Иммунология. Основы медицинской иммунологии. Учебное пособие Рекомендовано Ученым советом Военномедицинской академии имени С. М. Кирова для курсантов и студентов
 Скачать 7.86 Mb.
|
|
Эозинофилы. У практически здоровых людей доля эозинофилов в периферической крови невысока – 2-5%. Они способны поглощать и уничтожать микроорганизмы, хотя это и не является их прямой обязанностью. Одним из важнейших защитных факторов является - главный основной белок (МВР-major basic protein), который локализован в ядре гранул, в то время как катионный белок и пероксидаза эозинофилов находятся в матриксе гранул. Арилсульфатаза В, фосфолипаза D, гистаминаза также включены в гранулы. Один из белков гранул может нарушать целостность мембран клеток-мишеней подобно С9 (компоненту комплемента) или перфорину натуральных киллеров. Они являются мощными токсинами для гельминтов, индуцируют выделение гистамина тучными клетками, активируют нейтрофилы и тромбоциты. Базофилы. Их количество в периферической крови незначительно, менее 0,2% от общего количества лейкоцитов. В гранулах базофилов содержится большое количество вазоактивных аминов, играющих важную роль в развитии механизмов воспаления и аллергических реакций. За счет экспрессируемых высокоаффинных рецепторов (Fc ɛ RI) они с высокой прочностью удерживают на своей поверхности IgЕ. Тромбоциты. Играют важную роль в развитии воспаления. Экспрессируют молекулы МНС I класса и рецепторы для IgG – FcγRII (CD32), необходимые для активации тромбоцитов. Кроме того они несут 51 рецепторы: для факторов свертывания крови (фактор VIII), молекулы связывающие фибриноген, фибронектин, витронектин, фактор Виллебранда. В случае повреждения эндотелиальных клеток тромбоциты агрегируют к их поверхности и выбрасывают содержимое гранул, повышая проницаемость капилляров, активируя комплемент, и усиливают свертываемость крови. Нейтрофилы. По сравнению с моноцитами/макрофагами, которые живут месяцы и годы, нейтрофилы короткоживущие клетки (2-4 суток). Так же как другие гранулоциты нейтрофилы адгезируют к эндотелиальным клеткам за счет своих рецепторов и лигандов эндотелиальных клеток и попадают в очаг воспаления. Этот процесс усиливают цитокины – IL-1β, TNFα и хемокины – IL-8. Нейтрофилы играют важную роль в остром воспалении и обычно «работают» с комплементом и антителами. Основная функция нейтрофилов – деструкция патогенных микроорганизмов (фагоцитоз), которая осуществляется за счет содержимого специфических гранул. Первичные (азурофильные) гранулы содержат кислые гидролазы, миелопероксидазу и лизоцим (мурамидазу), бактерицидные белки – дефенсины, кателицидины, белок, инициирующий проницаемость клеточной стенки (BPI); вторичные гранулы – лактоферрин и лизоцим. Богатый репертуар рецепторов нейтрофилов 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: Fc RI (CD64), Fc RII (CD32), Fc RIII (CD16), Fc R, Fc R; молекулы главного комплекса гистосовместимости: МНС I, МНС II (HLA-DR); маркер миелоидной дифференцировки: CD15; ЛПС- распознающий рецептор: CD14; TOLL-LIKE-рецепторы: TLR1, 2, 4–10; рецепторы ко-стимуляции: CD80, CD86; проапоптотический рецептор: CD95. Активированные нейтрофилы продуцируют и секретируют широкий 52 спектр цитокинов (ИЛ-1 , ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-8, TNF , ИЛ-12, ИФН- , TGF , G-CSF, GM-CSF, MIP-1 ), инициируя и регулируя воспаление и иммунный ответ. Доказано, что нейтрофилы регулируют функционирование Т- и В-лимфоцитов, участвуют в реакциях инфекционного, аллергического и аутоиммунного воспаления. 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. Основные функции клеток моноцитарно-фагоцитарной системы: 1. Секреция биологически активных веществ. 2. Защита организма от чужеродных микроорганизмов путем киллинга и переваривания их. 3. Роль клеток «мусорщиков», убивающих и разрушающих собственные клетки организма – поврежденные, дефектные или старые. 4. Киллинг и разрушение собственных клеток организма, несущих на своей поверхности генетически чужеродный материал (информацию) – неопластические или зараженные вирусом. 5. Участие в двухсторонних клеточных или регуляторных взаимодействиях с лимфоцитами и презентация им чужеродного антигена. 