L- селектином. Регуляция экспрессии адгезинов как на нейтрофилах, так и на эндотелиальных клетках является решающей для адгезии и миграции нейтрофилов. Вторая фаза – фаза прочной адгезии Процесс адгезии может быть индуцирован некоторыми цитокинами (TNF и IL-1) по отношению к эндотелиальным клеткам и GM-CSF и формилсодержащими белками бактериального происхождения по отношению к нейтрофилам. Кроме того, процесс адгезии между эндотелиальными клетками и лигандами нейтрофилов может быть усилен путем местного повышения концентрации катионов Mn ++ и Mg ++ . В качестве сигналов активации могут выступать: 276 макрофагальный хемоаттрактантный протеин (МСР-1), макрофагальный воспалительный протеин (MIP-1 ), миграцию ингибирующий фактор (MIF), IL-8, тромбоцитактивирующий фактор (PAF), С5а – фракция комплемента. Третья стадия адгезии – стадия миграции лейкоцитов через эндотелий. Эта стадия контролируется теми же интегринами (рис. 5.10.). Рис.5.10. Характеристика фаз адгезии клеток моноцитарно- фагоцитарной системы с экспрессией молекул адгезии, продукцией хемокинов. (по Д. Мейл, Дж. Бростофф, 2007) На процессы адгезии могут влиять процессы слущивание селектинов (шеддинг) с клеточной поверхности (в норме естественный процесс), которые могут значительно усиливаться при патологии. Потеря адгезионных молекул с поверхности клеток может быть одной из форм негативной регуляции воспаления. Среди генетически детерминированных иммунодефицитных синдромов описан дефект адгезии лейкоцитов (LАD), при котором страдает адгезия гранулоцитов, моноцитов, лимфоцитов. Такие пациенты страдают рецидивирующими бактериальными инфекциями, нарушением образования гноя, плохим заживлением ран. 277 Опсонизация.Опсонины – это сывороточные факторы, превращающие бактерии в материал для фагоцитов. Большинство патогенных бактерий должны подвергнуться опсонизации прежде, чем будут адгезированы фагоцитирующими клетками (рис. 5.11). Наиболее важными сывороточными опсонинами являются система комплемента (С3b – наиболее сильный опсонизирующий фактор) и иммуноглобулины. Антитела связываются со специфическими антигенами бактериальной клеточной стенки, т.е. молекулы этих антител фактически играют роль лигандов – мостиков, обеспечивающих адсорбцию бактерий к нейтрофилам. Нейтрофилы несут на своей поверхности два рецептора к IgG: FcR и FcR . FcR в одинаковой степени связывает IgG1 и IgG3, эта связь более крепкая, нежели с IgG2 и IgG4. FcR связывает только агрегированный IgG. Опсонизирующими свойствами обладают и иммуноглобулины класса А, возможно, что опсонизирующими свойствами обладают и другие классы иммуноглобулинов. Рис.5.11. Механизм опсонизации микроорганизмов антителами (по Д. Мейл, Дж. Бростофф, 2007) Кроме комплемента и антител дополнительным опсонином в сыворотке крови является белок, связывающий ЛПС (LBP – lipopolysaccharide-binding protein). LBP – острофазовый белок крови, который связывает ЛПС грамотрицательный бактерий. LBP значительно повышает их адсорбцию на 278 поверхности нейтрофилов и макрофагов через CD14. Это связывание приводит к значительному повышению фагоцитоза. Другим опсонизирующим белком сыворотки крови является фибронектин – высокомолекулярный гликопротеин (м.м.=440 kDa), присутствующий в нерастворенном виде в соединительной ткани и на мембране некоторых клеток (моноцитов, нейтрофилов, гепатоцитов, фибробластов, эндотелиальных клеток, тромбоцитов и др.). Некоторые виды бактерий (S. aureus, стрептококки групп А, В, С и G) несут рецепторы к фибронектину. Антибиотики влияют на состав бактериальной клеточной стенки (М- белок срептококков, А-белок золотистого стафилококка) и таким образом способствуют процессу опсонизации. С недостаточной опсонизирующей активностью сыворотки крови, врожденным отсутствием ряда компонентов системы комплемента связана увеличивающаяся восприимчивость к бактериальным инфекциям. Недостаточность опсонизации может быть вторичной природы и носит обратимый характер. Многие микроорганизмы выработали механизм защиты от опсонизации и последующего фагоцитоза нейтрофилами. В основном эти механизмы защиты связаны с образованием бактериальной капсулы. Капсула патогенных бактерий препятствует фиксации комплемента, в то время как капсула авирулентных бактерий не обладает такой способностью. Капсула слабо иммуногенна и маскирует структуры бактериальной стенки, которые более иммуногенны и могут непосредственно активировать систему комплемента. Компонентами клеточной стенки бактерий, снижающими эффективность фагоцитоза или препятствующих ему, являются: пептидогликаны, белок А (S. aureus) и М-белок (стрептококки группы А). Кроме компонентов комплемента и иммуноглобулинов адгезию бактерий к нейтрофилам могут обеспечивать различные адгезины (Р-, М-, Х-, S-, фимбрии типов 1с и G) этих бактерий. MS-адгезины различают маннозо- содержащие участки трех различных гликопротеинов: gp150, gp70-80, gp100. 