Иммунные комплексы

Иммунные комплексы, образованные в результате взаимодействия антител с антигеном, существуют, как правило, в растворимой форме. Обычно они вы­водятся почками или утилизируются макрофагами. Однако при некотором избытке антигена, могут обра­зовываться нерастворимые комплексы, выпадающие в виде преципитата. Этому способствует и недоста­точная активность комплемента (в норме, при связы­вании компонентов комплемента преципитирующи-ми комплексами, последние растворяются). Неспо­собность фагоцитов элиминировать эти преципитаты (в результате низкой активности или их неспособ­ность связывать некоторые классы антител, IgA, на­пример) также резко усугубляет эти процессы. Чаше всего иммунные комплексы откладываются на эндо­телии сосудистых стенок и на базальной мембране.

Преципитация иммунных комплексов влечет за собой целый ряд событий:

1) происходит активация комплемента по классическому пути;

2) накопление компонентов комплемента
СЗа и С5а (анафилатоксинов) привлекает
в место развития реакции макрофаги, нейтро-
филы и тучные клетки, которые инициируют
развитие реакций внеклеточного цитолиза;

3) в сосудах происходит агрегация тром­боцитов.

Все эти вместе взятые реакции способст­вуют развитию воспаления в месте проникно­вения антигена (аллергена).

Аллергию начали изучать довольно давно, еше в начале прошлого века. В связи с этим в литературе часто встречается описание феноменов экспериментального проявления некото­рых типов аллергий (например, феномен Артюса, анафилакти ческий шок и др.). В настоящее время расшифровка молеку­лярных механизмов этих реакций позволяет более ясно пред­ставлять их природу. Приведем несколько примеров:

1. Анафилактический шок вызывается образованием комп­
лексов IgE — аллерген и фиксацей их на тучных клетках. Ин­
тенсивно выделяющийся в результате дегрануляции гистамин
и другие продукты способствуют быстрому развитию коллапса
и смерти (тип I).

2. Феномен Артюса, связанный с фиксацией иммунных
комплексов на клетках эндотелия. Описанный выше механизм
(тип III) приводит к поражению этих клеток, повышению про­
ницаемости кровеносных сосудов. Это влечет за собой клини­
ческие проявления — отек, геморрагии и некроз на месте вве­
дения антигена.

3. Феномен Овери: антигены, связываясь с фиксированны­
ми на мембранах базофилов антителами, индуцируют их дегра-
нуляцию и развитие воспаления. В результате повышается про­
ницаемость сосудов, которая обнаруживается по прокрашива­
нию краской (вводимой внутривенно) места инъекции аллерге­
на (тип III).

АЛЛЕРГИЯ

Этот процесс может играть важную роль в защите от круп­ных чужеродных объектов, особенно паразитарного характера. Считается, что именно в этом главное биологическое предна­значение гистамина, гепарина и других активных веществ.

Таким образом, в реализации большинства реакций как врожденного, так и приобретенного иммунитета используются одинаковые «базовые» механизмы. Однако приобретенная в процессе иммунного ответа специфичность к конкретному ан­тигену позволяет значительно усилить эффективность борьбы с инфекцией — благодаря специфически направленному дейст­вию лигандов-антител и активирующих цитокинов. Последние продуцируют разнообразные клетки иммунной системы, преж­де всего, активированные антигеном Т-хелперы.

АЛЛЕРГИЯ

Явление аллергии часто относят к иммунопатологии и «ошибкам иммунитета». Тем не менее, аллергические реакции развивались в процессе эволюции именно как защитные, осо­бенно против крупных чужеродных объектов (гельминтов, на­пример). Эту роль аллергические реакции и продолжают играть при многих инфекционных и паразитарных болезнях.

Однако высокая интенсивность и «целевая направлен­ность» таких реакций не всегда оправдана и наносит значитель­ный вред организму больного. В связи с этим такие реакции ча­сто называют гиперчувствительностью. Многие авторы вообще предполагают рассматривать реакции аллергии как «нежела­тельный» побочный эффект.

Во многих случаях имеется индивидуальная чувствитель­ность к развитию аллергических реакций. RGell и R.Coombs предложили разделить все известные виды гиперчувствитель­ности на четыре основных типа, (см. табл. 7.2).

Согласно их классификации различают:

Тип I. Реакция гиперчувствительности немедленного типа, инициируемая иммуноглобулинами класса Е (реагина­ми). Эти антитела фиксируются на тучных клетках и базофилах (через FeeRI-рецептор). При фиксации антигена (аллергена), на связанных с мембранами антителах или при адсорбции на FceRI-рецепторе клеток комплекса «IgE—атиген», развивается дегрануляция базофилов и тучных клеток.

Тип II. Гиперчувствительность цитолитинеского типа, обусловленная адсорбцией антигенов на поверхности каких-либо клеток (чаще — эпителия или эндотелия сосудов). Образу­ющиеся к этим антигенам антитела (обычно IgG 1- и IgG3-ioiac-сов), соединяясь с антигеном, индуцируют развитие реакций активации комплемента и комплиментзависимого цитолиза

Активация фагоцитоза

В фагоцитарных реакциях неспецифического иммунитета связывание с объектом фагоцитоза происходит с помощью ле-ктинов и других неспецифических рецепторов. «Ар­мирование» (от англ. arm — вооружение) фагоцитов антитела­ми (т. е. адсорбция антител на поверхности фагоцита через Fc-рецепторы) резко повышает их фагоцитарную активность в от­ношении специфической мишени. Обычно «армирование» ма­крофагов происходит через Fc-yRl рецепторы. Такие макрофаги в научной литературе часто называются «иммунными» макро­фагами В другом варианте антитела вначале фиксируются (Fab фрагментами) на поверхности крупного объекта, опсонизируя его. В дальнейшем, через Fc-рецепторы, этот комплекс присое­диняется к фагоциту.

