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).

ВКЛЮЧЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ АДАПТИВНОГО ИММУНИТЕТА

Развитие воспалительной реакции является фактором, включающим реакции адаптивного (приобретенного, специ­фического) иммунитета, В настоящее время считается, что основные события разворачиваются прежде всего в региональном лимфоузле (или селезенке). Антиген доставляется туда макро­фагами и антигенпрезентируюшими клетками (или током лим­фы) прямо из очага воспаления

Огромную роль в запуске реакций адаптивного иммунитета играют «воспалительные» цитокины (IL-1; TNFa; INF7; IL-6 и другие). Они активируют как лимфоциты, так и клетки их ми­кроокружения, что создает благоприятную основу для коопера­ции клеток различных популяций.

Современные представления не исключают возможности включения процессов пролиферации и дифференцировки лим­фоцитов непосредственно в воспалительном очаге. Во всяком случае, все необходимые популяции клеток здесь присутству­ют: Т-хелперы, В-клетки и макрофаги в качестве антигенпре-зентируюших.

Тем не менее, это рассматривается скорее как исключение, нежели, как правило. Считается все-таки, что развитие реак­ций адаптивного (приобретенного) иммунитета начинается с развития воспалительной реакции в региональном лимфоид-ном органе с дальнейшим «улавливанием» соответствующих лимфоцитов и запуском начальных этапов специфического им­мунитета именно во вторичном лимфоидном органе.

Перфорин

Перфорин — белок с молекулярной массой 66—70 кДа. По структуре и функциям он довольно близок к С9-компоненту комплемента, участвую­щему в формировании иитоплазматической поры при комплементзависи-мом цитолизе. В межклеточной среде с повышенной концентрацией ио­нов Са⁺⁺ (т. е. на месте контакта клеток) он начинает менять свою кон-формацию. Эти изменения сопровождаются раскрытием гидрофобных участков, помогающих перфорину внедряться в иитоплазматическую мем­брану мишени и перфорировать ее. Акцепторами перфорина в мембране мишени являются молекулы фосфорилхолина. При этом мембрана самого киллера не повреждается. Предполагают, что здесь ее защищает протеог-ликан — хондроитинсульфат А. Последний, связываясь с перфорином, инактивирует его.

Проникая в мембрану, перфорин начинает полимеризоваться. Обычно 10—20 полимеризованных мономеров перфорина формируют пору (10—20 нм). В такой канал легко могут проникать не только ионы, но и белки и другие активные вещества.

Важную роль в таком киллинге отводят белкам гранзимам, которые проникают в образовавшиеся перфориновые поры. Гранзимы представля­ют собой сериновые протеиназы (трипсин-хемотрипсинового типа). Име­ются сообщения о трех типах этого фермента.

Проникая внутрь клетки-мишени, гранзимы активируют другие сери­новые протеиназы — каспазы. Последние, в свою очередь, включают кас­кад реакций, приводящих к активации эндонуклеазы. Этот фермент спо­собствует разрыву цепей ДНК и развитию апоптоза, т. е. программирован­ной гибели клеток.

В настоящее время дискутируются возможности других ме­ханизмов при неспецифическом контактном киллинге. Как по­лагают, важный вклад в киллинг мишени вносят секретируемые киллерной клеткой активные формы кислорода и перекись (продукты респираторного взрыва), оксид азота (N0) и его ме­таболиты, катионные белки, гидролитические ферменты и ряд других веществ, которые секретируются в месте контакта. Через перфориновые поры, они могут проникать в клетку-мишень. В то же время считается, что, в отличие от Т-киллеров, NK-кил-леры не используют так называемый Fas-зависимый механизм киллинга, а также фактор некроза опухолей TNF

Неспецифический контактный киллинг

 

Неспецифическим контактным киллингом называют про­цесс убийства клетки-мишени путем ее прямого контакта с клет­кой-киллером. В результате контакта внутрь клетки-мишени пе­редается токсический материал, вызывающий ее гибель.

Интересно, что в реакциях внеклеточного цитолиза и кон­тактного киллинга отмечают достаточно много общего. Воз­можно, эволюционно первое предшествовало второму.

Среди реакций врожденного иммунитета наиболее изучены механизмы контактного киллинга, развиваемые NK-лимфоци-тами (естественные киллеры). Полагают, что подобные меха­низмы могут развивать также макрофаги и нейтрофилы.

Нужно отметить, что эти реакции особенно важны на ран­них этапах инфекционного процесса, вызываемого внутрикле­точными паразитами (вирусами, бактериями и т. д.). При этих реакциях уничтожается вся пораженная клетка, служащая убе­жищем и «структурой, производящей возбудителя». Но особен­но эти реакции важны для деструкции опухолевых клеток.

На первом этапе процесса клетка-мишень фиксируется к мембране естественного киллера.

Полагают, что в адгезии к мишени принимают участие адгезивные мо­лекулы типа интегринов. Очень важны здесь и молекулы типа маннозосвя-зываюших рецепторов, распознающие углеводные остатки на клетках, у которых повреждено сиаловое покрытие.

Другим типом рецепторов, участвующих в этих процессах, могут быть Fc и CR-рецепторы.

При этом естественные киллеры распознают как повреж­денные, инфицированные, так и не поврежденные клетки. Од­нако если клетка не повреждена и на ее поверхности экспрес-сированы нормальные молекулы МНС класса 1, то процесс киллинга не развивается

В случае если клетка повреждена или на ее поверхности от­сутствуют продукты МНС класса 1, включаются реакции, приво­дящие к гибели мишени через механизмы апоптоза

Считается, что после получения активаиионных сигналов гранулы кил-лерной клетки концентрируются под участком мембраны, примыкающим к клетке-мишени. В дальнейшем происходят реакции, аналогичные выше­описанным реакциям де грануляции, и содержимое гранул изливается в зо­ну межклеточного контакта. Гранулы N К-клеток содержат белки гранзимы и перфорины.

Фаголизосомы

В фаголизосомах (иначе их называют вторичными лизосо-мами) происходит окончательный киллинг живых микроорга­низмов (если они не погибли ранее, в процессе внеклеточного цитолиза). В фаголизосоме начинается последовательное раз­рушение структуры захваченного возбудителя под действием гидролитических ферментов. Этот процесс в чем-то аналогичен пищеварению у млекопитающих (гидролитическое расшепле-ние), в связи с чем его иногда и называют «перевариванием».

Процессы разрушения бактериальных клеток начинаются с нарушения проницаемости мембран и последующего лизиса структур цитоплазмы и ядра. Под электронным микроскопом заметно, как бактерии начинают терять четкость очертаний, а затем просветляется их цитоплазматическая область. В послед­нюю очередь происходит расщепление структур клеточного ос­това, особенно пептидогликана и высокомолекулярных поли­сахаридов.

В этих процессах расщепления фагоциторованного матери­ала последовательно принимают участие многочисленные про-теазы, липазы, фосфатазы, нуклеазы и другие ферменты.

 Удаление

Продукты разрушения объектов фагоцитоза вместе с нерас-шепленными остатками удаляются из фагоцита. Это происхо­дит путем повторного слияния мембраны фаголизосом с по­верхностной мембраной макрофага и выбрасывания остатков расщепленного материала во внеклеточную среду. Вместе с этим материалом из фаголизосомы изливается в межклеточное пространство и значительное количество активных ферментов, которые не всегда успевают прореагировать с субстратом.

Вполне возможно, что разрушенные в фагоцитах антигены служат исходным материалом для процессинга в других антиген-презентирующих клетках. Значительная часть разрушенных ан­тигенов может использоваться и самими макрофагами для пре­зентации антигена в комплексе с молекулами МНС класса I и II.

