Физиология и патология системы крови

71

между отдельными эндотелиальными клетками. Эта стадия получила наименование трансмиграции. Контролируется она интегринами, взаимодействующими с молекулами ICAM-1, которые располагаются на внутренней, латеральной и базальной поверхности эндотелия. Другие молекулы также принимают участие в трансмиграции, например РЕСАМ-1 (СD31), выявляемые на эндотелии, нейтрофилах, моноцитах, лимфоцитах, тромбоцитах. За трансмиграцию моноцитов отвечает интегрин СD18. Если в качестве активаторов эндотелиальных клеток выступают TNF и IL-1 , то трансмиграция будет осуществляться при обязательном участии интегринов 4 1, взаимодействующих с молекулой VCAM-1. Вполне возможно, что в переходе лейкоцитов через эндотелий важную роль играют контрактильные белки.

3.10.2.2. Контакт фагоцита и лиганда

Для связывания микробов на мембране фагоцитов имеются специальные рецепторы к Fc-фрагменту иммуноглобулинов и фрагментам С3-компонента комплемента. При внедрении микробов в организм человека образуются антитела (Ат) – иммуноглобулины классов М и G (IgM, IgG), которые сорбируются на поверхности микроба. В случае сорбции IgM, к ним дополнительно присоединяется С3b-фрагмент комплемента. Следовательно, фагоцит связывает не микроб, а комплекс «микроб+IgG-антитело» или «микроб+IgM-антитело+С3» через перечисленные рецепторы. Таким образом, Ат выступают здесь в роли опсонинов – факторов, облегчающих фагоцитоз.

Аналогичный механизм работает при фагоцитозе не только микроорганизмов, но и других объектов – старых и раковых клеток и других частиц.

Свойствами опсонинов обладает продукты расщепления IgG протеазами. Так, от IgG может отщепляться тетрапептид (само название говорит о том, что он состоит из 4 аминокислот), получивший наименование тафтсин. Это соединение в чрезвычайно малых дозах резко усиливает фагоцитарную активность лейкоцитов.

Очень часто в качестве опсонина выступает гликопротеин фибронектин (молекулярная масса 440000 Да), обладающий значительной клейкостью, что облегчает взаимодействие между фагоцитом и лигандом. Фибронектин находится в нерастворимой форме в соединительной ткани и в виде растворимой – в 2-глобулиновой фракции плазмы. Кроме того, во взаимодействии фагоцита и фагоцитируемого объ-

екта принимает участие близкий по строению к фибронектину белок ламинин, а также ионы Ca++ и Mg++.

3.10.2.3. Поглощение лиганда

Как только лиганд по описанному механизму связывается с рецептором, наступает изменение конформации последнего и сигнал передается на фермент, объединённый с рецептором в единый комплекс, благодаря чему осуществляется поглощение фагоцитируемого объекта.

Существует 5 основных механизмов поглощения, или 5 основных типов фагоцитоза: 1. втягивание или внесение; 2. обтекание; 3. окружение; 4. инвагинация и 5. заворот. Все механизмы фагоцитоза сводятся к тому, что лиганд оказывается заключенным в мембрану фагоцита и при этом формируется фагосома. В её образовании важная роль отводится сократительным белкам фагоцита. Как уже отмечалось, по свойствам они напоминают актин и миозин мышц. Однако в отличие от мышц в фагоците актин не активирует АТФ-азу, связанную с миозином, а может это делать лишь в присутствии особого белка – кофактора. Кроме того, в цитоплазме фагоцита имеется особый белок, связывающий нити актина в пучки и получивший название актинсвязывающий белок. Актин в цитоплазме фагоцита превращается в гель, после чего в реакцию вступают миозин и кофактор, которые в присутствии

71

72

ионов Mg2+ и АТФ сокращают гель актина, превращая его в компактные агрегаты. Образовавшийся гель актина прикрепляется к плазматической мембране из-

нутри и при его сокращении против объекта фагоцитоза образуется углубление. При этом сам объект оказывается окруженным выступами цитоплазмы, которая захватывает его как клешнями. Так появляется фагосома, которая отрывается от мембраны и передвигается к центру клетки, где сливается с лизосомами, в результате чего появляется фаголизосома. В последней фагоцитируемый объект погибает. Это так называемый завершенный фагоцитоз. Но нередко встречается незавершенный фагоцитоз, тогда фагоцитированный объект может жить и развиваться в фагоците. Подобное явление наблюдается при некоторых инфекционных заболеваниях – туберкулезе, гонорее, менингококковой и вирусной инфекциях.

