Биологические свойства пар «цитокин — клетка–мишень» 6 глава

· ИФН–g является самым сильным из известных индукторов синтеза и экспрессии молекул MHC–II. Кроме того, на активированных макрофагах (в отличие от неактивированных) индуцируется экспрессия костимуляторной молекулы B7, что делает активированные макрофаги более эффективными АПК. Кроме того, на активированных макрофагах возрастает экспрессия молекул адгезии ICAM–1 и LFA–3.

· Активированные макрофаги интенсивно продуцируют свои цитокины и среди них факторы роста, что может значительно изменить состояние прилегающих к очагу тканей. В защитном режиме возникает очаг воспаления по типу ГЗТ, а в «продвинутом» патологическим режиме именно цитокины из активированных макрофагов вызывают фиброзное перерождение тканей в результате пролиферации фибробластов и повышенной продукции ими коллагенов. Пролиферацию фибробластов стимулирует вырабатываемый макрофагами тромбоцитарный фактор роста PDGF, а синтез коллагена стимулирует вырабатываемый Т4–лимфоцитами и макрофагами ТФР–b. Кроме того, факторы роста из макрофагов вызывают миграцию и пролиферацию клеток эндотелия, что приводит к образованию дополнительных кровеносных сосудов — к ангиогенезу. Если такого рода воспалительный процесс затягивается во времени и распространяется по территории, то и наступает замещение функциональной паренхимы органа на фиброзную ткань, т.е. фиброз.

Свежий очаг ГЗТ в коже. Цитокины активированных макрофагов — TNF–a, ИЛ–1 и хемокины — создают очаг воспаления в виде плотных на ощупь узелков разного размера (симптом индурации). Плотность очага обусловлена выпотом из сосудов фибриногена и полимеризацией его в фибрин. Среди клеток, присутствующих в очаге, в первые 6–8 ч преобладают нейтрофилы, затем макрофаги и Th1. Плотность клеток в свежем очаге ГЗТ невелика. Существенно, что среди T–лимфоцитов в очаге доля антигенспецифичных клеток составляет ¹/₅₀₀–¹/₅₀₀₀. Подобные соотношения характерны для иммунного ответа, как это не покажется странным: большинство лимфоцитов на месте любого иммунного воспаления — это антигеннеспецифичная «толпа», «сбежавшаяся» в очаг по «зову» хемокинов и молекул адгезии и по инициативе антигенспецифичных лимфоцитов.

Активированные макрофаги продуцируют ИЛ–12, который является, возможно, главным «промотором» дифференцировки Тh1.

ГЗТ названа замедленной потому, что между моментом попадания Аг в ткань и развитием характерного очага плотного воспаления проходит не менее 24–48 ч. После связывания Аг TCR Тh1 примерно 1 ч требуется для индукции первых биосинтезов цитокинов, а также синтеза и экспрессии на мембране молекулы CD40L. Инфицированный макрофаг имеет больше шансов вступить во взаимодействие с иммунным Тh1, так как последний своим TCR свяжет Аг именно на поверхности макрофага и на него же направит свои ИФН и CD40L.

Если по каким-то причинам макрофаги не в состоянии фагоцитировать и расщепить внедрившийся в ткани Аг и процесс иммунного воспаления по типу ГЗТ затягивается, то в тканях формируются так называемые гранулемы. Разрушение гена цитокина лимфотоксина — ЛТa3 (второе его название TNF–b) приводит к тому, что у мышей с таким нокаутом не формируются воспалительные гранулемы ГЗТ. Этот факт свидетельствует об отличии биологических свойств in vivo TNF–b от свойств TNF–a. Образование гранулем характерно для определённых инфекций, вызванных, например, Mycobacterium tuberculosis: при лёгочной форме туберкулёза гранулемы образуются в лёгких. В центре гранулемы — фиброзная ткань, по периферии — макрофагальный инфильтрат, можно наблюдать и синцитий из макрофагов, ещё периферийнее — лимфоцитарный инфильтрат. При трофической недостаточности центральные массы гранулем претерпевают некроз и размягчение, что патологи называют казеозным некрозом. Кроме того, хроническая гранулематозная болезнь — образование множественных гранулем на разных участках тела — развивается в результате генетических дефектов в макрофагах литических биохимических механизмов, когда макрофаги фагоцитируют, но не могут расщепить то, что фагоцитировали. Заболевание тяжёлое, со временем, по мере накопления в макрофагах нерасщеплённого «груза» (главным образом инфекционного происхождения — бактериального, грибкового, паразитарного), становится летальным.

