Факторы адаптивного иммунитета при паразитарных болезнях

Мелкие и внутриклеточные паразиты могут уничтожаться активированными макрофагами путем фагоцитоза. Макрофа­ги, нейтрофилы, а также NK-клетки способны вести контакт­ный цитолиз пораженной паразитом клетки. Однако это, как правило, антителозависимый процесс и на ранних стадиях он возможен только при соответствующем количестве естествен­ных антител.
При формировании иммунного ответа на те или иные пара­зитарные антигены эффективность защитных реакций зависит в значительной степени от характера паразитирования возбуди­теля. А также от того, насколько значимы нейтрализуемые ан­тигены в патогенезе и жизнеобеспечении паразита.
Антитела чрезвычайно важны для реакций иммунитета при паразитарных болезнях. Так или иначе они участвуют во многих защитных реакциях. Отмечают роль IgE; igG; а также IgA (при гельминтозах). Роль этих антител сводится к следующему:
1. Антитела сорбируются на поверхности эозинофилов, ма­
крофагов, нейтрофилов, тромбоцитов, тучных клеток и базо-
филов, придавая процессам дегрануляции этих клеток антиген-
специфическую направленность. При этом процессы внекле­
точного цитолиза становятся не только целенаправленными,
но и значительно более интенсивными.
2. Антитела, сорбированные на поверхности макрофагов,
нейтрофилов, а также NK-клеток, позволяют этим лейкоцитам
вести контактный цитолиз пораженных клеток.
3. Антитела (наряду с комплементом) усиливают механиз­
мы фагоцитоза, респираторного взрыва и продукции N0 у фа­
гоцитов.
4. Антитела запускают механизмы активации комплемента
по классическому пути, непосредственно на поверхности пара­
зита.
5. Антитела могут нейтрализовать токсины, выделяемые
гельминтами, а также стерически блокировать рецепторы, поз­
воляющие мелким паразитам прикрепляться к клетке или про­
никать в нее. Это, в свою очередь, обрывает весь процесс пара­
зитирования.

Фагоциты и гранулоциты

Фагоциты и гранулоциты в ответ на активацию и прими­тивное распознавание паразитарных клеток активируются и начинают процесс внеклеточного цитолиза. Механизмы это­го процесса (см. гл.6.3.2) сводятся к высвобождению содержи­мого гранул лейкоцитов во внеклеточное пространство (дегра-нуляция). Поскольку этот процесс происходит, как правило, в непосредственной близости от паразита, то на поверхность последнего обрушивается масса протеолитических и других ферментов, токсических метаболитов кислорода и азота, а так­же все другие цитолитические компоненты гранулоцитов. В ре­зультате даже плотные покровы многоклеточных паразитов мо­гут быть лизированы.
Особенно важную роль в процессах противопаразитарного внеклеточного цитолиза играют эозинофилы и нейтрофилы. Существует даже предположение, что эозинофилы были вооб­ще поддержаны эволюцией, как клетки специализирующиеся на осуществлении внеклеточного цитолиза крупных паразитов, которые развиваются в тканях, но из-за своих размеров не мо­гут быть уничтожены фагоцитированием.
Эозинофилы содержат в своих гранулах черезвычайно ток­сичный для паразитов «главный основной белок» (МВР — major basic protein). В то же время этот белок не вызывает зна­чительных повреждений собственных клеток хозяина. Нейтро­филы также содержат в составе своих гранул весьма токсичные для паразитов продукты, особенно дефензины.
В процессах разрушения структуры паразитов (как одно­клеточных, так и многоклеточных) значительную роль играет комплемент. Помимо непосредственного лизиса паразитарных клеток, компоненты комплемента выполняют и опсонизирую-шую функцию (особенно СЗЬ). Это облегчает распознавание и контакт с паразитарной клеткой фагоцитов, эозинофилов и других клеток, имеющих соответствующие рецепторы.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ ПАРАЗИТАРНЫХ БОЛЕЗНЯХ

Характерные особенности противопаразитарного иммунно­го ответа обусловлены размерами объектов, против которых при­ходится действовать системе иммунитета. Паразиты больших размеров не могут быть фагоцитированы даже макрофагами, их нельзя непосредственно нейтрализовать и антителами. Здесь ор­ганизм хозяина включает другие механизмы зашиты, которые могут быть эффективны против многоклеточных паразитов. Что касается паразитических организмов, персистируюших внутри клеток, то здесь основную роль играют те же киллерные меха­низмы, которые уничтожают всю зараженную клетку.
Факторы врожденного иммунитета при паразитарных болезнях
Первую линию зашиты при паразитарных болезнях форми­руют факторы врожденного иммунитета. Прежде всего — это макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы и тромбоциты. Сущест­венную роль играет здесь и система комплемента.
Наиболее эффективные защитные реакции организма хозя­ина против многоклеточных паразитов — реакции внеклеточно­го цитолиза, которые активно развиваются при наличии анти­тел к паразитарным антигенам. Но эти реакции могут идти и в отсутствии антител, особенно на ранних этапах развития инва­зионного процесса.
Например, макрофаги, в ответ на некоторые антигенные компоненты паразитов (в частности, на фосфолипидсодержашие антигены) секретируют цитокины — TNFa и другие. TNFa активирует как сами фагоциты, так и эозинофилы и тромбоциты.
Кроме того, цитокины макрофагов (TNFa и IL-1) могут влиять не толь­ко на клетки иммунной системы, но и на другие соматические клетки ор­ганизма. В результате эти клетки становятся более устойчивыми к воздей­ствию паразитов.

Т-клеточный ответ при антибактериальном иммунитете

Значительную роль в защитных реакциях играет связыва­ние антител с адгезивными структурами бактерий (фибрилла­ми, фимбриями). В результате этого процесса бактерии теряют способность взаимодействовать с соответствующими рецепто­рами на мембране клеток хозяина и не развивают патогенных эффектов.
Связываясь с антигенами на поверхности бактерий, антите­ла инициируют запуск реакции активации комплемента по классическому пути, что завершается формированием здесь же мембранолизируюшего комплекса. В результате клетка бакте­рии лизируется и погибает.
Антитела, «армируя» макрофаги и нейтрофилы, резко уве­личивают эффективность фагоцитоза и внеклеточного цитоли­за бактерий фагоцитами.
При антибактериальном иммунном ответе особо отмечают функции Т-хелперов (CD4-) как клеток, не только инициирую­щих запуск В-клеточного, гуморального ответа, но и активиру­ющих моноциты и макрофаги.
Для выполнения макрофагами различных функций требу­ются разнообразные комбинации цитокинов (IFN7, TNFa, IL-2, GM-CSF и др.). Их синтез могут обеспечить как сами макро­фаги, так и окружающие их Т-клетки.
При развитии инфекций, сопровождающихся внутрикле­точной персистенцией возбудителя, значительную роль в защит­ных эффектах отводят антигенспецифическим цитотоксиче-ским Т-клеткам (CD8-). Вместе с этим, рост возбудителей внутри клеток многих типов (даже не относящихся к системе иммуни­тета) может эффективно подавляться при активации этих кле­ток интерфероном (IFN7). Полагают, что такие бактерицидные
эффекты возможны благодаря образованию в клетках окиси азота и ее метаболитов, поскольку способностью к синтезу NO~ обладают не только клетки иммунной системы.
Механизмы иммунной зашиты при внутриклеточных бак­териальных инфекциях остаются еше во многом неизвестными. Особенно это характерно для инфекций, сопровождающихся внутримакрофагальным персистированием возбудителя. Пола­гают, что в данном случае весьма важную роль играют цитоки-ны, вырабатываемые Т-хелперами. Они могут активировать функции различных бактерицидных систем зараженных макро­фагов (особенно NO-механизма), что помогает им завершить киллинг фагоцитированных бактерий.

Факторы адаптивного иммунитета в защите от бактериальных инфекций.

Основные эффекты нейтрализации и удаления бактерий из организма связывают с антителами и макрофагами. В случае инфекций, сопровождающихся внутриклеточным персистиро-ванием, определенную роль отводят Т-хелперам и киллерным клеткам (Т-клеткам (CD8+) и NK-клеткам).
Антибактериальные антитела
Далеко не все антитела к антигенам бактерий одинаково важны для зашиты организма. Это зависит от класса антител, их аффинитета и той роли, которую играют связываемые ими антигены в патогенезе инфекционной болезни.
Нередко в литературе встречаются сообщения об отсутствии корреля­ции между титром специфических антител и протективным эффектом при том или ином заболевании. Или наоборот, о полной их корреляции.
Это зависит от того, антитела к каким антигенам тестируются в сероло­гических реакциях, а какие участвуют в реальной иммунной зашите, т.е. в блокаде факторов патогенности. Например, при бруцеллезе в массовом количестве продуцируются антитела к мембранному липополисахари-ay(LPS). Именно по ним и проводится диагностика болезни. Но как фак­тор патогенности, этот компонент незначителен и поэтому антитела к LPS вовсе не защищают организм при бруцеллезе.
Наиболее эффективно действие антител при развитии токсигенных инфекций и инфекциях, сопровождающихся облигат-ным прикреплением к клеткам хозяина. Антитела могут стери-чески блокировать действие токсинов, а также активность раз­личных бактериальных ферментов (нейраминидазы, гиалуронидазы, каталазы , различных протеаз и т. д.). В результате нейтра­лизации токсинов организму хозяина удается сохранять основ­ные физиологические параметры, что позволяет ему эффектив­но бороться с самим возбудителем, выделяющим токсин.
Нейтрализация бактериальных ферментов не дает возмож­ности возбудителю «избегать» атаки со стороны иммунитета (разрушать протеазами комплемент, разрушать пероксиды и т. д.). Кроме того, многие поверхностные ферменты играют важ­ную роль в жизнеобеспечении бактериальной клетки. Их нейт­рализация также способна привести к гибели бактерии.

ПРИ БОЛЕЗНЯХ, ВЫЗЫВАЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ

О наиболее эффективных механизмах зашиты от патоген­ного действия тех или иных бактерий в общих чертах можно су­дить по строению клеток возбудителя и характеру его паразити-рования. Характер защиты зависит от того, ограничивается ли патогенный процесс только токсигенностью или он сопровож­дается инвазивностью (расселением) бактерий и поражением внутренних органов? Внутри или на поверхности клеток хозяи­на паразитирует данный микроорганизм?

Таким образом, эффективность иммунной защиты зависит от эффективности нейтрализации факторов патогенности воз­будителя, которые имеют свои количественные и структурные особенности.

Факторы врожденного иммунитета в защите от бактериальных инфекций

Считается, что основную массу, проникающих через по­кровные ткани бактерий, уничтожают факторы врожденного иммунитета — фагоциты и комплемент. При этом бактерии мо­гут распознаваться механизмами филогенетически древних ре­акций (лектиноподобное распознавание).

Кроме того, как отмечалось выше, в организме хозяина ге­нетически закрепляется способность быстрого распознавания и эффективного ответа на ряд антигенов, общих для больших таксономических групп бактерий (LPS, пептидогликанов). Возможно, это связано с накоплением Т- и В-клеток памяти, несущими специфичность к родственным антигенам других ба­ктерий.

Так или иначе, основная масса непатогенных и слабопато­генных бактерий может быть уничтожена фагоцитами (макро­фагами и нейтрофилами), а также благодаря активации комп­лемента.

Фагоциты разрушают бактерии путем фагоцитоза, реже — путем внеклеточного и контактного цитолиза. При этом макро­фаги считаются основной популяцией клеток, уничтожающей бактерии в организме.

