2 курс / Нормальная физиология / ТЕХНОЛОГИИ_ДИАГНОСТИКИ_И_КОРРЕКЦИИ_ИММУНОМЕТАБОЛИЧЕСКИХ_НАРУШЕНИЙ

ИММУННАЯ СИСТЕМА

Мононуклеарные фагоциты

Группа клеток, которые по их онтогенезу, расположению, функциям и фенотипу можно разделить на 3 группы: моноциты, макрофаги и ДК.

Моноциты — самые крупные из лейкоцитов клетки с крупным бобовидным ядром и большим количеством цитоплазмы, в которой находится внушительное количество лизосом. Число в крови — 80−600 клеток в 1 мм³ (2–10% всех лейкоцитов). Помимо фагоцитоза, в нормальных условиях пополняют пул резидентных макрофагов, в ответ на сигналы воспаления мигрируют в ткани с последующей дифференцировкой в макрофаги или ДК для осуществления иммунного ответа и/или поддержания общего количества. В стабильном состоянии выполняют фагоцитоз. Фагоцитоз, презентация антигенов и секреция цитокинов обеспечивают одну из ключевых ролей моноцитов в иммунном ответе, особенно при бактериальной инфекции. Благодаря секреции факторов роста хемокинов и интерлейкинов (IL) -10 (основной противовоспалительный цитокин) моноциты активно участвуют в репаративных процессах, кроветворении, гемостазе и фибринолизе. Выделяют как минимум 3 типа моноцитов (табл. 8).

Макрофаги — основные клетки барьерных тканей (мукозального иммунитета). Макрофаги представляют собой крупные клетки, которые присутствуют во всех органах и тканях, где могут произойти микробное вторжение или накопление инородных частиц. В зависимости от местоположения имеют разные названия: моноциты — костный мозг/кровь, клетки Купфера — печень, гистиоциты — лимфатические узлы и соединительная ткань, микроглия — центральная нервная система, остеокласты — кость, внутриклубочковые мезангиальные

30

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

клетки — почки, альвеолярные макрофаги — легкие, макрофаги красной пульпы — селезенка и т.д.

По происхождению необходимо выделять популяцию тканевых (или резидентных) макрофагов и макрофаги моноцитарного (костномозгового) происхождения. Тканевые макрофаги заселяют ткани в период эмбриогенеза и поддерживают свою численность за счет пролиферации. Эти долгоживущие клетки имеют выраженную тканеспецифичность и превалируют по численности над моноцитарными макрофагами, однако с возрастом организма их доля уменьшается.

Популяция макрофагов моноцитарного происхождения короткоживущая, однако их количество резко увеличивается при воспалении и нормализуется по его окончании. Это независимые друг от друга популяции выполняют многочисленные функции: во-первых, удаляют умирающие или мертвые клетки и клеточный мусор; во-вторых, играют решающую роль в инициации иммунного ответа, представляя антигены; в-третьих, за счет синтеза широкого спектра цитокинов регулируют развитие воспаления, мукозальный, врожденный и адаптивный иммунные ответы; в-четвертых, интезируя протеин C, тромбомодулин, тканевой фактор, фактор VII, фактор XIII и ингибитор активатора плазминогена, регулируют гемостаз.

Под воздействием различных сигнальных молекул макрофаги активируются с формированием различных функциональных фенотипов (рис. 10). Традиционно макрофаги разделяют на «классически активированные» макрофаги (М1 фенотип) и «альтернативно активированные» макрофаги (М2 фенотип), что позволило сформулировать гипотезу об их поляризации (по типу Th1/Th2). Однако накопившиеся сведения про другие типы макрофагов, которые отличались от фенотипов М1- и М2-макрофагов, и метаболическое

перепрограммирование макрофагов из М1 в М2 и наоборот не позволяют однозначно определять различные типы макрофагов. Тем не менее на основе их функции и ключевых маркеров можно выделить популяцию М1- и 4 популяции М2макрофагов.

М1-макрофаги формируются под воздействием PAMP, молекулярных фрагментов, ассоциированных с повреждениями (DAMP), и провоспалительных цитокинов (IFNγ, TNF). Эти клетки обладают высокой фагоцитарной активностью, что позволяет им нейтрализовать любые патогены и фагоцитировать

31

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

апоптозные нейтрофилы и другие клетки, обильно продуцировать цитокины. Альтернативно активированные макрофаги M2 формируются при стимуляции их интерлейкинами, глюкокортикоидами, иммунными комплексами, агонистами TLR и др. Они мигрируют в зоны инвазии гельминтов, скапливаются в очагах фиброза, в заживающих ранах кожи и опухолях. На основе их функции и ключевых маркеров M2-макрофаги разделены на четыре отдельных типа — M2a, M2b, M2c и M2d.