Ингибитором активации макрофагов является цитокин ИЛ–10.

Мыши с knock–out по генам ИФН–g и CD40L (два продукта Тh1, необходимых и достаточных для активации макрофагов) и, следовательно, с дефектной активацией макрофагов погибают от сублетальных доз таких возбудителей, как Mycobacteria spp, Leishmania spp, вирус коровьей оспы.

8.2.4. Эффекторные механизмы работы нормальных киллеров

По эффекторным функциям нормальные киллеры являются цитотоксичными эффекторами, т.е. способны индуцировать апоптоз в клетках–мишенях, но, кроме того, как и всякие лимфоциты, продуцируют цитокины (как минимум ИФН–g TNF–a, GM–CSF, ИЛ–5, ИЛ–8). Сами NK пролиферируют в ответ на сигнал от ИЛ–2, функционально активируются в ответ на ИЛ–12 и ИФН–g. Кроме того, на NK есть Рц по крайней мере ещё для ИЛ–4, 10 и 15.

Выделяют две субпопуляции NK — циркулирующие в крови и тканевые (в печени и децидуальной оболочке беременной матки). Они различаются мембранным фенотипом и функциональными обязанностями в организме: «кровяные» NK имеют фенотип CD56^мaло/CD16⁺ и несут Рц для Fc–фрагментов IgG. Благодаря наличию этого Рц «кровяные» NK распознают инфицированные вирусами клетки, на поверхность которых сели АТ класса G против вирусных Аг, и развивают в отношении этих клеток–мишеней антителозависимую клеточную цитотоксичность (АЗКЦТ). Собственно механизм убийства инфицированной клетки такой же, как у ЦТЛ, т.е. перфорин в месте контакта делает в мембране клетки–мишени поры, через которые впрыскиваются гранзимы, обеспечивающие развитие апоптоза. Значение этого механизма противовирусной защиты на уровне целого организма может быть не столь велико, так как есть наблюдения, хотя и немногочисленные, что у людей с генетически обусловленным полным отсутствием кровяных NK практически нет достоверно повышенной восприимчивости к вирусным инфекциям, нет и повышенной частоты злокачественных новообразований. Единственное клиническое наблюдение — несколько более тяжёлое течение ранних стадий герпеc–вирусных инфекций.

NK тканевых субпопуляций имеют мембранный фенотип CD^много/CD16^–. Возможно, что их главная физиологическая функция — киллерная в отношении активированных лимфоцитов. В печени эти NK убивают лимфоциты, принесенные из кишечника с кровью по воротной вене печени и активированные на пищевые Аг. В результате обеспечивается иммунологическая толерантность к пищевым Аг. В децидуальной оболочке беременной матки NK, возможно, убивают лимфоциты матери, которые оказались активированными в отношении аллоантигенов плода, что является одним из нескольких механизмов предотвращения иммунологических реакций матери, направленных против полуаллогенного плода.

Таблица 8.5. Эффекторные механизмы иммунитета при инфицировании разными микроорганизмами и гельминтами

Примечание. + определяется; +/— может быть, может не быть; * полностью «Тh1* и макрофаги (ГЗТ)»

Таблица 8.6. Протективные эффекторные механизмы иммунитета при различной локализации патогенов в организме

Таблица 8.7. Механизмы повреждения тканей при инфекционных болезнях, включая иммунопатогенетический компонент