Реакции контактного и внеклеточного цитолиза, связанные с антителами

Обычные реакции цитолиза, развиваемые факторами есте­ственного иммунитета, могут быть значительно усилены в от­ношении какого-либо объекта при «армировании» киллерных клеток специфичными к этому антигену антителами. Можно отметить несколько таких эффектов.

1. «Иммунные» макрофаги (т. е. «армированные» антитела­ми) при взаимодействии с соответствующим специфическим антигеном на поверхности мишени получают очень сильный активируюший сигнал. В результате их потенциал для внеклеточ­ного и контактного цитолиза резко усиливается. Возрастает так­же бактерицидная и переваривающая способность этих клеток.

2. Другим типом клеток, увеличивающих свою эффектив­
ность за счет взаимодействия антител и антигенов, являются
NK-клетки, точнее, их субфракция (так называемые К-клетки).
Они несут на своей поверхности рецептор FC7RIH (CD 16), спо­
собный связываться с IgGl и IgG3. В случае опсонизации ми­
шени антителами этого класса в реакцию могут включаться ес­
тественные киллеры (NK). Тогда начинаются антителозависи-
мые цитотоксические реакции контактного киллинга.

3. Достаточно эффективной киллерной реакцией является
внеклеточный цитолиз, развиваемый эозинофилами. Эти клет­
ки несут на мембране рецепторы FC7RII (CD32) и FceRI I
(CD23). При опсонизации мишени антителами классов IgG и
IgE эозинофилы присоединяются к ним через эти рецепторы и
целенаправленно осуществляют функцию внеклеточного цито­
лиза (см. гл. 3.2.1 и 6.3.2). Особенно важны для этих реакций ан­
титела класса Е, присоединяющиеся через FceRI I-рецептор.
Значимую роль отводят здесь также IL-5 (активатору эозино-
филов), продуцируемому Th2- клетками.

4. Освобождение активных субстанций тучными клетками
и базофилами тоже связано с функциями специфических анти­
тел. Эти клетки несут на своей поверхности высокоаффинный
рецептор к IgE (FceRI). Он способен связывать антитела класса
Е как в составе иммунных комплексов, так и в свободном со­
стоянии. Антиген взаимодействует с антителами, фиксирован­
ными на мембране, или же иммунные комплексы присоединя­
ются к мембранным рецепторам клеток. Антиген, как бы «стя­
гивает» эти рецепторы и индуцирует сигналы, вызывающие де-
грануляцию. В результате этого в окружающую среду в боль­
шом количестве поступают гистамин, гепарин, эйкозаноиды,
цитокины и другие активные вещества. Эти вещества играют
основную роль в развитии некоторых аллергий
приводящих к воспалению.

РЕАКЦИИ ИММУНИТЕТА, СВЯЗАННЫЕ С ФУНКЦИЕЙ АНТИТЕЛ

Как упоминалось выше, антитела — это бифункциональ­ные молекулы, вариабельные области которых обладают специ­фичностью к какому-либо антигену, а Fc-фрагмент имеет соот­ветствующие рецепторы на мембранах многих клеток.

В связи с этим антитела способны:

1) образовывать растворимые и нерастворимые комплексы
с антигеном;

2) опсонизировать крупные объекты, адсорбируясь своими
Fab-фрагментами на поверхности этих объектов;

3) через Fc-рецепторы адсорбироваться на мембранах неко­
торых клеток и армировать их (т. е. во 2-м и 3-м случае они вы­
полняют функции лиганда для специфического связывания ан­
тигена с поверхностью клетки);

4) активировать комплемент по классическому пути.

Такие свойства иммуноглобулинов позволяют клеткам вро­жденного неспецифического иммунитета выполнять свои за­щитные функции более прицельно и эффективно, используя антитела.

Специфическая нейтрализация

Реакция нейтрализации инфекта может идти путем просто­го присоединения антител к антигену. Особенно нагляден при­мер растворимых молекул с ферментативной или токсигенной активностью. Антитела, присоединяясь к такому растворимому антигену, стерически изменяют его конформационную струк­туру, меняют гидрофобность и электрический заряд молекулы. В результате фермент или токсин уже не может выполнять свои функции и нейтрализуется. Следствием этого может быть инги-биция патогенных эффектов возбудителя (возможно, даже и его жизнеспособности).

В наибольшей степени эти функции свойственны антите­лам классов IgA и IgG2.

Активация комплемента и цитолиз

Антитела, при взаимодействии со специфическим антиге­ном, активируют комплемент по классическому пути, что при­водит к образованию цитолитического комплекса на поверхно­сти клетки мишени. В конечном итоге это вызывает лизис клет­ки, несущий этот специфический антиген.

Различные реакции, связанные с образованием комплексов антиген—антитело, так или иначе способствуют развитию ме­ханизмов активации комплемента. Это приводит к многообраз­ным неспецифическим реакциям (опсонизация, хемотаксиче-ские эффекты, анафилаксия и т. д.), самыми непосредственны­ми участниками которых являются активированные компонен­ты комплемента

Атителообразования

Важную роль в процессе антителообразования отводят ме­ханизму переключения классов антител. Обычно на начальных этапах первичного иммунного ответа синтезируются в основ­ном антитела класса М. Они появляются на 2—3-й день после введения антигена.

На более поздних этапах появляются IgG, IgA и IgE. Перек­лючение на выработку этих, более специфичных антител, обла­дающих более выраженным аффинитетом, осуществляется на уровне клеток-предшественников антителопродуцентов. При этом вначале изменяется класс мембранных рецепторов (BCR). И при переключении на синтез секретируемых иммуноглобу­линов класс антител больше не меняется.

Для реализации переключения необходимо присутствие цитокинов:

IL-4 — для переключения на синтез IgGl и IgE;

IFNa — для переключения на синтез IgGl и IgG3;

Трансформирующий фактор роста (TGF) — для переключе­ния на синтез IgA

Отмечают, что переключение в значительной степени связано с Т-клет-ками. Перестройка структур ДНК зависит от сигналов, передаваемых через CD40L и цитокины.

