Лекции по клинической иммунология и аллергологии_2014

Динамика становления продукции иммуноглобулинов

IgG (все субклассы) определяется в крови плода на 10-12 неделе. Он поступает из организма матери через плаценту посредством процесса Fc-

зависимого транспорта. Первый пик содержания IgG приходится на момент рождения (уровень как у взрослого) Время полужизни молекул IgG в

циркуляции составляет примерно 20-23 дня, поэтому уровень материнского

IgG к 2-м месяцем снижается вдвое, к 6 – практически исчезает.

	55
	50
	45
	%
	40
	35
	1	2	3	4	5	6	7	8	Лимфоциты
									Нейтрофилы
			Возраст (годы)

Рисунок 2 – Возрастная динамика процентного количества нейтрофилов и

лимфоцитов (M±95% доверительный интервал) в крови (собственные данные)

Синтез собственного IgG начинается примерно с 3 месяцев, но

«взрослый» уровень достигается лишь, когда ребенок становится взрослым

(рисунок 3). У детей младше 5 лет уровень иммуноглобулинов этого класса достоверно ниже, несмотря на то, что абсолютное количество лимфоцитов значимо выше, чем в последующие периоды жизни. Это является подтверждением «бесполезности» большинства лимфоцитов у детей в возрасте до 5 лет. С 5 лет (после «второго перекреста») и до 18 лет сывороточное содержание IgG существенно не меняется.

151

	Показатели						Возраст (лет)
		2			5		9	12	15		18
	IgG

IgA

IgM

Рисунок 3 – Возрастная динамика уровня иммуноглобулинов в крови у детей

У новорожденных в крови такой же, как у матерей и даже выше, титр антител класса G к токсинам дифтерийной палочки, столбняка, стафилококка и стрептококка, вирусам полиомиелита, японского энцефалита, гриппа (А2,

С) и парагрипа (I, II, III). Ниже, чем у матерей титр антител к антигенам клеточной стенки стрептококка и стафилококка, коклюшу, бактериям кишечной группы (для защиты от этих инфекций IgA важнее, чем IgG).

Титр антител поддерживается при кормлении ребенка грудью, так как у грудных детей IgG-антитела могут всасываться в ЖКТ, без потери активности.

Материнские иммуноглобулины других классов не преодолевают плацентарный барьер в связи с отсутствием на поверхности клеток трофобласта соответствующих Fc-рецепторов, а также из-за больших размеров молекул IgA и IgM.

Сывороточный уровень IgA у новорожденного 0,002-0,02 г/л, этот иммуноглобулин начинает синтезироваться в заметных количествах с 3-6

месяцев. При кормлении грудью IgA, поступающий с молоком матери,

защищает, слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта ребенка и частично всасывается в неизмененном виде. Продукция IgA плавно возрастает на протяжении периода детства и достигает дефинитивных значений после 15 лет.

К рождению сывороточное содержание IgM составляет 0,1-0,2 г/л, его повышение может являться признаком внутриутробного инфицирования.

Синтез IgM достигает уровня взрослых к 18 годам.

152

Способность к образованию IgE, плод приобретает на 11-12 неделе, к

рождению концентрация достигает 3-60 МЕ/л. После рождения уровень медленно растет (у здоровых), достигая пика к 6-15 годам, затем постепенно снижается до «взрослого» содержания – менее 100 МЕ/л. Период полувыведения IgE из кровотока 2-3 суток, в тканях длительность его полужизни 8-14 суток.

В возрасте 3-6 месяцев выраженность гуморального иммунодефицита достигает максимума, так как исчерпываются запасы материнских IgG, a

собственные IgG только начинают синтезироваться. Особенно это выражено у недоношенных детей. В годовалом возрасте суммарный синтез иммуноглобулинов составляет примерно 60% от количества у взрослого (IgG

– 80%, IgM – 75%, IgA – 20%).

Период с 2 до 5 лет является переходным: повышается функциональная активность лимфоцитов (меньшее, чем в возрасте до 2 лет их число обеспечивает синтез большего количества иммуноглобулинов),

приближается к «взрослому» соотношение лимфоциты-фагоциты, однако в целом защита организма в этот период наиболее уязвима: неполноценность адаптивного иммунитета усугубляется снижением абсолютного количества нейтрофилов – основных эффекторных клеток врожденного иммунитета.

Особенности противотуберкулезного иммунитета

В настоящее время туберкулез остается очень важной медицинской и социальной проблемой. Так, согласно последним данным ВОЗ более 2

миллиардов человек (это почти 30% всего населения земного шара!)

инфицировано микобактериями туберкулеза, причем каждый десятый инфицированный заболевает. В Беларуси ежегодно заболевает туберкулезом

4-5 тысяч человек.