Коль скоро санация макроорганизма от инфекций — главная эволюционная функция иммунной системы, приведём примеры эффекторных механизмов иммунитета, преимущественно привлекаемых к «работе» при инфекциях разного рода. В реальном мире разнообразие инфекционных микроорганизмов неограничено, они постоянно и быстро изменяются и «находят» способы стать незаметными или неуязвимыми для защитных механизмов многоклеточных. Есть и такие инфекционные патогены, которые в настоящее время «обыграли» защитные способности млекопитающих, считая лимфоцитарный иммунитет, можно сказать, на 100%. Такие инфекции называют неконтролируемыми медициной. Но медицина, как правило, не контролирует как раз те болезни, которые не контролирует и природа человека. Примером таких инфекций в масштабах всего биологического вида «человек» являются ВИЧ–инфекция, многие инфекции, вызванные опухолеродными вирусами, и, вероятно, прионные инфекции. В этих случаях человеку как единственная дана возможность ментальной защиты (табл. 8.5–8.7).

Есть такие микроорганизмы, которые, попав в организм млекопитающих и прижившись там, персистируют пожизненно, т.е. биологические защитные системы млекопитающих не способны санировать организм от таких инфектов. Одни из этих инфектов прогредиентно-дебилитирующие и киллерные (ВИЧ), другие инфекции имеют клинически латентные периоды с возможными обострениями, но человек при этом вне обострения трудоспособен [к возбудителям таких инфекций относят вирусы простого герпеса (HSV), Эпштейна–Барр (EBV), цитомегаловирус (CMV), Toxoplasma gondii, Leishmania spp и др.].

Таблица 8.8. Основные механизмы биологической защиты от инфекций в разные периоды времени от момента заражения

В табл. 8.8 приведены основные биологические механизмы защиты от разного рода инфекций в различные периоды от момента

Глава 9
ВЗАИМОСВЯЗИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ С НЕРВНОЙ И ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМАМИ

Взаимосвязи иммунной системы с такими интегрирующими системами, как нервная и эндокринная, с одной стороны, очевидны, с другой — такого рода явления в принципе нельзя изучить с такой степенью молекулярно–генетической детализации, как, например, функционирование лимфоцитов, потому что лимфоциты можно «вынуть» из организма in vitro и разложить на составляющие гены и белки. Взаимодействующие же системы — нервную, эндокринную и иммунную как целое можно изучать только in vivo. Организм как целое содержит много компонентов, взаимно влияющих друг на друга, и желаемые выводы «после этого значит вследствие этого» делать непросто, всегда остаётся неопределённая вероятность того, что «после этого — не значит вследствие этого».

Однако не анализировать взаимосвязи нервной и эндокринной систем с иммунной (по крайней мере врачу) ещё более рискованно. В западных странах есть официальная врачебная специальность «психонейроиммунология». Но даже и не обязательно быть врачом, достаточно внимательно отнестись к общечеловеческому жизненному опыту, чтобы увидеть взаимосвязь защитных возможностей организма человека в отношении инфекций (а это основная функция иммунной системы) с психическим, неврологическим и эндокринным статусом. Во время войн люди, которые в мирное время от «промоченных ног» заболевали сразу, могли гораздо дольше выдерживать непогоду, оставаясь на ногах.

Если рассмотреть предмет на физиологическом уровне, то из одного того, что лимфоциты общаются со всеми остальными тканями (и друг с другом) не иначе, как мигрируя сквозь стенки сосудов, следует, что функционирование системы лимфоцитарного иммунитета зависит от состояния кровеносных сосудов. Ну а нервная и эндокринная регуляция сосудов — классика общей физиологии, патологии, терапии, неврологии, хирургии и т.д.