В процессе даже первичного иммунного ответа сродство (аффинность) антител существенно возрастают (в 10—100 раз). Полагают, что это связано с селекцией клонов В-лимфоцитов, обладающих наибольшим сродством к структурам антигена. Такой процесс — повышения аффинности антител в течение иммунного ответа — называют «созреванием аффинности ан­тител».

Предлагают выделять четыре фазы в процессе первичного гуморального ответа.

1. Лаг-фаза — период после проникновения антигена, ко­
гда антитела в крови еще не обнаруживаются.

2. Лог-фаза — период логарифмического нарастания тит­
ров антител.

3. Плато-фаза — период, характеризующийся стабиль­
ным уровнем антител в крови.

4. Фаза затухания — период, в течение которого титры
антител снижаются.

Время развития этих фаз и титр синтезируемых антител за­висят от природы и структуры антигена, состояния организма, от дозы, путей проникновения антигена и т. д.

В процессе развития гуморального иммунного ответа про­исходит образование и накопление другого важного продукта — В-клеток памяти. Они представляют собой популяцию неболь­ших долгоживуших лимфоцитов, имеющих на своей поверхно­сти большое количество экспрессированных молекул Вс1-2⁺⁺, что надежно защищает их от апоптоза. Другой их важный опо­знавательный маркер — экспрессированные на мембране IgG или IgA (наивные В-лимфоциты несут в основном IgM).

Установлено, что В-клетки памяти образуются в зародыше­вых центрах вторичных фолликулов. В настоящее время не из­вестны точные механизмы, которые детерминируют процессы развития В-клеток в цитоплазматические клетки или В-клетки памяти. Однако отмечается, что важную роль в этих процессах играют IL-1 и наличие мембранного рецептора CD23. Из вто­ричных фолликулов, В-клетки памяти поступают в кровяное русло. Здесь они циркулируют довольно длительное время (ме­сяцы и годы).

Таким образом, В-клетки памяти — это циркулирующие долгоживущие клетки, готовые к быстрой пролиферации и синтезу антител.

Продуктивная фаза иммунного ответа

(синтез антител)

Под продуктивной фазой гуморального иммунного ответа понимают процессы, в результате которых образуются эффек-торные клетки — плазматические клетки продуцирующие ан­титела, а также В-клетки памяти.

После размножения, инициированного событиями, опи­санными в предыдущем разделе, бластные В-клетки дифферен­цируются сначала в плазмобласт, а затем в плазматическую клетку. Эти процессы происходят в медуллярных шнурах лим­фатических узлов, а также в белой и красной пульпе селезенки. Плазматические клетки слизистых оболочек мигрируют в Lamina propria слизистых оболочек. Возможно, что существу­ют и другие варианты.

Основной же механизм дифференцировки В-лимфоцитов заключается в том, что происходит переключение синтеза мем­бранных иммуноглобулинов (BCR) на растворимые молекулы, секретируемые во внеклеточное пространство. Секретируемые иммуноглобулины представляют собой антитела с той же спе­цифичностью, что и BCR. При этом интенсивность синтеза им­муноглобулинов резко возрастает.

Синтез различных цепей иммуноглобулинов происходит в полисомах клетки. Сборка идет на мембранах комплекса Гольджи. Полагают, что сборка может выполняться двумя путями.

В первом случае сначала собираются тяжелые цепи, а затем к ним при­соединяются легкие цепи. Во втором случае сначала собирается блок из одной тяжелой и одной легкой цепи. Затем два подобных блока соединя­ются. В аппарате Гольджи антитела подвергаются гликозилированию, пос­ле чего секретируются из клетки во внеклеточное пространство.

Зрелая цитоплазматическая клетка не делится и продуциру­ет антитела только одной специфичности (т. е. она моноспеци­фична). Продолжительность жизни плазматических клеток со­ставляет 4—7 суток. После выработки своего ресурса плазмати­ческие клетки подвергаются апоптозу.

Тимусне зависимый ответ

В-клетка в результате такого контакта получает через BCR и CD40 мощный сигнал, который вызывает у нее пролифера­цию (размножение) и дифференцировку в плазматические клетки. Этому способствуют и вырабатываемые Т-хелперами цитокины IL-4, 5, 6, 10.

Т-хелперы, получая сигнал в основном через TCR и рецеп­тор CD28 (см. рис. 3.5), дифференцируются в Th-2 клетки (хелперы гуморального ответа) и начинают секретировать цитоки-ны, необходимые для дальнейшего развития и дифференциров-ки В-клеток (IL-4, 5, 6, 10). В-клетки, выступая в роли антигенпрезентирующих клеток, как бы «склоняют» контакти­рующие с ними ThO-клетки «на свою сторону», и развитие им­мунного ответа идет по гуморальному типу.

 Второй — тимусне зависимый ответ не требует вклю­чающей роли Т-хелперов и развивается в ответ на антигены, получившие название тимуснезависимых,

В настоящее время считают, что эффект тимуснезависи­мых антигенов подобен эффекту митогенов и связан с их стро­ением. Одни антигены, связываются на поверхности лимфо­цита одной своей частью с BCR, а другой — с рецепторами для митогенов. При накоплении достаточного (порогового) их уровня на поверхности клетки, включается митогенный сиг­нал, который инициирует пролиферацию и дифферениииров-ку В-клеток.

Другие антигены имеют строение цепей с периодически по­вторяющимися фрагментами. Это способствует многоточечно­му связыванию рецепторов на поверхности В-лимфоцитов, ко­торое и обусловливает включение митогенного сигнала.

Считается, что развитие тимуснезависимого иммунного от­вета происходит вне зародышевых центров, возможно даже — вне лимфоидных органов.

В дальнейшем, после нескольких стадий делений (проли­ферации), наступает продуктивная фаза образования антител.