53 В общем виде все компоненты иммунной системы представлены на рис. 2.1. Рис. 2.1. Компоненты иммунной системы (по Д. Мейл, Дж. Бростофф, 2007) Вопросы для самоконтроля 1. Назовите основные типы дендритных клеток и их функции. 2. Перечислите особенности активации нейтрофилов. 3. Охарактеризуйте функций клеток моноцитарно-фагоцитарной системы. 2.2. Рецепторы, входящие в систему врожденного иммунитета Рецепторы, относящиеся к системе врожденного иммунитета, не распределяются клонально, не обладают специфичностью, могут присутствовать на всех клетках одного клеточного типа. В иммунной системе возможно выделение, по крайней мере, двух типов рецепторов, распознающих «не свое» – pattern recognition receptor (PRR) и antigen-recognition receptor (ARR). PRR-рецепторы распознают 54 консервативные микробные структуры, являющиеся отличительными признаками определенных классов патогенов. Одним из них является маннансвязывающий лектин, позволяющий фагоцитам распознавать экспрессируемые микробами рецепторные полисахариды, это активирует лектиновый путь активации комплемента. ARR-рецепторы – (SR-scavenger receptors) распознают специфические анионные полимеры и ацетилированные липопротеины низкой плотности, экспрессируемые как определенными патогенами, так и старыми поврежденными клетками, что приводит к удалению этих клеток. Наиболее существенные проблемы врожденного иммунитета связаны с клетками (макрофагами, нейтрофилами, дендритными клетками, эозинофилами, тромбоцитами, Th1, негемопоэтическими и другими клетками), медиаторами и эффекторами (цитокинами, липидными медиаторами, противомикробными пептидами и др.), рецепторами врожденного иммунитета (PRR, TLR, NOD, RIG и многими другими). К новым представлениям о природе врожденного иммунитета необходимо отнести информацию о pattern recognition receptors. Они широко представлены на гемопоэтических и не гемопоэтических клетках организма. Кодируются PRR germline-генами, а их разнообразие создается за счет комбинаций на клетках (так называемый комбинаторный репертуар). PRR распознают уникальные экзогенные структуры, общие для различных микроорганизмов – бактерий, вирусов, грибов, простейших и др., а также эндогенные структуры – белки теплового шока (HSP60, 70, 22, gp96); компоненты внеклеточного матрикса (гиалуронан, бигликан, экстрадомен А фиброненктина, сурфактантный белок А); минимально модифицированные ЛПНП; -дефенсины и др. Сигналы через эти рецепторы приводят к выработке различными типами клеток провоспалительных цитокинов, эффекторных и ко-стимулирующих молекул. Для реализации механизмов врожденного иммунитета важен, в первую очередь, рецептор, а потом клетка. 55 Специализированные клетки не экспрессируют PRR и у них нет селекции на «свое». В эффективном функционировании механизмов врожденного иммунитета большое значение имеют рецепторы врожденного иммунитета, которые распознают молекулярные паттерны микроорганизмов, участвуют в развитии воспалительной реакции, процессах регенерации и индукции адаптивного иммунного ответа. Основные сенсоры патогенов врожденным иммунитетом следующие: 1) TLRs: Toll-подобные рецепторы; 2) NLRs: NOD-подобные рецепторы (nucleotide-binding oligomerization domain); 3) RLRs: RIG-подобные рецепторы (retinoic acid inducible gene-1); 4) LLRs: лектин-подобные рецепторы; 5) маннозные рецепторы макрофагов; 6) рецепторы комплемента типа 3; 7) другие. Индивидуальные TLR распознают различный, но ограниченный репертуар консервативных продуктов микробов. Хорошо охарактеризованы пары: TLR4 и ЛПС, TLR5 и флагеллин, TLR1/TLR2/TLR6 и липопротеины, TLR3/TLR7/TLR8/TLR9 и различные мотивы нуклеиновых кислот. В целом же семейство TLR хозяина способно определить практически все типы патогенных микробов и многие эндогенные лиганды. Патогенные микроорганизмы, в свою очередь, экспрессируют лиганды для различных TLR. TLR1 распознают бактериальные триацил-липопептиды и белки паразитов; их экспрессируют большинство типов клеток, включая дендритные, В-лимфоциты, тучные клетки. TLR2 распознают бактериальные диацил-липопептиды, липотейхоевые кислоты, грамположительные бактерии, зимозан клеточной стенки грибов, белки теплового шока, -дефенсины; их 56 экспрессируют мононуклеары крови, дендритные клетки, тучные клетки. TLR3 распознают двухцепочечную РНК вирусов, эндогенную мРНК; их экспрессируют дендритные клетки, натуральные