Приведём лишь немногие факты конкретных морфологических, клеточных и молекулярных взаимодействий иммунной системы с нервной и эндокринной, отчасти такие факты уже рассматривали, например системные эффекты TNF–a в гипоталамусе есть Рц для TNF–a. Есть и морфологические данные о прямых связях иммунной системы с нервной: на гистологических препаратах лимфоидных органов можно наблюдать окончания по крайней мере адренергических нервных волокон не только в стенках сосудов, но и паренхиме органов — в межклеточных пространствах и иногда в прямой связи с мембраной лимфоцита. На T– и B–лимфоцитах и макрофагах выявлены и подсчитаны холинергические Рц мускаринового типа (блокируемые атропином). На лимфоцитах таких Рц около 200, а на макрофагах — 400 на клетку. Это на порядок ниже, чем на нейронах. Но зато константа связывания с лигандом холинергического Рц на лимфоците около 10⁹ М/л — на порядок выше, чем принято считать для нервной системы. На макрофагах нашли Рц для гипоталамического АКТГ–рилизинг–фактора. В культуре клеток in vitro, т.е. без посредников, CRF индуцирует в макрофагах биосинтез ИЛ–1. Иммунная система сопряжена с нервной ещё и общими биосинтезами нейропептидов. Функциональное значение этой общности для организма в целом непонятно. Но факты таковы, что, например, макрофагальный цитокин ИЛ–1 индуцирует в B–лимфоцитах (и только в них из лимфоцитов) биосинтез такого нейропептида, как b-эндорфин.

Взаимоотношения иммунной системы с эндокринной очевидны «невооруженным глазом». Мы уже кратко касались особенностей функционирования иммунной системы у беременной самки: во время беременности самка не отторгает тканевый трансплантат самца–отца, но как только беременность кончается, этот трансплантат тут же отторгается. Молекулярные механизмы этого феномена неизвестны, зато феномен природный, следовательно, достоверный. Роль гормонов, регулирующих обмен кальция, более чем существенна для иммунной системы, ибо практически все процессы активации лимфоцита кальцийзависимы.

Более других изучены взаимоотношения лимфоцитов и ГКС. Не один десяток лет ГКС применяют в качестве противовоспалительных ЛС, причём при заболеваниях с очевидным вовлечением в патогенез иммунной системы (ревматические, аутоиммунные, аллергические болезни). ГКС облигатно вовлечены в лимфопоэз и иммуногенез. Источником этих гормонов, воздействующих на лимфоциты, являются не только надпочечниковые железы. ГКС синтезируют и эпителиальные клетки тимуса. Таким образом, в тимусе создаётся нужная локальная концентрация этих гормонов, и в тимусе они необходимы для индукции апоптоза тимоцитов, отсекаемых позитивной и негативной селекцией (а это »95–99% тимоцитов).

Главное действие физиологических концентраций системных глюкокортикоидов на лимфоциты в периферических тканях — тоже индукция апоптоза, активированных лимфоцитов. Глюкокортикоиды являются исполнителями AICD–индуцированной активацией клеточной смерти лимфоцитов. При нормальном иммунном ответе в ранние сроки от начала его развития происходит активация гипоталамо–гипофизарно–надпочечниковой системы (ГГНС), что можно зарегистрировать лабораторными методами выявления соответствующих гормонов. Наглядно эти процессы видны на экспериментальных моделях на грызунах, иммунизированных суперантигенами. Если мышей двух линий Balb/c и C57B1/6J иммунизировать такими суперантигенами, как энтеротоксины А и В стафилококка (соответственно SEA и SEB), для которых охарактеризованы соответствующие TCR, то можно наблюдать следующее. Известно, что у мышей линии Balb/c есть TCR, связывающий SEB, но нет TCR, связывающего SEA. У мышей линии C57B1/6J, наоборот, есть TCR, связывающий SEA, но нет TCR, связывающего SEB. Если применить такую дозу энтеротоксина, которая бывает в крови при септическом шоке (т.е. заведомо действенную, но физиологическую), но ввести данный энтеротоксин животному, у которого нет соответствующего TCR, то активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы не будет. Если ту же дозу того же энтеротоксина ввести мышам, у которых есть соответствующий TCR, то произойдет выраженная активация ГГНС, т.е. активация ГГНС при иммунном ответе происходит после, вторично и зависимо от распознавания Аг лимфоцитами. Показано, что из лимфоцитов именно CD4⁺ T–клетки, связавшие свой Аг и получившие все необходимые костимуляторные сигналы, начинают активно продуцировать TNF–a. Этот цитокин через циркуляцию достигает гипоталамуса, в котором есть специфические для него Рц. Сигнал с этих Рц активирует продукцию кортиколиберина, что в свою очередь активирует продукцию АКТГ в гипофизе и дальше — глюкокортикоидов в надпочечниках.