Регуляция процессов. В регулировании фагоцитоза самое активное участие принимают PGE, система циклических нук-леотидов cAMP/cGMP, а также различные цитокины. Фагоци­тоз могут активировать либо подавлять многие биологические и фармацевтические препараты

Переработка фагоцитированного материала

Большую роль в движении гранул и лизосом играют и мик-рофиламенты клеток. Возможно, что направленному движе­нию лизосом к фагосоме могут способствовать процессы раз­жижения коллоидов вокруг фагосомы (взаимопереходы геля в золь).

Интересны приводимые некоторыми авторами, наблюдения о роли ци­клического аденозинмонофосфата (сАМР) в процессе физиологического регулирования функций поглощения и переработки чужеродного матери­ала. Отмечается, что по мере нарастания концентрации внутриклеточного сАМР в процессе активации происходит блокада подвижности и поглоти­тельной способности макрофага, но усиливаются процессы респираторно­го взрыва (через стимулирование гексозомонофосфатного шунта) и акти­вируются лизосомальные ферменты.

Предполагают, что таким образом может регулироваться чрезмерное поглощение чужеродного материала. Макрофагу необходимо приостано­вить поглощение и усилить бактерицидные процессы, чтобы переработать уже фагоцитированный материал. Как только бактерицидные и «пишеварительные» процессы в макрофаге завершатся, концентрация сАМР сни­жается ниже пороговой и макрофаг снова готов к поглощению новой пор­ции материала.

Известно также, что высокие концентрации сАМР могут блокировать и процессы фаго-лизосомального слияния. Однако не совсем понятно, свя­зано ли это преимущественно с блокадой функции микрофиламентов, или точкой приложения являются мембраны лизосом.

Характерно, что в процессе образования фаголизосомы ее мембрана в значительной степени синтезируется заново (до 10—30% за 1 час). При этом она значительно отличается соста­вом фосфолипидов от липидов поверхностной цитоплазмати-ческой мембраны, из которой она первично образовались. В новой мембране содержится большое количество насыщен­ных (пальмитиновая) и меньше ненасыщенных (олеиновая, арахидоновая) жирных кислот. Биологический смысл этого процеса вполне очевиден: мембраны, содержащие большее ко­личество насыщенных жирных кислот, менее проницаемы для водорастворимых веществ, то есть они лучше защищают цито­плазму собственных клеток от опасных гидролитических фер­ментов фагосом.

Формирование фагоцитарной чаши или погружение

 

Вслед за активацией рецепторов, через которые опосредо­вана адгезия объекта, включается каскад реакций, выражаю­щихся во взаимопереходах геля в золь и наоборот. Вначале в месте контакта фагоцита с мишенью возникает уча­сток плотного геля. В дальнейшем, по мере нарастания концен­трации Са⁺⁺, плотный гель под влиянием гельзолина разруша­ется и переходит в более жидкий золь. Это обусловливает эф­фект «проваливания» объекта внутрь фагоцита.

Одновременно в этот процесс один за другим включаются другие, расположенные рядом рецепторы. Они активируются и включают тот же самый механизм взаимопереходов геля в золь.

Все это создает условия для последовательного охвата объекта своеобразными выпячиваниями — псевдоподиями (см. рис. 6.3). Этот процесс последовательного включения рецепторов часто называют zipper effect, поскольку он очень напоминает ме­ханизм застежки «молния» (англ. фрег — застежка «молния»). Дальнейшая активация близлежащих рецепторов (по мере срабатывания застежки) приводит к аналогичным процессам образования плотного геля в передних краях псевдоподии. В итоге псевдоподии смыкаются над объектом, и он весь ока­зывается инвагинирован внутрь фагоцита. Участок мембраны фагоцита, принимавший участие в этом процессе, отделяется от основной мембраны, и фагоцитируемый объект погружается в цитоплазму клетки. Таким образом, формируется везикула, называемая фагосомой,

Слияние фагосомы с лизосомами или образование фаголизосомы

Процесс образования фаголизосомы состоит в том, что ли-зосомы (гранулы, содержащие набор активных ферментов) или гранулы у нейтрофилов сливаются с фагосомами и привносят в их внутреннюю среду набор ферментов и других биологически активных веществ. В сочетании с продуктами респираторного взрыва и N0" синтеза, внутри фагосомы развиваются сильные бактерицидные эффекты, приводящие к окончательной гибели чужеродных микроорганизмов и дальнейшему разрушению их структуры.

Механизмы сближения и слияния лизосом в настоящее время не вполне ясны. Известно однако, что повышение кон­центрации внутриклеточного Са⁺² запускает реакции, ускоря­ющие движение лизосом. Последние по микротрубочкам пере­мещаются как по рельсам из аппарата Гольджи к внутренней части цитоплазматической мембраны, в том числе и к мембра­нам фагосом.

В дальнейшем, как полагают, в результате нарушения структуры гидрофобных связей в мембранах происходит их слияние. Вполне возможно, что этому способствует развиваю­щееся вследствие респираторного взрыва перекисное окисле­ние полиненасыщенных жирных кислот в мембранных липи-дах, а также сильное локальное закисление в фагосоме (до рН 4,5).

Адгезия, или прилипание к объекту

 

Под адгезией понимают способность фагоцитов прикреп­ляться к объектам фагоцитоза, к субстрату или к поверхности других клеток. Молекулярная природа адгезии обусловлена взаимодействием рецепторов мембраны фагоцита и соответст­вующего л иганда на поверхности мишени.

Можно определить несколько групп рецепторов, наиболее важных для адгезии, в условиях зашиты от инфекта.

1. Маннозосвязывающий белок и селентины — распознают
концевые углеводные остатки (глюкоза, фукоза, манноза, гала­
ктоза и др.) на поверхности бактерий или собственных клеток
с разрушенным сиаловым покрытием.

2. Интегрины (fa и /у — распознают рецепторы клеток
ICAM 1, 2, 3, а также коллаген, фибронектин, ламинин и др.

3. Рецепторы к компонентам комплемента. Наиболее зна­
чимы рецепторы к СЗЬ. Меньшую роль отводят рецепторам
к C4b, C5b и фактору Н.

4. Рецепторы к Fc фрагментам иммуноглобулинов. Как прави­
ло, даже в интактном (не контактировавшем с данным антиге­
ном) организме всегда присутствует ряд перекрестнореагирую-
щих (похожих) антител, которые могут опсонизировать объект.
Такой же эффект могут обеспечивать агрегаты неспецифиче­
ских иммуноглобулинов. Наиболее значимы в качестве рецеп­
торов к таким опсонинам — FC7R]; FC7R11; Fc7Rin и FcjxR.

5. Фагоциты могут осуществлять адгезию к поверхности
мишени и без опсонинов, используя электростатические и гид­
рофобные взаимодействия. Однако эффективность их значи­
тельно ниже.

Прикрепление мишени к этим рецепторам запускает в мем­бране фагоцита целый каскад реакций, что приводит к разви­тию событий, основным итогом которых является поглощение возбудителя и его киллинг.

Фагоцитоз

(внутриклеточный киллинг)

Под фагоцитозом понимают процесс поглощения объекта (мишени) клеткой фагоцита с дальнейшим ферментативным разрушением его структуры. Фагоцитоз в отдельных своих про­явлениях напоминает некоторые механизмы внеклеточного цитолиза. Здесь также огромную роль играют продукты респи­раторного взрыва, метаболиты окиси азота и содержимое гра­нул и лизосом.

Однако, в отличие от внеклеточного цитолиза, процессы происходят внутри клетки, в замкнутом пространстве фагосо-мы, куда объект попадает в результате его захвата псевдоподия­ми фагоцита.

