Лекции по клинической иммунология и аллергологии_2014

Лектины представляют собой бактерицидные протеины, связанные с углеводным компонентом. RegIIIγ – представитель семейства лектинов,

секретируется клетками Панета в просвет кишечника. Здесь он связывается с пептидогликаном клеточной стенки бактерий и оказывает прямое бактерицидное действие. Действует преимущественно на грамположительные бактерии, поскольку пептидогликановый слой у них расположен более поверхностно и, следовательно, более доступен.

Спектр секретируемых антимикробных веществ и клетки их продуцирующие различны в разных компартаментах. Так, в коже кератиноциты нижних слоев эпидермиса синтезируют кателицидины и β-

дефензины. По мере дифференцировки и созревания кератиноцитов,

продуцируемые ими антимикробные субстанции накапливаются в этих клетках в липидсодержащих секреторных органеллах – ламеллярных тельцах. Из ламеллярных телец содержимое секретируется в межклеточное пространство. Этот секрет формирует защитный водонепроницаемый липидный слой, скрепляющий между собой ороговевшие клетки эпидермиса и обладающий антимикробной активностью.

Эпителий кишечника содержит специализированные клетки – клетки Панета, которые расположены на дне крипт и синтезируют несколько видов антимикробных веществ: 21 вид разных α-дефензинов (криптидинов) и β-

дефензинов, лектин RegIII, а также лизоцим и фосфолипазу А2.

Специализированные клетки эпителия легких – пневмоциты 2 типа,

расположены в альвеолах, синтезируют и накапливают в ламеллярных тельцах компоненты сурфактанта и β-дефензины. Содержимое ламеллярных телец секретируется в альвеолы и формирует защитную пленку – сурфактант.

В первичных и вторичных гранулах нейтрофилов наряду с другими активными веществами также содержатся дефензины и кателицидины.

Содержимое нейтрофильных гранул после слияния с фагосомой изливается в нее и способствует гибели фагоцитированных микроорганизмов.

31

Биологические факторы защиты

Биологическим фактором защиты является нормальная микрофлора –

бактерии-комменсалы, которые сосуществуют с нашим организмом в симбиозе и в обычных условиях не являются патогенными. Однако при определённых обстоятельствах некоторые бактерии-комменсалы,

принадлежащие к условно-патогенной микрофлоре, способны вызывать заболевания макроорганизма. Комменсальные микроорганизмы заселяют кожу и почти все слизистые оболочки (за исключением слизистых мочевого пузыря и почек, а также нижних отделов дыхательного тракта), хотя их распределение и численность весьма неоднородны и определяются анатомическими и физиологическими особенностями слизистых.

Наибольшее видовое разнообразие микроорганизмов отмечено в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), здесь выявляется по данным разных авторов от 500 до 1000 видов. Плотность и многообразие микрофлоры увеличивается по мере продвижения вдоль ЖКТ, достигая максимума в толстом кишечнике. Если в желудке плотность микробной колонизации невелика и составляет всего около 103-104 КОЕ/мл, то в подвздошной кишке уже 107-108 КОЕ/мл, а в ободочной – количество микроорганизмов достигает

1011–1012 КОЕ/мл. В толстой кишке бактерии составляют от 35 до 55%

объема содержимого. Среди бактерий-комменсалов, культивированных из ЖКТ, 95-99% являются облигатными анаэробами, из которых доминирующими представителями являются Lactobacillus, Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, Clostridium, Fusobacterium, Peptococcus, Peptostreptococcus, Escherichia и Veillonella.

В ротовой полости выявляются бактерии родов Streptococcus, Staphylococcus, Fusobacterium, Haemophilus, Neisseria, Lactobacillus и Bacteroides и др. Здесь также встречаются грибы Candida albicans.

Микроорганизмы, присутствующие в верхних дыхательных путях, сходны с таковыми в ротовой полости.