Пептид

Если структура антигенного эпитопа оказалась комплиментарной BCR (положительное распознавание), В-лимфоцит получает соответствующий сигнал. При этом важную роль в процессе взаимодействия играют коре-цепторные молекулы В-клеток (CD2I, которые связываются с рецептора­ми CD23 на поверхности дендритных клеток). Формируется комплексный сигнал, который приводит к экспрессии на поверхности В-лимфоцита мо­лекулы Вс1-2, супрессирующей апоптоз. Это способствует тому, что клетка с таким маркером выживает и участвует в дальнейшем развитии иммунно­го ответа.

Все остальные В-клетки, не получившие такого сигнала (в результате неспецифичности BCR, неспособности связываться с дендритной клеткой или аутореактивные) и не получившие команды для экспрессии Bcl-2, под­вергаются апоптозу и погибают.

Образовавшийся на поверхности В-лимфоцита комплекс BCR — антиген, погружается внутрь лимфоцита, где подверга­ется частичному расщеплению — процессингу.

Образующиеся в ходе процессинга антигенные пептиды встраиваются в молекулы МНС класса II и экспресс ируются на поверхность В-клетки для предоставления Т-хелперам.

Таким образом, пептид, который предоставляется Т-хелпе­рам, является составной частью той же молекулы, что и эпитоп, распознаваемый BCR. Однако он абсолютно не идентичен ему. Его природа и структура может быть совершенно иной. Если эпитоп, распознаваемый BCR, может быть пептидной, полиса-харидной или иной природы, то эпитоп для Т-хелперов — обя­зательно пептид

Полагают, что имеется определенный биологический смысл в таком, казалось бы, громоздком механизме. Он заклю­чается в том, что в данном случае у В-клеток резко возрастает вероятность контакта с Т-хелперами, несущими специфич­ность к различным частям антигенной молекулы, которую уже распознал BCR. То есть В-лимфоцит, имеющий одну специ­фичность, может получать стимулируюший сигнал не от одно­го, а от нескольких вариантов Th, имеющих специфичность к различным эпитопам той же молекулы антигена.

Распознавание Т-хелперами соответствующей структуры на поверхности В-клетки (антигенного пептида в комплексе с молекулой МНС класса II) влечет за собой последствия как для В-лимфоцита, так и для этого Т-хелпера

ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ

 

Специфический гуморальный иммунный ответ обусловлен секрецией В-лимфоцитами и плазматическими клетками спе­цифичных для антигена молекул, называемых антителами. Как упоминалось выше, антитела обладает бифункциональной ак­тивностью и могут связываться как с антигеном, так и с соот­ветствующими рецепторами на поверхностях мембран многих клеток. Это их свойство и обусловливает огромное многообразие иммунологических реакций. Различают две фазы гумораль­ного иммунного ответа — индуктивную и продуктивную.

Индуктивная фаза гуморального ответа (распознавание антигена и взаимодействие с Т-хелперами)

Под индуктивной фазой гуморального иммунного ответа понимают процессы, в течение которых В-лимфоциты получа­ют ряд необходимых сигналов для своей пролиферации и диф-ференцировки.

В механизмах получения стимулирующих сигналов у В-клеток имеются некоторые особенности. Это связано со спо­собностью В-лимфоцитов выполнять роль специфической ан-тигенраспознаюшей клетки, которая может как процессиро-вать антиген, так и представлять его Т-хелперам, в составе ком­плекса с молекулами МНС класса II.

Различают два механизма включения В-клеток — тимусза-висимый и тимуснезависимый.

/. Первый — тимусзависимыйу требует участия в этом процессе активированных Т-хелперов (CD4⁺).

Полагают, что Т-хелперы предварительно должны быть ак­тивированы антигеном, презентированным другими APC_S (подробнее о процессах переработки антигена, его процессинге и презентации см. гл. 3.3). При этом отмечают, что В-лимфоци­ты имеют как бы два центра связывания (в этом проявляется их двойная природа — антигенраспознаюшей и антигенпрезенти-рующей клетки).

В-лимфоциты связывают свободные антигены соответству­ющей специфичности через В-клеточный рецептор (BCR). То есть образуется комплекс BCR — антиген.

Необходимо отметить ту важную роль, какую играют фолликулярные дендритные клетки. Они способны длительно сохранять антигены на сво­ей поверхности, особенно в виде иммунных комплексов. Именно к этим антигенам, представленным на поверхности фолликулярных дендритных клеток, и «апробируют» сродство своих BCR те лимфоциты, которые при­сутствуют в составе лимфоидных фолликулов.

Основной механизм киллинга

Основной механизм киллинга практически идентичен ме­ханизму с использованием перфоринов и гранзимов, который неспецифически развивают NK-клетки (см. гл. 6.3.4). Однако в отличие от неспецифических NK-клеток, репертуар киллерно-го механизма Т-клеток более разнообразен и совершенен.

Наряду с высвобождением гранул, важную роль в киллинге мишеней играет экспрессия на поверхности киллера лиганда для молекул Fas (CD95, молекулярная масса 48 кДа). Этот ли-ганд (FasL), взаимодействуя с Fas-молекулами мишени, переда­ет «сигнал смерти» внутрь клетки, что и вызывает ее програм­мированную гибель (апоптоз). Считается, что в передаче ле­тальных сигналов клеткам-мишеням может участвовать также и TNFa, который секретируют Т-киллеры (CD8⁺). При этом апоптоз может развиваться и после того, как Т-киллер отделил­ся от мишени.

Отмечают, что строение Fas-молекул и рецептора для TNFcx очень похожи, a TNFa обусловливает гибель клетки-мишени также по механизму апоптоза. (Иногда киллерные эффекты че­рез Fas-молекулы могут развивать и CD4⁺ клетки.)

При взаимодействии этих рецепторов включается сигнал через молеку­лы, связанные с доменом гибели (DD) во внутриклеточной части рецепто­ра Fas. Эти сигналы приводят к активации сериновых протеиназ — каспаз. Последние через каскад реакций активируют эндонуклеазы, а те, в свою очередь, включают дефрагментацию ДНК. Механизм расщепления ДНК — основной механизм апоптоза.