Туберкулез это потенциально тяжелое инфекционное заболевание,

вызываемое Mycobacterium tuberculosis (МТ). Микобактерии в отличие от

153

других микроорганизмов обладают рядом особенностей, которые делают практически невозможным реализацию противоинфекционного иммунного ответа по обычной схеме. Патогенность МТ обусловлена наличием ряда факторов вирулентности, расположенных в клеточной мембране микроорганизмов. Первый фактор вирулентности – это гликолипид «корд-

фактор». Вирулентные штаммы Mycobacterium tuberculosis обязательно содержат этот фактор на клеточной поверхности. При введении очищенного

«корд-фактора» мышам в месте введения образуется типичная для туберкулеза гранулема. Вторым фактором вирулентности являются сульфатиды – гликолипиды клеточной стенки, содержащие серу. Эти вещества препятствуют слиянию фагосом с лизосомами, что обусловливает способность микобактерий избегать разрушения макрофагами. Благодаря такому незавершенному фагоцитозу МТ могут долгое время персистировать внутри фагосом, не подвергаясь разрушению, но получая питательные вещества для своей жизнедеятельности. Третьим фактором вирулентности является гетерополисахарид LAM (lipoarabinoman), сходный по строению с эндотоксинами Грбактерий. Под влиянием LAM макрофаги секретируют ФНО-α, который способствует развитию лихорадки, снижению веса и повреждению тканей, а также ИЛ-10, который тормозит индуцированную микобактериями пролиферацию Т-клеток. Кроме того, LAM ингибирует активацию макрофагов интерфероном γ. Четвертым фактором вирулентности является микобактериальный белок теплового шока, который по строению схож с белками теплового шока человека, что определяет возможность развития при туберкулезной инфекции аутоиммунных реакций обусловленных антигенной мимикрией. Описанные особенности строения микобактерий способствуют длительному персистированию возбудителя в организме человека или хронизации инфекционного процесса.

Важной особенностью туберкулезной инфекции является формирование гранулем, которые представляют собой скопление инфицированных микобактериями макрофагов, окруженное Т-клетками и фибробластами.

154

Микобактерии могут размножаться в фагосомах инфицированных макрофагов, что со временем приводит к разрушению фагосом и выходу микроорганизмов в цитоплазму. Попадая в цитоплазму, микобактерии повреждают цитоскелет клеток, разрывая образующие его актиновые нити и нарушая их синтез, в результате чего клетка утрачивает поверхностный белок катхерин, который в норме посредством белка катенина крепится к актиновым нитям и препятствует склеиванию мембран соседних клеток. При утрате катхерина мембраны макрофагов склеиваются и в месте склеивания разрушаются, вследствие чего формируются патогномоничные для туберкулезных гранулем гигантские многоядерные клетки Пирогова-

Лангханса. Размер образующихся симпластов лимитирован. Это связано с тем, что площадь поверхности клетки увеличивается не так быстро как ее объем, поэтому в какой-то момент поверхность становится недостаточной для снабжения имеющегося объема питательными веществами и многоядерная клетка гибнет. После гибели симпласта микобактерии, которые находились в цитоплазме, выходят из разрушенной клетки и могут быть опять фагоцитированы, в том числе и макрофагами, образующими гранулему. При неблагоприятном течении процесса в центре гранулемы прогрессирует гибель макрофагов и симпластов, накапливаются творожистые некротические гнойные массы (казеозный распад). Развитие гранулем служит показателем неэффективности иммунной защиты и является способом, выработанным иммунной системой для ограничения дальнейшей диссеминации патогена. В том случае, когда формирование гранулем недостаточно эффективно, может развиваться диссеминированный туберкулез, что значительно ухудшает прогноз заболевания.

Основной путь заражения микобактериями туберкулеза воздушно-

капельный. Попадая в дыхательные пути, МТ могут быть элиминированы из организма посредством мукоцилиарного клиренса. Факторы, вызывающие паралич ресничек эпителия, такие как курение, холодный воздух, разного

155

рода поллютанты, считаются факторами, способствующими инфицированию туберкулезом.