32

Состав микрофлоры влагалища здоровой женщины включает более 50

видов анаэробных и аэробных бактерий и может меняться в зависимости от гормонального статуса. Здесь находятся и представители Streptococcus spp., Candida spp. и многие другие, но все-таки доминируют бактерии рода

Lactobacillus.

Микробные клетки часто обнаруживаются в дистальных отделах урогенитального тракта. Микрофлора уретры напоминает таковую кожи

(Staphylococcus spp., Streptococcus spp.) и может время от времени содержать

Escherichia coli. Колонизацию более высоких отделов тракта предотвращает смывание микроорганизмов мочой – мочевой пузырь и почки, как правило,

являются стерильными.

Таким образом, из представленных основных семейств бактерий практически на всех слизистых доминирует Lactobacillus spp., однако в разных отделах они находятся в разном количественном соотношении с представителями других семейств. На коже преобладают представители

Bifidobacterium spp., на втором месте – Lactobacillus spp., микроорганизмы других семейств определяются значительно в меньшем количестве.

Нормальная микрофлора слизистых оболочек находится в состоянии симбиоза с макроорганизмом и выполняет целый ряд важных функций.

Присутствие нормальной микрофлоры на коже и слизистых подавляет рост и размножение других потенциально патогенных микроорганизмов благодаря конкуренции с патогенными микроорганизмами за пространство и питательные вещества. Кроме того, в результате жизнедеятельности бактерий-комменсалов создается кислая среда, в которой невозможен рост и размножение патогенных микроорганизмов – антагонизм видов. Еще одной важной функцией нормальной флоры, в частности кишечной, является поддержание нормальной барьерной функции эпителия, путем стимуляции выработки антибактериальных белков и иммуноглобулинов класса А.

Ежедневно слизистой кишечника продуцируется приблизительно 3-4 грамма

IgА, что значительно превышает общее количество синтезируемых

33

иммуноглобулинов остальных классов. Необходимым условием для поддержания таких темпов продукции IgА являются отсутствие патогенной инвазии и наличие нормальной микробиоты кишечника. В свободных от микрофлоры слизистых оболочках, например, нижних дыхательных путей,

синтезируются преимущественно IgG.

Анаэробная кишечная микрофлора разлагает полисахариды

(целлюлозу), которые не гидролизуются пищеварительными ферментами желудочно-кишечного тракта на моносахариды. Сахаролитические анаэробы ЖКТ катализируют образование из моносахаридов – короткоцепочечных жирных кислот, которые в значительной мере восполняют энергетические потребности эпителиоцитов толстой кишки. Нарушение обеспечения эпителиоцитов этими кислотами является одним из звеньев патогенеза язвенного колита и таких функциональных состояний, как синдром раздраженной толстой кишки.

В результате жизнедеятельности бактериальной микрофлоры происходит стимуляция моторной активности кишки, поддержание водного и ионного гомеостаза организма. Микрофлора кишечника поставляет хозяину витамины группы В, витамин К, участвует в обмене железа, цинка и кобальта. Одной из функций кишечной микрофлоры является детоксикация.

Микрофлора вместе с непереваренными сложными углеводами формирует энтеросорбент с огромной адсорбционной емкостью, который аккумулирует большую часть токсинов и выносит их из организма вместе с кишечным содержимым, предотвращая непосредственный контакт ряда патогенных агентов со слизистой.

Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми

Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми или MALT (от англ. Mucosa Associated Lymphoid Tissue) – это самый большой по площади

(приблизительно 400 м2) орган иммунной системы, содержащий около ¾ от

34

общего количества лимфоцитов и продуцирующий большую часть иммуноглобулинов. В стратегически важных местах, где наиболее вероятно внедрение микробных агентов MALT представлена не только диффузно расположенными клетками иммунной системы, но и организованными лимфоидными скоплениями, такими как миндалины (нёбные, язычная,

трубные, глоточная) и лимфатические фолликулы кишечника.