Любое поглощение веществ клеткой называют общим термином — эн-доиитоз. В эндоиитозе у фагоцитов предлагают различать пиноцитоз (pinos — пузырек) и фагоцитоз. Под пиноиитозом понимают поглощение очень мелких объектов или даже растворимых веществ. Фагоцитоз же — это поглощение крупных объектов и целых клеток. Сорванным фагоцито­зом называют процесс, когда объект в силу своих крупных размеров не мо­жет быть поглощен фагоцитом. Иногда фагоцитированная клетка возбуди­теля не погибает, сохраняя свою жизнеспособность внутри фагоцита. Та­кой фагоцитоз называют незавершенным.

В принципе, в организме очень многие клетки различных органов и тканей способны к эндоцитозу, т. е. поглощению тех или иных объектов. Однако характерной чертой фагоцитоза считают именно процесс, связанный с образованием псевдопо­дий, которые охватывают мишень и таким образом заключают объект в цитоплазму. Поэтому моноциты/макрофаги и нейтро-филы называются «профессиональными фагоцитами». Для этих клеток фагоцитирование и разрушение объекта — одна из основных функций.

В реакции фагоцитоза различают несколько этапов:

1) адгезия (или прилипание к объекту);

2) формирование фагоцитарной чаши (или погружение);

3) слияние фагосом с лизосомами (или образование фаго-
лизосом);

4) гидролиз (переработка) фагоцитированного материала;

5) удаление остатков.

Конституитивная и индуиибельная форма

Установлено, что существует конституитивная и индуиибельная форма N0" синтетазы. Первую обнаруживают в покоящихся клетках. Вторая же активируется только при воздействии воспалительных цитокинов. Извест­но, что IL-ip, TNFa и IFN-y усиливают, a IL-4, IL-10 и IL-13 подавляют процессы образования N0".

Важным моментом для образования N0" считается присутствие тетра-гидробиоптерина, который является кофактором N0" синтетазы и усили­вает выработку N0". При этом отмечают, что токсична даже не столько са­ма окись азота, сколько ее активные метаболиты — пероксинитриты, про­дукты взаимодействия с активными формами кислорода.

Интересно, что эндотелиальные клетки в результате актива­ции тоже могут продуцировать окись азота во внеклеточную среду.

Суммируя материал, приведенный в данном разделе, следу­ет отметить, что максимальные бактерицидные эффекты разви­ваются в том лишь случае, когда все вышеперечисленные меха­низмы действуют вместе.

Особенно важную роль отводят так называемой «токсиче­ской триаде»: Н2О2 — миелопероксидаза — галоген (J" или СГ). Она образуется при взаимодействии продуктов респираторного взрыва и дегрануляции фагоцитов. Сочетание указанных ве­ществ, а также продуктов их метаболизма (НСЮ и других) чрез­вычайно токсично для многих бактерий, грибов и паразитов. Эта триада обеспечивает интенсивное перекисное окисление, гало-генизацию и инактивацию жизненноважных компонентов воз­будителя. В результате наступает его гибель.

Регулирование активности. Дегрануляция клеток может быть блокирована, если удается подавить подвижность микрофила-ментов. В отдельных случаях этот процесс способны подавлять кромогликат натрия и теофиллин.

Теофиллин является блокатором фосфодиэстеразы — фермента, разру­шающего сАМР. В результате происходит накопление внутриклеточного сАМР — природного регулятора, который блокирует подвижность гранул и дегрануляиию клеток.

Отмечено, что колхицин и ряд других препаратов, разрушая микрофиламенты, также необратимо блокируют этот процесс.

Продукция оксида азота

Однако в отличие от фагоцитов, бактерицидные эффекты этих механизмов незначительны. Их основная направлен­ность — развитие противопаразитарных эффектов. Они обес­печиваются высвобождением во внеклеточное пространство основного продукта гранул эозинофилов — главного щелочно­го белка.

Достаточно много известно о механизмах дегрануляции и высвобождаемых продуктах базофилов и тучных клеток. В ос­новном индукторами дегрануляции у этих клеток выступают антитела класса Е. Однако дегрануляцию могут вызывать и многие митогены (такие как FGA и КопА), фрагменты комп­лемента (СЗа и С5а) цитокины, а также кальциевые ионофоры, меллитин и некоторые лекарственные средства (кодеин, мор­фин и др.).

Сама по себе дегрануляция этих клеток непосредственного киллерного эффекта не оказывает. Однако она служит мощным индуктором воспалительных реакций и привлекает эозинофи-лы. А уже в сочетании с продуктами дегрануляции эозинофи­лов тучные клетки развивают выраженные противопаразитар-ные эффекты.

Определенные особенности свойственны дегрануляции тромбоцитов, которые способны самостоятельно уничтожать некоторые гельминты. Причем их цитотоксический эффект су­щественно усиливается при воздействии TNFa и IFN^.

Следует отметить, что внеклеточный цитолиз является за­щитным механизмом, который наиболее эффективен в отноше­нии крупных чужеродных объектов, многоклеточных паразитов или даже неживых инородных тел. Этот механизм не является «прицельным». Разрушению может подвергаться как возбуди­тель, так и окружающая его собственная ткань организма.

Сравнительно недавно обнаружен еще один важный меха­низм, вызывающий гибель возбудителя. Это так называемый ЫО'зависимый киллерный механизм. В результате каскада ре­акций в макрофагах, нейтрофилах и некоторых других клетках происходят реакции метаболизма аргинина до цитруллина, ка­тализируемого ЫО"синтетазой. Этот каскад реакций развивает­ся при активном участии ионов Са⁺⁺, NADP и LTB4. В итоге образуется окись азота, обладающая очень сильным бактери­цидным эффектом, особенно для микобактерий, листерий и других возбудителей.

Ферменты некоторых гранул

Интересно, что ферменты некоторых гранул, например специфических гранул нейтрофилов, проявляют свою активность при нейтральных и ще­лочных значениях рН. Ферменты же азурофильных гранул эффективны при кислых условиях. Установлено, что нейтрофилы секретируют в первую очередь содержимое специфических гранул, а уже позже азурофильных.

Биологический смысл этого процесса вполне очевиден. На ранних эта­пах воспаления наиболее активны ферменты, действующие в нейтральных и слабощелочных условиях (эластаза, коллагеназа, катепсин D). В услови­ях закисления, возникающих при реакциях лизиса тканей и/или формиро­вания гноя, наиболее эффективными оказываются кислые гидролазы (fi-глицерофосфатаза, а-маннозидаза и др.).

На сегодняшний день известны более 60 активных белков и ферментов, участвующих в процессах киллинга и разрушения микроорганизмов. Например, у фагоцитов достаточно хорошо изучены:

1. Ферменты, обладающие пероксидазной активностью.
Они участвуют в процессах перекисного окисления микробных
белков (миелопероксидаза, лактопероксидаза).

2. Белки, повреждающие микробные мембраны:

— катионные белки (дефензины) — небольшие пептиды,
богатые остатками цистеина и аргинина; они вызывают образо­
вание ионных каналов в мембране возбудителя и таким образом
повреждают их;

— катепсин D;

— лизоцим — гидролизует пептидогликан микробных кле­ток.

Лизоиим — белок с молекулярной массой 14 кДа, один из наиболее ак­тивных микробоцидных компонентов. Он действует на пептидогликано-вый остов микробной стенки, где специфически гидролизует 1,4 гликозид-ные связи между N-ацетил мурамовой кислотой и N-ацетилглкжозамином. В небольших концентрациях лизоцим постоянно присутствует в сыворот­ке крови, мокроте, слезах и других биологических жидкостях.

3. Лактоферрин — конкурирует за связывание ионов желе­
за, что способствует гибели и разрушению микроорганизмов.

Характерно, что реакции дегрануляции наиболее интенсив­но развиваются при фагоцитозе крупных объектов, особенно

при так называемом сорванном фагоцитозе, когда фагоцит не в состоянии поглотить очень крупный объект.