В том случае, если микобактерии все-таки преодолевают первую линию обороны и проникают в организм человека, активируются факторы врожденного иммунитета (комплемент, нейтрофилы, макрофаги и дендритные клетки), осуществляющие фагоцитоз и способствующие развитию местной воспалительной реакции. Способностью стимулировать фагоцитоз обладают и сами микобактерии. На их клеточной поверхности присутствует полисахарид арабиноманан, являющийся лигандом для TLR2 и TLR4 рецепторов фагоцитов. Взаимодействие этих TLR-рецепторов фагоцитов с арабиномананом клеточной стенки микобактерий способствует адгезии микроорганизмов к фагоцитирующим клеткам и последующему фагоцитозу. Для связывания и интернализации микобактерий МФ могут использовать и другие неспецифичные рецепторы, как например, scavenger receptors (от англ. «сборщики мусора»), которые связывают любые липопротеины и полисахариды, за что и получили свое название. Еще одной особенностью микобактерий является способность активно связывать маннозо-связывающий протеин и запускать лектиновый путь активации комплемента. С одной стороны активация СК приводит к опсонизации бактерии С3b компонентом комплемента, что способствует адгезии МТ макрофагом посредством CR3-рецептора. С другой стороны, активация комплемента приводит быстрому накоплению в месте проникновения бактерий большого количества хемоаттрактантов С3а и С5а, привлекающих в очаг нейтрофилы. При проникновении небольшого количества МТ нейтрофилы быстро их элиминируют с помощью перекисных радикалов,

синтезируемых в процессе «кислородного взрыва». При массивном поступлении бактерий в организм в процесс обязательно включаются макрофаги и дендритные клетки. Механизм разрушения МТ при фагоцитозе их МФ и ДК связан, главным образом, с лизосомальными ферментами,

которые изливаются в фагосому. Однако из-за того, что клеточная стенка МТ

156

содержит сульфатиды, препятствующие слиянию фагосомы с лизосомой,

микроорганизмы могут длительное время персистировать в фагоцитах (МФ и ДК), мигрировать с ними в региональные лимфатические узлы и даже в другие ткани. Миграция инфицированных МТ макрофагов по организму является фактором, способствующим развитию внелегочных форм туберкулеза. В настоящее время известно, что у лиц страдающих только внелегочным туберкулезом, определяется высокая активность нейтрофильного фагоцитоза и неспецифических факторов, препятствующих развитию в легких туберкулезного процесса. Нейтрофилы в норме не выходят в паренхиматозные органы и кости, поэтому МТ, попадающие с мигрирующими макрофагами в различные органы, имеют там больше шансов выжить, чем в случае проникновения через слизистые дыхательных путей.

Инфицирование микобактериями и развитие нейтрофильного ответа с активацией комплемента может сопровождаться клиникой острой пневмонии, но может протекать и бессимптомно, особенно в тех случаях,

когда благодаря активации комплемента и дегрануляции тучных клеток создается хороший водный барьер и активный выход жидкости из сосудов препятствует диффузии цитокинов в кровяное русло. После того как нейтрофилы фагоцитируют и разрушат все свободные микобактерии,

активация комплемента прекращается и водный барьер исчезает. Однако МТ продолжают персистировать в макрофагах и дендритных клетках и вместе с ними мигрируют в региональные лимфатические узлы.

В норме макрофаги и дендритные клетки секретируют цитокины до тех пор, пока не произошло полное разрушение фагоцитированного объекта. Но поскольку при МТ инфицировании фагоцитоз незавершенный – фагоциты продолжают постоянно секретировать ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10 и ФНО-α. В

отсутствие водного барьера провоспалительные цитокины свободно проникают в сосуды и поступают в циркуляцию. Это сопровождается характерной клинической симптоматикой. Так, ФНО, ИЛ-1 и ИЛ-6 вызывают

157

повышение температуры. ФНО подавляет аппетит и нарушает всасывание,

что при длительном течении туберкулезного процесса приводит к похуданию вплоть до кахексии. Еще одним эффектом ФНО является стимуляция экспрессии молекул адгезии в свободной циркуляции, благодаря чему лейкоциты активно выходят из кровяного русла и инфильтрируют ткани,

развивается лейкопения. Но может быть и лейкоцитоз, обусловленный высокой секрецией ИЛ-1 и ФНО, стимулирующих выход лейкоцитов из костномозгового депо. ИЛ-6 усиливает синтез белков острой фазы, поэтому развивается диспротеинемия и повышение СОЭ.

Выделяемые цитокины обладают хемоаттрактивными свойствами для Т-

лимфоцитов, которые мигрируют и скапливаются вокруг макрофагов и дендритных клеток, инфицированных микобактериями, участвуя в формировании гранулемы. ФНО стимулирует размножение фибробластов вокруг гранулемы. При высокой активности пролиферации фибробласты образуют вокруг гранулемы фиброзный каркас, который препятствует спаданию стенок полости, образующейся вследствие казеозного распада центральной части гранулемы – формируется каверна.

Аналогичные процессы происходят в региональных лимфатических узлах. Здесь под действием цитокинов, главным образом дендритных клеток,

происходит инфильтрация и склерозирование лимфатических узлов, которые еще длительное время могут оставаться гнездом туберкулезной инфекции.