Цитотоксическая реакция Т-клеток

Специфический цитотоксический эффект (специфический контактный киллинг) обычно развивают Т-киллеры, т. е. Т-клетки, как правило, несущие маркер CD8⁺. Активацию этих клеток обусловливают АРС$. Однако антиген (пептид) должен быть встроен не в продукты МНС класса II, а в молекулы МНС класса I (см. гл. 3.5.2). Такая активация может быть обусловле­на распознаванием антигена Т-клеточным рецептором и вклю­чением костимулируюших молекул CD28—CD80. Конечным результатом этого процесса является активация Т-киллера, его бласттрансформация и экспрессия на его поверхности рецепто­ров для IL-2. В дальнейшем присутствующие здесь же активи­рованные Т-хелперы (ТЫ) выделяют IL-2. Выполняя роль фа­ктора роста, цитокин заставляет данный клон Т-киллеров про-лиферировать. Кроме того, IL-2 могут вырабатывать и сами СО8⁺-клетки, что обеспечивает им размножение по аутокрин-ному механизму самоподдержания.

Следует отметить, что мембранный контакт для пре-Т-кил-леров с Т-хелперами абсолютно не обязателен (как это счита­лось раньше), а активация вполне может происходить с помо­щью цитокинов. Более того, описаны условия, когда диффе­ренциация Т-киллеров происходила вообще без помощи Т-хел­перов. Для этого необходима высокая концентрация IL-2, TNFa и/или IL-15.

Таким образом, контакт со специфическим пептидом вклю­чает каскад реакций, благодаря которым возникает возмож­ность пролиферации и накопления большого количества кле­ток специфического клона. В дальнейшем эти клетки обеспе­чивают цитотоксический киллинг клеток-мишеней, на поверх­ности которых экспрессированы антигены нужной специфич­ности в комплексе с молекулами МЫС класса I.

Реакции замедленного типа

Реакции замедленного типа могут развиваться только в организме, в ко­тором имеется многочисленная популяция специфических для данного антигена Т-хелперов, вернее, ThI-клеток. Такая ситуация может разви­ваться в инфицированном, вакцинированном или специально сенсибили­зированном организме. Гиперчувствительность замедленного типа являет­ся одной из форм защиты организма от инфекта.

При этом вначале развивается индуктивная фаза, в которой, как отме­чено выше, происходит активация ThO (CD4⁺), а затем их дифферении-ровка. В данном случае в направлении ТЫ. Затем во второй (эффектор-ной) фазе реакции эти Thl клетки взаимодействуют с АРС$, презентирую­щими им тот же антиген. Возникает сигнал (через TCR), который усилива­ется взаимодействием костимулирующей молекулы CD28 (со стороны ТЫ) и молекулы CD80 (со стороны макрофага). При этом Thl активирует­ся и начинает синтезировать цитокины IFN7, IL-2, TNFa, GM-CSF.

Эти цитокины (особенно IFN7 и TNFa) мошно активируют макро­фаги, которые приобретают выраженные бактерицидные и цитолитиче-ские свойства. Одновременно они сами выделяют большой набор цито-кинов (IL-1, IL-6, TNFa, IL-12), хемокины, О₂'^ N0 и другие продукты. Большое количество таких цитокинов обусловливает развитие широко­го спектра обших и местных реакций. Вырабатываемые хемокины и про­дукты деструкции тканей привлекают в очаг новые моноциты. Присут­ствие GM-CSF стимулирует миелопоэз, а IL-2 — пролиферацию Т-лим-фоцитов.

Характерно, что воспалительная реакция сопровождается при этом до­вольно слабо выраженной сосудистой реакцией. Вместе с тем в очаге вос­паления развивается интенсивная инфильтрация тканей, что выражается в сильном уплотнении воспаленного участка.

Таким образом, в основе гиперчувствительности замедлен­ного типа лежит не активность цитотоксических CD8⁺ Т-лим-фоцитов (как считалось раньше), а деятельность Т-хелперов (CD4⁺ клеток), активирующих макрофаги, которые в свою оче­редь и вызывают воспалительную реакцию.

КЛЕТОЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ

Следует отметить, что тип иммунного ответа во многих слу­чаях может служить прогностическим признаком. Например, появление высоких титров антител при туберкулезе или лепре означает неблагоприятный прогноз для течения болезни.

Таким образом, запуск реакций специфического иммунно­го ответа обычно имеет в своей основе:

1) развитие воспалительной реакции в лимфоидном органе;

2) концентрацию антигенспецифических клонов лимфоци­
тов;

3) активацию и пролиферацию Т-хелперов с дальнейшей
ориентацией дифференцировки в ТЫ-клетки (клеточный им­
мунный ответ) или в Th2 (гуморальный иммунный ответ).

КЛЕТОЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ

Клеточный иммунный ответ довольно разнообразен, и не все его проявления достаточно изучены.

В настоящее же время можно выделить несколько типов клеточного иммунного ответа, которые различаются как по ме­ханизму реакции, так и по составу участвующих клеток:

1) реакция гиперчувствительности замедленного типа;

2) цитотоксический Т-клеточный ответ;

160

3) реакция отторжения трансплантанта. Из них первые две наиболее значимы для инфекционной патологии и потому будут рассмотрены подробнее.

Гиперчувствительность замедленного типа

Гиперчувствительность замедленного типа была одной из первых иммунологических реакций, которая использовалась для диагностики туберкулеза, и потому довольно хорошо изу­чена.

В основе реакции замедленного типа лежит специфическое иммунное воспаление, которое развивают неспецифические клетки — макрофаги. Однако для развития такой воспалитель­ной реакции макрофаги должны быть активированы специфи­ческими Т-хелперами. Это подразумевает, что организм должен быть сенсибилизирован (т. е. предварительно должен контакти­ровать с определенным антигеном). Благодаря этому в организ­ме появляются Th-клетки, специфически распознающие этот конкретный антиген.

