6 курс / Гастроэнтерология / Клинические_перспективы_гастроэнтерологии,_гепатологии_2004_№03

Никитин И.Г.

:

. . . . . . . . . . . . . . . . .

10

Введение

бокаловидными

клетками муцин,

постоянно живущими видами и

оксид азота, лактоферрин, лизо

разнообразными патогенами.

Единственный слой эпители

цим, секретируемая фосфолипаза

Известно, что контакт с пато

альных клеток, выстилающий пище

А2 и антимикробные пептиды – био

генными бактериями активирует

варительный тракт человека, «обо

химический барьер, контролирую

адаптивную иммунную систему пу

рудован» определенными механиз

щий микробную колонизацию

и

тем экспрессии провоспалитель

мами,

позволяющими

активно

предупреждающий трансэпители

ных генов и секреции цитокинов и

абсорбировать питательные веще

альную локализацию.

хемокинов. Совместно эти меха

ства и активно защищать внутрен

В просвете кишечника присут

низмы расцениваются как «врож

нюю среду хозяина от содержимо

ствуют более 500 разнообразных

денная кишечная защита».

го просвета кишечника. Эта барь

видов микробов. Они составляют

Характеристика иммунологиче

ерная функция осуществляется фи

нормальное

микробиологическое

ских свойств кишечного эпителия

зическими компонентами, такими,

окружение, благотворно воздейст

длительное время ограничивалась

как

непроницаемые соединения

вующее на питание и здоровье хо

описанием сигналов, реализуемых

клеточных мембран, перистальти

зяина. Однако

эти «симбионты»

из субэпителиального содержимо

ка и секреция пищеварительных и

нуждаются

в

поддержании

их

го и последующим привлечением

панкреатобилиарных соков, желч

нормального окружения, в частно

иммунокомпетентных клеток, то

ные кислоты, а также благодаря

сти, патогенные

микроорганизмы

есть активацией адаптивной им

действию разнообразных факто

должны быть элиминированы из ор

мунной системы, гуморальной и

ров,

имеющих конституциональ

ганизма для стабилизации гомео

цитотоксической реакциями В и

ную

и

приобретенную

природу

стаза указанной экосистемы. Эта

Т лимфоцитов на специфический

(табл. 1).

важнейшая задача требует фор

антиген.

К

ним относятся выделяемые

мирования дискриминации между

Выявленные недавно Toll по

Клинические перспективы гастроэнтерологии, гепатологии ■ 3, 2004

добные рецепторы (ТПР) и группа

Таблица 1. Защитные механизмы желудочно кишечного тракта:

антимикробных пептидов свиде

гастроинтестинальный барьер

тельствуют, однако, что и сам по се

Кислота в желудочном соке

бе кишечный эпителий играет важ

Перистальтика

ную активную роль в механизмах

Слизь

врожденного иммунитета. Узнава

Лактоферрин

ние патогена осуществляется с по

Лизоцим

мощью рецепторов, распознающих

Дефенсины

образы, – РРО (pattern recognition

Желчные кислоты

Секрет поджелудочной железы

receptors – PRRs), которые активиру

Антитела (IgA)

ются сохраняемыми патогенассоци

Сброс эпителиальных клеток

ированными молекулярными обра

Ассоциированная с кишечником лимфоидная ткань

зами – ПАМО (pathogen associated

Стойкая колонизация физиологической микрофлоры кишечника

molecular patterns – PAMPs). Эти

молекулярные модели совместно

используются большой группой ми

лот, которые быстро абсорбиру

кроорганизмов.

ются эпителием.

У млекопитающих такая функ

Короткоцепочечные

желчные

ция, как РРО и специфичность в от

кислоты имеют большое значение

ношении сохраняемых веществ,

для эпителиального роста и целос

1

имеющих уникальное значение для

ти кишечника. Наибольшее коли

метаболизма микробов, позволяет

чество энергии для своей жизни

ТПР выявлять инфекции и индуци

эпителиальные колонии получают

2

ровать воспалительную и антими

за счет продуктов ферментативной

кробную иммунные реакции.

деятельности бактерий. Значение

РРО присутствуют и в апикаль

подобных трофических факторов

ном, и в базолатеральном полюсах

показано на больных, находящихся

эпителиальных клеток кишечника.

на парентеральном питании.

3

Они интернализуются, рециркули

Бактерии, освобожденные бла

руют и подвергается трансцитозу

годаря парентеральному питанию

из краевых участков в базолате

от необходимости снабжения энер

4

ральный. В настоящее время изуча

гией, не способны продуцировать

ется функциональное значение это

достаточное количество

коротко

го перемещения. Однако, как ока

цепочечных жирных кислот для рос

5

залось, экспрессия функциональ

та колоний эпителия и обеспечения

ных комплексов, локализованных

целости эпителиального барьера. В

на поверхности клеток, имеет ре

результате слизистая оболочка ста

шающее значение для активации

новится более чувствительной к

Рис. 1. Распределение колонизации

рецептора и инициации сигнала.