Комплемент может оказывать на бактерии цитолитическое действие. Особенно это выражено у грамотрицательных бакте­рий, поскольку их мембраны весьма чувствительны к атаке мембранолизируюшего комплекса. Кроме того, образующиеся в результате активации комплемента компоненты (СЗЬ; СЗа; С5а) опсонизируют бактерии для фагоцитоза, участвуют в реак­циях хемотаксиса и активации других клеток.

NK-клетки тоже могут участвовать в антибактериальной за-шите. Их действие особенно эффективно в условиях развития внутриклеточных инфекций, когда необходимы механизмы разрушения инфицированных клеток хозяина.

Уничтожение зараженных вирусом клеток

Уничтожение клеток, воспроизводящих новые вирусные частицы, — это основной и наиболее эффективный механизм противовирусной защиты.

Различают несколько вариантов такой зашиты:

1. Лизис зараженной клетки вызывает мембранолизирую-
ший комплекс комплемента. Запуск реакции активации комп­
лемента инициируют антивирусные антитела, которые связы­
ваются с белками капсида, экспрессированными на мембране
клетки.

2. Антитела, фиксированные на мембране пораженной ви­
русом клетки, инициируют механизм антителозависимого кил-
линга, выполняемого NK-клетками.

Эти клетки взаимодействуют с Fc-фрагментами IgG через экспрессиро-ванный на их поверхности Fc-yRII рецептор (СД 16). Контактируя таким образом с зараженной клеткой, NK-клетка убивает ее с помощью перфо-ринов и гранзимов (см. главы 3.5.3 и 6.3.4).

3. Основной популяцией клеток, осуществляющей специ­
фические цитотоксические реакции, являются Т-клетки CD8⁺
(Т-киллеры). Поскольку все клетки организма экспрессируют
молекулы МНС класса I, вирусные антигены будут экспресси-
роваться, в первую очередь, именно на мембранах зараженных
клеток в составе этих молекул. Поэтому киллерные Т-клетки
(CD8⁺) скапливаются в местах размножения вирусов и разру­
шают инфицированные ими клетки путем контактного кил-
линга.

Целенаправленная помощь факторам врожденного иммунитета

В данном случае существенную роль отводят Т-клеткам (CD4⁺), особенно если этот процесс связан с инфицированием эпителиальных покровов (вирус герпеса тип 1, корь и др.).

CD4⁺ клетки выделяют целый спектр цитокинов, прежде всего — IFN-y. Таким образом они привлекают и активируют макрофаги и N К-клетки. В конечном счете это значительно увеличивает эффективность противовирусной зашиты.

Имеются сообщения и о цитотоксических способностях Т-клеток CD4,⁺ однако их механизм не вполне изучен. CD4+ клет­ки (Т-хелперы) способствуют дифференцировке и пролиферации В-клеток, продуцирующих антитела. А последние придают целенаправленность и усиливают эффекты противовирусного действия факторов врожденного иммунитета

Блокада распространения вирусных частиц

Существует интересная теория, что для вирусов, обладающих высокой цитопатогенной активностью, наиболее эффективным является гумораль­ный иммунитет. А для не цитопатогенных вирусов — наоборот, клеточный. Во всяком случае, определенная корреляция здесь отмечается.

Основные механизмы адаптивного противовирусного им­мунитета сводятся к блокаде распространения вирусных час­тиц, уничтожению зараженных вирусом клеток (т. е. клеток, ко­торые фактически являются «фабриками» по производству но­вых вирусов) и к целенаправленной помоши факторам врож­денного иммунитета.

 

Распространение вирусных частиц в организме блокируют в основном антитела. В процессе развития адаптивного имму­нитета синтезируются антитела к большинству антигенов виру­са. Однако считается, что вирусную инфекцию сдерживают в основном антитела к поверхностным гл и коп роте и нам. Эти ан­тигены, часто называемые протективными, локализованы на поверхности вирионов или экспрессируются на мембране зара­женной вирусом клетки.

Антитела к этим структурам, специфически адсорбируясь на поверхности внеклеточных вирусных частиц (вирионов), могут стерически блокировать многие их жизненно важные функции. Прежде всего — это блокада функции прикрепления к клетке хозяина, а также проникновения в нее. Кроме того, имеются данные о нарушении функций сборки вирусов, если белки вирусного капсида, экспрессированные на поверхности клетки, связываются антителами.

Адсорбция антител на белках капсида не позволяет неко­торым вирусам (вирусу кори, чумы плотоядных и др.) прони­кать из клетки в клетку путем их слияния. В данном случае блокада F-белков отменяет эффект слияния клеток (Fushion effect).

Считается также, что повреждать оболочку внеклеточных вирионов может и комплемент, который благодаря антителам активируется по классическому, либо альтернативному пути, и препятствует таким образом распространению вируса. Од­нако в настоящее время такой процесс — виролиз — не рас­сматривается как существенный фактор противовирусной за­шиты.

Противовирусное действие интерферонов

В настоящее время известно три типа интерферонов (IFN):

IFNa — лейкоцитарный интерферон,

IFNfJ — фибробластный интерферон,

IFN7 — иммунный интерферон, вырабатываемый активи­рованными клетками иммунной системы.

Считается, что противовирусную защиту клеток могут соз­давать все три типа интерферонов, но IFN7, кроме того, усили­вает и реакции иммунитета в организме.

Устойчивость к воздействию вирусов обусловлена активацией интерфе-ронами определенных механизмов клетки, вызывающих синтез некоторых белков. Среди них выделяют два фермента, обладающих особой противо­вирусной активностью. Первый — это протеинкиназа, фосфорилируюшая a-субъединицу фактора elF- 2, который инициирует трансляцию. В ре­зультате происходит его инактивация и тем самым блокируется синтез ви­русных белков в клетке. Другой фермент — 2; 5;— олигоаденилатсинтетаза, активирующая эндонуклеазу, которая разрушает вирусную РНК. Известны и некоторые другие механизмы антивирусного действия интерферонов.

Противовирусное действие N К-клеток и макрофагов

NK-клетки и макрофаги целиком уничтожают зараженную клетку. Причем, как уже отмечалось, макрофаги способны и фагоцитировать пораженную клетку, и уничтожать ее путем контактного киллинга.

NK-клеткам отводят основную роль в противовирусной за­щите на ранних стадиях развития инфекционного процесса. Они убивают клетку с внедрившимся вирусом по механизму контакт­ного киллинга. Правда, на сегодняшний день не совсем понятно, какие структуры распознают натуральные киллеры на поверхно­сти клеток, зараженных вирусом. Однако уже известно, что эф­фективность действия N К-клеток находится в обратной зависи­мости от экспресии на мишенях молекул МНС класса I.

Факторы адаптивного иммунитета в противовирусной защите

Реакции адаптивного противовирусного иммунитета начи­нают развиваться сразу вслед за реакциями врожденного имму­нитета. Основную роль в них отводят антителам и цитотоксиче-ским Т-лимфоцитам.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЯХ

Иммунная система хозяина вырабатывает специфический ответ на десятки и сотни антигенов возбудителя. Она как бы «нащупывает», нейтрализация какого компонента наиболее «чувствительна» для жизнедеятельности паразита. Если удается блокировать наиболее значимые факторы патогенности, то ор­ганизм хозяина освобождается от возбудителя. Если нет — он погибает, или болезнь приобретает хроническое течение, ино­гда преходящее в носительство.

Наиболее частые и удачные варианты эволюционно закре­плялись (отсюда и зависимость от путей проникновения, свойств антигена и т. д.). Поэтому имеются некие общие осо­бенности иммунного ответа при болезнях, вызываемых вируса­ми, микробами или паразитами. Не вдаваясь в подробности, можно попытаться вывести обобщенные механизмы иммуни­тета для каждой группы.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЯХ

Особенности проявления иммунного ответа при вирусных заболеваниях определяются тем, что вирусы являются облигат-ными внутриклеточными паразитами, со своеобразным спосо­бом размножения.

Не акцентируя внимания на подробностях строения, меха­низмах размножения и паразитирования вирусов, отметим лишь основные стадии в их развитии. Это:

1) прикрепление — через определенные адгезивные молеку­
лы вирус прикрепляется к поверхности «выбранной» им клетки
хозяина;

2) проникновение через поверхностную мембрану в цито­
плазму клетки;

3) раздевание — освобождение вирусной нуклеиновой кис­
лоты от капсила;

4) репликация — синтез клеткой хозяина новых вирусных
компонентов;

5) сборка новых вирионов и их выход из клетки.

Остановимся на наиболее значимых проявлениях иммун­ного ответа, способных эффективно блокировать и нейтрали­зовать патогенный вирус.

Основную массу патогенных вирусов, обитающих во внеш­ней среде, отделяют от внутренней среды хозяина кожные по­кровы и слизистые оболочки. При их повреждениях вирусы имеют возможность проникать в организм хозяина. Первыми их встречают здесь факторы врожденного иммунитета. Среди них особо выделяют противовирусную активность интерферо­на, NK-клеток и макрофагов.

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА ПРИ БОЛЕЗНЯХ, ВЫЗЫВАЕМЫХ РАЗЛИЧНЫМИ ВОЗБУДИТЕЛЯМИ

Представленные в этом разделе основные группы факторов патогенности следует рассматривать лишь как некий иллюстра­тивный материал, свидетельствующий об огромном многооб­разии этих факторов и об их уникальных функциях. Как видим, паразитировать в организме хозяина удается лишь тем микро­скопическим формам жизни, которые в ходе эволюции приоб­рели тот или иной способ противодействия защитным механиз­мам системы иммунитета.

При защите организма от возбудителей, относящихся к раз­личным биологическим видам, преобладают те иммунные меха­низмы, которые позволяют наиболее эффективно подавлять жизнедеятельность паразита.

Для вирусов основными механизмами иммунной защиты яв­ляется блокада антителами способности вирусов адсорбировать­ся на клетки-мишени, либо цитолиз всей пораженной клетки (контактный киллинг).

При микробном инфицировании наиболее эффективные реак­ции зависят от особенностей патогенеза.

При внеклеточном персистировании возбудителей эффек­тивны:

а) блокада антителами микробных адгезинов;

б) фагоцитоз;

в) внеклеточный цитолиз;

г) комплементзависимый цитолиз;

А при внутриклеточном персистировании:

а) гиперчувствительность замедленного (IV) типа;

б) контактный киллинг пораженных клеток.

При паразитарных болезнях, вызываемых многоклеточны­ми паразитами, одно из центральных мест занимает внекле­точный цитолиз, осуществляемый фагоцитами и, особенно, эо-зинофилами.

Несмотря на то, что механизмы иммунного ответа генети­чески детерминированы и протекают в организме по опреде­ленной программе, отмечаются существенные отличия в их проявлениях. Это зависит от антигенных, биологических, ви­рулентных и других свойств возбудителя, от дозы и путей его проникновения в организм, а также — от характера паразити-рования.

Защита от токсичных форм кислорода

М-протеин стрептококков группы А также имеет поверхностную лока­лизацию и покрывает клетку микроба подобно бахроме. Он может легко смываться у некоторых сероваров стрептококков и существовать во вне­клеточном состоянии. Основная патогенетическая функция этого белка заключается в противодействии опсонизируюшему действию системы комплемента. Полагают, что протеин М стерически нарушает взаимодей­ствие системы пропердина с пептидогликаном и маскирует рецепторы для фиксации СЗЬ.