После контакта с клетками APC_S, презентирующими анти­ген, Т-хелперные клетки начинают выделять смесь цитокинов (IFN7, TNFa, IL-2). Эти цитокины мощно активируют макро­фаги. В ответ макрофаги развивают реакции респираторного взрыва и секреторной дегрануляции, секретируют NO" и ее ме­таболиты. Это способствует разрушению не только инфекта, но и собственной ткани. В результате, на месте проникновения инфекта (или антигена) развивается локальное воспаление, вы­ражающееся в формировании ограниченной плотной припух­лости.

Вакцинация с полным адъювантом

В «решении» дилеммы — пойдет ли ответ по клеточному или гуморальному типу — принимают участие многие факторы. Прежде всего, это зависит от структуры и дозы самого антигена, а также от путей его проникновения в организм. Так, дифферен­циации в ТЫ и развитию клеточного ответа способствуют:

— высокие или очень низкие дозы антигена;

— наличие в его составе гидрофобных групп;

— представление антигена макрофагами и дендритными клет­
ками лимфоузлов;

— высокие концентрации 11-12 в микроокружении лимфоцитов;

— проникновение антигена через кожные барьеры.
Дифференцировке в Th2 и развитию гуморального ответа способствуют:

— средние дозы антигена;

— презентация антигена В-клетками;

— высокие концентрации IL-4 и микроокружение селезенки или
лимфоидных органов слизистых оболочек;

— пероральное или интраназальное проникновение антигена.

Для направления дифференцировки ThO в нужную сторону существуют различные вещества. Например, вакцинация с полным адъювантом Фрейнда приводит к развитию клеточного от­вета (ТЫ), а совместно с алюмокалиевыми квасцами или гид­роокисью алюминия — к гуморальному (Th2). Для усиления дифференцировки в направлении Th2 клеток используется так­же холекалышйферрол.

Если образуется «перевес* той или иной популяции, то это положение впоследствии только укрепляется, поскольку суще­ствует их взаимный антагонизм. Продукт ТЫ — интерферон 7 подавляет развитие Th2 клеток, а продукт Тп2-клеток — IL-10 подавляет развитие Thl хелперов. Эти механизмы поддержива­ют определенную доминантность и антагонизм клеточной и гу­моральной форм иммунного ответа. По всей видимости, орга­низм как бы «нашупывает», какой механизм наиболее эффек­тивен для нейтрализации возбудителя, и затем концентрирует­ся именно на нем, не «тратя силы» на реализацию неэффектив­ных механизмов.

Тем не менее, в естественных условиях инфекционного про­цесса проявления недоминантной формы тоже могут сохранять­ся, особенно на ранних этапах развития инфекционной болезни.

Антиге­ны

Как правило, для запуска иммунного ответа (для большин­ства антигенов) требуется активация Т-хелперов — Th. Антиге­ны, ответ на которые развивается с помощью Th, получили на­звание тимусзависимых, а сам ответ — тимусзависимым им­мунным ответом. Другой вариант, когда участия Th не требует­ся, называют тимуснезависимым иммунным ответом.

Полагают, что активация Th происходит следующим образом. В тимус­зависимых зонах лимфоидных органов Th контактируют в норме с денд­ритными клетками. В условиях «улавливания» такой контакт часто устана­вливается через экспрессированные на дендритных клетках молекулы ICAM-1, взаимодействующие с интегрином LFA-1. При распознавании Т-хелпером соответствуюшего антигенного комплекса на поверхности АРС возникает сигнал, который активирует интегрин и делает всю связь более прочной. В этом случае возникает еще одна связь: корецептор CD28 взаи­модействует с CD80 и С D86 на мембране дендритной клетки

В итоге через TCR и корецепторы в клетку подается сигнал, приводя­щий к активации клетки и экспрессии на ее поверхности рецептора для IL-2.

Сущность этого внутриклеточного сигнала состоит в реакции фосфори-лирования тирозина, осуществляемой тирозинкиназами, ассоциирован­ными с корецепторами CD4. В дальнейшем запускается каскад реакций, в которых существенную роль играют тирозинкиназы разных групп. В ито­ге это приводит к активации фосфолипазы С. Она индуцирует высвобож­дение внутриклеточного Са⁺⁺, который связывается с кальциневрином и активирует цитоплазматические факторы транскрипции. Мигрируя в яд­ро, они включают гены, необходимые для выработки IL-2 и экспрессии ре­цепторов для IL-2. (подробнее см. гл. 3.6.2). К тому же эти Т-хелперы начи­нают сами выделять IL-2, включая самоактивируюший механизм запуска пролиферации. То есть в результате происходит усиленное размножение клеток данного клона. Биологический смысл этого явления вполне поня­тен — оно позволяет в короткое время увеличить малочисленную популя­цию антигенспецифических клеток во много раз.

После нескольких делений (такие клетки называют ThO-клетки) происходит разделение хелперов на две основные суб­популяции, ТЫ и Th2 (см. гл. 3.5.2), определяющие в дальней­шем преимущественный тип иммунного ответа — клеточный или гуморальный.

ЗАДЕРЖКА (УЛАВЛИВАНИЕ) ЛИМФОЦИТОВ

И ЗАПУСК НАЧАЛЬНЫХ ЭТАПОВ АДАПТИВНОГО

ИММУННОГО ОТВЕТА

Сразу же после доставки в лимфатический узел продуктов из очага воспаления (антигенов, продуктов активированных клеток и т. д.) в соответствующем лимфоидном органе развива­ются процессы, напоминающие реакции локального воспале­ния. При этом развивается сосудистая реакция, а активирован­ные макрофаги и клетки стромы лимфоузла начинают выделять воспалительные цитокины (IL-1, TNFa, IL-6), пептиды-хемо-кины и др. Интенсивность кровотока и рециркуляция при этом возрастают.

Вслед за этим развивается интересный эффект, получив­ший название задержки или улавливания («ареста») лимфоци­тов.

Вначале под влиянием цитокинов (особенно р-хемокинов) происходит задержка в лимфоузле всех лимфоилных клеток. Через несколько минут отток восстанавливается, но сохраняется запрет на отток клеток, несущих специфичные рецепторы к данному антигену.