3.10.2.4. Уничтожение лиганда

Последняя стадия фагоцитоза – уничтожение лиганда. Основным оружием фагоцитов являются продукты частичного восстановления кислорода – перекись водорода и так называемые свободные радикалы. Они вызывают перекисное окисление липидов, белков и нуклеиновых кислот, благодаря чему повреждается мембрана клетки.

Активация фагоцитов связана со значительными перестройками функции клетки. Она наступает уже при контакте фагоцита и фагоцитируемого комплекса. При этом происходит целый ряд морфологических и биохимических процессов, наиболее яркими из них являются усиление метаболизма, миграция, адгезия и дегрануляция.

В результате взаимодействия фагоцита и стимулятора резко увеличивается потребление клетками глюкозы, активация отдельных ферментов, образование активных форм кислорода и других прооксидантов, появление продуктов активации цикло- и липооксигеназ. Реакции эти развиваются внезапно и с чрезвычайной быстротой, что послужило поводом назвать это явление «кислородным» или «респираторным взрывом». Установлено, что после стимуляции полиморфноядерных лейкоцитов (ПЯЛ) потребление кислорода возрастает в 50-100 раз.

Общим признаком активации фагоцитов является увеличение в цитозоле содержания Са2+. Эта реакция является самым быстрым ответом на стимуляцию и осуществляется с помощью цепи довольно сложных биохимических превращений, сопровождающихся изменением фосфолипидного состава мембраны, появлением простагландинов и лейкотриенов и др. Ионы Са2+ поступают в цитозоль из окружающей среды и из так называемых внутриклеточных депо.

Увеличение содержания Са2+ в цитозоле лейкоцитов запускает кальцийзависимые процессы, приводящие к праймингу клетки, что выражается в увеличении её функциональной активности, усилении синтеза биологически активных соединений, таких как NO, супероксид-анион-радикал, гипохлорид-анион, Н2О2 и др. Продукты метаболизма кислорода обладают бактерицидным эффектом, тогда как оксид азота оказывает влияние на микроциркуляцию крови, ибо он расслабляет сосуды. Последний приводит к вазодилятации и улучшению микроциркуляции. В лейкоцитах за синтез NO отвечает индуцируемая NO-синтаза, появление которой происходит под влиянием ряда стимулов, в том числе липополисахаридов (ЛПС), цитокинов, фрагментов системы комплемента и др. In vivo индуцируемая NO-синтаза образуется в фагоцитах, находящихся в патологически измененных тканях, в частности, в очаге воспаления.

Наиболее ярким проявлением стимуляции фагоцитов является «кислород-

ный взрыв», обусловленный активацией НАДФ.Н2-зависимой оксидазы.

Уже в момент контакта рецепторов с фагоцитируемым объектом наступает

72

73

стимуляция оксидаз – мембранных ферментов, переносящих электроны на кислород и отнимающих их у восстановленных молекул. При образовании фаголизосомы происходит усиленная вспышка окислительных процессов внутри нее, в результате чего наступает гибель бактерий.

Известно, что нейтрофилы обладают миелопероксидазной системой, в состав которой входят миелопероксидаза, Н2О2 и окисляемые кофакторы – ионы хлора, брома и йода.

Миелопероксидаза окисляет кофакторы, переводя их в активную форму, и при этом генерируются эффективные микробицидные средства. Нейтрофилы в присутствии миелопероксидазы способны продуцировать гипохлорную кислоту, обладающую вместе с Н2О2 антимикробной функцией, а также увеличивающую проницаемость сосудов. Более того, активные формы кислорода, окисляя мембранные белки, способны инактивировать грамположительные и грамотрицательные бактерии, вирусы, грибки, микоплазмы.

Активированные нейтрофилы во время респираторного взрыва продуцируют Н2О2 в каскаде активных форм (восстановленных метаболитов) кислорода, в числе которых супероксидный и гидроксильный радикалы, а также синглентный кислород – О2 . Последний нарушает проницаемость клеточных мембран и инициирует перекисное окисление липидов. Гидроксильный радикал – продукт восстановления Н2О2

– представляет собой чрезвычайно мощный окислитель.

На фагоцитированный объект, заключенный в фагосому или фаголизосому, по системе микротрубочек изливается содержимое гранул, а также образовавшиеся метаболиты. В уничтожении бактерий внутри фагоцита принимает участие фермент лизоцим (муромидаза), вызывающий гидролиз клеточной стенки бактерий.