Таким образом, у микроорганизмов имеются капсулы, кото­рые препятствуют контакту и адгезии микроба на поверхности фагоцита, и подкапсульные белковые структуры, которые усили­вают экранирующий эффект. Возможно, имеются и другие, еще не изученные механизмы, препятствующие адгезии и фагоцито­зу патогенных возбудителей. Следует отметить, что специфиче­ские антитела против таких компонентов, как правило, довольно эффективно блокируют их патогенетические функции.

Защиту от токсичных форм кислорода, окиси азота и фермен­тов могут также создавать капсульные структуры или специально продуцируемые ферменты. Например, многие бактерии вырабатывают каталазу (которая разрушает Н₂О₂ фагоцитов) и супераниондисмугазу (воздействующую на супероксидный анион). Клетки M.leprae окружает слой антиоксидантных моле­кул фенольного гликолипида, который инактивирует свобод­ные кислородные радикалы.

Целый набор факторов патогенности связан с механизмами нарушения киллинга микроорганизмов внутри фагоцитов. Ус­тановлено, что многие бактерии (M.tuberculosis и лейшмании) выделяют низкомолекулярные соединения аммония, которые блокируют в фагоцитах подвижность лизосом и их слияние с фагосомами. Такой же эффект вызывают и некоторые поли­анионы — полиглутаминовая кислота и сурамин.

Автором установлено, что вирулентные штаммы бруцелл продуцируют низкомолекулярные нуклеоподобные молекулы, которые также ингибируют процесс фаголизосомного слияния, что и обусловливает возможности для паразитирования возбу­дителя внутри фагоцитов.

Еще одна большая группа факторов патогенности — это мо­лекулы, ингибируюшие или, наоборот, имитирующие действие тех или иных цитокинов. Так, вирус Эпштейн—Барр секретиру-ет белок, имитирующий действие IL-10 и подавляющий актив­ность Thl клеток. А вирус саркомы Шоупа секретирует компо­нент, связывающий TNFa. Кстати, следует отметить, что спо­собностью индуцировать или изменять выработку цитокинов в организме хозяина обладают очень многие бактериальные ан­тигены.

Гелеподобные структуры

В то же время капсула, образуя гелеподобные структуры, остается достаточно проницаемой для многих активных моле­кул (иммуноглобулинов, комплемента и др.). В связи с этим у патогенных микроорганизмов сформировался второй «эше­лон» защиты, позволяющий им более успешно противостоять атаке со стороны системы иммунитета. Примером такой защи­ты могут служить молекулы стафилококкового протеина А или протеина М стрептококков.

Протеин А равномерно распределен по поверхности стафилококков и ковалентно связан с пептидогликаном своим С-терминальным концом. N-концевая часть молекулы обладает уникальной способностью связываться с Fc-фрагментом JgG, точнее, с участком, охватывающим Сн2- и СнЗ-доме-пы. При этом одна молекула протеина А может связать две или больше IgG.

Таким образом, IgG фиксируется на поверхности стафилококка, но не как обычно, а другим концом. Поскольку Fc-области IgG оказываются связанными, они не только не могут выполнять свою функцию в адгезии стафилококка к фагоциту, но, более того, экранируют поверхностные ан­тигены стафилококков от распознавания другими клетками иммунной си­стемы. Если к этому добавить, что комплекс протеин A—IgG способен свя­зывать белки комплемента, то функция протеина А в антифагоцитарной зашите становится еше более значимой.

Кроме того известно, что молекулы этого белка обладают митогенной и мнтерфероногениой активностью. В то же время, при развитии гумораль­ного иммунного ответа подобные молекулы могут выступать в роли су­прессивных факторов.

Интересно, что похожие свойства — взаимодействовать с Fc-фрагмен­том IgG 1 - обнаружены и у капсульных полисахаридов некоторых дипло­кокков. Возможно, такой механизм зашиты от иммуноглобулинов получил значительное распространение в природе.

Материал бактериальных капсул

Материалом бактериальных капсул могут служить молекулы как белко­вой, так и полисахариды ой природы. Например, основное капсульное ве­щество сибиреязвенного микроба по своей структуре представляет нераз-ветвленный полимер D-глутаминовой кислоты. Оно придает всей клетке выраженные гидрофильные свойства, затрудняющие фагоцитоз. Полага­ют, что основной эффект патогенеза B.antrax связан с совместным антифа­гоцитарным действием капсулы, затрудняющей поглощение и сибиреяз­венного токсина, который непосредственно воздействует на фагоцит.

Капсулы пневмококков представлены в основном веществом полисаха-ридной природы, которое в неактивном состоянии имеет вид студенисто­го гидрофильного геля, легко смываемого водой. Избыток гидроксильных групп придает большинству этих молекул отрицательный заряд. Характер­ной структурной их особенностью является то, что они построены преиму­щественно из трех повторяющихся Сахаров — D-галактозы, D-глюкозы и L-рамнозы. Их сочетание создает более сотни иммунологически различ­ных типов капсульных полисахаридов. Капсульные полисахариды не толь­ко обладают антифагоцитарной активностью, но и надежно защищают пневмококки от воздействия кислородных радикалов, ферментов и других токсичных продуктов.

Слизистая капсула синегнойиой палочки представлена преимущест­венно полисахаридами и веществом гликолипопротеиновой природы. Оно в виде толстого неравномерного желеобразного слоя покрывает всю клет­ку. Материал капсулы легко смывается водой и играет основополагающую роль в антифагоцитарных функциях возбудителя. При этом основные ан­тифагоцитарные механизмы обусловлены структурой гликолипополисаха-рида, точнее, его полисахаридным компонентом. А за способность вызы­вать лейкопению ответственна липидная часть этой молекулы, поскольку она, взаимодействуя с нейтрофилами, способствует выведению этих кле­ток из кровотока.

Антитела к молекулам, формирующим капсулу, способны при их достаточной концентрации нарушать ее функции и «от­менять» антифагоцитарный эффект. В итоге многие вирулент­ные микроорганизмы все-таки подвергаются фагоцитозу и уничтожаются системой иммунитета.

Факторы защиты от фагоцитоза

Биологические функции пептидогликана достаточно хорошо известны. Поскольку пептидогликан является константной структурой, встречающейся у большинства вирулентных и ави-рулентных бактерий, иммунная система многоклеточных орга­низмов хорошо с ней знакома и активно на нее отвечает.

Пептидогликаны обладают митогенным эффектом, стиму­лируют выработку иммуноглобулинов и могут запускать реак­ции активации комплемента. Полагают, что пептидогликаны могут включать как альтернативный, так и классический путь активации.

Основной же эффект пептидогликанов связывают с актива­цией макрофагов. Макрофаги имеют на своей мембране высо­коаффинные рецепторы к бактериальному пептидогликану и при их активации, возникающей в результате связывания, усиленно вырабатывают провоспалительные цитокины (TNFa, IFN-y, IL-1). Секретируемые цитокины оказывают регулирую­щее действие и на другие клетки (Т, В и NK). На Т-клетках так­же обнаружены рецепторы к пептидогликану.

Высокомолекулярные структуры пептидогликана, выде­ленные из некоторых бактерий и кокков, обладают выражен­ным пирогенным эффектом. Однако пока не вполне понятно, с какими структурами молекулы он связан.

Патогенетические свойства пептидогликанов, по всей ви­димости, обусловлены их активирующим воздействием на сис­тему иммунитета. Большие количества пептидогликана чрез­мерно активируют клетку, что в конечном итоге и приводит к извращению и ингибиции многих реакций иммунитета (по типу обратной связи). Кроме того, плотные структуры пепти­догликана повышают физическую устойчивость бактерий к по­вреждающим факторам внешней среды.

 Факторы защиты от фагоцитоза и внеклеточного цитолиза

Функция защиты от фагоцитоза -— важнейшая в механизме противостояния иммунитету для многих возбудителей. При этом преодоление киллерных механизмов, развиваемых фаго­цитом, может происходить на различных этапах и довольно ча­сто дублируется.

Несмотря на то, что механизмы, позволяющие возбудите­лям ускользать от действия фагоцитов, еше во многом не ясны, все-таки можно проследить какие-то обшие тенденции в этом процессе. Прежде всего, в противодействии механизмам фаго­цитарной адгезии и поглощения решающую роль играют капсу­лы и капсулоподобные структуры микроорганизмов. Можно оп­ределить их основные функции в качестве факторов патогенности.

Во-первых, капсулы экранируют иммуноактивные структу­ры бактериальной клетки.

Во-вторых, вещества, входящие в состав капсул, обладают, как правило, сильными гидрофильными свойствами. Извест­но, что чем гидрофильнее объект, тем труднее он поддается фа­гоцитозу. Таким образом, гидрофильность, обусловленная кап­сулой, защищает бактерию от фагоцитоза.

В-третьих, легкая отделяемость капсульных структур и сли­зи от бактериальной клетки обусловливает ложную связь фагоцита и возбудителя. Это происходит потому, что лиганд, связав­ший фагоцит с возбудителем, вернее, с его капсулой, практиче­ски не фиксируется на бактериальной клетке, и возбудитель «ускользает» от фагоцитоза.

В-четвертых, капсула может защищать клетку возбудителя от токсичных продуктов респираторного взрыва, гидролитиче­ских ферментов лизосом и гранул лейкоцитов.

Пептидогликаны бактериальной стенки

Кроме того, молекулы липополисахарида, индуцируя им­мунный ответ по гуморальному типу, способствуют выработке в лимфоидных органах цитокинов гуморального ответа (IL-4, IL-10). Это приводит к тому, что иммунный ответ, вместо эффек­тивного для многих инфекций клеточного типа, «переключает­ся» на гуморальный. Так, например, происходит при бруцелле­зе, когда при высоком титре антител к полисахаридным детер­минантам LPS бруцелл может полностью отсутствовать защит­ный эффект.

В то же время следует отметить, что для многих других бак­терий (E.coli, лептоспир и др.) связывание антител с липополи-сахаридами их мембран означает резкую ингибицию патоген­ных свойств, вплоть до полной неприживаемости в организме хозяина. Считается, что гуморальный тип иммунного ответа при этих инфекциях наиболее эффективен.Для уменьшения количества липополисахаридов в организ­ме обычно используют инфузионную (антитоксическую) тера­пию или снижают количество LPS-продуцируюших бактери­альных клеток с помощью химиотерапевтических средств.

Пептидогликан — один из основных структурных элементов микробной клеточной стенки. В ней он образует надмолекуля-ную структуру, которая в виде целого слоя окружает бактерию поверх ее цитоплазматической мембраны. Пептидогликановый слой представляет собой структурный каркас клеточной стенки.

Структура пептидогликана (синонимы: муреин, мукопеп-тид) представлена в основном дисахаридом, к которому присо­единена тетрапептидная боковая цепь.

Основу структурной единицы пептидогликана составляют N-ацетилг-люкозамин и мурамовая кислота, которая очень часто находится в N-aue-лированной форме (в виде N -ацетил мурамовой кислоты). К мурамовой кислоте, через амидную часть, присоединяется пептид, состоящий из че­тырех аминокислот. Второй и четвертый аминокислотные остатки, как правило, константны и представлены D-глутаминовой кислотой и D(L)-аланином. Первая аминокислота — всегда L-аланин, а третья у разных ба­ктерий может варьировать. Часто ее определяют как ОЬ-2,6-диаминопи-мелиновую кислоту.