279 Многие микроорганизмы препятствуют опсонизации, меняя антигенную структуру своих поверхностных образований. Среди клеток, способных к фагоцитозу (моноциты, макрофаги, натуральные киллеры, эозинофилы), нейтрофил является главной фагоцитирующей клеткой. По современным представлениям, нейтрофил – это уникальная мультипотентная популяция клеток иммунной системы, относящаяся к врожденному иммунитету и обладающая совершенной фагоцитарной функцией. Мембрана и ядро нейтрофилов играют центральную роль в их функционировании. Богатый репертуар рецепторов дифференцированно реагирует на изменения иммунного гомеостаза. Фенотип поверхностной мембраны нейтрофильных гранулоцитов включает рецепторы адгезии : L-селектин (СD62L), CD11b (CR3), CD18, LFA-1 (CD11a), CR4 (CD11c), VLA-4 (CD49d), ICAM-1 (CD54), ICAM-3 (CD50), PSGL-1 (CD162); рецепторы к Fc-фрагменту иммуноглобулинов: FcγRI (CD64), FcγRII (CD32), FcγRIII (CD16), FcαR, FcεR; молекулы главного комплекса гистосовместимости : МНС I, МНС II (HLADR); маркер миелоидной дифференцировки: CD15; ЛПС-распознающий рецептор: CD14; TOLL-LIKE- рецепторы: TLR1, 2, 4–10; рецепторы ко-стимуляции: CD80, CD86; проапоптотический рецептор: D95. Активированные нейтрофилы продуцируют и секретируют широкий спектр цитокинов (ИЛ-1β, ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-8, TNFα, ИЛ-12, ИФН-γ, TGFβ, G-CSF, GM-CSF, MIP-1α), инициируя и регулируя воспаление и иммунный ответ. Доказано, что нейтрофилы регулируют функционирование Т- и В-лимфоцитов, участвуют в реакциях инфекционного, аллергического и аутоиммунного воспаления. Это связано с антигенпрезентирующими функциями нейтрофилов. Так, активированные нейтрофилы экспрессируют на своей поверхности антигены HLA II, молекулы адгезии – CD80, CD86, ICAM-1, LFA-1. Тем самым антигены HLA II нейтрофилов, кроме локального представления чужеродных антигенов Т-клеткам, влияют на Т-клеточную 280 пролиферацию. Регулирующее влияние нейтрофилов на функционирование иммунной системы можно свести к следующим основным положениям. Нейтрофилы обеспечивают модуляцию функций Т-лимфоцитов, селекцию субпопуляций Т-лимфоцитов, особенно Th1. Стимулирующий фактор нейтрофилов BlyS, член суперсемейства TNF-лигандов, активирует В- лимфоциты, их созревание и выживание. Хемокины (CCR1, CCR2, CCR3, CCR6), продуцируемые нейтрофилами, обеспечивают движение иммуноцитов к слизистым и к лимфоидным органам. MIP активирует макрофаги. Высвобождаемые из специфических гранул дефенсины повышают проницаемость сосудов, эластин – вазоконстрикцию и инотропный или митогенный эффекты. Зачастую исход воспалительной реакции зависит от того, нормально или дефектно функционируют нейтрофилы. Дисфункции нейтрофилов проявляются как количественным и/или качественным дефицитом, так и гиперэргическим функционированием или состоянием анергии. Адекватная активация нейтрофилов при остром бактериальном воспалении заканчивается в большинстве случаев благоприятным исходом. Гиперактивация нейтрофилов сопровождается повреждающим действием при аутоиммунных процессах, тяжелой бактериальной инфекции (сепсис, перитонит, стафилококковая деструкция легких, острый гематогенный остеомиелит, острый деструктивный панкреатит и т. д.). Дефектное функционирование нейтрофилов сопровождается отсутствием адекватного ответа на бактериальную инфекцию с последующим развитием затяжного течения, хронических инфекционно-воспалительных процессов, в том числе вялотекущих, рецидивирующих гнойных процессов. Возможны дефекты апоптоза с развитием острого или хронического миелолейкоза. Основная функция нейтрофилов – борьба с микроорганизмами путем их фагоцитоза. Механизмы фагоцитоза (кислородзависимый и кислороднезависимый) обеспечивают компоненты специфических гранул нейтрофилов. У нейтрофилов известны следующие типы гранул. 