Ключевую роль в уничтожении лиганда играют также дефенсины – лизосомные катионные пептиды с молекулярной массой около 4-5 кДа, состоящие из 29-42 аминокислот и богатые цистеином и аргинином. Дефенсины сосредоточены в гранулах нейтрофилов. Благодаря положительному заряду, дефенсины, за счет электростатических свойств, легко взаимодействуют с отрицательно заряженными кислыми фосфолипидами, входящими в состав мембраны. В составе дефенсинов обнаружено также относительно высокое содержание аминокислот с гидрофобными боковыми цепями – лейцин, изолейцин, валин, пролин, что позволяет дефенсинам «растворяться» в липидном бислое мембран и таким образом создавать мембранные каналы, способные пропускать ионы и небольшие молекулы. Следовательно, дефенсины являются молекулярными перфораторами мембраны, что и лежит в основе их повреждающего действия мембраны бактериальных клеток, некоторых простейших и грибков.

Кроме того, фагоцитированный объект может быть уничтожен за счет действия катионных белков, изменяющих поверхностные свойства мембраны; влияния лактоферрина, конкурирующего за ионы железа; различных протеолитических и липолитических ферментов, содержащихся в гранулах фагоцитов и разрушающих мембрану чужеродных и старых клеток, бактерий и вирусов.

Следует обратить особое внимание на то, что стимуляция макрофагов сопровождается секрецией медиаторов воспаления, среди которых особой активностью отличаются TNF, IF , IL-8 и IL-16. Все они являются активными пептидами и, действуя совместно с брадикинином и фрагментами комплемента С3а и С5а, усиливают фагоцитарную активность лейкоцитов.

Как мы уже отмечали ранее, наряду с завершенным, нередко встречается так называемый незавершенный фагоцитоз. В чем же дело, почему фагоциты не всегда способны справиться с бактериями?

У бактерий существуют три «линии обороны», благодаря которым они способ-

73

74

ны выживать в организме человека и животных. Первая из них – толстая оболочка бактерий с высокой концентрацией антиоксидантов, нейтрализующих значительную часть активных форм кислорода. Если эта линия обороны будет прорвана фагоцитом, то «в бой» вступают особые участки генетического аппарата, начинающего вырабатывать большое количество каталазы, супероксидисмутазы и других ферментов, разрушающих пероксиды. Второй эшелон обороны сможет сдержать наступление фагоцита лишь в том случае, если активно будут работать все составные части клетки. Но существует еще и третья линия обороны.

В конце прошлого века было установлено, что под воздействием окислительного стресса в бактериях накапливается органическое соединение фосфора, полу-

чившее наименование метилэритрит циклопирофосфат (МЭЦ). В дальнейшем было установлено, что МЭЦ является промежуточным соединением в синтезе изопреноидов, стероидов, каротиноидов и других веществ, столь необходимых не только для жизни бактерий, но и любой живой клетки. В то же время под влиянием МЭЦ усиливается токсичность воздействия бактерий на клетки хозяина, в том числе и фагоциты. Следовательно, МЭЦ может считаться фактором вирулентности.

Вероятно, существуют и иные механизмы, позволяющие бактериям (в частности, микобактериям) бороться за свою жизнь внутри фагоцита. Находясь в фагосоме, некоторые бактерии, по всей видимости, выделяют особые биологически активные соединения пептидной природы, действующие на макрофаг или иные фагоциты и подавляющие их активность.

Фагоцитам отводится определённая роль в уничтожении раковых клеток. Но клетка – слишком большой объект для фагоцитоза. В подобной ситуации фагоцит, сближаясь с мишенью, выделяет цитолитические агенты и разрушает клетку. Точно так же могут быть атакованы клетки, зараженные вирусом, крупные микроорганизмы, многоклеточные паразиты, поврежденные клеточные структуры и другие. Из сказанного становится ясно, что не всегда необходим фагоцитоз для уничтожения чужеродных объектов. Лизосомы могут подходить к мембране клетки и, соединяясь с ней, выбрасывать свой секрет, уничтожающий чужеродную клетку.

Фагоцитарной активностью обладают не только макрофаги, моноциты и нейтрофилы. Фагоцитоз осуществляется также эозинофилами и тромбоцитами. И хотя кровяные пластинки способны захватывать незначительное количество бактерий, необходимо учитывать, что их число значительно (в несколько десятков раз) превышает содержание нейтрофилов и моноцитов.