При нормальном функционировании врожденной системы иммунитета,

участия специфической иммунной защиты против микобактерий может не понадобиться. Однако в ряде случаев, механизмов врожденного иммунитета оказывается недостаточно. Тогда в борьбу с туберкулезной инфекцией включается система приобретенного иммунитета и формирует специфический, адресный иммунный ответ к возбудителю туберкулеза.

Активация адаптивного иммунного ответа начинается с презентации антигенов туберкулезных бактерий антигенпрезентирующими клетками.

АПК в микроокружении лимфатических узлов стимулируют

158

дифференцировку наивных CD4+-лимфоцитов в Т-хелперы 1 типа.

Активированные ТН1, благодаря наличию молекул адгезии на активированном провоспалительными цитокинами эндотелии сосудов могут возвращаться в легкие, где в кооперации с макрофагами формируют гранулемы. В случае туберкулезной инфекции основной функцией ТН1

является усиление бактерицидной активности макрофагов, которое происходит при взаимодействии молекул CD40L лимфоцита с молекулами

CD40 на макрофагах, а также под влиянием ИФ-γ. Кроме того, ТН1

уничтожают макрофаги инфицированные МТ, активируя на их поверхности

Fas рецепторы и выделяя лимфотоксин α.

Кроме Т-хелперов при туберкулезной инфекции могут активироваться Т-киллеры. Это объясняется тем, что персистирующие внутри фагоцита микобактерии могут попадать в цитоплазму клеток, а цитоплазматические белки экспрессируются в комплексе с молекулами МНС I класса.

Чужеродные белки в комплексе с МНС I класса распознают CD8+ клетки.

Эти лимфоциты также могут распознавать микобактериальные антигены,

связанные с молекулами CD1. Основной функцией Т-киллеров является уничтожение МФ и ДК, инфицированных микобактериями. Поэтому в тех случаях, когда Т-киллеры достаточно активны, распространение инфекции с помощью МФ и ДК не происходит, а значит и вероятность развития внелегочных форм туберкулеза в этом случае будет значительно ниже.

МФ могут презентировать антиген и неклассическим способом с помощью молекулы CD1, которая связывает растворимые антигены, в

частности антигены поставляемые нейтрофилами. Эти же растворимые антигены могут презентировать В-лимфоциты. В результате такой презентации активнее всего образуются ТН2. Этому также способствует синтез макрофагами ИЛ-10, который подавляет образование ТН1. Таким образом, в зависимости от имеющихся условий, преобладающей фракцией могут либо Т-хелперы 1 типа, либо Т-хелперы 2типа.

159

Установлено, что при тяжелых формах туберкулеза превалирует ТН2

ответ и имеется недостаточность ТН1 ответа. Известно также, что вероятность развития внелегочных форм туберкулеза существенно выше, при сниженном количестве Т-хелперов 1 типа и Т-киллеров.

В целом, значение гуморального иммунитета в противотуберкулезной защите минимально. Противотуберкулезные антитела практически не имеют протективного значения, поскольку микобактерии в свободном виде в организме находятся очень недолго. И даже связываясь с микобактерией,

антитела активируют комплемент, тем самым стимулируют фагоцитоз, что еще более увеличивает шансы МТ стать недостижимыми для воздействия иммунной системы. Кроме того, доминирование Тh2 ответа на туберкулезную инфекцию может сопровождаться появлением аллергических реакций. Аллергическими проявлениями может сопровождаться туберкулезное поражение глаз, кожи, почек, синовиальной оболочки.

Туберкулезный процесс может быть ассоциирован и с аутоиммунными реакциями, что связано со схожестью белков теплового шока в клетках человека и микобактерий (четвертый фактор вирулентности).

Одним из признаков вовлечения в ответ на МТ адаптивного иммунитета является развитие реакции гиперчувствительности замедленного типа на внутрикожное введение микобактериального антигена. Реакция обусловлена миграцией антигенспецифических Т-лимфоцитов в место введения туберкулина, представляющего собой вытяжку из разрушенных МТ,

развивающаяся в срок от 48 до 72 часов (проба Манту). Однако при оценке результатов пробы Манту следует иметь в виду, что отсутствие реакции на туберкулин не свидетельствует об отсутствии инфекции в организме, но говорит только об отсутствии активных антигенспецифичных Т-лимфоцитов.

С другой стороны, гиперергическая реакция на введение туберкулина свидетельствует о наличии инфицирования, но не обязательно заболевания.

Особенности микобактерий обусловливают сложности в лечении этой инфекции. Поскольку микобактерии «живут» в макрофагах, то эффективны

160