Экзоцитоз

Процесс респираторного взрыва получил свое название из-за стремительности происходящих событий. Потребление кис­лорода фагоцитами при этом возрастает в десятки раз.

Полагают, что ферментом, инициирующим респираторный взрыв, яв­ляется оксилаза плазматической мембраны, которая в качестве донора электронов использует восстановленную никотинаденилдифосфорную кислоту (NADPH). Взаимодействие NADPH с кислородом и все последу­ющие процессы, как правило, связаны с мембранами и сопровождаются переходом электронов на низшие энергетические орбиты. Все это приво­дит к повышенному квантовому излучению, которое может быть зафикси­ровано в так называемых реакциях хемилюминесценции. В то же время включается глюкозомонофосфатный шунт, который метабол изирует глю­козу. Благодаря этой энергии происходит регенерация NADP до NADPH. В результате этих реакций образуются супероксидные ионы кислорода, которые в дальнейшем служат исходным сырьем для образования молекул перекиси водорода. Это соединение весьма реакшюнноспособно. Реаги­руя с ганогенами С1 и J, оно образует нестойкие, но очень токсичные для бактерий продукты.

Экзоцитоз (дегрануляция)

Под дегрануляцией или экзоцитозом понимают процесс высвобождения содержимого гранул клеток во внеклеточное пространство. Процесс этот реализуется клеткой после получе­ния активирующего сигнала (через рецепторы) и протекает очень быстро, в течение нескольких часов.

Считается, что функции дегрануляции присуши всем гра-нулоцитам, нейтрофилам и макрофагам. Как антимикробный процесс, дегрануляция в наибольшей степени изучена у макро­фагов и нейтрофилов. Эти реакции у фагоцитов начинаются практически одновременно с фагоцитозом. При этом высвобо­ждение гранул часто происходит в момент формирования «фа­гоцитарной чаши».

Полагают, что движение гранул по направлению к мембране обусловле­но сокращением микрофиламентов. При контакте гранул с иитоплазмати-ческой мембраной происходит слияние их мембран. В итоге, содержимое гранул высвобождается во внеклеточное пространство.

Большую рань в подвижности гранул и лизосом играет соотношение вну­триклеточных циклических нуклеотидов — cAMP/cGMP. Повышение уров­ня циклического аденозинмонофосфата приводит к подавлению подвижно­сти гранул и супрессии дегрануляции. Полагают, что соотношение этих нук­леотидов является одним из биологических регуляторов данной реакции.

Гидролитические ферменты составляют основную часть со­держимого макрофагальных лизосом и гранул у нейтрофилов. Они участвуют в процессах гидролитического расщепления фа­гоцитированного материала. Как правило, они предсуществу-ют уже до развития активационного сигнала. Однако макрофа­ги отличаются от нейтрофилов тем, что могут синтезировать свои ферменты снова.

Внеклеточный цитолиз

Процесс адсорбции соответствующих белков на поверх­ности бактерии (в основном белков комплемента и антител) получил название их опсонизации. Еще с начала прошлого века вещества, реализующие этот процесс, называют опсони-нами, поскольку они как бы обволакивают (опсонизируют) объект, чем и облегчают прикрепление и захват объекта фаго­цитами.

В свою очередь, опсонины на поверхности бактерии уже легко распознаются различными клетками иммунитета (макро­фагами, нейтрофилами, NK-клетками и др.). На поверхности этих клеток имеются специальные рецепторы к веществам, способным выступать в качестве опсонинов: СЗЬ, иммуногло­булинам, С-реактивному белку, фибронектину и др. В результа­те более плотного контакта многие механизмы киллинга идут значительно успешнее.

Итак, опсонины осуществляют функции примитивного распознавания чужеродного вещества и обеспечивают его фик­сацию на мембране различных клеток иммунитета.

 Внеклеточный цитолиз

Внеклеточный цитолиз или внеклеточный киллинг — это процесс убийства клетки-мишени, происходящий под действи­ем токсичных факторов, которые секретирует во внеклеточную среду киллерная клетка (см. рис 6.2). В механизме внеклеточ­ного цитолиза можно выделить несколько основных составля­ющих, которые и оказывают токсическое действие на клетку — мишень:

1) продукты респираторного взрыва;

2) продукты, высвобождаемые из гранул лейкоцитов при
дегрануляции;

3) продукты метаболизма окиси азота.

Эти процессы чрезвычайно важны в реакциях защиты орга­низма и их следует рассмотреть подробнее.

Респираторным взрывом называют каскад реакций, в ре­зультате которых образуются активные формы кислорода, пе­рекись водорода и ее производные.

Этот киллерный механизм наиболее изучен у макрофагов и нейтрофилов, хотя имеет место и у других популяций лейко­цитов.

НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ И ЭЛИМИНАЦИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯ

 

Основная «задача» любой воспалительной реакции — унич­тожение возбудителя, прорвавшегося во внутреннюю среду орга­низма. Данный раздел рассматривает основные неспецифиче­ские механизмы этого уничтожения — нейтрализацию (киллинг, убийство) возбудителя и элиминацию (удаление) его остатков.

Киллинг возбудителя может осуществляться как клетками иммунной системы, так и растворимыми (гуморальными) фак­торами — белками системы комплемента, ферментами, актив­ными формами кислорода и азота. При этом клеточные и гумо­ральные факторы активно дополняют друг друга, что усиливает эффективность их киллерных механизмов.

Можно выделить несколько таких механизмов, которые развиваются в ходе воспалительной реакции:

1) нейтрализация и опсонизация возбудителя гуморальны­
ми факторами иммунитета;

2) внеклеточный цитолиз (или внеклеточный киллинг);

3) фагоцитоз (или внутриклеточный киллинг);

4) контактный киллинг.
Рассмотрим их более подробно.

Нейтрализация и опсонизация возбудителя гуморальными факторами иммунитета

Среди циркулирующих протеинов крови важнейшим кил-лерным (цитолитическим) фактором считают систему белков комплемента. В условиях воспалительной реакции эти белки в самые ранние сроки (раньше нейтрофилов) попадают к месту проникновения возбудителя. Это достигается в процессе разви­тия сосудистой реакции и «протекания» сосудов

В результате контакта с антигенами микроорганизмов на поверхности бактериальных клеток развиваются реакции акти­вации комплемента, которые протекают преимущественно по альтернативному пути (см. гл. 4.1.1).

В данном случае, однако, нельзя исключать и развития реакции по классическому (и тем более, по лектиновому) пути. В составе воспалитель­ного эксудата всегда присутствуют иммуноглобулины, способные связать­ся с антигенами бактерий. Несмотря на неполную комплиментарность и низкий аффинитет, такое взаимодействие вполне способно инициировать развитие реакции по классическому пути.

В результате этих реакций формирующийся на поверхно­сти бактерий мембраноатакующий комплекс приводит к их лизису.

Компоненты комплемента (СЗЬ), С-реактивный белок и многие другие факторы также легко сорбируются на поверх­ности микроорганизмов. При этом обычно реализуются при­митивные механизмы лектинового распознавания.

Связывание нитей F-актина

Как полагают, такая сеть формируется благодаря связыванию нитей F-актина специальным актинсвязываюшим белком — актиногелином. Это придает актиновой сети определенную ригидность, особенно при встраивании в эту сеть белков миозина. Формируется гель, который способен сокращаться под действием миозина в присутствии Mg⁺⁺ и АТР. Как упоминалось выше, в запуске этих процессов самое активное участие принимает киназа легкой цепи миозина.