Полагают, что эффекты задержки оттока лимфоцитов развиваются в от­вет на специфическое связывание лимфоиитарных рецепторов с антиге­ном. Причем этот процесс совпадает с начальным этапом активации кле­ток воспалительными цитокинами.

Таким образом, в течение короткого времени (несколько часов) в лимфоузле происходит скопление основной массы ан-тигенспецифичных лимфоцитов организма. Эффект этого ме­ханизма очень результативен для развития иммунного ответа, поскольку концентрация циркулирующих клеток, более или менее специфичных к данному антигену, вначале чрезвычайно мала. Механизм же улавливания позволяет эффективно кон­центрировать их в одном месте.

Исходным для запуска адаптивного иммунного ответа явля­ется момент, когда в региональном лимфоидном органе при­сутствуют:

1) антигенпрезентируюшие клетки, несущие на своей по­
верхности антигены в комплексе с молекулами МНС класса II;

2) активированные лимфоциты разных популяций, специ­
фичные к данному антигену;

3) микроокружение, обеспечивающее синтез соответствую­
щих цитокинов — IL-1, IL-12, хемокинов и др.

АДАПТИВНЫЙ (ПРИОБРЕТЕННЫЙ) ИММУНИТЕТ

 — ВТОРАЯ (СПЕЦИФИЧЕСКАЯ) ЛИНИЯ ИММУННОЙ ЗАЩИТЫ

Реакции адаптивного иммунитета развиваются сразу же вслед за реакциями воспаления, В организме они сводятся к отбо­ру и быстрому размножению лимфоцитарных клонов, способных специфически распознавать антигены возбудителя. В дальней­шем клетки этих клонов, дифференцируясь, вырабатывают спе­цифически направленные молекулы — антитела, или, специфиче­ски распознавая мишени, убивают их.

Антитела резко усиливают эффективность реакции первой линии защиты (фагоцитоза, внеклеточного цитолиза, цитолити-ческих эффектов комплемента и др.) Они повышают «прицель-ностъ» действия этих реакций, указывая направление атаки фа­кторам врожденного неспецифического иммунитета.

Как следует из предыдущего раздела, включение первой ли­нии иммунной защиты основано на проявлении реакций врож­денного иммунитета. Развиваются они благодаря древним, эво-люционно закрепившимся механизмам распознавания компо­нентов возбудителей и материала собственных поврежденных клеток. Для удаления из организма непатогенных и слабовиру­лентных микроорганизмов этих факторов, по всей видимости, вполне достаточно.

В случае же массивного заражения или высокой вирулент­ности внедрившихся микроорганизмов в защиту вступает вто­рая, более специализированная линия обороны.

Включается она практически одновременно с развитием реакций неспецифического, врожденного иммунитета. Однако для ее развития требуется время, поэтому проявляется она не­сколько позже.

ТРАНСПОРТ АНТИГЕНОВ

Развитие специфических иммунных реакций требует взаи­модействия разных клеток, и прежде всего Т- и В-лимфоцитов, которые способны распознавать специфичность антигенов. Наиболее благоприятные условия для такого взаимодействия имеются только в структурах специализированных органов. Ими, как уже было сказано, являются вторичные органы лим-фоидной системы (лимфоузлы, селезенка и др.).

Таким образом, антиген (нативный или разрушенный) мо­жет быть доставлен из очага воспаления в местный лимфоид-ный орган либо с током лимфы (или крови), либо антигенпре-зентирующими клетками. Полагают, что второй путь более со­вершенен и является основным.

Примером поступления антигена в лимфатический узел мо­жет служить захват и транспортировка антигенного материала с кожной поверхности белыми отростчатыми эпидермоцитами (см. гл. 3.3). При этом происходит их дифференциация (превра­щение) через стадию вуалевой клетки в зрелые дендритные клетки, способные представлять этот антиген антигенспецифи-ческим лимфоцитам. Так как интердигитальные клетки лока­лизованы в лимфоузлах преимущественно в тимусзависимых зонах, то этот путь транспортировки антигена рассматривают как основной фактор включения Т-клеточного ответа.

При другом варианте поступления антигена с током крови или лимфы наибольшее значение приобретает связывание и презентация антигенов макрофагами и В-лимфоцитами. Кроме того, целый ряд антигенов (Т-независимые антигены) могут не­посредственно сами включать В-клетки, связываясь с их анти-генраспознаюшим рецептором (BCR).

Нестероидные противовоспалительные препараты.

Кроме того, на поверхности многих клеток имеются рецеп­торы к кортикостероидам (например, на тучных клетках и базо-филах). Поэтому кортикостероиды могут непосредственно по­давлять активацию и дегрануляцию этих клеток и, как следст­вие,развитие воспаления при аллергиях.

Кортикостероиды — очень ценные препараты, часто спасаю­щие жизнь больного. Однако следует помнить, что они подавля­ют воспаление, не устраняя его причины. Кортикостероиды не­плохо переносятся, даже в высоких дозах, однако при их длитель­ном применении (как и других гормональных препаратов) возни­кает много проблем: гипертензия, остеопороз, истончение кожи, глаукома, повышенная чувствительность к инфекциям и т. д.

 

Эти препараты представляют собой довольно разнородную группу химических вешеств, которые объединяет одно свойст­во. Все они подавляют биосинтез простагландинов в живом ор­ганизме.

При этом подавление биосинтеза простагландинов достига­ется не путем блокады процессов высвобождения арахидоно-вой кислоты из фосфолипидов, как у кортикостероидов. В дан­ном случае непосредственно нарушается процесс синтеза про­стагландинов из уже свободной арахидоновой кислоты. Благо­даря подавлению активности фермента циклооксигеназы, на­рушается синтез начальных продуктов метаболизма арахидоно­вой кислоты — циклической эндоперекиси PGG2.