Важная роль в неспецифической резистентности организма принадлежит бактериальной активности сыворотки, которая во многом зависит от содержания особых соединений, способных ферментативным путем уничтожать спорообразующие грамположительные бактерии и получивших наименование -лизины.

Пиноцитоз. Лейкоциты фагоцитируют не только «твердые» частицы, чужеродные клетки, бактерии, вирусы, но способны поглощать из окружающей среды частицы жидкости, в том числе капельки белка. Это явление получило наименование пиноцитоза. По своему механизму пиноцитоз мало отличается от фагоцитоза, за исключением последней стадии – переваривания, которая осуществляется главным образом за счет действия лизосомальных ферментов.

3.10.3. Система комплемента Комплемент – это ферментная система, включающая около 20 белков, игра-

ющих существенную роль в неспецифической защите, течении воспаления и разрушении (лизисе) мембран бактерий и различных чужеродных клеток. В состав системы комплемента входят 9 компонентов, обозначаемых латинской буквой С (С1, С2, С3 и т. д.), причем первый из них состоит из 3 субкомпонентов – С1q, C1r и C1s. К

74

75

системе комплемента относятся также регуляторные белки (В, D, P) и особые ком- поненты-ингибиторы, регулирующие активацию этой системы и циркулирующие в крови. К последним принадлежат С1-эстеразный ингибитор (С1-In), С3bинактиватор, или фактор I, и фактор Н, вызывающие диссоциацию С3b на неактивные субъединицы. Большая часть компонентов комплемента синтезируется гепатоцитами и мононуклеарными фагоцитами (макрофагами и моноцитами). Все компоненты комплемента циркулируют в крови в неактивном состоянии.

В процессе активации системы комплемента отдельные её компоненты разбиваются на большие (b) и малые (а) фрагменты, оказывающие непосредственное влияние на течение специфических и неспецифических защитных реакций. Исключение из этого правила составляют лишь фрагменты С2а и С2b, которые поменялись своими местами (С2а – большой, С2b – малый фрагмент).

По образному выражению американского иммунолога Хью Барбера, реакция антиген-антитело – это лишь объявление войны, активация системы комплемента – это мобилизация солдат на битву. Стрелять же начинают тогда, когда появляются активные фрагменты комплемента и мембранатакующий комплекс (МАК).

Существуют классический и альтернативный пути активации системы комплемента (рис. 8). Остановимся вкратце на характеристике отдельных компонентов системы комплемента по мере их активации по тому и другому пути.

Классический путь активации.

С1-компонент представляет собой Са2+-зависимое соединение 3-х субкомпонентов. Молекула С1q имеет 6 валентностей для связывания с иммуноглобулинами, после чего происходит переход проферментов С1r и C1s в активное состояние, благодаря чему активируются компоненты С2 и С4.

С2 расщепляется активным субкомпонентом С1s на 2 фрагмента – малый (С2b) и большой (С2а).

С4 расщепляется на малый (С4а) и большой (С4b) фрагменты, после чего оба фрагмента прикрепляются к комплексу Аг+Ат, или к мембране клетки, если Аг с ней связан. В результате этих реакций образуется С3-конвертаза (С4bС2а).

С3 является компонентом, благодаря которому осуществляются основные функции системы комплемента. Он расщепляется С3-конвертазой на малый (С3а) и большой (С3b) фрагменты. Частично С3b оседает на мембране и через него происходит соединение с фагоцитами. Другая часть С3b остается связанной с С2а и С4b, благодаря чему образуется С5-конвертаза (С4bС2аС3b). Существуют инактиваторы, разрушающие С3b на малые фрагменты С3c (cвободный) и С3е (связанный с мембраной).

С5 расщепляется С5-конвертазой на малый (С5а) и большой (С5b) фрагменты. Фрагменты С3а и С5а воздействуют на тучные клетки и вызывают их дегрануляцию. Кроме того, они стимулируют функцию гранулоцитов и гладких мышц, способствуя развитию воспалительных процессов. Фрагмент С5b инициирует сборку мембранатакующего комплекса (МАК).

Альтернативный путь активации.

Фактор В – белок с ММ 100000 Да, образующий комплекс с С3b, независимо от того, продуктом какого пути он является.

Фактор D является ферментом с ММ около 25000 Да, действующим на комплекс С3bB, в результате чего образуется конвертаза (С3bBb).

Фактор Р – белок, стабилизирующий комплекс С3bB, который расщепляет С3 на фрагменты С3а и С3b. Образующийся С3b взаимодействует с факторами В и D, в результате чего по механизму обратной связи резко увеличивается концентрация С3b. Эта реакция ограничивается факторами I и Н, инактивирующими С3.