Однако с нарастанием концентрации Са⁺⁺ в цитоплазме начинает ак­тивироваться другой белок — гельзолин. Он разрушает связанную актино-вую сеть, прикрепляясь к более короткому концу разрезанных актиновых нитей. Третий белок — акументан прикрепляется к противоположному концу. В результате гель превращается в золь, а соответствующий участок цитоплазмы разжижается. Такой механизм позволяет совершать повторя­ющиеся превращения геля в золь и наоборот и, таким образом, «организо­вать» движение клетки. Оно ориентировано в сторону наибольшей кон­центрации активирующих стимулов (хемоаттрактантов, адгезинов или других лигандов). Следует отметить, что после образования комплекса ли-ганд-реиептор и индукции соответствующих активационных сигналов ре­цепторы погружаются внутрь клетки, где расщепляются, подвергаются ре-циклингу и вновь появляются на мембране.

Хемотаксис наиболее хорошо изучен у фагоцитов (нейтрофилов и мак­рофагов) и достаточно подробно описан у эозинофилов. Отмечают, что по­пуляции активированных лимфоцитов более подвижны, чем непримиро-ванные наивные (англ. naive) клетки.

Таким образом, вследствие реструктуризации цитоскелета клетка приобретает каплевидную или треугольную форму. В сторону очага воспаления выдвигается ламеллоподиум. При помощи повторяющихся сокращений микрофиламентов клет­ка продвигается вперед. В условиях высокой концентрации хе­моаттрактантов (в центре очага воспаления) направленное дви­жение клеток замедляется, и они приступают к непосредствен­ной реализации своих функций.

Регулирование активности. Хематаксис может подав­ляться некоторыми цитокинами (например, MIF — migration ingibition factor), а также некоторыми фармацевтическими пре­паратами.

На мембранах мигрирующих лейкоцитов

На мембранах мигрирующих лейкоцитов экспрессируются рецепторы для многих хемоаттрактантов. При взаимодействии этих рецепторов с соответствующими лигандами (хемоаттрак-тантами) клетка получает активирующий сигнал. Этот сигнал запускает каскад реакций, который и обусловливает направ­ленное движение клеток. Особенно это характерно для фагоци­тов, которые сильно изменяют свою форму и активно движутся к очагу воспаления

Большинство этих рецепторов связаны с локализованным в мембране клеток протеином G, который служит проводником активационного сиг­нала с поверхности внутрь клетки. В результате связывания молекулы хе-моаттрактанта с соответствующим рецептором возникает каскад реакций, приводящий к диссоциации протеина G, что влечет за собой активацию кальцийнезависимой фосфолипазы С.

Этот активированный фермент катализирует гидролиз мембранных фо-сфоинозитидов (в частности фосфотидилинозитолдифосфата) до инозил-3-фосфата, активно мобилизующего внутриклеточный Са⁺⁺ и диацилгли-церина, активирующего протеинкиназу С. Этот механизм, довольно уни­версальный для многих клеток, описан выше.

Протеинкиназа С в условиях повышенной концентрации Са⁺⁺ в цито-золе клетки имеет очень важные и разнообразные функции. В данном слу­чае активированная протеинкиназа С способствует перемещению белков цитоскелета в направлении активированного рецептора. Этому процессу благоприятствует и повышение концентрации Са⁺⁺ со стороны такого ре­цептора. Одновременно изменяется работа ионных каналов мембраны — усиливается приток в клетку ионов Са⁺⁺ и К⁺ и противоток Na⁺/H⁺, что способствует некоторому повышению рН цитозоля (до рН 7,8).

Накопление ионов Са⁺⁺ (при участии кальмодуллина), приводит к ак­тивации киназы легкой цепи миозина. В результате запускаются механиз­мы сокращения белков цитоскелета и со стороны активированного рецеп­тора выдвигается отросток цитоплазмы — ламеллоподиум.

Stossel с соавторами предложил модель, согласно которой происходит движение (хемотаксис и фагоцитоз) у фагоцитов. Эти авторы считают, что основой подвижности клеток является сократимость актинового геля.

Обычно филаменты актина объединены в плотную сеть, которая имеет наибольшее уплотнение на участках цитоплазмы, примыкающих к активи­рованной части мембраны, то есть к той ее части, где был экспрессирован рецептор, который активируется в результате взаимодействия с соответст­вующим лигандом.

Направленность движения лейкоцитов

Направленность движения лейкоцитов определяется воз­растанием концентрации различных хемотаксических веществ (хемоаттрактантов). Их концентрация тем выше, чем ближе очаг воспаления. Лейкоциты движутся соответственно возрас­танию градиента этих факторов, т. е. в направлении повышения их концентрации. На сегодняшний день известно много ве­ществ, которые активно привлекают к себе лейкоциты, высту­пая в роли хемоаттрактантов.

Можно выделить несколько групп наиболее изученных хемоаттрак­тантов.

1. Продукты жизнедеятельности или деструкции микроорганизмов —
липополисахариды, токсины, фрагменты нуклеиновых кислот.

2. N-формилметиониновые пептиды — очень активные хемоаттрактан-
ты. Это небольшие (3—5 аминокислот) пептиды, которые также синтезиру­
ются микроорганизмами или могут быть получены синтетически. Синтез
белка у прокариот часто начинается с N-формилметионина. А эукариоты не
используют этот путь. Поэтому данная молекула уже эволюционно может
служить сильным чужеродным сигналом для клеток системы зашиты.

3. Цитокины вырабатываемые клетками в очаге воспаления — IL-lfS,
лейкотриен В₄, сАМР, гистамин, С-реактивный белок.

4. Компоненты комплемента СЗа и С5а.

5. Продукты распада иммуноглобулинов.

6. Различные поврежденные и денатурированные белки. Полагают, что
это связано с увеличением их гидрофобности в результате нарушений
в третичной структуре.

7. Ферменты белков системы свертывания крови — тромбин, фибрин.

8. Хемокины — активные хемоаттрактанты, относящиеся к группе цито-
кинов. В химическом отношении они представляют собой небольшие про­
теины с молекулярной массой 8—10 кДа. Среди них выделяют два семейст­
ва — а- и fi-хемокины, отличающиеся расположением остатков иистеина
вблизи N-кониа молекулы. У fi-хемокинов эти остатки расположены рядом,
а у а-хемокинов они разделены какой-либо другой аминокислотой.

Трансэндотелиальная миграция

 

Этот этап характеризуется проникновением лейкоцитов че­рез стенку сосуда и выходом их во внесосудистое пространство. В процессе вышеописанной активации лейкоцитов у них экс-прессируется новый набор адгезинов, позволяющий им взаи­модействовать с клетками базальной мембраны сосудов. Это становится возможным, поскольку межклеточные расстояния у клеток высокого (кубовидного) эндотелия венул существенно увеличены.

Проникая через эти межклеточные пространства, лейкоци­ты связываются через молекулы адгезии с клетками базальной мембраны. Секретируя коллагеназу и другие ферменты, лейко­циты «расплавляют» базальную мембрану сосуда и проникают в ткани, окружающие очаг воспаления.

 Хемотаксис

Выйдя из кровеносного русла, лейкоциты сразу же освобо­ждаются от большинства уже не нужных им адгезинов, кото­рые, как полагают, разрушаются ферментами. На их поверхно­сти экспрессируются новые молекулы — рецепторы для хемо-таксических факторов.

Движению в условиях межклеточного матрикса способствуют другие адгезивные молекулы, также входящие в группу pl-интегринов. Они полу­чили название «очень поздних» интегринов (VLA — very late antigen). Такое название им дали в связи с их экспрессией на поздних этапах активации клеток. Экспрессия этих молекул необходима именно на поздних этапах, когда клетка находится уже вне кровеносного русла.

Эта группа адгезинов включает молекулы для взаимодействия с колла­геном (VLA-2 и VLA-3), ламинином (VLA-3 и VLA-6), фибронектином (VLA-3, VLA-4 и VLA-5) и др. То есть названные структуры служат рецеп­торами к тому субстрату, с которым лейкоциты будут взаимодействовать в процессе движения в межклеточной среде.

