2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Коленчукова_О_А_Микробиоценоз_слизистой_оболочки_носа_и_риносинуситы

сопровождается бурной воспалительной реакцией вплоть до шока. Логично предположить, что в организме хозяина существует система регуляции воспалительного ответа на уровне активации или торможения фагоцитов, которая зависит от количества молекул микробного происхождения. Каждая бактерия, поступившая в кровь, сначала является объектом для фагоцитоза, а затем, после внутриклеточного переваривания, пополняет состав малых молекул микробного происхождения, отличающихся по химическому составу от молекул, синтезирующихся в человеческом организме. В результате постоянного попадания бактерий во внутренние среды происходит накопление в крови человека промежуточных и конечных продуктов фагоцитоза, чужеродных молекул, представляющих собой компоненты клеточных стенок микроорганизмов, а также продуктов микробного метаболизма из естественных биоценозов [6, 11, 19].

Фагоцитирующие клетки организма. Защитная роль подвижных клеток крови и тканей была впервые обнаружена И. И. Мечниковым в 1883 г. Он назвал эти клетки фагоцитами и сформулировал основные положения фагоцитарной теории иммунитета. Полиморфно-ядерные гранулоциты крови: нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

Нейтрофильные гранулоциты занимают одну из наиболее активных позиций в системе гуморально-клеточной кооперации крови. Эти клетки составляют первую линию неспецифической противомикробной защиты. Они первыми мобилизуются в очаг воспаления и, от их фагоцитарной активности зависит элиминация возбудителя. Их мобилизация из кровяного русла резко повышается под влиянием цитокинов макрофагального происхождения (ИЛ-8) или С5а – фракции активированной системы комплемента [85, 140]. Другие продукты макрофагов активируют функциональную активность нейтрофилов. В свою очередь, стимулированные нейтрофилы сами становятся мощными эффекторами и одним из пусковых механизмов каскадных реакций, обеспечивающих развитие воспаления [155]. Следует также отметить, что цитопатогенное действие нейтрофилов связано главным образом с генерацией активных форм кислорода [112, 161]. Все вышеперечисленное позволяет классифицировать данный тип клеток как универсальную мишень и, соответственно, индикатор различных нарушений гомеостаза.

Без сомнений, одной из основных функций нейтрофильных гранулоцитов является осуществление фагоцитоза – процесса, который приводит к перевариванию частиц и состоит из этапов адсорбции и поглощения. Взаимодействие между нейтрофилом и микроорганизмом происходит по типу рецептор-лиганд и инициирует процесс поглощения, активируя двигательный аппарат клетки. Поглощение является одной из форм клеточного движения, поэтому нарушения поглотительной и миграционной способности нейтрофилов часто сопутствуют друг другу.

31

Функция поглощения страдает при повреждении микрофиламентов, но сохраняется при дезинтеграции микротрубочек. Контакт микроорганизма с цитоплазматической мембраной нейтрофила инициирует образование псевдоподий, которые, окружая объект фагоцитоза, сливаются, образуя фагосому, внутренняя поверхность, которой образована наружным слоем инвагинированной мембраны. Дальнейший киллинг и переваривание происходит при условии, что фагосома сливается с лизосомой, что называют внутренней дегрануляцией. Таким образом, микробицидность нейтрофила в отношении фагоцитированных микроорганизмов может быть обнаружена лишь при наличии в фагосоме содержимого нейтрофильных гранул [112]. В настоящее время выделяют первичные (азурофильные), вторичные (специфические) и третичные гранулы.

Рис. 5. Этапы фагоцитоза

Реакцию фагоцитоза делят на следующие этапы (рис. 5):

хемотаксис (движение по направлению к инфекционному агенту);

захват и образование фагосомы (пузырька, внутри которого располагается микроорганизм);

образование фаголизосомы в результате слияния фагосомы и лизосомы;

бактерицидное действие (киллинг);

переваривание микроорганизма.

32

Для каждого этапа фагоцитоза характерны специфические дефекты. Исторические термины “завершенный” и “незавершенный” фагоцитоз отражают в основном эффективность двух последних этапов фагоцитоза – бактерицидного действия и переваривания.

Фагоцитоз завершается процессом, связывающим механизмы неспецифической и специфической резистентности (иммунитет). Образующиеся в результате переваривания нежизнеспособных микроорганизмов пептидные фрагменты (антигены) экспортируются на поверхность мембраны фагоцитов, где связываются с молекулами II класса главного комплекса гистосовместимости – Major Histocompatibility Complex (MHC II) [90, 149].

Такое связывание необходимо для последующего распознавания антигенов рецепторами Т-лимфоцитов и индукции иммунного ответа. Липидные антигены бактерий для представления Т-лимфоцитам связываются с CD1 молекулами фагоцитов. Совокупность перечисленных событий обозначают термином “процессинг” антигенов.