Приблизительно 70% всех тетрапептидов перекрестно сшиты между со­бой через О-аланин-фЬмезо-диаминопимелиновые связи. Такое соеди­нение обеспечивает всей структуре пептидогликанового слоя исключи­тельную прочность, что позволяет ему служить каркасом всей клетки.

Антикомплементарная активность

— Индукция гиперчувствительности 1-го типа вызвана высоким уров­
нем образования IgE к детерминантам полисахаридной части молекулы.

Неспецифическая иммуностимулирующая (адъювантная) активность связана:

1) с выработкой цитокинов активированными клетками иммунной си­стемы;

2) с повышением экспрессии корецепторных молекул на поверхности
лимфоцитов, в результате которой увеличивается эффективность презента­
ции антигенов и кооперативных взаимодействий между Т- и В-клетками;

3) с усилением антигенпрезентируюших функций макрофагов и денд­
ритных клеток.

В то же время интересны обстоятельства, в силу которых липополисахарид может рассматриваться как фактор патоген-ности, (т.е. как фактор зашиты возбудителя от механизмов им­мунного киллинга организма хозяина). Здесь следует выде­лить:

1. Токсические свойства LPS. В значительных количествах эти
молекулы могут серьезно дестабилизировать различные функ­
ции организма, вплоть до летального исхода. Токсические эф­
фекты подрывают способность организма к сопротивлению.

2. Митогенную активность, выражающуюся в поликлональ-
ной (неспецифической) активации В-лимфоцитов; она инги-
бирует специфический иммунный ответ.

 Антикомплементарную активность LPS, защищающую бак­
терии от комплемент-зависимого цитолиза.

Молекулы липополисахарида, вернее, их полисахарид-
ные цепи, не являются жизненно необходимыми структурами для
многих грамотрицательных бактерий. Эти бактерии легко дис­
социируют из S- в R-формы. Вызывая интенсивный иммунный
ответ на полисахаршщые детерминанты LPS, бактерии как бы
«обманывают» иммунную систему, «отвлекают» ее от других
жизненно важных факторов. Это особенно характерно для бак­
терий, способных к внутриклеточному персистированию.

Активность молекул LPS

Для биологической активности молекул LPS свойственны: пирогенность, летальная токсичность, антигенность, митоген-ность, связывание с мембранами эукариотических клеток (че­рез CD 14), антикомплементарная активность, активация ком­племента, индукция гиперчувствительности 1 (немедленного) типа, индукция воспалительной реакции, неспецифическая (поликлональная) иммуностимулирующая активность.

— Пирогенность липополисахарида обусловлена жирными кислотами,
входящими в состав липида А. С ними же связывают и летальную токсич­
ность при высоких дозах LPS,

Сильные антигенные свойства этой молекулы обусловлены достаточ­ным молекулярным весом (около 30-50 кДа), жесткой, повторяющейся структурой полисахаридных эпитопов, способностью к Т-независимому ответу, наличием гидрофильного и гидрофобного конца и заряда.

— Митогенные свойства LPS связаны с их способностью к многоточеч­
ному контакту с мембранами В-лимфоцитов, через повторяющиеся звенья
полисахаридной цепи. В результате происходит их неспецифическая поли­
клональная активация.

Липополисахарид способен связываться с мембранами многих клеток в организме хозяина. Примером рецепторов для LPS может служить молеку­ла CD 14, которая экспрессирована на мембранах нейтрофилов, макрофа­гов, дендритных клеток и В-клеток. С LPS могут также связываться CD 11с; CD 18; CD 55 и TLR-4 (Toll-like receptor-4).

Индукция воспалительной реакции происходит после связывания LPS с макрофагами и нейтрофилами. В результате эти клетки начинают проду­цировать воспалительные цитокины (IL-1, TNFa, IL-6) и хемокины.

— Активация комплемента молекулами липополисахарида может проте­
кать как по альтернативному, так и по классическому пути. Альтернатив­
ный путь активации поддерживается структурами полисахаридной части
молекулы — классический путь активации комплемента запускает липид А.

— Антикомплементарная активность сводится к тому, что формирова­
ние мембраноатакуюшего комплекса происходит на О-специфических по­
лисахаридных цепях, а не на мембране бактериальной клетки. Это защи­
щает бактерию от лизиса.

Молекулы липополисахаридов

В силу того, что молекулы липополисахаридов благодаря своим структурным особенностям являются очень сильными антигенами, их, как правило, изучали у бактерий в первую оче­редь. На ранних этапах развития микробиологии именно липо-полисахариды были определены в качестве «специфических» антигенов для многих грамотрицательных бактерий.

Все молекулы LPS имеют довольно сходную молекулярную структуру, которая позволяет выделить в их составе три основ­ные части: гидрофильную полисахаридную, ядро (core) и гидро­фобный липид А.

Полисахаридная (О-специфическая) боковая цепь LPS представляет собой полимер из повторяющихся олигосахаридных единиц. При этом, как полагают, именно сахара определяют специфичность антигенных де­терминант, относящихся к тому или иному виду грамотрицательных бакте­рий (О-антигены). Со структурами полисахаридных цепей LPS связано и разделение грамотрицательных бактерий на S- и R-формы. При диссоциа­ции, т. е. переходе из S- в R-форму, эти бактерии утрачивают О-специфи-ческие боковые полисахаридные цепи.

В ядре рах-шчают две области - внутреннюю и внешнюю. Внутренняя область представляет собой пентасахарид из остатков гептозы и трех остат­ков 2-кето-З-дезоксиоктановой кислоты. Внешняя область состоит из гек-созного сахарила.

Обобщенная структура липида А характеризуется наличием централь­ного дифосфорилированного дисахарида, состоящего из остатков D-глю-козамина. Его молекулы через эфирную или амидную связь могут быть замешены остатками D-3-аиилоксиацила (или D-3-гидрооксиаиила). Уста­новлено, что жирные кислоты в составе липида А находятся в плотной ге­ксагональной упаковке, располагаются параллельно друг другу и ориенти­рованы в одном направлении.

Эндотоксины грамотрицательных бактерий

Общность механизмов действия многих бактериальных эк­зотоксинов выражается в бифункциональности этих молекул. Все экзотоксины содержат в своей структуре субъединицы (или их части), обладающие акцепторной и активаторной (фермен­тативной) функциями одновременно. Акцепторная часть моле­кулы токсина по специфическому клеточному рецептору «на­ходит» чувствительную клетку-мишень в организме хозяина и фиксируется на ней. Затем происходит транслокация — перенос частицы (субъединицы), обладающей активаторной (собствен­но ферментативной) активностью, внутрь клетки. Хотя этот процесс изучен далеко не полностью, полагают, что в основе его лежит эндоцитоз. Этот процесс индуцируется сигналом, возникающим в результате связывания рецептора и акцептор­ной части токсина.

Патогенетическая функция экзотоксинов сводится к тому, что эти растворимые молекулы выступают в роли очень актив­ных биорегуляторов, влияющих на функционирование жиз-ненноважных систем клеток хозяина. Они нарушают многие параметры гомеостаза, что резко подрывает способность орга­низма к сопротивлению.

Поскольку экзотоксины — сравнительно небольшие моле­кулярные структуры (100—300 кДа) и активируются только при протеолизе, их функции легко могут быть блокированы антите­лами. Специфические антитела могут изменять конформацию молекул токсинов, препятствовать их адсорбции на рецепторах чувствительных клеток, а также затруднять проявление акцеп­торной и активаторной функций.

Эндотоксины грамотрицательных бактерий

Эндотоксины грамотрицательных бактерий, называемые также липополисахаридами (LPS), являются важнейшими ком­понентами клеточной оболочки этих микроорганизмов.

Они входят в состав различных каркасных структур оболочки бактерий. Здесь липополисахарид вступает в ассоциативные связи с некоторыми ма­тричными белками, образуя своеобразные липид-белковые комплексы. Они формируют гексагональную решетчатую структуру. Некоторые авто­ры предлагают рассматривать ее как основу скелета наружной мембраны микробной клетки.

Кроме того, полагают, что липиды, входящие в состав липополисахари-дов, обусловливают повышенную вязкость структур наружной мембраны бактерий. Это оказывает прямое влияние на увеличение резистентности бактерии к воздействию многих ферментов, желчных кислот, детергентов и липофильных антибиотиков.

Активация аденилатциклазной системы

Конечным итогом воздействия некоторых других токси­нов (холерного, термолабильного и термостабильного токси­нов Е. соН, стафилококкового энтеротоксина) является устой­чивая активация аденилатциклазной системы. Полагают, что под воздействием этих токсинов, точнее, некоторых их субъе­диниц, происходит рибозилирование гуанозинтрифосфат-связываюших белков как составного компонента аденилатци­клазной системы. Это приводит к дезактивации данного бел­ка, и он выключается из процесса регуляции аденилатциклаз­ной системы.

В результате повышается концентрация фермента адени-латциклазы, что в конечном итоге приводит к накоплению вну­триклеточного сАМР (циклического аденозинмонофосфата). Как следствие этих патологических реакций развивается ин­тенсивное выделение из клеток (энтероцитов кишечника) воды и ионов хлора, с одновременным нарушением поступления ио­нов калия внутрь клетки. Клинически этот процесс характери­зуется обильной диареей и обезвоживанием организма.

Кроме энтеропатогенного эффекта некоторые токсины (стафилококковый, например) выступают в роли суперантиге­нов. Связываясь с р-цепями TCR, они неспецифически акти­вируют до 20-30% Т-лимфоцитов самых разнообразных клонов.

Такая гиперактивация Т-клеток приводит к быстрой их гибели в результате апоптоза. Вслед за этим развивается Т-клеточный иммунодефицит.

Несколько отдельной группой стоят нейротоксины, проду­цируемые бактериями Cl.botulinum и Cl.tetani. У них не обнару­жено NAD-гликозидазной и ADP-рибозилтрансферразной ак­тивности. Токсическая их функция сводится к подавлению про­цесса секреции нейротрансмиттеров, которое клинически про­является развитием параличей поперечнополосатой и гладкой мускулатуры.

Другая обширная группа экзотоксинов — токсины, оказы­вающие цитолитический эффект: гемолизины, лейкоцитолизи-ны и др. Механизм их действия основан на нарушении структу­ры и функций цитоплазматических мембран клеток эу кари от.

Токсины

Многие продукты жизнедеятельности паразитических мик­роорганизмов в той или иной степени оказываются токсичны­ми для хозяина и нарушают нормальный метаболизм в его ор­ганах и тканях. В этом разделе предполагается рассмотреть наи­более изученные группы токсинов, принимающих непосредст­венное участие в развитии патогенетических реакций в орга­низме хозяина.

Экзотоксины

Экзотоксинами возбудителей инфекционных болезней на­зывают токсины, которые возбудители секретируют во внекле­точную среду. Большинство таких токсинов — белки, синтези­руемые бактериями в виде неактивных предшественников — протоксинов. Для их активации требуются конформационные изменения, открывающие доступ к активному центру. Как пра­вило, такие изменения возникают в результате мягкого протео-лиза, происходящего под влиянием эндопротеаз бактерий или самой клетки-мишени. В результате у токсинов появляется ферментативная активность.