Покинув кровеносные сосуды, лейкоциты начинают миг­рировать к центру очага воспаления. Этот процесс направлен­ного движения лейкоцитов получил название хемотаксиса.

Соответствующие молекулы адгезии

Соответствующие молекулы адгезии экспрессируются и на клетках высокого (кубовидного) эндотелия венул (ICAM-1; ICAM-2; VCAM; MadCAM-1 и др.). Происходит взаимодейст­вие межклеточных молекул адгезии, в результате чего лейкоци­ты прикрепляются (адгезируются) на поверхности клеток эндо­телия. В процессе адгезии лейкоцитов в настоящее время выде­ляют три фазы.

Первая фаза, часто называемая в литературе «краевым стоянием» или «качением», характеризуется тем, что движение лейкоцитов по венуле замедляется. Они как бы катятся по эн­дотелию, постепенно замедляя свое движение. Этот процесс обычно связан с взаимодействием селектинов и углеводных ли-гандов, тормозящим движение лейкоцитов.

Вторая фаза — активация, при которой лейкоциты под­вергаются воздействию цитокинов, хемокинов и других аген­тов.

Третья фаза — прикрепление. Характеризуется полной ос­тановкой движения, прикреплением лейкоцита к клеткам эн­дотелия сосудов и подготовкой к проникновению в межэндоте-лиальное пространство. Этот эффект возникает благодаря вза­имодействию многочисленных молекул адгезии. Сигналы, по­ступающие в лейкоцит при таком взаимодействии, оказывают дополнительное активирующее действие.

Фазность экспрессии молекул адгезии на поверхности эпителиальных клеток определяет и фазность миграции клеток различного типа в очаг по­ражения. Так, считается, что именно ранняя экспрессия Е-селектина на поверхности энлотелиальных клеток обеспечивает адгезию к ним нейтро-филов. В дальнейшем именно нейтрофилы первыми мигрируют в очаг воспаления. Для моноцитов и некоторых лимфоцитов, мигрирующих пос­ле нейтрофилов, важную роль играет экспрессия на их поверхности моле­кул р2-интегринов (LFA-1 и CR-3). Они связываются с энлотелиальными адгезинами ICAM-1 и ICAM-2.

Такой механизм обеспечивает точную очередность миграции лейкоци­тов через эндотелий и поэтапное прибытие в очаг воспаления клеток раз­личных популяций.

Регулирование процессов. Адгезию лейкоцитов к эндотелию можно подавить антителами к адгезинам лейкоцитов или эндо­телия, а также растворимыми молекулами самих адгезинов.

МИГРАЦИЯ КЛЕТОК В ОЧАГ ВОСПАЛЕНИЯ

 

Второй важный этап воспаления — это миграция клеток иммунной системы из кровяного русла в район проникновения инфекта. При этом различные популяции мигрирующих клеток появляются в очаге воспаления как бы поочередно.

Первыми в очаг воспаления, как правило, прибывают ней-трофилы. В течение нескольких суток их популяция преоблада­ет среди пула клеток воспалительного эксудата. На вторые су­тки в очаг начинают поступать мононуклеарные фагоциты и лимфоциты. Позже других мигрируют цитотоксические Т-клетки (CD8⁺) и В-клетки.

Следует отметить, что, как и многие другие процессы при воспалении, миграцию не всегда удается трактовать однознач­но. Она изменчива и зависит от целого ряда факторов как эндо-телиального, так и лейкоцитарного происхождения. Миграция зависит и от анатомической области, где протекает воспаление, и от присутствия хемотаксических молекул, и от наличия раз­личных цитокинов в тканях, и от характера активации мигриру­ющих клеток и т. д.

Тем не менее, в процессах миграции можно выделить не­сколько основных этапов:

— адгезия лейкоцитов на эндотелии сосудов;

— трансэндотелиальная миграция;

— хемотаксис — направленная миграция в межклеточном
пространстве.

В конечном счете лейкоциты из кровеносного русла посту­пают в места проникновения инфекта и накапливаются там.

Адгезия лейкоцитов на эндотелии сосудов

Лейкоциты, циркулирующие в сосудистом русле, способны контактировать с эндотелием венул благодаря наличию поверх­ностных молекул адгезии (селектинов и интегринов, см, гл. 3.6.) В посткапиллярных венулах сила гемодинамического смыва весьма незначительна и поверхностный заряд эндотелия низкий. В этих условиях (а также под влиянием целого ряда других факторов) на лейкоцитах могут экспрессироваться определен­ные молекулы адгезии.

РАЗВИТИЕ СОСУДИСТОЙ РЕАКЦИИ

Весь каскад воспалительных реакций, после проникновения инфекта начинается с развития сосудистых изменений. Они приводят к расширению артериол и усиленному кровоснабже­нию области воспаления. Развивается гиперемия (покраснение) и гипертермия (повышение температуры). Такое усиленное кро­венаполнение, а также следующее за этим повышение проница­емости сосудов приводят к значительным для данной области организма событиям. Их результатом является вытекание из кровеносных микрососудов большой массы жидкости, обога­щенной различными белками плазмы крови. Эта жидкость, пе­реполняя лимфатические сосуды и межклеточные пространства, вызывает отек близлежащих тканей и повышение тургора (дав­ления). Повышенное давление приводит к сдавливанию нерв­ных окончаний, что вызывает болевую реакцию в этой области.

В обычных условиях патогенные микроорганизмы, как правило, про­никают со стороны поврежденных естественных барьеров — кожи или слизистых оболочек.

В ответ на воспалительные стимулы (антигены и токсины бактерий, субстрат разрушенных тканей и т. д.) близлежащие клетки лейкоцитов, эпителия, эндотелия сосудов, нервных окончаний и других образований секретируют локально целый спектр сосудорасширяющих медиаторов — вазодилататоров. Наиболее известные из них — гистамин, брадикинин, простагландин Е2.

При этом гистамин, брадикинин и некоторые другие медиаторы, вызыва­ют не только расширение сосудов и усиление их кровенаполнения, но изме­няют и состояние клеток эндотелия. Гистамин, например, вызывает сокраще­ние эндотелия и временное раскрытие межэндотелиальных клеточных соеди­нений. В результате этого развивается так называемое «протекание» сосудов.

В последние годы было установлено, что медиаторы вызывающие «течь», такие как гистаммн, могут влиять на состояние сократимости мик-рофиламентов в клетках эндотелия. В результате изменяется их морфоло­гия. Они становятся более высокими и кубовидными. Изменение формы приводит к тому, что промежутки между ними как бы расширяются, что вызывает повышение проницаемости сосуда. Предполагается также, что существуют агенты, контролирующие нормальное состояние микрофила-ментов и, следовательно, способствующие закрытию промежутков. Пола­гают, что ими могут служить тромбоциты и/или серотонин.

В течение многих лет считали, что «утечка» плазмы крови и белков, рас­творенных в ней, происходит через капилляры. Однако в последние годы показано, что «протекающие» сосуды — это в действительности неболь­шие посткапиллярные венулы.

Интересен и тот факт, что медиаторы воспаления часто действуют си-нергично, взаимно усиливая действия друг друга. Так, простагландины увеличивают только гидростатическое давление, не влияя непосредствен­но на проницаемость сосудов. Однако в присутствии даже небольших доз гнетами на они резко усиливают «утечку» плазмы и белков.

В последние годы появляются сообщения о механизмах выхода из сосу­дов белков плазмы путем включения их в состав везикул и дальнейшего транспортирования этих белков через цитоплазму эидотелиальных клеток.