Первичный контакт фагоцитов с микроорганизмами, предшествующий захвату последних, осуществляется посредством маннозных рецепторов, рецепторов к Fc-фрагменту антител (захват опсонизированных бактерий) и рецепторов к компонентам комплемента. Связывание микроорганизмов с рецепторами фагоцитов приводит к перестройке цитоскелета, формированию псевдоподий и их замыканию вокруг микроорганизма по типу “застежки молнии”.

Бактерицидная активность фагоцитов осуществляется кислородзависимой и кислороднезависимой системами.

Наиболее быстродействующей и эффективной является кислородзависимая бактерицидная система. Практически сразу же после контакта микроорганизма с мембраной фагоцита, еще в процессе образования фагосомы, наблюдают резкое повышение потребления фагоцитом кислорода – “дыхательный взрыв”. Ключевым ферментом в “дыхательном взрыве” является НАДФН-оксидаза. В процессе “дыхательного взрыва” внутрь фагосомы выбрасываются активные метаболиты кислорода – супероксидные анионы, синглетный кислород, а так же гидроксильные радикалы, перекись водорода, хлорноватистая кислота. Перечисленные коротко живущие молекулы обладают высоким окислительным потенциалом и мощной бактерицидной активностью [46,

113, 154].

Кислороднезависимая бактерицидная система фагоцитов включает в себя короткие пептидные молекулы (катионные белки, дефензины и др.), обычно локализованные в цитоплазматических гранулах – лизосомах. После образования фагосомы лизосомы перемещаются из различных участков цитоплазмы к фагосоме и сливаются с ней. В результате образуется фаголизосома, которой высвобождаются бактерицидные

33

вещества. Кроме веществ с бактерицидной активностью, из лизосом высвобождаются протеолитические, липолитические и другие ферменты, переваривающие нежизнеспособные микроорганизмы.

К бактерицидным факторам относится также оксид азота, продуцируемый в процессе инфекции макрофагами и выполняющий ряд регуляторных функций [88, 111, 153].

Иммунитет слизистых оболочек слизистой носа и глотки. В

патогенезе заболеваний ЛОР-органов, кроме инфекционного агента, ведущая роль принадлежит иммунной системе слизистых оболочек носа и глотки, а также общим реакциям гуморального и клеточного иммунитета. Резистентность организма к экзо- и эндогенным патологическим факторам во многом, связана с возможностью, быстро адаптироваться к меняющимся условиям среды. Слизистая оболочка носовой полости служит первым защитным барьером, где осуществляется реакции местного иммунитета. Клеточная кооперация зависит от вида возбудителя, вызвавшего патологический процесс. Своевременная дифференциальная диагностика различных форм риносинуситов может значительно повлиять на тактику лечения больного, обеспечить обоснованные подходы к назначению или отказу от антибактериальных средств. Разнообразие морфологических и функциональных изменений слизистой оболочки полости носа и придаточных пазух, при развитии патологического процесса, предъявляют весьма высокие требования к выбору диагностических методов [39].

Иммунная система слизистых формирует защитный барьер, предохраняющий организм хозяина от болезнетворного воздействия различной патогенной и условно-патогенной микрофлоры. Защитные механизмы на уровне иммунной системы слизистых протекает при развитии минимальных воспалительных реакций и, как правило, не сопровождаются повреждением тканей. Это достигается благодаря процессам распознавания антигенной чужеродности в иммунной системе слизистых, развитию оральной толерантности и преимущественной продукции IgA, которые способны нейтрализовать антиген и разрушать иммунные комплексы без участия комплимента. Значительные нарушения в системе этих взаимодействий ведут, как правило, к прямым последствиям, проявляющимся развитием воспаления и иммунных реакций с вовлечением продукции цитокинов. Устойчивость слизистых оболочек к микробному заражению представляет собой «первый эшелон иммунитета» и обеспечивается, в частности механизмом колонизационной резистентности, препятствующей закреплению бактерий и других возбудителей на поверхности слизистых оболочек и кожи. Колонизационная резистентность включает комплекс специфических и неспецифических факторов местного иммунитета, к которым принадлежат ингибиторы микробной адгезии, биоцидные и биостатические продукты

34

секретов, нормальная микрофлора, механические факторы (мерцательный эпителий), антитела. Одним из главных узлов кооперации является стыковка механизмов колонизационной резистентности слизистых оболочек и кожи с факторами, стабилизирующими внутреннюю среду. Ослабление антиколонизационных ресурсов открывает путь агрессивным агентам, вынуждая к подключению следующие эшелоны защиты. «Вторую линию защиты» образуют системы нейтрофильных гранулоцитов и мононуклеарных фагоцитов, лимфоидная иммунокомпетентная система, функционирующие взаимосвязано с гуморальными факторами защиты. Другой наиболее общий уровень противоинфекционной защиты определяется реакциями внедрения возбудителя и его токсинов во внутреннюю среду, границы которой очерчены покровным эпителием. В настоящее время местный иммунитет включает совокупность реагирования всех клеток лимфоидного ряда, заселяющих слизистые оболочки, в кооперации с макрофагами, нейтрофилами и эозинофильными гранулоцитами, тучными клетками и другими клетками соединительной ткани и эпителия [137, 151].