281 Азурофильные гранулы (первичные, содержат следующие рецепторы: CD63, CD64, их экспрессию индуцируют TNFα, С5а, ИЛ-8, fMLP), содержащие миелопероксидазу, которая является специфическим маркером первичных гранул, нейтральную сериновую протеазу, катепсин G, эластазу, протеиназу, дефенсины, небольшое количество лизоцима. Специфические гранулы (вторичные) содержащиеся в гранулах: CD11b, CD15, CD67, fMLP, fibronectin receptor, laminin receptor, trombospondin receptor, TNF-receptor, vibronectin receptor, их экспрессию индуцируют TNFα, GM-CSF, G- CSF),содержащие лактоферрин, лизоцим, цитохром b558, колагеназу, желатиназу, адгезионные молекулы: CD11b/CD18, fMLP-R. Желатиназные гранулы,содержащие цитохром b558, CD11b/CD18, fMLP-R, лизоцим, ацетилтрансферазу, их экспрессию обеспечивает TNFα. Секреторные гранулы, содержащие CD11b/CD18, fMLP-R, цитохром b558, щелочную фосфатазу, CR1, их экспрессию обеспечивают PAF, C5a, G-CSF, GM-CSF, ИЛ-1, ИЛ-8, TNFα. Кислородзависимые механизмы фагоцитоза. Активация гексозомонофосфатного шунта, генерирующего НАДФ・Н-оксидазу, начинается сразу после опсонизации и поглощения чужеродного объекта. НАДФ・Н-оксидаза находится в фагосоме и преобразует О 2 в супероксид анион (О 2 – ), который в присутствии супероксиддисмутазы (СОД) преобразуется в перекись водорода (Н 2 О 2 ), одновременно образуются другие токсические продукты кислорода: гидроксирадикал (ОН – , самый агрессивный и короткоживущий), синглетный кислород (О 2 *, электронейтральная частица). Особую роль играет фермент азурофильных гранул – миелопероксидаза, которая разрушает Н 2 О 2 в присутствии ионов Br, Cl, I с образованием кислот HOBr, HOCl, HOI, которые оказывают сильное бактерицидное действие (окисляют полимеры бактериальной стенки до альдегидов, что нарушает ее проницаемость), способны взаимодействовать с 282 ДНК, что может вызывать разрывы цепочки. Могут также полимеризовать углеводные компоненты клеточной стенки, что также увеличивает ее проницаемость. Миелопероксидаза – главная антимикробная система нейтрофилов. Дефицит миелопероксидазы – тяжелое врожденное заболевание, сопровождающееся инфекционным синдромом, но которое протекает мягче, чем хронический гранулематоз. Отсутствие или поломка одного из компонентов респираторного взрыва в фагоцитарных клетках приводит к формированию вторичного иммунодефицитного состояния. В качестве суммарной оценки состояния кислородзависимых механизмов фагоцитоза используется тест с нитросиним тетразолием. Кислороднезависимые механизмы. Цитоплазматические гранулы нейтрофилов содержат дополнительные антимикробные агенты, которые действуют в фаголизосомах без присутствия кислорода. К ним относятся протеазы, фосфолипазы, гликозидазы, лизоцим, другие белки и пептиды, которые, адсорбируясь на мембране клетки, резко повышают ее проницаемость и, если не приводят к гибели, то все равно нарушают процессы жизнедеятельности. Известны три компонента гранул: В/PI (бактерицидный/повышающий проницаемость белок); СLCP (химотрипсиноподобный катионный белок; катепсин-G) и дефенсины. B/PI – белок азурофильных гранул. Обладает бактерицидной активностью в отношении грамотрицательных бактерий. Повышает проницаемость их внешней мембраны путем деградации пептидогликанов и фофолипидов. CLCP – три катионных белка азурофильных гранул. Приводят к угнетению размножения микроорганизмов путем подавления синтеза белка, РНК, ДНК. 283 Дефенсины – различные катионные белки с антимикробной активностью, содержащиеся в цитоплазматических гранулах. Это маленькие пептиды, богатые цистеином. Эти пептиды проявляют активность против грамположительных и грамотрицательных бактерий, грибов и вирусов. Дефенсины нейтрофилов человека убивают только метаболически активные бактерии и индуцируют потерю целостности их внешней и внутренней мембран. Вопросы для самоконтроля 1. Основные стадии фагоцитоза? 2. Содержимое специфических гранул, обеспечивающих развитие кислород-зависимых механизмов фагоцитоза? 3. Содержимое специфических гранул, обеспечивающих развитие кислород-независимых механизмов фагоцитоза? |