Обобщая механизмы действия белковых экзотоксинов можно сказать, что многие из них сводятся к ферментативному гидролизу NAD (никотинаденозиндинуклеотида), а также к реак­циям переноса ADP-рибозилтрансферазы и NAD-гликогидро-лазной активности. Продуцирование NAD-гликогидролаз во­обще широко распространено как у клеток прокариот, так и у эукариотических клеток. Однако у эукариот NAD-гликогидро-лазы не обладают токсическими функциями и, как правило, структурно связаны, т. е. нерастворимы.

Обший механизм действия NAD-гликогидролаз сводится к гидролизу ЫАЭдоаденозиндифосфорибозы (ADPR) и никотинамида:

NAD + фермент = ADPR + никотинамид + Н

Более того, активированные субъединицы многих экзотоксинов (диф­терийного токсина, или экзотоксина A Pseudomonas aeruginosa) могут пе­реносить ADPR на соответствующий субстрат:

NAD + EF-2 - ADPR-EF-2 + никотинамид + Н,

где EF-2 (elongation factor-2) — нуклеофильный фактор ADPR (adeno-sindiphosfatribosiltranspheras), участвующий в процессах синтеза белка.

В результате такой рибозилтрансферазной активности токсинов, EF-2 мнактивируется и процессы синтеза белка в клетке нарушаются.

Фибриллы

У бактерий функции адгезии часто выполняют фимбрий, фибриллы и другие структуры адгезии, которые иногда называют просто адгезинами. Фимбриями называют нитевидные белковые образования — выросты (10—40 нм в толщину и 0,2—4,0 мкм в длину), которые словно бахромой покрывают поверхность бактерии. Они отличаются от жгутиков гораздо меньшими размерами. Различают несколько типов фимбрий, отличаю­щихся по размерам, морфологии и функциональной активности, а также по тому, какие полисахариды они связывают.

У некоторых бактерий (Salmonella, E.coli) адгезию выполняют фиб­риллы - специализированные образования, которые не имеют четко вы­раженной морфологии. Известные адгезины К-88 и К-99, с помощью ко­торых E.coli развивают колонизацию клеток, относятся именно к фиб­риллам.

У вирусов функцию адгезии к соответствующим рецепто­рам колонизируемых клеток также выполняют поверхностно расположенные белки капсида.

Адгезивные молекулы играют очень важную роль в разви­тии инфекционного процесса. Показано, что при блокаде их функций нарушаются и процессы колонизации клеток. В ре­зультате запрограммированные патогенетические реакции не развиваются и инфекционный процесс прекращается.

В связи с этим интересно рассмотреть возможности блока­ды функций адгезинов. В настоящее время можно выделить два основных направления:

1. Блокада адгезии с помощью специфических антител. Взаи­модействуя с адгезивными молекулами возбудителя, антитела стерически нарушают их конформацию. В конечном итоге это
препятствует реализации их адгезивных функций и блокирует
процессы колонизации клеток.

2. Введение молекул-«ловушек», конкурирующих с молеку­
лами клеток хозяина за связывание с микробными адгезина-
ми.

Пример такого направления — пероральное введение энте-росорбснтов, содержащих сахаридные остатки в терминальных позициях, для подавления активности кишечной палочки. Дру­гим примером может служить инокуляция полученных гснно-инженерым методом фрагментов молекулы CD4. Эти молекулы выступают в роли свободно циркулирующих в крови рецепто­ров для вируса AIDS. Сорбируясь на вирионе, фрагменты CD4 конкурентно подавляют адгезию вируса к реальной хелперной Т-клетке (CD4+).

Факторы адгезии

Антитела против гиалуронидазы способны блокировать ее ферментативные свойства и значительно снижать темпы инва-зивности.

Нейраминидаза — фермент, отщепляющий остатки сиало-вых кислот от гли ко протеидов, гликолипидов и олигосахари-дов. Обычно такому воздействию подвергаются остатки сиало-вых кислот, локализованные в терминальных положениях мо­лекул. В результате снимается сиаловое покрытие с поверхно­стных структур клеток хозяина. Этот механизм способствует:

— распространению возбудителя в межклеточной среде;

— облегчению доступа к рецепторам и колонизации клет­
ки-мишени;

— усилению чувствительности этой клетки к действию ток­
синов инфекционного агента.

Нейраминидазу продуцируют многие вирусы, бактерии и паразиты. В химическом отношении нейрамидазы различных возбудителей представляют собой белки (иногда гликозилиро-ванные) с молекулярной массой 22—75 кДа. Антитела к нейра-минидазе способны блокировать ее ферментные свойства.

Факторы адгезии

Для реализации паразитического процесса, особенно на ранних стадиях, многим возбудителям необходимо прикрепле­ние (адгезия) к клеткам соответствующей ткани хозяина. В процессе эволюции у них сформировались специальные мо­лекулы, которые располагаются на поверхности и способны специфически узнавать молекулы на поверхности колонизиру­емых клеток и прикрепляться к их поверхности.

Обычно такое узнавание совершается по типу лектинов, в основе которого лежит углевод-белковое взаимодействие. Сущность этого процесса заключается в том, что белки (или гликопротеины) способны специфически связывать опреде­ленные углеводсодержашие остатки (маннозы, фукозы и др.)

Такие белки в составе определенных образований (фиб­рилл, фимбрий и др.) или без них располагаются на поверхно­сти возбудителя и выступают в качестве лиганлов. Процесс та­кого лектиноподобного взаимодействия усиливается после раз­рушения нейраминидазой сиалового покрытия эукариотиче-ских клеток хозяина.

ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ФАКТОРОВ ПАТОГЕННОСТИ

 

В современной научной литературе факторами патогенно­сти называют отдельные молекулы или молекулярные комплек­сы, синтезируемые микроорганизмами «с целью» паразитирова-ния в макроорганизме. Эти молекулы участвуют в реализации основных патологических функций. Без них возбудитель был бы легко уничтожен во внутренней среде организма хозяина.

Как правило, структуры факторов патогенности детерми­нированы генетически и приспособлены к функционированию в организмах хозяев определенного вида. Именно этим, и объ­ясняется восприимчивость к инфекции одних видов и невос-ггриимчивость других. Кроме того, паразитические микроорга­низмы имеют, как правило, сразу несколько факторов патоген­ности, что повышает вероятность выживания паразита в орга­низме хозяина.

Анализируя литературу, посвященную этому вопросу, мож­но выделить наиболее важные группы таких молекул, которые, возможно, из-за своей значимости и наиболее изучены. Рас­смотрим их подробнее.

Факторы, обеспечивающие проникновение возбудителя в организм и распространение в нем

Основными факторами патогенности, относящимися к этой группе, служат ферменты гиалуронидаза и нейрамини-даза. В то же время, имеются сообщения о некоторых других ферментах (протеазах), участвующих в проникновении возбу­дителя и развитии патогенетических реакций.

Гиалуронидаза — фермент, вырабатываемый многими возбу­дителями инфекционных болезней. Ее субстрат —гиалуроновая кислота, входящая в состав клеток соединительной ткани, а также многих других клеток организма. Эта кислота предста­вляет собой полимерное соединение, состоящее из равных ко­личеств N-ацетил глюкозам и на и глюкуроновой кислоты. В ре­зультате действия гиалуронидазы полимер гидролизируется до ненасыщенных дисахаридов.

Поскольку гиалуроновая кислота является основным стро­ительным материалом соединительной ткани, ее деполимери­зация открывает возбудителю путь для продвижения в межкле­точном пространстве организма хозяина. Этим путем пользу­ются многие микроорганизмы (стрептококки, менингококки, бруцеллы и др.), а также многоклеточные паразиты (трематоды, нематоды).

Понятие факторов патогенности

Правда, понятие факторов патогенности несколько более широкое. Оно охватывает ряд молекул паразитических микро­организмов, которые не только помогают им защищаться от иммунитета, но и позволяют проникать в организм, прикреп­ляться к клеткам хозяина и внедряться в них. Следовательно, это некие жизненно важные компоненты, которые помогают возбудителю реализовать акт паразитизма.

Поэтому для формирования эффективной защиты против паразитических форм жизни организм хозяина должен приоб­рести механизмы, нейтрализующие эти факторы патогенно­сти. Это могут быть антитела, блокирующие токсины и различ­ные ферменты паразитов, или эффекторные клетки, «воору­женные» антителами (К-клетки, армированные фагоциты, эо-зинофилы, тромбоциты). Это могут быть лимфоциты, ведущие направленный цитолиз пораженных возбудителем клеток или активирующие другие эффекторные клетки при помощи цито-кинов.

Некоторые авторы высказывали гипотезы о возможности использова­ния любого поверхностного антигена возбудителя для создания вакцини­рующих препаратов. Теоретически идея очень красивая — использовать молекулы с наиболее выраженными антигенными свойствами для конст­руирования эффективных вакцин. Тогда клетки иммунной системы по ан­тигенному маркеру обнаружат в организме возбудитель и уничтожат его. Возможно, такие события и имеют место, особенно там, где наиболее эф­фективным киллерным механизмом является внеклеточный цитолиз (на­пример, при паразитозах). Однако в подавляющем большинстве случаев исследователям приходится проводить довольно сложную и кропотливую работу по поиску протективных (защищающих) антигенов, изучая огром­ное количество микробных молекул. И практически всегда у этих молекул обнаруживаются свойства, необходимые возбудителю для реализации его патогенных функций. То есть протективными антигенами практически всегда являются те или иные факторы патогенности.

Таким образом, считается, что состояние иммунной устой­чивости к инфекции связано с формированием иммунного от­вета именно к факторам патогенности возбудителя. Поэтому, на наш взгляд, следует рассмотреть эти факторы более подробно.

Направлено действие большинства токсинов

Именно на это направлено действие большинства токсинов. Они дезорганизуют нормальную физиологическую деятель­ность клеток и разрушают многие из них. Токсины подрывают энергетические и иные способности организма к сопротивле­нию. Действие многих токсинов направлено непосредственно на клетки иммунной системы. В основном, это так называемые лейкотоксины, вырабатываемые многими паразитическими организмами.

В конечном счете, к развитию иммуносупрессии приводит и первоначальная суперактивация системы иммунитета антиге­нами паразитических микроорганизмов.

Многие внутриклеточные паразиты (микробы, вирусы и др.), а также многоклеточные паразиты (цестоды, нематоды) способны вызывать у макрофагов выработку супрессирующих ци-токиное (в частности — простагландинов), подавляющих разви­тие иммунного ответа.

Интересно, что некоторые многоклеточные паразиты ис­пользуют слущивающиеся с их поверхности антигены как рас­творимый отвлекающий фактор. Эти антигены:

1) блокируют циркулирующие специфические антитела;

2) блокируют рецепторы киллерных клеток (вдали от само­
го паразита);

3) путем «антигенной перегрузки» вызывают «иммунный
паралич» Т- и В-клеток, неспецифическую поликлональную
активацию (если обладают свойствами суперантигенов) и вы­
работку супрессивных цитокинов (простагландинов и др.).

Вероятным иммуносупрессивным фактором может являть­ся изменение некоторыми возбудителями соотношения Thl/Th2 и отклонения того или иного типа иммунитета в благоприят­ную (безопасную) для паразита сторону. Например, развитие гуморального типа иммунного ответа при некоторых внутри­клеточных бактериозах (туберкулез, бруцеллез) означает небла­гоприятный прогноз для больного.

Таким образом, как следует из вышеприведенного материа­ла, паразитические формы жизни имеют целый набор субстан­ций и «приемов», благодаря которым они «научились избегать» атаки со стороны иммунитета. Можно сказать, что эти факторы и есть основа их патогенности. (Иначе они были бы своевре­менно уничтожены системой иммунитета.) Эти факторы обыч­но так и называют — факторами патогенности.