Структура иммунной системы и механизмы иммунной защиты в лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми различных компартаментов организма, имеют схожие черты. Однако наиболее развитую структуру MALT имеет пищеварительный тракт, в частности лимфоидная ткань тонкого кишечника называемая GALT (от англ. Gut Associated Lymphoid Tissue). Тонкий кишечник за счет многочисленных пальцеобразных выростов стенки кишки, а также микроворсинок плазматической мембраны эпителиоцитов имеет очень большую площадь поверхности слизистой, достигающую 300 м2. Только в слизистой тонкого кишечника кроме диффузно расположенных изолированных лимфатических фолликулов имеются особые образования – групповые лимфатические фолликулы (Пейеровы бляшки), которые по своей структуре и функциям напоминают лимфатические узлы.

Интраэпителиальные иммуноциты

Среди обычных эпителиоцитов слизистой кишечника и респираторного тракта имеются специализированные эпителиальные клетки, называемые М-

клетки (от англ. microfold cells – микроскладчатые клетки). В отличие от обычных эпителиальных клеток на поверхности М-клеток вместо микроворсинок имеются микроскладки, М-клетки не секретируют слизь и пищеварительные энзимы, а также не имеют на своей поверхности толстого слоя гликокаликса, что обеспечивает им прямой контакт с микроорганизмами и частицами, находящимися в просвете кишечника. Основное назначение М-

клеток состоит в активном транспорте антигенного материала из просвета

35

кишки клеткам лимфатических фолликулов. Базальная поверхность М-

клетки вогнута внутрь, вследствие чего клетка имеет форму колокола, внутри этого колокола (кармана) находятся лимфоциты и фагоциты.

Непосредственно к карману могут тесно примыкать лимфоидные фолликулы,

содержащие Т- и В-лимфоциты, а также макрофаги и дендритные клетки.

В эпителиальном слое среди обычных и специализированных эпителиоцитов располагаются интраэпителиальные лимфоциты (ИЭЛ). В

тонком кишечнике человека на каждые 100 эпителиоцитов в норме приходится 10-15 лимфоцитов. Более 90% ИЭЛ тонкого кишечника это Т-

клетки, и около 80% из них это CD8+ клетки в отличие от популяции Т-

лимфоцитов Lamina propria. В толстом кишечнике также имеются интраэпителиальные лимфоциты, но их количество значительно меньше.

ИЭЛ могут быть двух видов. Первый вид это обычные CD8

цитотоксические Т-клетки, несущие на своей поверхности α:β Т-клеточный рецептор (TCR) и гетеродимерную молекулу CD8α:β. Источник этих ИЭЛ – наивные CD8+ клетки, активированные антигеном в Пейеровых бляшках и функционирующие как цитотоксические Т-лимфоциты. Такие лимфоциты распознают антигены вирусов или других внутриклеточных патогенов,

презентированных эпителиальными клетками в комплексе с молекулами МНС I класса. В случае распознавания ИЭЛ активируются и выделяют гранзимы и перфорины, которые убивают вирус-инфицированную клетку.

Апоптоз эпителиальной клетки может быть также индуцирован связыванием

Fas-лиганда на Т-клетке с Fas рецептором на эпителиальной клетке.

Второй тип CD8+ ИЭЛ это Т-клетки, экспрессирующие гомодимерную молекулу CD8α:α и Т-клеточный рецептор α:β или γ:δ. Эпителиальная клетка в ответ на стресс, такой как, например, инфицирование, повреждение,

воздействие токсических пептидов, усиливает экспрессию неклассических молекул МНС Ib класса – MIC-A и MIC-B, а также начинает продуцировать ИЛ-15. ИЭЛ 2 типа активируются интерлейкином 15 и с помощью лектинового рецептора NKG2D и молекулы CD8α:α распознают стрессовые

36

молекулы MIC-A и MIC-B на эпителиальных клетках. В результате распознавания ИЭЛ 2 типа активируются и как клетки 1 типа выделяют гранзимы и перфорины, убивая поврежденную эпителиальную клетку.