транслокации бактерий. В связи с

микробов в пищеварительном тракте.

Почти через 20 лет после выда

этим короткоцепочечные

жирные

В желудочно кишечном тракте выде

ющегося исследования J.R. Warren

кислоты стали использовать с хоро

ляются четко разделяющиеся участки

с особой резидуальной микрофлорой,

и B.J. Marshall, посвященного ха

шим клиническим эффектом в лече

состоящей из 500 видов, из которой

рактеристике Helicobacter pylori и

нии язвенного колита (ЯК).

почти половина не культивируется:

связи этого микроорганизма с гаст

У людей желудочно кишечный

1) ротовая полость – местная мик

рофлора из 200 видов, в слюне содер

ритом, была вновь открыта гастро

тракт колонизируется микрофло

жится 109 колониеобразующих единиц

интестинальная микрофлора. По

рой уже при рождении в родовых

(КОЕ) в 1 мл, в зубах – 1011 КОЕ/г;

зднее она привлекла к себе при

путях, а также микроорганизмами,

2) пищевод – Streptococcus viridans,

Candida albicans;

стальное внимание исследовате

содержащимися в воздухе и пище

3) желудок и двенадцатиперстная

лей. Заселяющие толстую кишку

вых продуктах. В возрасте 12–

кишка – 101–103 КОЕ/мл Helicobacter

жизнеспособные бактерии в коли

24 мес колонизация кишечника за

pylori;

4) тощая и подвздошная кишка –

честве 1012/г толстокишечного со

канчивается. В итоге в нем содер

104–108 КОЕ/мл Lactobacillus spp.,

держимого и высокая метаболиче

жится примерно 500 видов микро

E. coli, Streptococcus spp., Bacteroi

ская активность, подобно другим

организмов (рис. 1).

des spp., Bifidobacteria spp., Fusobac

teria spp.;

органам, обеспечивают питатель

В желудке и верхних отделах

5) ободочная кишка – 1010–1012 КОЕ/г

ными веществами эпителиальные

тонкой кишки колонизируется не

Bacteroides spp., E. coli, Streptococ

клетки. Углеводороды ферментиру

большое число микробов (103–

cus spp., Сlostridium spp., Lactobacil

lus spp., Pseudomonas spp., Eubacteri

ются в короткие цепи жирных кис

104/мл), что связано с низким рН,

um spp., дрожжи

перистальтической пропульсаци

естественные клетки киллеры.

Позднее у них были обнаружены

ей, секрецией желчи и панкреати

В противоположность врожден

антимикотические свойства.

ческих ферментов и, по видимому,

ным защитным механизмам адап

ТПР характеризуются наличием

присутствием α дефенсинов. В дис

тивный иммунный ответ или приоб

экстрацеллюлярного домена*, со

тальной части тонкой кишки кон

ретенный иммунитет заключается в

держащего богатые лейцином по

центрация микробов и их разнооб

активации Т клеток и дифференци

вторы (БЛП), и внутриклеточного

разие увеличиваются.

ровке В клеток с продукцией анти

домена, включающего

рецептор

За илеоцекальным клапаном

тел, для чего необходимо распоз

Тоll интерлейкина 1 (РТИЛ 1). БЛП

микробная масса составляет при

навание специфического антигена.

найдены в разнообразных белках,

мерно половину от ее общего ко

Оба защитных механизма находят

в которых они участвуют в распоз

личества в

просвете кишечника:

ся во взаимодействии (рис. 2).

навании лиганд** и сигнализируют

1012 бактерий на 1 г фекалий с до

о трансдукции***.

минированием анаэробов.

Рецепторы, распознаю

РТИЛ внутриклеточного домена

Для предупреждения трансло

отличается высокой гомологичнос

щие образы: Тоll подоб

кации бактерий в лимфоцитзависи

тью среди индивидуальных Тоll по

ные рецепторы

мую врожденную защитную систе

добных рецепторов, а сохраняю

кишечника

му требуется активная и чрезвычай

щиеся белок – белок взаимодейст

но эффективная защитная система

ТПР относятся к 1 му типу

вия обнаруживаются

в

большом

с широкой антимикробной актив

трансмембранных РРО, которые в

числе растительных

и

животных

ностью. Во врожденной реакции на

процессе эволюции сохраняются

трансмембранных и цитоплазмати

указанные

воздействия участвуют

во всех биологических видах. Эти

ческих протеинов. Из них большин

эпителий

желудочно кишечного

рецепторы у млекопитающих гомо

ство участвует в защите хозяина.