Эксперименты показывают, что именно ГКС вызывают апоптоз, т.е. физически элиминируют из организма активированные суперантигенами лимфоциты и тем самым «останавливают» деструктивный компонент иммунного ответа. Если тот же Аг при тех же условиях вводят адреналэктомированным животным, то они умирают при явлениях разлитых воспалительных процессов, которые индуцированы цитокинами лимфоцитов, активированных суперантигеном. Смертность от SEB возрастает и в случае, если животному перед введением Аг вводят антагонист ГКС и антипрогестерон — RU–38486.

Аналогичный вывод следует из опытов с крысами линии Lewis, у которых имеется генетически детерминированная гипореактивность (недостаточность) ГГНС. Эти крысы генетически предрасположены к хроническим лимфоцитзависимым воспалительным процессам. Гиперактивация иммунной системы (особенно системная, как при септическом шоке) потенциально летальна для их организма. Кстати, напомним, что острую летальность септического шока можно купировать одним только введением в адекватной дозе нейтрализующих АТ к TNF–a (другое дело, если не убрать этиологический фактор — инфекцию, смерть наступит от прогредиентно развивающегося инфекционного процесса). Анализ этих данных обосновывает правильность клинической практики введения экзогенных фармацевтических препаратов глюкокортикоидного ряда при септическом шоке (или сравнимых состояниях). Синтетический аналог кортизола — преднизон (в ароматическом кольце введена одна лишняя двойная связь по сравнению с природным гормоном) — примерно в 4 раза активнее природного гормона в качестве противовоспалительного средства. В фармакологических концентрациях ГКС вызывают следующие эффекты:

1) индуцируют в активированных лимфоцитах и эозинофилах эндонуклеазы, разрушающие ДНК в межнуклеосомных участках, что заканчивается апоптозом клеток;

2) ингибируют биосинтез ИЛ–1, 3, 4, 5 и 8, TNF–a, GM–CSF, что соответственно приводит к снижению воспалительных процессов, зависящих от этих цитокинов;

3) ингибируют NO–синтазу, следовательно, снижают зависящую от оксида азота альтерацию тканей, включая стенку сосудов;

4) ингибируют фосфолипазу А₂ и циклооксигеназу 2–го типа, которые необходимы для синтеза простагландинов и лейкотриенов, следовательно, угнетаются воспалительные процессы и спазмы гладкой мускулатуры, зависящие от простагландинов и лейкотриенов;

5) ингибируют экспрессию молекул межклеточной адгезии, что приводит к снижению экстравазации лейкоцитов в очаги воспаления.

На самом деле описанными эффектами роль глюкокортикоидов не исчерпывается. Считают, что эти гормоны регулируют экспрессию не менее 1% всех генов человека (а это очень много). Рц для глюкокортикоидов локализованы не на наружной мембране клетки, а в цитоплазме, где они присутствуют в комплексе с белком теплового шока Hsp90. После того как молекула глюкокортикоида проникнет в цитоплазму и свяжет комплементарный Рц, Hsp90 диссоциирует от комплекса, а гормон с Рц транспортируется в ядро. В молекуле Рц есть такие последовательности АК–остатков, которые связываются со специфическими последовательностями в ДНК (генрегуляторными последовательностями), что приводит к активации транскрипции с определённых генов.

Наиболее очевидные побочные эффекты терапевтических доз глюкокортикоидов состоят в задержке в организме натрия, а следовательно, и воды, увеличении массы тела, симптомах диабета, потере минеральных веществ из костей, истончении кожи, следовательно, ухудшении её барьерных свойств.

Часть II. ИММУННАЯ СИСТЕМА И ПАТОЛОГИЯ

· Глава 10
КЛАССИФИКАЦИЯ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С УЧАСТИЕМ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