Таким образом, повышение кровяного давления и увеличе­ние межэндотелиальных пространств обеспечивает проникно­вение в межклеточное пространство очага воспаления актив­ных белков плазмы крови: антител, различных компонентов комплемента и других ферментных систем плазмы

Основные ма­жорные антигены

В качестве объекта такого распознавания могут выступать основные ма­жорные антигены микроорганизмов, интенсивные реакции на которые за­крепились в процессе эволюции. Это липополисахариды граммотрица-тельных бактерий, пептидоглмканы граммположительных микроорганиз­мов, маннаны грибов и другие микробные антигены.

С другой стороны, клетками организма могут распознаваться разру­шенные и денатурированные белки собственного организма, макромоле­кулы нуклеиновых кислот или углеводные остатки на поврежденных клет­ках (если они были лишены покрытия, создаваемого сиаловыми кислота­ми). То есть все объекты подобного рода могут служить иниииатороами воспалительной реакции.

В случае положительного распознавания вышеуказанных продуктов, запускаются механизмы активации клеток — мак­рофагов, эпителиоцитов и эндотелиальных клеток мелких сосу­дов. Одновременно начинают развиваться реакции активации комплемента.

К основным признакам, которые характеризуют воспале­ние, относят:

1) повышение кровенаполнения локальных капилляров;

2) повышение проницаемости кровеносных сосудов;

3) активную миграцию лейкоцитов в направлении очага
воспаления.

Именно повышение кровенаполнения артериол и капилля­ров в месте воспаления обусловливает развитие покраснения и гипертермии. Именно повышение проницаемости способст­вует развитию отека и болезненности (вследствие давления на нервные окончания). Миграция лейкоцитов (нейтрофилов в первую очередь) и их активация могут служить источником цитолиза окружающих тканей и образования гноя.

Покраснение, гипертермия, болезненность и отек — основ­ные клинические признаки воспаления. В развитии реакции воспаления можно выделить несколько последовательно про­текающих этапов.

1. Сосудистая реакция.

2. Миграция лейкоцитов в очаг воспаления.

3. Нейтрализация и элиминация возбудителя.

4. Включение механизмов адаптивного иммунитета.

5. Завершение или хронизация воспалительного процесса.
Рассмотрим эти этапы подробнее.

ВОСПАЛЕНИЕ — ПЕРВАЯ ЛИНИЯ ИММУННОЙ ЗАЩИТЫ

Основные функции

Одна из основных функций диффузной лимфоидной ткани кожи заключается в том, чтобы играть роль первичного барьера на пути проникновения чужеродных антигенов со стороны сли­зистых оболочек или кожи. Другая важная функция этой ткани активно обсуждается в современной литературе. Предполагает­ся (и частично подтверждается), что эти органы могут служить местом внетимусного развития части Т-лимфоцитов, а также развития В-лимфоцитов вне костного мозга.

Таким образом, лимфоидная система представляет собой систему органов, имеющих принципиально схожее структур­ное строение. В функциональном отношении она является специ­ализированной тканью, где происходит эффективное созрева­ние и подготовка именно того набора лимфоцитов, который наиболее актуален для организма, существующего в определен­ных условиях окружающей среды.

Воспаление представляет собой каскад реакций, возникаю­щий как первый — неспецифический этап защиты организма. Он сводится к выходу клеток иммунной системы из кровяного русла и миграции их в очаг проникновения инфекта. Здесь они развива­ют различные деструктивные эффекты, в результате чего чу­жеродные клетки погибают.

Основными механизмами подавления инфекта в очагах вос­паления являются фагоцитоз, внеклеточный цитолиз, неспеци­фический контактный киллинг, а также гуморальные реакции, важнейшими из которых являются цитолитическиереакции сис­темы комплемента.

Воспалительная реакция в организме служит естественным механизмом включения реакций адаптивного (специфического) иммунитета.

Воспаление характеризуется быстротой развития и низкой специфичностью происходящих событий. Это влечет за собой большие разрушения собственных тканей.

Под воспалением в настоящее время понимают реакцию защиты организма, обеспечивающую поступление лейкоцитов и растворимых белков крови в места проникновения инфекта или повреждения тканей. Все клетки, задействованные в этом процессе, и секретируемые ими цитокины относятся преиму­щественно к системе иммунитета.

По всей видимости, воспаление является одной из древней­ших реакций, возникших на ранних этапах эволюции. Основ­ное ее предназначение — защита организма от внедрения чуже­родных веществ или освобождение от разрушенных собствен­ных клеток.

В основе развития этой реакции обычно лежит примитив­ное (лектиноподобное) неспецифическое распознавание чуже­родных веществ фагоцитами и белками плазмы крови.

Диффузная лимфоидная ткань, связанная с кожей

Клетки первой группы — это в основном диффузно рассе­янные В-клетки с экспрессированным IgA. Иногда можно на­блюдать скопления этих клеток в виде одиночных фолликул. Т-лимфоциты присутствуют в Lamina propria в очень небольшом количестве. Межэпителиальные же лимфоциты в основном представлены Т-клетками.

Следует отметить еще два типа клеток не лимфоидного ряда, тесно свя­занных с иммунными функциями. Во-первых, это дендритные клетки сли­зистых оболочек, которые обладают выраженной способностью связывать антиген. Во-вторых, это сами эпителиальные клетки. Клетки обоих этих типов становятся очень активными в качестве иммуноцитов при воспале­ниях. При этом эпителиальные клетки иногда могут экспрессировать МНС класса II и секретировать IL-7. В результате они приобретают спо­собность представлять антигены для Т-клеток и стимулировать их проли­ферацию.

 Диффузная лимфоидная ткань, связанная с кожей

Эта ткань считается довольно значительной частью лимфо-идной системы, поскольку занимает большой объем и имеет тесную связь с внешней средой. В ней выделяют несколько ос­новных групп клеток:

1. Белые отростчатые эпидермоциты (клетки Лангерганса),
которые фиксируют антигены, поступающие с поверхности ко­жи, и мигрируют вместе с ними в региональный лимфоузел. В процессе миграции они созревают до стадии интердигитальнои клетки

2. Лимфоидные клешни эпидермиса представлены преимуще­ственно популяцией Т-лимфоцитов. Однако в дерме присутст­вуют как Т-, так и В-лимфоциты, поступающие из рециркули-
руюшего пула.

3. Кератиноциты. Как иммуноциты они малоактивны в со­
стоянии покоя. Они, скорее, служат механическим барьером
неповрежденной кожи. Однако в условиях воздействия продук­
тов микробной жизнедеятельности и медиаторов воспаления
сами начинают продуцировать различные иммунологически
важные цитокины (IL-1, 3, 6, 7 и другие).

Строение Пейероеых бляшек

Строение Пейероеых бляшек (групповых лимфатиче­ских фолликулов)

Пейеровы бляшки расположены в слизистом слое кишеч­ника. В них различают три основных отдела.

1. Эпителиальный купол, образованный эпителием, ли­
шенным кишечных ворсинок, и называемый эпителием, ассо­
циированным с фолликулом. Он содержит большое количество
так называемых М-клеток.

Такое название они получили, поскольку на их поверхности, обращен­ной к центру органа, имеются глубокие инвагинации плазматической мем­браны (напоминающие букву М). Внутри этих складок находятся Т- и В-лимфоциты, макрофаги и дендритные клетки. М клетки ответственны за транспорт антигенов из кишечника внутрь пейеровой бляшки.

2. Первичные и вторичные лимфоидные фолликулы с круп­ными центрами размножения расположены в глубине слизи­стой оболочки. Они заполнены В-лимфоцитами, при этом зна­чительная их часть несет на своей поверхности IgA, т. е. это —предшественники клеток, вырабатывающих IgA.3. Межфолликулярная зона клеток содержит преимущест­
венно Т-лимфоциты, а также интердигитальные клетки. Как
и в других лимфоидных органах, вокруг артериолы здесь распо­
лагаются Т-лимфоциты.