тракта и лейкоциты – макрофаги,

логичны Тоll протеину насекомых,

К настоящему времени у раз

дендритные клетки, гранулоциты и

впервые описанному у дрозофилы.

ных видов млекопитающих описа

Клинические перспективы гастроэнтерологии, гепатологии

■

3, 2004

кробные пептиды в кишечнике про

Просвет кишки

дуцируются как циркулирующими,

так и эпителиальными клетками.

Эпителий кишечника является пер

вой линией защиты, в то время как

клетки, участвующие в кровообра

щении, выделяют антимикробные

факторы после трансэпителиаль

ной микробной инвазии.

У человека главными классами

антимикробных протеинов являют

ся кателицидины и дефенсины.

У последних выделяют α и β де

фенсины.

Дефенсины

Дефенсины представляют со

бой мелкие катионные пептиды мо

лекулярной массой 3,5–4,5 кДa,

Рис. 5. α Дефенсины локализуются в специализированных клетках на дне либер

содержат 6 цистеиновых остатков.

кюновых (кишечных) крипт в клетках Панета. В основном они находятся в тощей

Примеры их аминокислотного со

и подвздошной кишке и обычно отсутствуют в толстой кишке. β Дефенсины об

наруживаются в дыхательных путях, эпителии десен, слюнных железах, поджелу

става и структуры представлены на

дочной железе и слизистой оболочке пищеварительного тракта

рис. 4.

Дефенсины (α, β и 0) определя

β дефенсина отличается большой

ткани, вызываемой этой амино

ются по специфическому выравни

индивидуальной вариабельностью

кислотой.

ванию их дисульфидных связей. Ге

в отношении отдельных пептидов,

β Дефенсины, особенно hBD 2,

ны, кодирующие α и β дефенсины,

их локализации и патогенных усло

действуют как связующее звено с

локализуются в хромосоме 8р23.

вий (табл. 2).

адаптивной

иммунной

системой.

α Дефенсины состоят из 29–35

α Дефенсин hBD 1 относитель

hBD 2 соединяется с дендритными

аминокислотных остатков в длину и

но постоянно экспрессирует на

клетками, которые экспрессируют

образуют трехрядную β полоску.

протяжении всего желудочно ки

хемокиновый

рецептор

(CCR6) и

Впервые α дефенсины выделены из

шечного тракта и остается ста

благодаря этому

в результате

нейтрофилов, в которых идентифи

бильным при воспалении или мик

хемотаксиса

мобилизуют

денд

цированы

пептиды нейтрофилов

робных

атаках.

Эпителиальные

ритные клетки и Т клетки памяти в

человека

(ПНЧ) 1–4, или HNPs

клетки желудка отвечают повышен

инфицированные участки.

(human neutrophil peptides). Эти че

ной экспрессией hBD 2 после ин

Кроме того, как показано на

тыре ПНЧ участвуют в кислородне

фицирования Helicobacter pylori

мышиных моделях, β дефенсины

зависимом уничтожении фагоцити

или сальмонеллами. Однако вос

могут регулировать функции денд

рованных микробов. α Дефенсины

паленная, но не инфицированная

ритных клеток с помощью ТПР.

HD 5 и HD 6 впервые выявлены в

слизистая оболочка желудка также

Известные в настоящее время

клетках Панета (эритроцитах с

подвергается активному воздейст

эффекты дефенсинов, направлен

ацидофильными гранулами) в крип

вию hBD 2, по видимому, как реак

ные на защиту кишечника, пред

тах тонкой кишки (рис. 5).

ция на местную продукцию интер

ставлены на рис. 6.

Характер экспрессии α дефен

лейкина 1α по пути нуклеарного

Кателицидины

синов тонкой кишки свидетельству

фактора (NF) kВ.

ет о важной роли этих пептидов в

L изолейцин

рассматривается

Кателицидины

представляют

местной защите. HD 5 обладает

как другой активный регулятор

собой линейные α спиралевидные

антимикробной активностью в от

hBD 2. Поскольку L изолейцин

пептиды без цистеиновых остатков.

ношении

Lactobacillus monocyto

представляет собой важнейшую

У человека выделен (из миелоид

genes, Escherichia coli и Candida

аминокислоту и в нормальных ус

ных клеток) только один кателици

albicans на фоне большого диапа

ловиях

отсутствует в организме

дин – LL 37/ hCAP 18. В настоящее

зона концентрации солей и рН.

человека, полагают, что генера

время он идентифицирован на по

На фоне относительно стабиль

лизованный защитный механизм

верхности и в верхних участках

но высокой экспрессии α дефенси

эпителиальных клеток заключает

крипт нормальной толстой кишки

на в тонкой кишке и низкой экс

ся в распознавании уникальных

человека.