М2а наблюдаются вокруг личинок гельминтов и простейших, аллергены которых индуцируют иммунный Тh2-ответ, сопровождающийся продукцией IL-4 и IL-13.

М2b функционально близки к М1-макрофагам, продуцируют провоспалительные медиаторы, но и IL-10 усиливают продукцию антител.

М2с-макрофаги обладают супрессивными свойствами — тормозят активацию и пролиферацию СD4+ Т-лимфоцитов, вызванную антигенной стимуляцией, и способствуют элиминации активированных Т-клеток.

M2d — особая группа макрофагов, формирующаяся в ответ на IL-6 и аденозины. Эти макрофаги также рассматриваются как ассоциированные с опухолью макрофаги (TAM). Они стимулируют миграцию раковых клеток, образование метастазов и ангиогенез.

Дендритные клетки — это крупные круглые или овальные клетки с эксцентрически расположенным ядром и многочисленными разветвленными отростками. Являются посредниками между врожденным и адаптивным иммунитетом, т.к. представляют обработанный Т- и В-лимфоцитами антигенный материал. Группа достаточно гетерогенная, до сих пор неясно, сколько существует подтипов ДК, тем не менее выделяют несколько подтипов с уникальными функциями (рис. 11).

Миелоидные ДК 1-го типа (cDC1) располагаются в периферических тканях и в лимфоидных органах (Т-зависимые области), имеют более низкую миграционную способность, чем cDC2. Обладают высокой способностью презентовать антигены через главный комплекс гистосовместимости (MHC) I класса, стимулируют поляризацию наивных CD4 Т-клеток как в клетки Th1, так и в клетки Th2, способствуют дифференцировке цитотоксических CD8+ T-клеток. Стимулируют продукцию интерфероны III типа, тем самым обеспечивая противовирусную защиту.

Миелоидные ДК 2-го типа (cDC2) — основная популяция миелоидных ДК крови, тканей и лимфоидных органов (Т-В-клеточные зоны) человека. Оснащены широким спектром лектинов, TLR, NOD- и RIG-I-подобных рецепторов, хорошо распознают и презентуют антигены микобактерий и других патогенов. Секретируют IL-23, IL-1, TNF, IL-8 и IL-10, но

32

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

Рис. 11. Подтипы дендритных клеток

слабо синтезируют интерфероны I и III типа; мощные активаторы Th1, Th2, Th17 и CTL. Обладают выраженной способностью индуцировать Th17-ответы, что, вероятно, связано со способностью секретировать IL-23. Являются мощными индукторами Т-фолликулярных хелперных (Tfh) клеток. Из-за высокой экспрессии интегрина αvβ8 cDC2 индуцируют CD4+ Treg.

Недавнее исследование по Clec10A (CD301) выделило две популяции cDC2 (Clec10A+ и Clec10A-), присутствующие в селезенке человека. Однако пока неясно, что это — разные субпопуляции или разные клеточные состояния.

Неклассические моноциты также рассматриваются как предшественники cDC2. Они доминируют по составу клеток при перитоните, воспалительных заболеваниях кишечника, синовитах, экземе, псориазе, аллергических реакциях, хотя нет полной ясности о грани между моноцитами, макрофагами и DC.

Плазмацитоидные ДК (pDC) в основном присутствуют в лимфоидных органах, в периферических тканях их практически нет. После активации часть pDC специализируется на секреции интерферона (IFN) I типа, другая часть формируется как антигенпрезентирующие клекти. Распознавая инфицированные вирусом клетки, pDC через межклеточный контакт запускают длительный ответ IFNg без появления антигенпрезентирующей популяции. При активации они становятся мощными стимуляторами CD4+ Т-клеток в сторону поляризации Th1,

33

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

но являются слабыми стимуляторами дифференцировки цитотоксических CD8+ Т-клеток. pDC также способны индуцировать CD4+ Treg.