Основные функции

Полагают, что основные функции этих органов связаны с улавливанием проникших антигенов и кооперацией клеток имунной системы. Кроме того у некоторых млекопитающих они участвуют в процессе пролиферации В-клеток.

Диффузная лимфоидная ткань слизистых оболочек

Она представлена в основном лимфоцитами собственной пластинки (Lamina propria) и межэпителиальными лимфоци­тами.

Лимфоидная система слизистых оболочек

 

Лимфоидная система слизистых оболочек — это скопления бескапсульной лимфоидной ткани, расположенной непосред­ственно в слизистой оболочке или в подслизистом слое. Разли­чают структурированную и диффузную составляющие этой ткани.

Под структурированными образованиями понимают орга­низованные формирования лимфоидной ткани, такие как мин­далины, пейеровы бляшки и другие, а также единичные, некап-сулированные фолликулы, расположенные непосредственно в слизистой оболочке.

К диффузной составляющей относят единичные лимфоид-ные клетки, находящиеся в эпителиальных слоях слизистых и подслизистых оболочек.

Существует и другая классификация лимфоидных образований, осно­ванная на их участии в процессе реализации иммунного ответа. Здесь к од­ной группе относят миндалины, региональные лимфоузлы и групповые лимфатические фолликулы — как органы, где происходит процесс воспри­ятия и переработки антигена. К другой группе относят межэпителиальные лимфоциты, которые реализуют эффекторные иммунные реакции.

Строение миндалин

Миндалины представляют собой лимфоидную ткань, рас­положенную между слизистой оболочкой и соединительно-тканевым слоем. Так же, как и в других лимфоидных органах, в миндалинах имеются фолликулы (первичные и вторичные) и фолликулярные пространства. Эти фолликулы имеют прин­ципиальное сходство с фолликулами лимфоузлов и селезенки, они заполнены преимущественно В-лимфоцитами.

Паракортикальная область

Паракортикальная область представлена в основном Т-клет-ками. Кроме того, паракортикальная область содержит огром­ное количество интердигитальных клеток. Эти клетки мигриру­ют сюда из кожи (клетки Лангерганса) и транспортируют в лимфоузлы уже процессированные антигены. На интердиги­тальных клетках в большом количестве экспрессированы анти­гены МНС класса II.

Мозговая область образована мякотными тяжами (шнура­ми), состоящими из ретикулиновых волокон, лимфоцитов обо­их классов и цитоплазматических клеток. Тяжи разграничива­ют лимфатические, мозговые синусы, собирающие лимфу сна­чала в краевой синус, а затем — в эфферентный лимфатический сосуд. Вдоль сосудов мозговой части расположено большое ко­личество фагоцитирующих клеток, которые улавливают из по­тока различные корпускулярные антигены. Между мякотными шнурами находятся медуллярные синусы — скопления лимфы, собираемой в эфферентный лимфатический проток. Через него лимфоциты покидают лимфоузел.

Основные функции

Основные функции лимфоузлов заключаются в том, что они служат местом, в котором происходит контакт различных клеток иммунной системы и развиваются реакции иммунного ответа. Здесь улавливаются из лимфы, процессируются и пред­ставляются иммунокомпетентным клеткам различные антиге­ны. Или клетки с процессированным антигеном сами мигриру­ют сюда.

Здесь происходит взаимодействие антигенпрезентируюших клеток, Т- и В-лимфоцитов, их дифференцировка и созрева­ние. Здесь образуются эффекторные клетки. Считается, что при этом в лимфоузлах преобладают процессы формирования клеточного иммунитета, поскольку микроокружение лимфоуз­ла в условиях антигенной стимуляции способствует дифферен-цировке клеток типа Thl.

Лимфоузлы, расположенные в различных областях тела, незначительно отличаются по своей структуре. Наибольшие отличия, пожалуй, имеют только брыжжеечные лимфоузлы, поскольку содержание в них В-клеток повышено, особенно клеток-предшественников, продуцирующих IgA.

Лимфоузлы

 

Лимфоузлы представляют собой структурные образования, которые, как полагают, возникали в процессе эволюции в мес­тах разветвления крупных лимфатических сосудов. Они состав­ляют часть системы, служащей для «улавливания» антигенов (инфекта), поступающих из определенных областей организма через лимфу и тканевую жидкость. Поэтому лимфоузлов много (они не могут существовать в единичном числе, подобно селе­зенке). В стратегических пунктах лимфатических сосудов (под­мышечной, паховой и др.) они образуют скопления, собираю­щие лимфу с соответствующих областей тела.

Структура органа

Лимфоузлы имеют, как правило, округлую или бобовидную форму, с углублением для входа и выхода кровеносных сосудов. Лимфа поступает в узел по нескольким афферентным (принося­щим) лимфатическим сосудам, а оттекает по единственному лим­фатическому сосуду. Узел покрыт капсулой, от которой внутрь ор­гана отходят соединительно-тканные перегородки — трабекулы. Трабекулы вместе с тяжами ретикулярного остова составляют каркас органа, заполненного разнообразными клетками.

В лимфатическом узле выделяют наружную корковую об­ласть (кортекс), более глубинную пара кортикальную область и центральную (медуллярную) область.

В корковой области расположены первичные фолликулы, за­полненные В-лимфоцитами, а также расположенные в строме дендритные клетки. Если В-лимфоциты уже премированы ка­ким-либо антигеном, то они образуют так называемый вторич­ный фолликул с явно выраженным центром размножения.

При этом дендритные клетки фолликула способны в тече­ние длительного времени презентировать антиген, что, как по­лагают, способствует формированию в фолликуле В-клеток па­мяти. Кроме В-клеток и дендритных клеток, во вторичных фол­ликулах содержатся макрофаги и некоторое количество Т-кле-ток (CD4-).

Красная пульпа

Красная пульпа образована венозными синусоидами и кле­точными тяжами (ретикулум). В этих губчатых скоплениях тка­ни сосредоточены макрофаги, плазматические клетки, а также Т- и В-лимфоциты. Кровь поступает в ткани селезенки по тра-бекулярным артериям, от которых отходят ветвистые артерио-лы. Часть этих артерий оканчивается в белой пульпе и питает центры размножения и краевую зону фолликула, а часть захо­дит дальше. Некоторые ветви артериол достигают красной пульпы и оканчиваются в селезеночных тяжах. Из венозных синусоилов кровь собирается в пульпарные вены, а затем в трабе-кулярные вены и селезеночную вену В селезенке отсутствуют афферентные лимфатические сосуды, а эфферентные выхолят рядом с венами.

Основные функции

Выделяют две основные функции селезенки.

Первая связана в основном с белой пульпой, участвующей в процессах иммунного ответа. В пульпе происходит контакт клеток иммунной системы с антигеном, проникшим в кровь, процессии г и презентация этого антитела, а также реализация различных типов иммунного ответа.

Анализируя основной состав клеток селезенки (В-лимфо-циты, цитоплазматические клетки) можно отметить, что этот орган преимущественно ориентирован на выработку гумораль­ного иммунитета, заключающегося в продукции антител.

Второй важной функцией этого органа является депониро­вание тромбоцитов, эритроцитов и гранулоцитов. В селезенке же, точнее в ее красной пульпе, происходит разрушение повре­жденных эритроцитов и тромбоцитов (гемокатерез).

Этому способствует особое строение системы кровообращения в селе­зенке. Артериолы селезенки открываются своими капиллярами непосред­ственно в тяжах красной пульпы. Поэтому циркулирующие клетки крови задерживаются в этих тяжах, где макрофаги могут распознавать и фагоци­тировать отжившие тромбоциты и эритроциты. Нормальные же клетки, проходя сквозь неплотную эндотелиальную выстилку венозных синусои-дов, вновь возвращаются в кровоток.

Кроме этого, у некоторых млекопитающих в селезенке мо­гут осуществляться функции гемопоэза.