прессии в других участках желудоч

молекулярных маркеров на нали

Активная регуляция экспрессии

но кишечного тракта экспрессия

чие патогенов

или деструкции

LL 37/hCAP 18 наблюдается при

Клинические перспективы гастроэнтерологии, гепатологии

■

3, 2004

тиков в лечении ВЗК сопровожда

лось положительными результата

ми только при БК, а при ЯК их бла

гоприятный эффект был весьма ог

раниченным.

Установление важнейшей роли

кишечных микробов в дебюте и по

следующем развитии воспаления

кишечника свидетельствуют о том,

что они являются решающим фак

тором в патогенезе ВЗК.

Опыты с кишечной микрофло

рой, сопровождающиеся введени

ем непатогенных

микроорганиз

мов, – так называемых пробиоти

Рис. 6. Влияние дефенсинов на защиту кишечника. Помимо антимикробной актив

ческих

бактерий

– может пред

ставлять альтернативный подход в

ности дефенсины стимулируют приобретенный иммунный ответ с помощью хемо

лечении хронических ВЗК. Много

таксиса дендритных и Т клеток в дополнение к хемотаксису нейтрофилов

и дегрануляции тучных клеток. Кроме того, дефенсины тормозят фибринолиз,

обещающие результаты исследо

который способствует развитию инфекции

ваний пациентов, страдающих вос

палительными

заболеваниями

сальмонеллезном энтерите и энте

тельного процесса в кишечнике, в

углублений, или карманов, в под

роинвазии E. coli. Цитокины не вли

частности воспалительных заболе

вздошной области или активной

яют на экспрессию LL 37/hCAP 18.

ваний кишечника (ВЗК): болезни

БК, свидетельствуют о необходи

LL 37/hCAP 18 обладает бак

Крона (БК) и ЯК.

мости

интенсификации изучения

терицидной активностью в отноше

Результаты

исследований на

эффективности пробиотиков.

нии грамположительных и грамот

животных свидетельствуют о важ

В дополнение к новым тера

рицательных бактерий.

ном значении в сохранении толе

певтическим подходам и обнару

У некоторых бактерий, по ви

рантности слизистой оболочки как

жению новых генетических ассо

димому, развиваются «механизмы

воздействия бактерий, так и регу

циаций: гипотеза о том, что изме

спасения» (escape mechanisms),

лирующего влияния клеточных и гу

ненный иммунный ответ играет

предохраняющие их от защитных

моральных факторов. Кроме того,

ведущую роль в патогенезе хро

систем хозяина. Инфицирование

ограниченные возможности в ре

нического воспаления кишечника,

человека Shigella spp. сопровож

акциях врожденного иммунитета в

в настоящее время приобрела

дается на ранних этапах инфекции

отношении

спектра симбионтных

много

сторонников. Нарушения

в период транскрипции снижен

организмов является необходимым

экспрессии ТПР, а именно ТПР 3

ной регуляцией LL 37/hCAP18 и

условием иммунной системы хозяи

и ТПР 4, или секреции цитокинов

hBD 2.

на, ограничивающей аутодеструк

или недавно открытого фактора

LL 37/hCAP18 вызывает лизис

цию, вызываемую стойко сохраня

подавления миграции макрофа

Shigella spp., поэтому сниженная

ющимся системным воспалением.

гов может быть одним из проявле

регуляция

антимикробных пепти

Хотя не

идентифицирован ни

ний врожденных иммунных реак

дов имеет критическое значение в

бактериальный продукт, ни целост

ций при ВЗК. Кроме того, секре

отношении воздействия на виру

ный организм, которые могли бы

ция и

функция антимикробных

лентный фактор.

рассматриваться как причина ВЗК,

пептидов, рассматриваемых как

тем не менее очевидно, что в отсут

часть врожденной системы защи

Дисрегуляция кишечной

ствие бактерий ЯК не развивается.

ты, оцениваются

в настоящее

Более того, у генетически предрас

время у больных с ВЗК.

защиты и иммунного

положенного

хозяина дисрегуля

К

семейству

антимикробных

гомеостаза

ция иммунного ответа на сим

пептидов относятся дефенсины, об

Изменения связей хозяин–

бионтную микрофлору сопровож

наруженные в клетках Панета, а

микроб, нарушения взаимодейст

дается развитием хронического

также в нормальных и воспаленных

вия врожденной и адаптивной им

воспаления. Абактериальное ок

тканях

кишечника

с характерной

мунных систем, как и влияние фак

ружение не вызывает колита у

экспрессией при БК и ЯК. Результа

торов окружающей среды и гене

животных с моделью ВЗК, включая

ты этих исследований свидетельст

тическая

предрасположенность,

некоторые

породы с дефицитом

вуют о том, что активная экспрессия

оказывают решающее влияние на

специфических цитокинов.

некоторых антимикробных пепти

развитие

хронического воспали

Поэтому применение антибио

дов, таких, как hBD 1, составляет