Местный иммунитет ЛОР-органов – это барьерная функция слизистых оболочек, включающая лимфоэпителиальные органы глотки, расположенные на пересечении воздухоносных и пищепроводных путей, первыми реагирующие на очередное антигенное раздражение (инфекцию) включением механизмов иммунной защиты и неспецифические защитные факторы слизистой оболочки (мукоцилиарный транспорт, лизоцим, лактоферин, интерфероны и др.) [67].

Слизистая оболочка носа, околоносовых пазух содержат две принципиально разные популяции иммуноцитов: в первой преобладают продуцирующие IgA (содержащие Ј-цепи) клетки, представленные в железистых областях, Во второй – IgG–продуцирующие клетки, расположенные в строме ниже поверхности эпителия. Первые участвуют в формировании секреторного компонента местного иммунитета, вторы осуществляют реакции иммунного очищения (клиренса).

Секреторный IgA (sIgA) является основным иммуноглобулином секретов слизистых, поскольку процесс транспорта IgA через эпителиальные клетки является рецепторно-зависимым, при котором полимерные IgA взаимодействуют с полимерными иммуноглобулиновыми рецепторами. Полимерный sIgA способен более эффективно нейтрализовать вирусы, бактериальные токсины, ферменты и агглютинировать бактерии по сравнению с мономерной формой. Исключительная важность sIgA-антител в противовирусной защите обусловлена тем, что они изначально присутствуют в местах первичного контакта вируса с эпителиальными клетками слизистых организма хозяина. SIgA-антитела способны частично блокировать процессы адгезии вирусных частиц к эпителиальным клеткам слизистых [92].

35

В настоящее время доказано, что sIgA-антитела блокируют адгезию микроорганизмов к эпителиальным клеткам слизистых поверхностей. Этот механизм не является строго специфическим для IgA-антител. Эффект sIgA может зависеть от ряда других факторов, в том числе, таких как лактоферин, лактопероксидаза, лизоцим, а также от состояния нормальной микрофлоры, колонизующей слизистые поверхности.

Вторая линия иммунной защиты формируется в слизистой оболочке посредством осуществления иммунного очищения, включая местную продукцию IgG, способного ограничить распространение чужеродных агентов. IgG-антитела фиксируются антигенсвязывающим центром на корпускулярных объектах и, таким образом, опсонизируют микроорганизмы. Нейтрализующее действие антител осуществляется в присутствии макрофагов, нейтрофилов и комплемента. Сочетание нейтрофилов с опсонинами создает условия для более эффективной реализации антимикробных функций нейтрофилов. Наиболее часто в качестве опсонинов для нейтрофилов выступают IgG-антитела, при этом образуется один из самых прочных барьеров для гноеробных бактерий.

Таким образом, можно заключить, что иммунная система слизистых значительно отличается от системных лимфоидных органов в первую очередь своей направленностью на индукцию и поддержание синтеза антител IgA-изотипа в процессе иммунного ответа, что и обеспечивает сохранение биологического гомеостаза [14, 39]. В слизистых оболочках верхних дыхательных путей имеет место структурно-функциональный синергизм между В-клеточной системой иммунитета и секреторным эпителием.

Эпителий также вносит существенный иммунорегуляторный вклад в индуцирование механизмов толерантности или гиперчувствительности слизистой к чужеродным растворимым антигенам, поскольку эпителиоциты дыхательных путей способны выступать в качестве антигенпрезентирующих клеток. Эффективная защита поверхности верхних дыхательных путей обеспечивается благодаря взаимодействию механизмов врожденного (неспецифического) и приобретенного (специфического) иммунитета. Резистентность слизистых оболочек к микробному заражению путем уменьшения доступности рецепторов эпителия для патогенных факторов за счет блокирования их микробами сапрофитной флоры, антимикробными веществами секретов слизистой оболочки (лизоцим, секреторные антитела, лактоферин и др.) и мукоцилиарного транспорта обозначают как «колонизационный иммунитет». Химически компоненты слизи в значительно степени формируют «первый эшелон иммунитета», и только когда этот наружный барьер становиться проницаемым в слизистой оболочке развиваются воспалительный и иммунный ответы [15, 39, 120].