Компоненты С5, С6, С7, С8, С9 являются общими для классического и аль-

75

76

тернативного пути активации системы комплемента. При этом компонент С9 по структуре и свойствам напоминает перфорин ЦТЛ и NК-лимфоцитов.

Главными инициаторами классического пути активации системы компле-

мента являются иммунные комплексы (Аг+Ат), стафилококки (белок А), комплексы С-реактивного белка с лигандами, некоторые вирусы и пораженные вирусом клетки, цитоскелетные элементы клеток и другие. Классический путь начинается с активации С1-компонента, включающего каскадно его субкомпоненты (С1q, C1r, C1s), С4, С2, С3 и последующие вплоть до С9.

Активаторами альтернативного пути служат грамотрицательные бактерии

(липид А), вирусы, грибки, простейшие, паразиты, агрегированные белки. Альтернативный путь начинается с компонента С3, а точнее с фрагмента С3b, который присутствует в плазме в низкой концентрации. Фактор В образует комплекс с фрагментом С3b (C3bB), служащий субстратом для фактора D. Под влиянием фактора D фактор В расщепляется на Ва и Bb, и при этом в составе комплекса остается фрагмент Bb (С3bBb). Этот комплекс обладает протеолитическим действием на С3, расщепляя его на фрагменты С3а и С3b. Комплекс С3bBb очень нестоек и для его сохранения требуется стабилизирующий белок Р (старое название «пропердин»). Этот комплекс эффективно стабилизирует полисахариды, гликолипиды, гликопротеины поверхности микроорганизмов. При этом комплекс связывается с поверхностью микроорганизмов и катализирует продукцию больших количеств С3b. В дальнейшем образующийся комплекс (С3bBbP) приобретает свойства С5-конвертазы и запускает формирование МАК. Следовательно, оба пути смыкаются на уровне формирования С5-конвертазы (конверсия – превращение) и приводят к образованию мембранатакующего комплекса (МАК) – С5b-C9n, осуществляющего основные эфферентные функции.

МАК представляет собой полый белковый цилиндр (высота 160 Å, внутренний же диаметр колеблется в зависимости от количества встроенных молекул С9), погружающийся за счет гидрофобных компонентов С9 в фосфолипидную часть мембраны чужеродных клеток. Следовательно, МАК выполняет функции перфорина. Благодаря образующимся отверстиям в мембране, содержимое клетки вытекает наружу, и она гибнет. Гибель же собственных клеток предотвращается из-за наличия в мембране видоспецифических ингибиторов комплементарной активации (С3b, C4b) и С8-связывающего белка.

Рецепторы к комплементу обнаружены на эритроцитах, фагоцитах, эндотелиоцитах, тучных клетках и В-лимфоцитах. Все они связывают продукты расщепления С3-компонента комплемента.

Система комплемента выполняет следующие функции:

1.Опсоническую, т.е. стимулирует фагоцитоз. Эти эффекты осуществляются под воздействием С3b, C1q, Bb, C4b, C5b, C5b6, C5b67;

2.Хемотаксическую – за счет С5а, С3е, С3а и др.;

3.Активацию тучных клеток, в результате чего выделяется гистамин, расширяющий капилляры и вызывающий локальное покраснение при воспалении и аллергических реакциях; эта функция связана с фрагментами С5а, С3а, Ва, С4а;

4.Лизис бактерий, чужеродных, а также старых клеток, с поверхности которых

“слущиваются” защитные белки;

5.Растворение иммунных комплексов, осуществляемое фрагментами С3b и C4b. Участие системы комплемента в очищении сосудистого русла от попавших в

кровь единичных бактериальных клеток связано с активацией по альтернативному пути. В результате иммунного ответа в сыворотке крови накапливаются к этим бактериям Ат. При взаимодействии этих Ат с Аг на поверхности бактерий создаются

76

77

условия активации системы комплемента по классическому пути, в результате чего осуществляется бактериолизис (рис. 9).

У людей с дефицитом С1-С4 компонентов комплемента наблюдаются частые рецидивы воспалительных заболеваний и гноеродной инфекции. Дефицит фактора Р, стабилизирующего многомолекулярный ферментативный комплекс С5конвертазы альтернативного пути, сопровождается повышением чувствительности к гонококкам и менингококкам.