Суперактивации иммуните­та

В качестве одного из вариантов суперактивации иммуните­та рассматривают действие суперантигенов. Эти антигены, про­дуцируемые паразитическими микроорганизмами, обладают уникальной структурой и способны без всякого процессинга и презентации соединяться с вариабельными областями fj-цепей TCR (у Т-клеток) и одновременно — с молекулами МНС клас­са II на антигенппрезентирующих клетках. В результате неза­висимо от специфичности моделируется эффект распознава­ния и Т-лимфоиит запускается в пролиферацию и дифферен-цировку. Таким образом, вместо целенаправленного накопле­ния и активации антигенспецифических клеток происходит поликлональная активация лимфоцитов с различной специ­фичностью.

Ряд вирусов (цитомегаловирусы и аденовирусы) индуциру­ют выработку белков, подавляющих экспрессию молекул МНС класса I на мембране пораженных клеток. Это помогает блоки­ровать распознавание этих клеток Т-киллерами.

Некоторые вирусы обладают генами, кодирующими выра­ботку растворимых белков гомологичных цитокиновым рецеп­торам (например, для IL-lb, TNF, IFN7). В результате, эти «рас­творимые рецепторы» как «ловушки» связывают цитокины и нейтрализуют их действие.

Или, наоборот, вирусы могут индуцировать цитокинподоб-ные белки (IL-10 у вируса Эпштейна—Барр), которые в боль­шом количестве подавляют механизмы активации иммунной системы.

Определенные виды простейших и гельминтов формируют защитные цисты и оболочки из коллагеновых и фибриновых молекул организма хозяина (эхинококки, трихинеллы и др.). Внутри этих оболочек они защищены от атаки клеток иммуни­тета.

Для большинства патогенных микроорганизмов характерна индукция иммуносупрессии в организме хозяина. Она необходима для подавления защитных сил макроорганизма, которые меша­ют паразитированию.

Высокоантигенные молекулы

Даже при развитии антигенспецифического (адаптивного) иммунного ответа, способного целенаправленно распознавать бактерии по их антигенам, сохраняется масса возможностей для «обмана» системы иммунитета.

Многие микроорганизмы имеют на своей поверхности спе­циальные, высокоантигенные молекулы, которые малозначимы для жизнедеятельности возбудителя. Однако они способны вы­зывать выработку основного иммунного ответа на себя и таким образом «отвлекать» защитные механизмы. Сам же паразит мо­жет вовсе освободиться от этих «отвлекающих» структур, дис­социируя в R- или L-формы.

Антигенная изменчивость является одной из основных форм защиты паразита от атаки иммунной системы хозяина. Особен­но сильно она выражена у вирусов (вирусы AIDS, гриппа, яшу-ра и др.) Некоторые паразиты (шистосомы) могут приобретать («надевать») оболочку, содержащую белки, гомологичные анти­генам хозяина. В результате такой маскировки система имму­нитета не может их распознать.

Другие возбудители приобрели структуры, которые по своим свойствам напоминают рецепторы для Fc-фрагментов антител (например протеин А у стафилококков или глико-протеины у герпесвирусов). Стафилококки адсорбируют на своей поверхности антитела, но только наоборот, как бы «другим концом». В результате вся клетка возбудителя по­крыта антителами, которые не только не помогают распоз­нать ее, а напротив — маскируют ее от киллерных клеток им­мунной системы.

Отдельные паразиты продуцируют протеазы, которые рас­щепляют иммуноглобулины с удалением Fc-фрагмента.

Другим важным направлением в «обмане» системы имму­нитета служит выработка возбудителем антигенов, вызываю­щих очень мощную активацию иммунной системы и продуциро­вание большого количества цитокинов (например, эндотокси­ны грамотрицательных бактерий или энтеретоксины стафило­кокков). Это может приводить к различным физиологическим расстройствам — диссеминированному внутрисосудистому свертыванию крови, нарушению сосудистой проницаемости, циркуляторному коллапсу и геморрагическим некрозам. Чрез­мерная активация иммунной системы сменяется состоянием вторичного иммунодефицита.

Внутрифагоцитарное персистирование

Большинство патогенных бактерий в той или иной степе­ни устойчивы к продуктам респираторного взрыва. Эти бактерии содержат ферменты каталазу и супераниондисмутазу. Первая разрушает перекись водорода Н₂О₂, а вторая — супер­оксидный анион, промежуточный продукт образования пере­кисей.

Кроме того, от воздействия токсичных форм кислорода, как и от лизосомальных ферментов, клетку бактерий может защи­щать капсула или оболочка, особенно если она содержит липи-доподобные компоненты (как у микобактерии, лейшманий и др.). Многоклеточные паразиты (нематоды, например) вообще имеют прочную кутикулу, которая физически устойчива к ток­сичным продуктам клеток иммунной системы.

Многие микроорганизмы приспособились к внутрифагоцитарному персистированию (микобактерии, бруцеллы, листерии и др). Они приобрели и генетически закрепили способности нарушать механизмы внутрифагоцитарного киллинга. Прежде всего, этот эффект достигается при нарушении слияния фаго-сом, содержащих возбудитель, с лизосомами и гранулами фаго­цитов, содержащих токсичные и гидролитические субстанции.

M.tuberculosis, Brucella abortus и некоторые сальмонеллы используют для этого механизмы увеличения концентрации внутриклеточного циклического аденозин монофосфата (сАМР). А некоторые риккетсии стимулируют процессы отло­жения полисахаридов на мембране фагосомы. В результате свойства фагосомальных мембран изменяются, и они теряют способность сливаться с лизосомами.

Listeria monocytogenes, находясь в фагосоме, выделяет ряд ферментов, растворяющих фагосомальную мембрану. Паразит выходит в цитоплазму фагоцита, и дальнейший процесс фаго-лизосомального слияния его уже «не беспокоит». Этот же меха­низм используют и другие бактерии (M.leprae и др.)

Некоторые возбудители подавляют способность фагоцитов активироваться под влиянием IFN7. Например, микобактерии синтезируют липоарабиноманнан, который и подавляет эти функции фагоцитов. А лейшманий используют взаимодействие с рецепторами комплемента для проникновения в макрофаг. В результате, ни респираторного взрыва, ни акта фагоцитоза, ни образования фагосом не происходит — механизм киллинга не включается.

Ряд микроорганизмов подавляет у макрофагов способность к экспрессии молекул МНС класса II и презентации антигенов на своей поверхности.

Механизмы гуморальных бактерицидных реакций

Механизмы гуморальных бактерицидных реакций также могут быть «обмануты». Например, известен целый набор «приемов ускользания» бактерий от реакций комплементзависи-мого цитолиза

— Капсулы многих бактерий (N.meningitides, стрептококки
группы A, E.coli и другие) имеют высокое содержание сиаловых
кислот, что делает их структуру похожей на клетки хозяина.
В результате СЗЬ взаимодействует не с фактором В, а с факто­
ром Н и I (см. гл. 4.1.1), и процессов дальнейшей активации
комплемента не происходит.

— Материал капсул может вообще не вызывать активации
комплемента.

— Длинные О-боковые полисахаридные цепи эндотоксина
(LPS) грамотрицательных бактерий (E.coli, Salmonella и др.)
способны активировать и связывать СЗЬ, но не на поверхности
цитоплазматической мембраны бактерий, а на определенном
расстоянии от нее. В результате цитолитический комплекс
формируется не на бактериальной мембране, а на цепях поли­
сахарида, не причиняя бактерии вреда.

— Даже если цитолитический комплекс начинает формиро­
ваться, многие бактерии, простейшие и многоклеточные пара­
зиты способны разрушить его своими мембраносвязанными
протеолитическими ферментами.

— Наружные мембраны многих микроорганизмов (стреп­
тококков, стафилококков) устойчивы к внедрению цитолити-
ческого комплекса благодаря толстому пептидогликановому
слою, и лизиса клетки не происходит.

— Некоторые бактерии и многоклеточные паразиты выде­
ляют «белки-ловушки», которые связывают компоненты комп­
лемента, и реакция активации комплемента блокируется.

В настоящее время считается, что основную массу парази­тических микроорганизмов, при первичном иммунном ответе, уничтожают фагоциты. Но и киллерные механизмы фагоцитов могут быть «обмануты». У очень многих болезнетворных мик­робов свойство «ускользать» от губительного действия фагоци­тов закреплено генетически и составляет молекулярную основу их патогенности.

Например, некоторые микробы выделяют репелленты, способные блокировать хемотаксис или продуцировать ток­сины, которые разрушают приближающиеся фагоциты (ста­филококки, F.necrophorum и др.). Слизистые капсулы неко­торых бактерий непрочны и легко смываются. Это не позво­ляет фагоциту произвести адгезию объекта, и тот легко ус­кользает.

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ В СИСТЕМЕ «ПАРАЗИТ—ХОЗЯИН»

И ЗАЩИТА ВОЗБУДИТЕЛЯ ОТ РЕАКЦИЙ СИСТЕМЫ ИММУНИТЕТА

Все существующие на нашей планете многоклеточные суще­ства окружены массой паразитических микроорганизмов. И у ка­ждого макроорганизма имеется своя система защиты, ограждаю­щая его от паразитических форм жизни. Однако если эта система по каким-либо причинам функционирует неправильно, или па­разиту удается «обмануть» ее генетически запрограммированный механизм, то развивается состояние паразитизма.

В процессе эволюции у многих паразитических микроорга­низмов выработался целый комплекс факторов, с помощью ко­торых они «научились» проникать через покровные барьеры и «обманывать» систему иммунитета своих хозяев. Только при наличии такой, генетически закрепленной, способности мик­роорганизм способен стать патогенным [болезнетворным: pathos — страдание (лат.); genes — развитие, действие (лат.)]. В противном случае система иммунитета легко обнаружит его и уничтожит с помощью тех или иных реакций, которые были рассмотрены в предыдущих главах.

Следует более подробно рассмотреть некоторые, известные на сегодняшний день, механизмы «ухода» микроорганизмов от иммунного надзора организма хозяина, поскольку это объясня­ет многие аспекты в патогенезе инфекционных болезней.

Например, некоторые бактерии способны проникать прак­тически через неповрежденные слизистые и даже кожу. Бруиел-лы используют для этого фермент гиалуронидазу и нейраминида-зу. Кстати, именно эти ферменты очень многие паразитические формы — вирусы, бактерии, грибы и многоклеточные парази­ты — используют в процессе распространения в организме хо­зяина.

Процессы взаимодействия паразита и хозя­ина

Особый интерес процессы взаимодействия паразита и хозя­ина приобретают на популяционном уровне. Здесь пассаж от одного ослабленного организма к другому приводит к активи­зации вирулентных свойств патогенной и потенциально пато­генной микрофлоры. При этом происходит селекция вирулент­ных вариантов.

В результате развивается типичный эпидемический (эпизо­отический) процесс, со всеми его характерными элементами. Под эпидемическим процессом в настоящее время понимают процесс возникновения и распространения инфекционной бо­лезни в популяции восприимчивых хозяев. Причем проявлять­ся эта болезнь может как в виде клинически выраженного забо­левания, так и в виде носительства.

Эпидемиологией называют науку, изучающую распространение болезней среди людей; а среди других млекопитающих — эпизоотологией. Законо­мерности распространения болезней среди растений изучает эпифитоло-гия. Эти науки имеют очень много обшего, поскольку изучают одни и те же процессы, используя во многом одинаковые методы. Возможно, в настоя­щее время назревает необходимость унификации многих терминов и поня­тий, рассматриваемых в рамках этих дисциплин.