36

Система комплемента. Системой комплемента называют многокомпонентную самособирающуюся систему белковых и гликопротеиновых факторов сыворотки крови (около 30 белков - 5-10% от

Система комплемента играет важную роль в поддержании гомеостаза. Она способна активироваться в процессе самосборки, т.е. последовательного присоединения к образующемуся комплексу отдельных компонентов или фракций комплемента. Они продуцируются клетками печени, мононуклеарными фагоцитами и содержатся в сыворотке крови в неактивном состоянии. Процесс активации комплемента может запускаться (инициироваться) двумя разными путями, получившими названия классический и альтернативный [3, 6, 82].

При активации комплемента классическим путем инициирующим фактором является комплекс антиген-антитело (иммунный комплекс). Причем антитела только двух классов: IgG и IgM в составе иммунных комплексов могут инициировать активацию комплемента благодаря наличию в структуре их Fс-фрагментов участков, связывающих Clфракцию комплемент При присоединении С1 к комплексу антиген - антитело образуется фермент (С1-эстераза), под действием которого формирует энзиматически активный комплекс (С4b, С2а). называемый С3конвертазой. Данный фермент расщепляет С3 на С3а и С3b. При взаимодействии субфракции СЗb с С4 и С2 образуется пептидаза, действующая на С5. Если инициирующий иммунный комплекс связан с клеточной мембраной, то самособирающийся комплекс С1, С4, С2, СЗ обеспечивает фиксацию на ней активированной фракции С5, а затем С6 и С7. Последние три компонента совместно способствуют фиксации С8 и С9. При этом два набора фракций комплемента – С5а, С6, С7, С8 и С9 – составляют мембраноатакующий комплекс, после присоединения которого к клеточной мембране клетка лизируется из-за необратимых повреждений структуры ее мембраны. В том случае, если активация комплемента по классическому пути происходит при участии иммунного комплекса состоящего из бактерии и антибактериального Ig, происходит лизис бактерий [93].

Таким образом, при активации комплемента классическим путем ключевыми компонентами являются С1 и С3, продукт расщепления которого С3b активирует терминальные компоненты мембраноатакующего комплекса (С5-С9).

Существует возможность активации С3 с образованием С3b при участии С3-конвертазы альтернативного пути, т.е. минуя первые три компонента: С1, С4 и С2 (рис.7).

37

Фракции комплемента при их активации классическим и. альтернативным путем выполняют ряд эффекторных функций:

1)мембраноатакующий комплекс опосредует цитолитическое и цитотоксическое действие специфических антител на клетки-мишени;

2)анафилотоксины участвуют в иммунопатологических реакциях;

3)компоненты комплемента изменяют физико-химические свойства иммунных комплексов; уменьшают степень aгpeгaции и эффективность их фагоцитоза через Fс-рецепторы;

4)фрагмент С3b способствует связыванию и захвату иммунных комплексов фагоцитами, опсонизируя объекты фагоцитоза; фрагменты С3b, С5а и Вb, обладающие свойствами хемоаттрактантов, участвуют

вразвитии воспаления.

Вздоровом организме идет довольно интенсивное потребление комплемента за счет постоянного формирования иммунных комплексов, например с антителами против антигенов бактериальной аутофлоры. Поэтому белки системы комплемента достаточно быстро обновляются, отличаясь высокой скоростью катаболизма. Потребление комплемента может резко возрастать при разных видах патологий, связанных с усиленным образованием иммунных комплексов при инфекциях и иммунопатологических состояниях [62, 92]. Биологическими последствиями активации комплемента являются: cокращение гладкой мускулатуры (C3a, C5a); увеличение проницаемости сосудов (C3a, C4a, C5a); дегрануляция базофилов, агрегация тромбоцитов (C3a, C5a); опсонизация и фагоцитоз (C3b); активация кининовой системы (C3b); хемотаксис (C5a); лизис клеток (C5bС9).

Интерфероны. А. Айзексом и д. Линдеманном в 1957 г. был открыт белок, который образуется в клетках макроорганизма, защищая их от вирусной инфекции. Этот белок получил название интерферон. Его защитное действие оказалось неспецифическим, так как один и тот же интерферон защищал клетки от разных вирусов. В то же время он обладал видовой специфичностью – интерферон, образованный клетками человека, функционально активен только в организме человека, но не животных, и наоборот.

Взависимости от происхождения интерфероны различаются также по первичной структуре (аминокислотная последовательность) и

функциям. Их подразделяют на α-интерферон (лейкоцитарный ИФНα), - интерферон (фибробластов ИФНβ) и γ-интерферон (иммунный ИФНγ) [41, 93].

ИФНγ, представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 2025 кДа и известен как иммунный интерферон, кислотолабильный, продуцируется Т-клетками и натуральными киллерами в ответ на чужеродные антигены или митогены, причем, его продукция сопряжена с бласттрансформацией этих клеток. Индукторами ИФНγ являются

40