Нестероидные противовоспалительные препараты могут подавлять ак­тивность циклооксигеназы разными путями — прямым связыванием пре­парата с ферментом или блокадой его активности. Наиболее характерный пример первого варианта — ковалентное связывание ацетилсалициловой кислоты с остатком серина в составе оксигеназы и подавление ее активно­сти. Некоторые препараты (ибупрофен, пироксикам) связываются с фер­ментом обратимо благодаря гидрофобным связям. Таким образом, они конкурируют с природным субстратом — арахидоновой кислотой.

Подавление активности циклооксигеназы может происходить вследст­вие конкуренции с перекисью водорода и липоперекисями. Дело в том, что для активации этого фермента необходимы небольшие количества Н2О2 и липоперекисей (= 10 нм). И некоторые противовоспалительные препара­ты (парацетамол, например) наряду с тем, что они связываются с ииклоо-ксигеназой, способны подавлять ее активность и путем конкуренции с этими перекисями. В условиях же большого количества перекисей, напри­мер, в очаге острого воспаления, парацетамол неэффективен. Однако при невысоком уровне лейкоцитарной инфильтрации его эффект проявляется в достаточной степени.

ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВОСПАЛЕНИЯ

 

Воспалительный процесс в той или иной степени развива­ется практически при любой инфекционной патологии. Он яв­ляется как бы базисом, на котором строятся все другие реакции иммунного ответа. В связи с этим возможности управления воспалением чрезвычайно интересны для терапии инфекцион­ных болезней.

Подавление воспалительной реакции

Наиболее часто в клинической практике возникает необхо­димость в подавлении чрезмерно выраженной воспалительной реакции.

Следует отметить, что с позиции инфекционной патологии нормальное развитие воспалительного процесса служит индикатором успешного раз­вития защитных реакций. Воспаление не нуждается в каких-либо специ­альных методах подавления, поскольку одновременно будут угнетаться и противоинфекционные защитные механизмы. Применение противовос­палительной терапии оправдано только в случае очень бурного или дли­тельно протекающего воспалительного процесса, в котором составляющая инфекционного фактора незначительна.

В настоящее время можно выделить несколько основных групп лекарственных препаратов, широко используемых для подавления различных механизмов воспаления.

7. Кортикостероиды и препараты этой группы. Корти-костероиды — это естественные регуляторы активности воспа­лительной реакции в организме. Считается, что кортикостеро­иды блокируют развитие воспаления путем подавления синтеза простагландинов, которые играют важную роль в развитии со­судистой реакции при воспалении.

Как полагают, блокада синтеза простагландинов связана с подавлением кортикостероидами активности фосфолипазы А2. Этот фермент необхо­дим для реакций выделения изфосфолипидоварахидоновой кислоты, ко­торая и служит источником синтеза простагландинов. Полагают, что кор­тикостероиды индуцируют синтез белков семейства липокортинов, кото­рые, в присутствии ионов кальция имеют выраженную тенденцию к свя­зыванию с анионными фосфолипидами. Благодаря такому конкурентному связыванию фосфолипаза А2 уже не может высвобождать арахшюновую кислоту в достаточном количестве. Кроме того, есть данные, что эти белки могут непосредственно связываться с фосфолипизой А2 и блокировать ее активность.

Данный механизм регуляции является естественным процессом и про­исходит в живом организме постоянно.

ЗАВЕРШЕНИЕ ИЛИ ХРОНИЗАЦИЯ ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Острый воспалительный процесс может благополучно за­вершиться в случае полного уничтожения индуктора воспале­ния (возбудителя инфекции и его антигенов). Если организм не способен ликвидировать антигенный стимул, то развивается хронизация воспалительного процесса.

В первом случав (при затухании реакций антигенной стимуля­ции) в очаге начинают преобладать цитокины, которые ингиби-руют миграцию новых клеток и препятствуют распростране­нию воспалительной реакции. Одновременно они подавляют активность респираторного взрыва и дегрануляцию клеток.

На завершающем этапе воспаления большую роль отводят макрофагам. С макрофагами связывают реализацию фибрино-пластических операций в организме. Именно они приводят к синтезу новых коллагеновых структур и заживлению дефекта. Имеются также сообщения о том, что макрофаги участвуют в регенерации капилляров и восстановлении кровоснабжения в пораженном участке.

В случае длительной персистенции антигена в очаге воспале­ния процесс переходит в хроническую стадию. Изменяется со­став клеточного эксудата. В нем почти отсутствуют нейтрофи-лы, однако довольно много лимфоцитов и макрофагов.

В условиях постоянного антигенного раздражения и выде­ления все новых порций цитокинов происходит дифференци-ровка макрофагов в эпителиоидные клетки. Они секретируют большое количество TNFa. Иногда они сливаются, формируя гигантские клетки. Хроническое воспаление часто завершается формированием гранулем.

Длительная реакция воспаления часто приводит к срыву толерантности на собственные антигены и развитию аутоиммунных процессов. Можно выделить несколько механизмов, связанных с воспалением, которые при­водят к срыву толерантности.

1. Аутореактивные Т- и В-клетки постоянно присутствуют в организме. Ау-
тоантигены, выделяющиеся при воспалении, выступают в роли фактора се­
лекции. В результате развивается иммунный ответ на собственные антигены.

2. Причиной могут быть микробные антигены, имеющие структурное
родство (перекрестно-реагирующие) с аутоантигенами. В отдельных слу­
чаях даже чужеродные микробные антигены могут непосредственно сти­
мулировать аутореактивные лимфоциты (по механизму суперантигенов).

3. К срыву толерантности могут приводить нарушения в цитокиновой
регуляции. Например, длительная выработка IFN7 при хроническом вос­
палении приводит к экспрессии молекул МНС класса II у некоторых сома­
тических клеток. В результате в качестве антигенов начинают представ­
ляться молекулы собственных клеток.

Таким образом, воспалительный процесс либо завершается (с прекращением антигенного стимула), либо переходит в хро­ническую стадию (если интенсивная антигенная стимуляция сохраняется).