киллеры, Т-лимфоциты. TLR4 распознают ЛПС грамотрицательных бактерий, белки теплового шока – 60, 70, гиалурон, легочный сурфактантный белок А, фибронектин, фибриноген, -дефенсин. TLR5 распознают флагеллин жгутиковых бактерий; их экспрессируют макрофаги, дендритные клетки, Т-лимфоциты, тучные клетки. TLR6 схожи с TLR2, их много на дендритных клетках и Т- лимфоцитах, мало на моноцитах, натуральных киллерах, тучных клетках. TLR7 распознают одноцепочечную РНК вирусов; их экспрессируют В- лимфоциты, дендритные клетки, моноциты, Т-лимфоциты. TLR8, как и TLR7, распознают одноцепочечную РНК вирусов; их экспрессируют моноциты, дендритные клетки. TLR8 мало на натуральных киллерах и Т-клетках. TLR9 распознают ДНК бактерий, вирусов; экспрессируют дендритные клетки, В- лимфоциты, мононуклеары крови, макрофаги (микроглия), натуральные киллеры. TLR10 – неизвестно. Их экспрессируют В-лимфоциты, мало – дендритные клетки, тучные клетки. TLR11 распознают профилин (белок T. gondii), компоненты бактерий, вызывающих инфекции мочевого пузыря и почек. TLR12, TLR13 – неизвестно. Клетки, экспрессирующие TLR11-13, неизвестны. Клетки эпителия (слизистой оболочки полости рта, миндалин, слюнных желез, глотки, пищевода, кишечника, молочных желез, цервикального канала, легких и почек) и многие другие клетки экспрессируют TLR2, TLR3, TLR4, TLR7, NOD1, NOD2. Дефицит TLR-рецепторов сопровождается развитием инфекционного процесса. Избыток TLR-рецепторов приводит к усилению воспаления, повреждению ткани. Феномен хронической иммунной активации, связанный с присутствием паттерн-распознающих рецепторов (PRR) на гемопоэтических и негемопоэтических клетках широко представлен в патологии человека: аутоиммунные заболевания, атеросклероз, 57 ишемическая болезнь сердца, невынашивание беременности инфекционного генеза и многие другие. Широкий спектр лигандов TLR и представленность этих рецепторов на многих клетках способствуют вовлечению TLR в патогенез многих заболеваний. Дефекты в системе TLR, такие, как нарушения распознавания лигандов, экспрессии TLR, трансдукции сигнала, выработки эффекторных молекул, а также полиморфизм генов TLR могут приводить к развитию тяжелых инфекционных заболеваний (сепсис, менингит), аутоиммунных заболеваний, атеросклероза, аллергопатологии. Дефекты молекул, участвующих в трансдукции сигнала от TLR, лежат в основе повышенной чувствительности к инфекциям. Так, лица с мутацией в гене, кодирующем IRAK-4-киназу, с раннего возраста страдают тяжелыми пиогенными инфекциями, вызванными грамположительными микроорганизмами. В то же время чрезмерная активация сигнального каскада от TLR ассоциирована с развитием сепсиса, воспалительных заболеваний кишечника, может вызывать деструкцию тканей. Количество патологий с нарушениями в системе TLR растет. В связи с этим необходимы адекватные и надежные методы оценки компонентов системы TLR для выявления иммунодефицитных состояний, связанных с нарушениями функциональной активности TLR. Вопросы для самоконтроля 1. Перечислите основные группы рецепторов, входящих в систему врожденного иммунитета. 2. Опишите роль толл-рецепторов в развитии механизмов врожденного иммунитета. 58 2.3. Гуморальные антиген-неспецифические факторы Маркеры воспаления. Воспаление - это реакция организма на внедрение инфекционного антигена. Помимо усиления клеточной миграции воспаление вызывает приток различных молекул из плазмы крови. В противоположность лейкоцитам, которые мигрируют через эндотелий венул, молекулы плазмы крови попадают в воспалительный экссудат главным образом из капилляров, где кровяное давление выше. Этот процесс обеспечивается двумя механизмами: усилением кровенаполнения капилляров в области воспаления и увеличением их проницаемости. Проницаемость капилляров повышается вследствие втягивания клеток эндотелия и, возможно, также усиления транспорта везикул сквозь эндотелий. Это обеспечивает поступление в очаг воспаления более крупных молекул, чем те, которые обычно могут проникать сквозь эпителий. Таким образом, в очаг воспаления поступают антитела, компоненты комплемента и другие ферментные системы плазмы крови. Развитие воспалительного процесса происходит при участии: хемокинов, продуктов активации ферментных систем плазмы, вазоактивных медиаторов, выделяемых