ДК 3-го типа (DC3) имеют общие черты как с DC2, так и с моноцитами, но онтогенетически и функционально отличаются как от DC2, так и от моноцитов, характеризуются коэкспрессией CD1c и CD163. Все подмножества cDC активируют Т-клетки, но DC3 обладает заметной активностью по поляризации CD8+ T-клеток в CD8+ CD103+ Т-клетки резидентной памяти (TRM). DC3 очень мало в крови и тканях, однако у больных системной красной волчанкой, меланомой у пациентов с тяжелой формой новой коронавирусной инфекции, вызванной вирусом SARS-CоV-2 (COVID-19), их циркуляция в крови повышена. Однако потенциальная роль DC3 в физиопатологии этих заболеваний неясна, и еще предстоит охарактеризовать их присутствие в лимфоидных органах и периферических тканях.

DC3 может также стимулировать пролиферацию наивных CD8+ T-клеток и их экспрессию маркеров созревания, но могут ли они на самом деле перекрестно презентировать антигены, еще предстоит определить. Также DC3 обладают превосходной способностью индуцировать резидентные в тканях Т-клетки памяти.

DC3, подобно cDC2, способны секретировать IL-12 и IL-23, а подобно моноцитам, продуцируют большое количество IL-1β.

Моноцитарные воспалительные ДК (moDC) имеют общие фенотипические маркеры с макрофагами, происходящими из моноцитов, поэтому их сложно отличить друг от друга. Ключевой особенностью moDC является их дендритная морфология, сходная с классическими DC, тогда как у макрофагов большой объем цитоплазмы с многочисленными фагоцитарными вакуолями. Функционально moDC, в отличие от макрофагов, способны стимулировать активацию наивных CD4+ Т-клеток, предпочтительно индуцируя Th17 или Th1. В коже, синовиальной и перитонеальной жидкости moDC эффективно индуцируют поляризацию Tfh. Они также эффективны для индукции дифференцировки эффекторных цитотоксических CD8+ T-клеток. Подобно cDC2, moDC специализируются на секреции IL-23 и IL-12.

Основная локализация moDC — это кожа, брюшина, легкие и кишечник; их число значительно увеличивается при атопическом дерматите и псориазе, в плевральном выпоте при туберкулезе, у пациентов с болезнью Крона и при различных локализациях рака.

Переходные ДК (tDC), или AXL + SIGLEC6 + DC, демонстрируют промежуточный фенотип между cDC и pDC, и DC3, близки по фенотипу к moDC, идентифицированы в крови как субпопуляция CD123 + DC. Они обнаруживаются в лимфоидных органах, но при воспалении рекрутируются в периферические ткани. Поскольку они могут дифференцироваться в cDC2 и pDC, они были предложены в качестве предшественников DC или «переходной» популяции

34

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

между pDC и cDC2, поэтому нет единого мнения о том, отдельная это или промежуточная популяция.

LC представляют собой специализированные ДК, обитающие в базальном эпидермисе и других многослойных плоскоклеточных эпителиях. В отличие от других ДК, их развитие уникально тем, что, сформировавшись в эмбриональном гемопоэзе в печени, LC способны к локальному самообновлению, независимо от костного мозга. Основная роль LC заключается в поддержании эпидермального здоровья кожи, формировании толерантности к комменсалам, сохраняя при этом способность реагировать на отдельные внутриклеточные патогены и вирусы при воспалительных состояниях.

Гранулоциты

Клетки с сегментированными ядрами и цитозольными гранулами происходят из общей полипотентной СК в костном мозге (рис. 12). Они осуществляют защитные функции в основном за счет фагоцитоза (нейтрофилы) и/или за счет секреции токсических субстанций, содержащихся в их гранулах (эозинофилы, базофилы, тучные клетки).

Нейтрофилы — полиморфноядерные лейкоциты с сегментированным ядром и многочисленными цитозольными гранулами. Классически считаются клетками, определяющими первую линию защиты врожденного иммунитета.

Они быстро мигрируют в больших количествах к участкам воспаления, уничтожая патогены в первые дни заражения. Основной состав гноя. Уничтожение патогенов нейтрофилами происходит с помощью:

фагоцитоза — способности поглощать микроорганизмы или частицы;

дегрануляции — высвобождения набора белков из гранул (секреторные везикулы, гранулы желатиназы, гранулы азурофилов, особые гранулы), которые обладают антимикробными свойствами;

нетоза — запрограммированной гибели нейтрофилов c высвобождением нейтрофильных внеклеточных ловушек (NET);

продукции провоспалительных цитокинов IL-1β, TNFα, IL-6, IL-12, IL-17А, G-CSF.

Морфологическая характеристика нейтрофилов определяется степенью зрелости клеток: юные, палочкоядерные и сегментоядерные нейтрофилы. Эти

35

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

популяции можно дополнительно идентифицировать с помощью набора клеточных маркеров (незрелые нейтрофилы экспрессируют CD15 и CD11b, при достижении полной зрелости — CD16).