Падение активности системы комплемента (гипокомплементемия) может быть вызвано снижением продукции компонентов комплемента, либо повышенным их потреблением. Последнее может быть обусловлено появлением иммунных комплексов, которые связывают комплемент и вместе с ним захватываются фагоцитирующими клетками. Таким образом очищается сосудистое русло от избытка ИК. Гипокомплементемия – довольно частое явление, встречающееся при аутоиммунных процессах и других заболеваниях, что пагубно отражается на состоянии больного.

На других видах неспецифической резистентности мы остановимся при знакомстве с иммунитетом.

3.10.4. Особенности неспецифической резистентности у плода и ребенка Фагоцитоз. Число фагоцитирующих клеток у плода первых месяцев жизни

сравнительно невелико, а поглотительная способность лейкоцитов выражена чрезвычайно слабо. К моменту рождения процент фагоцитирующих клеток возрастает, однако их подвижность и способность к поглощению перед родами и даже во время родов сравнительно низка. После рождения ребенка поглотительная способность лейкоцитов увеличивается.

В то же время и нейтрофилы, и моноциты в первые 6 месяцев жизни ребенка не справляются с завершающей фазой фагоцитоза – уничтожением лиганда, что особенно проявляется по отношению к патогенным микроорганизмам. В этом возрасте фагоциты ребенка не способны бороться с пневмококками, что объясняет довольно частое возникновение пневмоний и относительно высокую летальность у грудных детей.

У новорожденного ребенка, наряду с несовершенством фагоцитоза, отмечается сравнительно слабая цитотоксичность NK-лимфоцитов, а также низкая способность синтезировать If . В связи с этим у новорожденного имеется склонность к генерализации бактериального воспаления и возникновению сепсиса.

При поглощении стафилококков у детей до года, как правило, наблюдается незавершенный фагоцитоз, эти бактерии могут размножаться в фагосоме и даже фаголизосоме. Сказанное объясняется относительной слабостью «кислородного взрыва», а также низким содержанием неферментных катионных белков – лизоцима, миелопероксидазы, лактоферрина и других, участвующих в уничтожении бактерий.

Постепенно фагоцитарная активность лейкоцитов увеличивается и к концу первого года жизни приближается к таковой взрослого человека.

Система комплемента. Синтез отдельных компонентов системы комплемента у плода осуществляется неравномерно. Уже на 8 неделе гестации у плода можно обнаружить компоненты С2, С4 и С5. В начале 4 месяца беременности у будущего ребенка появляется компонент С1, а в конце 4 месяца – С3, С6, С8 и С9. К этому же сроку у ребенка начинает синтезироваться С1-In, а чуть позже белки В, Р и D. К моменту рождения ребенка концентрация основных компонентов комплемента и регуляторных белков нарастает, однако активность их у плода низка. Остается она также низкой и у новорожденного и составляет не более 50% от активности взрослого человека. Резко снижена у новорожденного активность С1, С2, С3 и С4-компонентов комплемента. Отсюда ясно, что у новорожденных слабо стимулируется как класси-

77

78

ческий, так и альтернативный путь активации системы комплемента. Однако уже к концу первого месяца жизни ребенка уровень и активность основных компонентов комплемента приближается к таковым взрослого человека.

Лизоцим. К моменту рождения ребенка содержание лизоцима в сыворотке крови высоко и даже превышает уровень у взрослого человека. Так же велика его активность в слюне и других жидкостях организма.

Интерфероны. У плода перед рождением концентрация интерферонов высока, но в первый год жизни она резко снижается и достигает высоких цифр к моменту полового созревания.

3.11. Иммунитет Иммунитет – особое биологическое свойство многоклеточных организ-

мов, направленное на распознавание антигенов (Аг) во внутренней среде организма с целью деструкции и элиминации “лишнего” (отживших клеток, микроорганизмов, гельминтов, пищевых макромолекул и др.)

Известно, что главной линией обороны против попадания чужеродных агентов

– антигенов – в организм является кожа. В качестве же защитных барьеров для стенок внутренних органов выступают выделяемая слизь и реснички эпителия, за счет движения которых слизь вместе с захваченными микробами и другими чужеродными агентами удаляется механическим путем. Слезы, слюна и моча вымывают микробы с поверхности эпителия. Во многих жидкостях, выделяемых организмом, содержатся бактерицидные компоненты. В организме постоянно присутствует нормальная бактериальная флора, которая вытесняет болезнетворные микроорганизмы и грибы, конкурируя за необходимые питательные вещества или выделяя бактерицидные соединения.