Таким образом, инфекционный процесс развивается на уровне одного организма хозяина, а эпидемический процесс охватывает как популяцию хозяев, так и популяцию возбудителей болезни.

Эпидемиология, предполагает многоуровневый подход для решения основных задач борьбы с распространением инфек­ции. В соответствии с пониманием философских категорий ча­сти и целого, взаимоотношения паразитов и их хозяев можно рассматривать в различной совокупности. Например, можно рассматривать взаимоотношение одного паразита и одной клетки организма хозяина. А можно рассматривать всю попу­ляцию паразитов и всю популяцию их биологических хозяев. Можно рассматривать процесс еше шире, с учетом природно-климатических, социальных, технологических и других факто­ров (см. рис. 8.1). При этом выстраивается стройная система, где все нижележащие уровни входят как части одного целого в состав вышележащих уровней. Ее так и называют — система эпидемического (эпизоотического) процесса.

В этой работе мы ограничимся рассмотрением вопросов борьбы с инфекцией до уровня паразитарной системы.

Способы повышения или понижения вирулентности

Микробиологам хорошо известны способы повышения или понижения вирулентности лабораторных культур. Например, при многочисленных пересевах на питательном агаре многие культуры микроорганизмов начи­нают терять свои вирулентные свойства. При росте на питательных средах патогенные свойства не являются приоритетными. И основную часть по­пуляции начинают составлять потомки тех клеток, которые сумели быстро приспособиться к росту на данной искусственной питательной среде. (Кстати, с этим эффектом могут быть связаны и ошибки в определении ан-тибиотикочувствительности, когда вместо вирулентного возбудителя на средах вырастают авирулентные штаммы, не играющие ведущей роли в развитии патологического процесса.)

Похожие механизмы потери вирулентности часто наблюдают и у виру­сов при их вырашивании на культуре клеток.

Для повышения вирулентных свойств штаммы микроорганизмов обыч­но выращивают на специальных средах с добавлением крови, сыворотки, желчи и т. д., т. е. имитируют условия персистенции в живом организме. Или проводят серию пассажей через восприимчивых, а иногда и ослаблен­ных с помощью иммунодепресантов животных.

Из сказанного выше следует, что вирулентные способности микроорганизмов, паразитирующих в живом организме, в зна­чительной степени контролируются состоянием систем защиты макроорганизма. Организм хозяина действительно регулирует этот процесс. Он активно отвечает реакциями иммунитета на действия вирулентного микроорганизма, разрушающего его клетки, или «мирится» с его присутствием, если деструктивное действие возбудителя незначительно.

Видимо, такие же эффекты лежат в основе бессимптомного микробоносительства у устойчивых особей или возникающего после естественного выздоровления. Организм хозяина в этом случае способен эффективно противодействовать повреждаю­щему действию паразитов и «не тратить лишних усилий» на ли­квидацию оставшейся популяции возбудителя.

В этом же ракурсе можно рассматривать и многие вопросы хронического течения болезней, при которых снижаются как ин­тенсивность иммунного ответа, так и вирулентность возбудителя.

Первые этапы патогенеза

Распространение. Если система иммунитета не способна
сдерживать рост и развитие возбудителя, происходит накопление
его биомассы. Это характеризуется, как правило, прорывом реги­
ональных лимфоидных барьеров и распространением (диссеми-
нацией) возбудителя во внутренней среде организма хозяина. Для
каждой инфекции имеются свои пути распространения (кровь,
лимфа, нервная ткань). Вместе с накоплением биомассы нараста­
ет и повреждающее воздействие паразитов на клетки хозяина. В
ответ на это иммунная система отвечает вначале реакциями вос­
паления, а затем включает специфические механизмы защиты.

Первые этапы патогенеза могут не проявляться клинически и их определяют как инкубационный период инфекционной болезни.

 Воспаление. Неспецифические реакции воспаления и дру­
гие адаптивные реакции организма (пироксия, диарея, ка­
шель), а также реакции адаптивного иммунитета, развивающи­
еся в ответ на токсины и антигены возбудителя или на собст­
венные поврежденные белки, начинают формировать клиниче­
скую картину заболевания. В это время возбудитель проникает
и активно размножается в органах и клетках-мишенях, к кото­
рым он имеет определенный тропизм. Клинически это, как
правило, совпадает с разгаром инфекционной болезни.

При большинстве инфекций вместе с этапом распростране­ния и размножения в органах-мишенях начинается и выделе­ние возбудителя во внешнюю среду.

Стадия выздоровления или стадия хронизации инфекцион­
ной болезни характеризуется усилением специфического им­
мунного ответа и снижением интенсивности (или полным пре­
кращением) неспецифических воспалительных реакций. При
отсутствии соответствующего ответа со стороны иммунной си­
стемы и при отсутствии лечения острая инфекционная болезнь
может иметь летальный исход.

Термины «инфекция» и «инфекционный процесс»

Таким образом, термины «инфекция» и «инфекционный процесс» являются, в определенных значениях, синонимами, обозначающими процесс взаимодействия возбудителя и его хо­зяина. Проявляться этот процесс может в виде клинически вы­раженного заболевания или в виде носительства.

Инфекционный процесс служит патогенетической основой развития болезни в конкретном организме. Возникает и разви­вается он в соответствии с определенной программой — патоге­незом, которая возникла в данной паразитарной системе и за­крепилась в процессе эволюции. Развитие (генез) патологиче­ских реакций (патогенез) зависит как от свойств возбудителя, так и от особенностей организма хозяина.

Реакции патогенеза как правило распределены как во вре­мени, так и в пространстве, хотя довольно часто могут проте­кать и параллельно в одних и тех же органах. Достаточно услов­но в процессе патогенеза можно выделить несколько основных этапов, характерных для большинства инфекционных болез­ней:

1. Колонизация и проникновение — первоначальный период развития патологических реакций. Он связан с прикреплением возбудителя к клеткам-мишеням и проникновением через ес­тественные барьеры. При некоторых инфекциях этот этап па­тогенеза отсутствует, что связано с особенностями механизма передачи (трансмиссивный, артифициальный).

Органы и ткани, вовлеченные в процесс проникновения, иногда называют «воротами инфекции», подразумевая, что именно через них возбудитель проникает в организм. На этом этапе паразит использует специальные структуры и ферменты, которые помогают ему прикрепляться к клеткам и, нарушая барьерные функции покровных тканей, проникать во внутрен­нюю среду организма и приживаться в ней.

2 Защита от реакций иммунитета — комплекс генетически детерминированных механизмов с помощью которых возбуди­тель нейтрализует (или подавляет) защитные реакции иммуни­тета. Этот важнейший этап патогенетических реакций начина­ет проявляться с момента проникновения возбудителя в орга­низм и продолжается в течение всего процесса паразитирова-ния. Если микроорганизм имеет возможности и способен реа­лизовать эти механизмы (см. гл. 8.1), он приживается во внутренней среде организма хозяина. Если нет — система иммун­ной защиты уничтожает его.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ИНФЕКЦИИ

 

Под инфекцией (или инфекционным процессом) обычно пони­мают процессы проникновения и размножения в организме хозя­ина патогенного возбудителя и развития в ответ на это компле­кса защитных реакций со стороны хозяина. Инфекционный про­цесс служит патогенетической основой развития болезни в орга­низме.

В процессе эволюции паразитические формы жизни приобрели целый комплекс «факторов патогены ости», с помощью которых им удается избегать реакции иммунного ответа. Только при на­личии такой генетически закрепленной способности микроорга­низм способен стать патогенным и, приживаясь в организме хо­зяина, провоцировать развитие инфекционной болезни,

В основе происхождения термина инфекция лежит латин­ское слово infectio — загрязнение. В основном под этим терми­ном понимают процессы проникновения в организм хозяина болезнетворных микроорганизмов и развитие, в ответ на это, комплекса реакций, как со стороны хозяина, так и со стороны микроорганизмов. И. И. Мечников определял, что «инфекция есть борьба между двумя организмами».

Вместе с тем, этот же термин часто употребляется для обо­значения довольно разноплановых понятий. Иногда это может быть связано с локализацией возбудителя в тканях макроорга­низма. Например, кишечная или респираторная инфекция. Термин часто употребляется и как нозологическая категория (вирусные инфекции, бактериальные инфекции, прионные ин­фекции и т. д.).

Существует и целый ряд других семантических структур с использованием термина «инфекция». Связано это, по-види­мому, с многочисленными попытками разнообразных система­тизации и классификаций инфекционных болезней, которые предпринимались в рамках различных научных школ и направ­лений. Несколько обобщая, можно сказать, что в различных контекстах термин «инфекция» звучит как синоним термина «инфекционная болезнь».

В настоящее время для обозначения всей совокупности фи­зиологических и патологических реакций организма хозяина, развивающихся в ответ на воздействия агрессивных и приспо­собленческих реакций паразитического микроорганизма, чаше используют термин инфекционный процесс (или инфекционное со-стояние).

Характер и интенсивность иммунного ответа

На характер и интенсивность иммунного ответа оказыва­
ет влияние исходное состояние взаимодействующих клеток (ста­
дия дифференцировки, аффинность и плотность экспрессиро-
ванных рецепторов и костимулируюших молекул). Показано,
что для эффективного развития иммунного ответа необходима
активация клеток, обеспечивающая высокую плотность моле­
кул МНС класса 11 и костимулируюших молекул на поверхно­
сти кооперирующих лимфоцитов и APC_S. Если не стимулиро­
ванные Т-клетки кооперируют с покоящимися В-клетками или
другими не активированными (или «непрофессиональными»
APC_S), то может легко развиваться толерантность.

Идиотипическая регуляция иммунного ответа. Считает­
ся, что при индукции иммунного ответа против образующихся
иммуноглобулинов (точнее, против их гипервариабельных об­
ластей) в организме начинают синтезироваться антитела, Этот
процесс служит естественным регулирующим механизмом,
в результате которого нейтрализуется избыточное количество
антител с определенной специфичностью. Предпринимаются
попытки использовать механизмы идиотипического регулиро­
вания с помощью антиидиотипических антител для управления
иммунным ответом. Однако существенных практических ре­
зультатов в этом направлении пока не достигнуто.

В процессах управления иммунным ответом значитель­
ную роль могут играть продукты нейроэндокринной системы
организма.

Лимфоциты экспрессируют на своей поверхности рецепто­ры различных гормонов, медиаторов и нейропетидов. Наибо­лее изучены процессы влияния кортикостероидов на лимфоци­ты. Полагают, что кортикостероиды ингибируют продукцию ТЫ-клеток, не влияя на Тп2-ответ. Кроме этого, в качестве ре­гулирующих агентов могут выступать эндорфины, катехолами-ны (адреналин и норадреналин), ацетилхолин и др.

Взаимодействие иммунной и нейроэндокринной систем обоюдонаправленно. Наиболее активными продуктами, имею­щими влияние на обе системы, признают цитокины IL-1 и IL-6. Их могут продуцировать не только макрофаги, но и клетки нервной глии, нейроны, а также клетки, локализованные в ги­пофизе и надпочечниках.