Внутриэпителиальные лимфоциты не способны возвращаться в циркуляцию. Они заканчивают свой жизненный цикл в результате апоптоза внутри слизистой или в просвете органа, куда они способны мигрировать.

Таким образом, основная роль ИЭЛ это быстрое распознавание и элиминация эпителиоцитов, которые экспрессируют ненормальный фенотип в результате стресса или инфекции. Кроме того ИЭЛ стимулируют высвобождение антимикробных пептидов, синтезируют трансформирующий фактор роста TGF-β, подавляющий активность эффекторных клеток и продуцирует ростовой фактор кератиноцитов тем самым принимая участие в восстановлении барьерной функции эпителия после повреждения.

Иммуноциты собственной пластины

В Lamina propria в отличие от эпителиального слоя локализуется множество различных клеток иммунной системы (дендритные, Т- и В-

лимфоциты, макрофаги, реже эозинофилы, тучные клетки, нейтрофилы и др.), кроме того здесь имеются изолированные и групповые лимфоидные скопления, а также сосуды (лимфатические, кровеносные). Нейтрофилы здесь встречаются в очень небольшом числе, их количество увеличивается только во время воспалительных заболеваний. Общее количество лимфоцитов в эпителии и Lamina propria значительно превышает их содержание в других тканях. Высокая лимфоцитарная инфильтрация в отсутствие воспаления физиологична и обусловлена высокой постоянной антигенной нагрузкой на слизистую кишечника. Симбиоз между хозяином и его кишечным содержимым поддерживается благодаря наличию баланса между эффекторными и регуляторными Т-клетками. Строго специфичными образованиями для Lamina propria тонкого кишечника являются групповые лимфатические фолликулы – Пейеровы бляшки, представляющие собой

37

субэпителиально расположенные скопления лимфоцитов, дендритных клеток и макрофагов. Соотношения Т- и В-лимфоцитов в этих фолликулах примерно одинаковое. Лимфатические сосуды слизистых оболочек связывают субэпителиальное пространство Lamina propria с Пейеровыми бляшками и/или с региональными лимфатическими узлами.

Клетки иммунной системы, вновь образующиеся в костном мозге из плюрипотентной гемопоэтической стволовой клетки, поступают в кровь и циркулируют по кровеносным сосудам от нескольких часов (гранулоциты,

лимфоциты) до нескольких суток (моноциты), а затем мигрируют в соответствующие ткани. Клетки миелоидного ряда – гранулоциты

(нейтрофилы, базофилы, эозинофилы), моноциты, дендритные клетки и тучные клетки, а также клетки лимфоидного ряда – лимфоциты (Т-, В-

лимфоциты, NK) выходят преимущественно в слизистые и локализуются там в собственной пластинке. В нормальных условиях при отсутствии очагов воспаления преобладающими клетками в Lamina propria являются макрофаги, дендритные клетки и лимфоциты.

Макрофаги (МФ). Макрофаги имеют мембранный маркер CD14.

Предшественниками тканевых макрофагов являются моноциты. Это долгоживущие клетки (до 7 месяцев), которые и в крови циркулируют дольше всех других клеток иммунной системы – в течение 2-4 дней. Затем моноциты покидают кровяное русло и попадают в различные ткани, где трансформируются в тканевые макрофаги. Тканевые макрофаги некоторых органов имеют особые названия. В костях они называются остеокласты, в

легких – фиксированные альвеолярные макрофаги, в почках – мезангиальные макрофаги, в печени – клетки Купфера, в ЦНС – глиальные клетки. Тканевые макрофаги в слизистых не имеют специальных названий. Моноциты,

превращаясь в тканевые макрофаги, могут изменяться морфологически,

однако их функции остаются неизменными. Макрофаги, наряду с гранулоцитами и дендритными клетками, являются фагоцитами. Их функции: фагоцитоз, внутри или внеклеточный киллинг чужеродных

38

агентов, презентация процессированного антигена Т-лимфоцитам, синтез различных цитокинов, в том числе инициирующих воспаление и привлекающих иммунные клетки к месту реализации иммунного ответа, а

также регулирующих процессы репарации. Кроме того функцией макрофагов является удаление собственных умерших клеток и клеточного детрита.