Иммунный же ответ возникает лишь в том случае, если с Аг встречаются иммунные клетки – лимфоциты. Следовательно, иммунный ответ – это реакция ор-

ганизма на внедрение Аг, осуществляемая при участии лимфоцитов.

3.11.1. Общая характеристика антигенов Антиген – молекулярная структура, которую может распознать и связать

с помощью рецептора лимфоцит и таким образом принять участие в иммунном ответе. Под антигенностью следует понимать способность к специфическому вза-

имодействию с антителами (Ат), или сенсибилизированными (активированными) и подготовленными к иммунному ответу лимфоцитами. Следовательно, ан-

тигенность это способность чужеродного для организма агента вызывать иммунный ответ. Специфичность Аг заключается в том, что он избирательно реагирует с Ат, или активированными (сенсибилизированными) лимфоцитами, появляющимися после попадания Аг в организм.

Антигены не обязательно чужеродны для организма. Существуют собственные Аг – аутоантигены. По своей природе Аг – это молекулы наружных мембран клеток, а также соединения, секретируемые клетками. К Аг относятся белки и их производные – гликопротеиды, липопротеиды. Но Аг могут быть углеводы и липополисахариды. Однако принципиально важно то, что иммунный механизм работает или с внутриклеточным материалом, или с поверхностью клетки, но не внутри клетки.

Под воздействием Аг в организме образуются Ат, или иммуноглобулины (Ig). На молекуле Аг присутствуют активные (специфические) детерминанты (центры), получившие наименование эпитопов, к которым специфически (как ключ к замку) подходят активные центры (антидетерминанты) синтезируемых Ат. При взаимодействии Аг и Ат образуются иммунные комплексы (ИК), которые в дальнейшем эли-

78

79

минируются, т.е. удаляются из организма.

По своему происхождению Аг делятся на 5 видов:

1.Аутоантигены, или собственные Аг.

2.Изогенные, или идентичные Аг, встречающиеся у однояйцевых близнецов.

3.Сингенные – принадлежат к одной и той же имбредной линии животных.

4.Алогенные, или гомологичные Аг свойственны особям одного и того же вида животных.

5.Гетерологичные или ксеногенные – принадлежат разному виду животных.

Все существующие Аг можно разделить на 2 вида: тимусзависимые и тимуснезависимые. Тимусзависиме Аг обязательно вовлекают в иммунный ответ Т- лимфоциты-хелперы, и при этом наблюдается преимущественный синтез IgM и IgG. Тимуснезависимые Аг не требуют для участия в иммунном ответе Т-хелперов и могут быть непосредственно представлены В-лимфоцитам антигенпрезентирующими клетками.

В организме существуют потенциальные Аг, иначе называемые гаптенами. Молекула последних по размеру мала и соответствует приблизительно одной антигенной детерминанте, а потому не способна вызывать иммунный ответ. Вместе с тем, гаптены могут присоединяться к полному Аг – белку (чаще всего альбумину), благодаря чему количество эпитопов резко возрастает, и образующийся комплекс приобретает выраженную антигенность. В дальнейшем, после выработки Ат, они могут реагировать непосредственно с гаптеном.

Чрезвычайно важную роль для иммунного ответа играют Аг главного комплек-

са гистосовместимости (ГКГ) или MHC (от слов Major Histocompatibility Complex).

Комплекс антигенов гистосовместимости человека называют также HLA (от слов Human Leucocyte Antigens), ибо они впервые были обнаружены на лейкоцитах. Без них невозможен иммунный ответ, так как лимфоциты распознают Аг только в комплексе с HLA.

3.11.2. Антигены главного комплекса гистосовместимости

Система HLA представляет собой комплекс генов, расположенных, в основном, на коротком плече 6 хромосомы и кодирующих несколько разновидностей молекул гликопротеидов. Установлено, что в эту систему входит около 400 генов. Строение генного аппарата HLA отличается чрезвычайной сложностью. Обнаружено 3,6 млн. строительных блоков ДНК в главном комплексе гистосовместимости HLA.

К настоящему времени открыто более 150 Аг и более 700 аллелей генов MHC человека. Число возможных фенотипов HLA составляет около 20 109. Подсчитано, что система HLA может вместить до 15 миллионов вариантов гаплотипов.

Различия в строении и функциях позволили выделить 2 основных класса генов и молекул HLA. Антигены 1-го класса кодируются генами сублокусов HLA – A, B, C, E, F, G; 2-го класса – HLA-DP, DQ, DR, DM, DN, DO. Наиболее изученными явля-

ются продукты 6 сублокусов: HLA-A, B, C, DP, DQ, DR.