Процессы развития клеточного

В настоящее время считается, что процессы развития
клеточного (ТЫ) и гуморального (Th2) иммунных ответов на­
ходятся в антагонистических взаимоотношениях. Поэтому од­
ним из основных и перспективнейших приемов управления
процессами адаптивного иммунитета является избирательный
сдвиг иммунитета в определенную сторону. Этот процесс получил название иммунного отклонения. Таким образом преиму­щественная стимуляция ТЫ или Th2 позволяет получать наи­более желательный тип иммунного ответа. Этого можно добиться:

а) изменением структуры, дозы и путей введения антигена
(см. выше);

б) использованием определенных иммунофармалогических
средств

в) использованием методов цитокинотерапии, т. е. цитоки-
нов, их антагонистов и растворимых рецепторов-«ловушек» для
цитокинов

г) использованием моноклональных антител к молекулам,
экспрессированным на поверхности ТЫ или Th2.

5. На развитие адаптивного иммунного ответа определен­
ное влияние оказывает тип антигвнпредставляющих клеток.
Представление антигена дендритными клетками и активиро­
ванными микрофагами влечет за собой выработку активного
иммунного ответа, как правило, клеточного типа, а представле­
ние антигенов В-клетками — гуморального типа. Поэтому, ис­
пользуя различные приемы, обеспечивающие доминантное
представление антигенов клетками какого-либо определенного
типа, можно влиять на интенсивность и характер иммунного
ответа.

Примером может служить использование антигенного комплекса, со­единенного ковалентно с моноклональными антителами к IgD. Поскольку IgD экспрессированны в основном на поверхности В-лимфоиитов, анти­ген связывается, а затем и представляется преимущественно В-клетками. Это индуцирует иммунное отклонение в сторону развития гуморального и подавления клеточного ответов. Имеются попытки использовать данный метод для терапии некоторых аутоиммунных болезней.

Управление адаптивным иммунным ответом

Весьма важную роль в управлении адаптивным иммунным
ответом может играть использование различных иммунофармако-
логических веществ (иммуностимуляторов и иммуносупрессо-
ров). Препараты этих групп позволяют уже на современном эта­
пе достаточно эффективно влиять на характер и интенсивность
иммунного ответа

Определенную регулирующую роль в развитии адаптив­
ного иммунного ответа играют и антитела. Известно, что IgM,
введенные совместно с антигеном, усиливают, a IgG — подав­
ляют ответ на этот антиген.

Полагают, что эффект усиления иммунного ответа связан с более активным процессингом такого IgM — иммунного комп­лекса в составе APC_S, или более эффективной презентацией В-клеткам. Кроме того, возможна стимуляция образования анти-идиотипических антител против IgM, что, как полагают, усили­вает иммунный ответ.

IgG могут подавлять синтез антител, конкурируя с В-клет-ками за связывание с антигеном. Этот эффект тем более выра­жен, чем выше аффинность инокулируемых IgG и ниже аф­финность BCR собственных В-клеток. Вследствие конкурент­ного подавления В-клеток с низкой аффинностью BCR коли­чество клеток с высокоаффинными BCR увеличивается. В ре­зультате существенно возрастает аффинность синтезируемых антител.

Другой механизм супрессии образования антител благодаря пассивному введению IgG связан с «перекресным связыванием рецепторов». Как полагают IgG, связываясь с антигеном, мо­жет фиксироваться через Fc-фрагмент к Fc-рецептору (Fc^R 11) на поверхности В-клеток. Если одновременно антиген дру­гим эпитопом связывается с BCR, то такое связывание рецеп­торов способно ингибировать дифференцировку В-клеток.

Образование иммунных комплексов антиген—антитело также может усиливать, либо ингибировать иммунный ответ. Иммунные комплексы, активируя комплемент, способны доль­ше удерживаться на фолликулярных дендритных клетках и эф­фективнее активировать В-клетки. Все это усиливает адаптив­ный иммунный ответ по гуморальному типу.

При пероральном введении антигена

При пероральном введении антигена преимущественно стимулируются ТЬ2-клетки. Они продуцируют IL-10 и TGFp. Если IL-10 может подавлять ТЫ, то TGFp способен супрессировать пролиферацию В-клеток, цитото-ксических Т-клеток и других. При этом иммунносупрессивные действия TGFJ3 неспецифичны. В данном случае может супрессироваться иммун­ный ответ не только к заданному, но и к другим антигенам, реализуя, так называемый, эффект «подавления свидетеля». Имеются попытки исполь­зовать данный эффект при аутоимунных заболеваниях путем перорально-го введения какого-либо антигена из пораженной ткани.

В настоящее время толерантностью называют состояние ареактивности иммунной системы в отношении какого-либо конкретного антигена. Различают три возможных механизма развития толерантности:

1) элиминация клона — полное удаление клеток антиген-
специфических клонов лимфоцитов или истощение этой попу­
ляции. Имеются попытки получения этого эффекта с помощью
иммуносорбции или путем применения иммунотоксинов;

2) клональная анергия — развитие ареактивности антиген-
специфических лимфоцитов (т. е. их неспособности к функци­
ональной деятельности). Может достигаться применением
больших доз антигенов;

3) клональная супрессия — подавление функциональной
активности клеток данного клона. Данный эффект может про­
являться при совместном использовании антигенов и иммуно-
супрессирующих веществ.

Развития Т-клеточной анергии (толерантности) можно до­биться различными методами, обеспечивающими активацию Т-клеток через TCR при отсутствии сигналов от костимулиру-юших молекул взаимодействия. Такие ситуации в практических условиях «in vivo» можно моделировать, используя монокло-нальные антитела к костимулируюшим молекулам при одно­временном введении дезагрегированных антигенов или гапте-нов (растворимых антигенных детерминант).

Эти подходы могут быть использованы для подавления Т-клеточного ответа. Характерно, что введение IL-2 или стимуля­ция выработки этого интерлейкина может подавлять описан­ный выше эффект. Полагают, что один из механизмов действия адъювантов основан именно на усилении экспрессии молекул МНС класса II и костимулируюших молекул APC_S (т. е. проти­водействии вышеописанному эффекту развития анергии).

Возможности управления процессами адаптивного иммунитета

 

Теоретически, любым механизмом адаптивного иммунного ответа можно управлять. В соответствующих разделах этой гла­вы уже рассматривались вопросы, связанные с регулированием тех или иных процессов.

В этом разделе дается обобщение наиболее перспективных направлений этой проблемы.

1. Одним из основных факторов, который регулирует ин­тенсивность адаптивного иммунитета, является сам антиген. Организм реагирует на особенности его физико-химической структуры, дозы и путей поступления интенсивностью и харак­тером (ТЫ или Th2) иммунного ответа, что, по-видимому, фор­мировалось в процессе эволюции. При анализе структуры ан­тигенов особое внимание уделяют молекулярному весу, заряду, гидрофобности, эпитопной плотности (т. е. количеству анти­генных детерминант), а также жесткости конформаиионной структуры. Именно с этими особенностями и связывают спо­собность антигенов индуцировать реакции адаптивного им­мунного ответа.

Изменение указанных параметров молекулы антигена пу­тем ее химической модификации (ковалентное присоединение или элиминация тех или иных молекулярных групп) позволяет получать антигены с заданными свойствами. А это предостав­ляет значительные возможности для управления процессом адаптивного иммунитета.

Иммунным ответом можно управлять, варьируя дозой анти­гена. Очень низкие и высокие дозы могут вызывать состояние Т-клеточной (а иногда и В-клеточной) толерантности, блоки­руя развитие иммунного ответа. Средние (оптимальные) дозы способствуют развитию полноценного иммунного ответа.

Оптимальные иммунизирующие дозы антигенов определяются обычно экспериментальным путем. Конкретные количественные показатели оп­тимальной дозы зависят от физико-химических свойств антигена, места введения и особенностей иммунной системы организма-хозяина.

Другой важный показатель — это пути поступления антиге­на в организм. Известно, что внутрикожное, подкожное и вну­тримышечное введение антигенов вызывает более выраженный иммунный ответ клеточного типа. Проникновение антигена через слизистые оболочки пищеварительного и респираторного трактов приводит либо к развитию иммунного ответа гумо­рального типа, либо к полной его супрессии, вплоть до разви­тия толерантности.

Вторичный иммунный ответ

Вторичный иммунный ответ характеризуется более выра­женной интенсивностью протекания основных реакций и, как следствие, большей эффективностью защиты организма. Это может быть связано с несколькими положениями.

1. «Стартовая» численность специфичных к антигену кло­
нов клеток, при вторичном ответе, многократно выше, чем при
первичном.

2. Активация клеток памяти проходит по «сокращенной
программе», поскольку они уже находятся не в фазе покоя GO,
а в фазе G1.

3. При вторичном ответе не требуется условий для реализа­
ции многих конкурирующих реакций (например, выбора между
Thl- и Тп2-дифференцировкой, переключения классов антител
и т. д.). Эти стадии уже были пройдены при первичном ответе.

4. Рециркуляция клеток памяти способствует готовности
организма к быстрому и повсеместному контакту с антигеном
в случае его проникновения в организм.

Наиболее изученным и ярким динамичным проявлением вторичного иммунного ответа является процесс антителообра-зования. На рисунке видно, что титры М-антител при иммунном ответе практически не изменяются. Это свидетельствует о том, что М-иммуноглобулиннесушие В-клет-ки вовлекаются в ответ в том же количестве, что и при первич­ном ответе. В то же время, более специфичный IgG-ответ раз­вивается интенсивнее и по количеству антител в несколько раз превышает первичный ответ.

Приблизительно такую же динамику наблюдают и в синте­зе IgA, что обеспечивает эффективную защиту слизистых обо­лочек.

При вторичном иммунном ответе отмечаются и более выра­женные реакции клеточного иммунитета: отторжение транс­плантанта, цитотоксические реакции и т. д.

Индукция вторичного иммунного ответа определенного ти­па (клеточного или гуморального) и достаточной напряженно­сти (интенсивность ответа) является одной из основных задач при разработке вакцинирующих препаратов.

ВТОРИЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ

Именно изучение вторичного иммунного ответа послужило отправной точкой возникновения и развития иммунологии как науки. Возможность защиты человека и животных от инфекций путем предварительной их вакцинации стала в свое время сво­его рода революцией и привела к росту исследований в области иммунологии.

Позднее было установлено, что эти эффекты обусловлены наличием иммунологической памяти, материальным носителем которой являются долгоживущие Т- и В-клетки памяти. Они представляют собой группу малых лимфоцитов, основные характеристики которых — большая продолжительность жизни (годы) и способность к рециркуляции. Полагают, что клетки памяти находятся в фазе активации G1, что сокращает этапы их дифференцировки в эффекторные клетки.

Для В-клеток пямяти характерно наличие на мембране «поздних» иммуноглобулинов класса IgG и IgA (а не IgM, как у не стимулированных лимфоцитов). Кроме того, как уже упоми­налось в гл. 7.4.2, на их мембранах экспрессирован Вс1-2⁺⁺, обес­печивающий им длительную защиту от апоптоза. Считается, что образуются они в зародышевых центрах вторичных фолликулов.

Т-клетки памяти менее изучены. Допускают даже, что Т-клетками памяти являются просто долгоживушие эффектор­ные Т-клетки. Среди них присутствуют как CD4⁺, так и CD8+. Считается, что образуются они в тимусзависимых зонах лимфо-идных органов — параартериальных муфтах. Отличительный признак этих клеток — экспрессия на их мембранах (вместе с другими Т-клеточными маркерами) молекулы Вс1-2⁺⁺ и CD45 RO (вместо CD45 RA).