лейкоцитами. Достигая очага инфекции, лейкоциты ранней волны миграции выделяют медиаторы, которые обеспечивают дальнейшее накопление и активацию клеток. Однако роль главного регулятора воспалительных реакций, инициированных иммунной системой принадлежит самому антигену. Поэтому очаг хронической инфекции или аутоиммунных реакций (где антиген не удается устранить окончательно) существенно отличается по клеточному составу инфильтрата от очагов воспаления, быстро освобождаемых от антигена. Острофазные белки - это белки коагуляции (фибриноген, протромбин), транспортные белки (церулоплазмин, ферритин, трансферрин, гаптоглобин, С-реактивный белок и другие), которые сами выполняют функции медиаторов иммунной системы. 59 Издревле известны классические признаки воспаления: tumor, rubor, color, dolor. У человека, как и у других млекопитающих, острая фаза воспалительного ответа характеризуется повышением температуры, изменением проницаемости сосудов, изменением биосинтетического и метаболического профиля многих органов. В развитии ОФ участвуют системы всего организма: иммунная, центральная нервная, эндокринная, сердечно-сосудистая. Важнейший аспект ОФ - радикальное изменение биосинтеза белков в печени. Понятие "белки острой фазы" объединяет до 30 белков плазмы крови, так или иначе участвующих в совокупности реакции воспалительного ответа организма на повреждение. Белки ОФ синтезируются в печени, их концентрация существенно изменяется и зависит от стадии, течения заболевания и массивности повреждения, что и определяет ценность их определения. Для острой фазы воспаления характерны: – неспецифичность и универсальность; сходный комплекс реакций может развиться как при инфекции, так и после физической травмы; – направленность на ограничение очага повреждения, осуществление репаративных процессов. Развитие острой фазы воспалительного ответа инициируется и регулируется целым рядом медиаторов, среди которых цитокины, анафилотоксины и глюкокортикоиды. Некоторые из них выделяются непосредственно в очаге воспаления активированными макрофагами, лимфоцитами и другими клетками и могут оказывать как местное, так и общее воздействие. Наиболее важные растворимые факторы, регулирующие синтез белков ОФ в печени, условно их можно разделить на 4 группы: 1. ИЛ-6 и сходные с ним по действию (ИЛ-1 , онкостатин М и др.). 2. ИЛ-1 и сходные с ним по действию (ИЛ-1 , ИЛ-1 , факторы некроза опухолей ФНО и ФНО ). 3. Глюкокортикоиды. 60 4. Факторы роста, к числу которых относятся инсулин, факторы роста гепатоцитов, фибробластов, тромбоцитов. Регуляция синтеза белков ОФ не является универсальной. Это сложный многофакторный механизм, отдельный для каждого белка. Каждый из цитокинов выполняет уникальную, независимую функцию. В общих чертах можно представить, что цитокины действуют как первичные стимуляторы генной экспрессии, глюкокортикоиды и факторы роста являются модуляторами действия цитокинов. Как правило, концентрация белков ОФ увеличивается в течение первых 24-48 часов. Классически ОФ длится несколько дней, что указывает на защитную, гомеостатическую природу этого важного ответа. Однако нормальный цикл может быть пролонгирован при продолжении действия повреждающих факторов или при нарушении механизмов контроля и регуляции. Окончательно неизвестно, какое контрольное звено является критическим для конверсии острофазного ответа в хроническую фазу воспаления. Но, безусловно, ясно, что при нарушении механизмов регуляции ОФ повреждение тканей может продолжаться и привести к развитию последующих осложнений, например, сердечно-сосудистых заболеваний, болезней накопления, таких как реактивный амилоидоз. Характеристика и классификация белков острой фазы. Особенностью большинства белков ОФ является их неспецифичность и высокая корреляция концентраций в крови с активностью заболевания, стадией процесса. Это выгодно отличает белки ОФ от других широко используемых маркеров воспаления, таких как скорость оседания эритроцитов (СОЭ), подсчет количества лейкоцитов и сдвиг лейкоцитарной формулы. В связи с этим ценность тестов на белки ОФ для мониторинга течения заболеваний и контроля эффективности лечения трудно переоценить. В то же время диагностическая значимость этих тестов, в силу их неспецифичности, может быть весьма ограниченной. |