Дендритные клетки (ДК). Образуются ДК в костном мозге. Незрелые дендритные клетки попадают в кровь, а оттуда мигрируют в слизистые и кожу. Выделяют два функциональных класса ДК: обычные (conventional) и

плазмоцитоидные (plasmacytoid) дендритные клетки. Главной функцией плазмоцитоидных дендритных клеток (пДК) является синтез интерферонов.

Они участвуют в реализации первичного иммунного ответа. Основная роль обычных дендритных клеток (ДК) это презентация антигенов и активация наивных лимфоцитов. Именно обычным дендритным клеткам принадлежит основная роль в реализации адаптивного иммунного ответа.

Незрелые дендритные клетки находятся в слизистых, до встречи с антигеном, обычно это происходит в течение 2-3 дней (в коже – около 2-3

недель). В слизистых они локализуются в субэпителиальной зоне Пейеровых бляшек непосредственно под М-клетками, а также могут располагаться диффузно в Lamina propria. Незрелые ДК экспрессируют минимальное количество МНС и костимуляторных молекул. Они имеют длинные отростки, похожие на дендриты нервных клеток, за что и получили свое название. После получения антигена (путем фагоцитоза или пиноцитоза)

клети активируются и мигрируют по лимфатическим путям из Lamina propria

в Пейеровы бляшки кишечника либо в региональные лимфатические узлы.

Во время миграции происходит изменение морфологии дендритной клетки и созревание – завершается процесс фагоцитоза, интенсивно синтезируются молекулы МНС, с которыми связывается процессированный антиген. Вместо отростков на поверхности клетки появляется большое количество тонких складок мембраны, напоминающих в электронном микроскопе вуали или завесы, дающие новое название этим клеткам – вуалевые клетки (veil cells).

39

Оказавшись в Т-зоне лимфоидных органов, дендритные клетки окончательно созревают и превращаются в интердигитальные клетки, которые экспрессируют на своей поверхности CD83 (маркер зрелых клеток), большое количество связанных с антигеном молекул МНС, множество костимуляторных молекул и молекул адгезии, необходимых для взаимодействия и активации наивных Т-лимфоцитов. Кроме этого, ДК выделяют ряд цитокинов, необходимых для активации и дифференцировки наивных Т-лимфоцитов в эффекторные клетки. Основной функцией зрелых ДК, которые находятся в лимфатических узлах, является хранение и презентация антигена наивным Т-клеткам.

Дендритные клетки фолликулярной зоны (В-зоны) лимфатических узлов называются фолликулярными дендритными клетками (ФДК). В отличие от интердигитальных, фолликулярные дендритные клетки не являются фагоцитами, и презентируют В-лимфоцитам антиген в составе иммунных комплексов (антиген-антитело-комплемент), захваченных ФДК с помощью рецепторов к Fc фрагменту антител (FcR) или рецепторов к комплементу

(CR1 и CR2).

Дендритные клетки в лимфатических узлах живут годами, благодаря чему в них накапливается и хранится как в архивах информация об антигенах, с которыми уже контактировал организм. Дендритные клетки являются ключевым звеном, связывающим реакции врожденного и адаптивного иммунного ответа. Эти клетки также играют важную роль в формировании лимфоидных фолликулов, в поддержании толерантности к безвредным антигенам пищи и антигенам бактерий-комменсалов.

Тучные клетки (ТК). Из кровотока ТК поступают в слизистые, где происходит их полное созревание. Цитоплазма в этих клетках полностью заполнена гранулами. При активации ТК выбрасывает из первичных гранул пресинтезированные активные вещества (гистамин, гепарин, триптазу и др.).

После этого она не погибает, а начинает синтезировать другие биологически активные вещества – цитокины, лейкотриены и простагландины. Таким

40