Обозначают антигены HLA следующим образом: вначале приводятся генные сублокусы (А, В, С и др.), затем ставится цифра, свидетельствующая о количестве аллелей внутри генного локуса системы HLA (например, А2, В7, DR51 и т.д.). Нередко между буквой генного локуса и цифрой ставится буква w (например Вw4, DРw5 и др.), свидетельствующая о том, что Аг открыт сравнительно недавно, и его наличие нуждается в подтверждении.

В состав молекулы HLA 1-го класса входит 3-х доменная гликопротеидная - цепь и 2 -микроглобулин (кодируемый на 15-й хромосоме). Молекулярная масса - цепи соответствует 45 кДа, а -цепи – 12 кДа. Все вариабельные аминокислоты находятся в -цепи, ген которой обеспечивает разнообразие HLA 1-го класса.

79

80

Строение молекулы HLA 2-го класса несколько сложнее. Она формируется 2- мя двухдоменными цепями – и , вместе участвующими в межмолекулярных взаимодействиях. Молекулярная масса -цепи у антигенов 2-го класса равна 34 кДа, а - цепи – 29 кДа. Антигены HLA 2-го класса более разнообразны, и их вариабельность обеспечивается не менее чем 2-мя генами.

Антигены HLA 1-го класса распространены на всех ядросодержащих клетках организма, тогда как основным источником молекул 2-го класса являются макрофаги, дендритные клетки, В-клетки и клетки Лангерганса.

Экспрессия молекул HLA изменяется как в ходе иммунного ответа, так и при воздействии ряда веществ. Это могут быть простагландины, интерлейкины, гормоны, лекарства и пр.

Появление молекул HLA на клетках, не экспрессировавших их ранее, может свидетельствовать о вовлечении их в иммунные реакции, поскольку основные функции системы HLA связаны с иммунитетом.

Повсеместное распространение молекул HLA 1-го класса делает их основными маркерами распознавания свое-чужое. При этом указанные молекулы играют большую роль в представлении макрофагами эндогенных Аг (вирусы, гаптены) Т- киллерам и NK-клеткам. Их роль может заключаться не только в запуске иммунных реакций, но и в торможении иммунного ответа (например, HLA-G на клетках ворсинчатого трофобласта угнетают цитотоксичность лимфоцитов матери против тканей плода).

Молекулы HLA 2-го класса играют существенную роль не только в презентации Аг (экзогенного, или бактериального) макрофагами и запуске иммунного ответа через активацию Т-хелперов. Они также вовлечены непосредственно в переработку Аг. Кроме этого, именно HLA 2-го класса опосредуют работу так называемых генов иммунного ответа (IR-генов), формирующих тип иммунореактивности и “отвечаемость” на различные Аг.

В ходе иммунного ответа образуется тетрамолекулярный комплекс, состоящий из молекулы HLA (на антигенпрезентирующей клетке), иммуногенного пептида (антигена), Т-клеточного рецептора и маркера CD4 (CD8). Особенности строения антигена HLA во многом определяют исход этого взаимодействия.

Установлено, что молекулы HLA приобретают стабильную форму и соответствующую трехмерную конфигурацию лишь после того, как в связывающий сайт её складки встраивается переработанный в иммуногенную форму Аг, являющийся по своему строению пептидом. Только после этого молекула HLA способна мигрировать на поверхность мембраны, где она готова выполнять свои функции. Этот комплекс остается на поверхности клетки в течение нескольких недель, что позволяет многим “проходящим” Т-лимфоцитам сканировать представляемый собственной молекулой HLA пептид.

Транспорт молекулы HLA 1 класса в комплексе с пептидом осуществляется с помощью особых пептидных насосов. Молекулы HLA 2 класса также переходят на мембрану лишь после того, как связываются со специфическим Аг.

Следует отметить, что три недавно открытых локуса HLA – TAP, DM и LMP – играют важнейшую роль в экспрессии молекул HLA на клетки и тем самым участвуют в развитии иммунного ответа.

Нарушение выхода молекул HLA на поверхность клетки лежит в основе некоторых вторичных иммунодефицитов и является одним из основных патогенетических звеньев развития онкологических заболеваний.

Кроме генов HLA 1 и 2 классов, имеются полиморфные гены, которые относят к 3 классу. Гены 3 класса HLA кодируют некоторые компоненты комплемента, белки теплового шока и др. Их основное назначение сводится к регуляции

80