Сегментоядерные нейтрофилы — терминально дифференцированные клетки, которые во время воспаления могут мигрировать в ткани и выполнять свои эффекторные функции [например, фагоцитоз, производство активных форм кислорода (ROS) и уничтожение бактерий]. Важно отметить, что нейтрофилы могут быстро менять свои характеристики и поведение по мере того, как они активируются, стареют или входят в новую среду при остром или хроническом воспалении (реализуют совершенно разные эффекторные механизмы).

Нейтрофильные гранулоциты обладают рядом свойств, обусловливающих их участие в патогенезе острого воспаления: богатый набор цитотоксических факторов; высокая чувствительность к всевозможным локальным изменениям гомеостаза; способность накапливаться в очагах поражения и инициировать цепную реакцию с выделением цитотоксических веществ и созданием локального перевеса в балансе эффектор–нгибитор; секреция биологически активных веществ, активирующих предшественников медиаторов воспаления.

Нейтрофилы принимают участие в реализации иммунокомплексных повреждений тканей и в антителозависимых цитотоксических реакциях.

Эозинофилы, базофилы, тучные клетки также относятся к гранулоцитам. В отличие от нейтрофилов, их защитная функция осуществляется не фагоцитозом, а мощной цитотоксической реакцией за счет дегрануляции. Учитывая их полиморфизм, с клинической точки зрения следует различать клетки, относимые к мукозальному иммунитету, которые заложены со времени эмбриогенеза (резидентные эозинофилы, тучные клетки), и традиционные эозинофилы и базофилы [продукты стволовых клеток костного мозга (СККМ)].

Тучные клетки — богатые гранулами иммунные клетки, которые распределены по всему организму в областях, где обычно возможно соприкосновение с микроорганизмами (барьерные ткани), таких как слизистые оболочки и кожа, а также в большинстве тканей, окружающих кровеносные сосуды и нервы. Традиционно выделяют две подгруппы тучных клеток — клетки соединительной ткани (CTMC) и клетки слизистой оболочки (MMC). По происхождению CTMC делят на самоподдерживающиеся, которые заселены в тканях до рождения, и СТМС, поддерживаемые костным мозгом.

Тучные клетки признаны регуляторными и эффекторными клетками как врожденного, так и адаптивного иммунитета, принимающими активное участие в развитии острых и хронических аллергических, аутоиммунных, воспалительных заболеваний и рака. Эти первичные, сигнальные клетки связаны со многими иммунными и неиммунными клетками, которые реагируют на патогены и инициируют защитный ответ, высвобождая большую группу медиаторов,

36

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

оказывающих различное действие на окружающие ткани. Выделяют медиаторы быстровысвобождаемые, находящиеся в связанном с гранулярным матриксом состоянии (гистамин, эозинофильный хемотаксический фактор анафилаксии, нейтрофильный хемотаксический фактор, арилсульфатаза А), прочно связанные, находящиеся в связанном с гранулярным матриксом состоянии (гепарин, химаза, триптаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза), и образуемые в ходе активации клетки (лейкотриены C4, D4, E4, простагландин D2, тромбоксан А2, эндопероксиды, фактор активации тромбоцитов и пр.). Они активно участвуют в формировании воспаления, аллергии и анафилаксии. Также тучные клетки играют важную роль в заживлении ран, ангиогенезе, иммунной толерантности, защите от патогенов и формировании гематоэнцефалического барьера.

Активация тучных клеток происходит за счет распознавания DAMP, и/или PAMP, и/или рецепторов, связанных с G-белком, также активаторами могут служить белки комплемента.

Отдельный механизм активации связан с рецептором IgE. Тучные клетки экспрессируют высокоаффинный рецептор (FcεRI) для Fc-области IgE. Этот рецептор имеет высокое сродство и необратимо связывается с IgE, в результате чего тучные клетки покрываются IgE. Как и любое АТ, оно специфично к одному конкретному антигену (аллергену). Аллерген связывается с вариабельными участками IgE, находящимися на поверхности тучных клеток, активирует их с быстрым высвобождением содержимого гранул (анафилактическая дегрануляция). Этим и обусловлены аллергические реакции.

Благодаря большому разнообразию других рецепторов тучные клетки реагируют на различные типы стимулов, включая микробные, нервные, иммунные, гормональные, метаболические и химические триггеры. Именно взаимодействие тучных клеток и нервов способствует возникновению боли и зуда.

Базофилы — наименее распространенный в периферической крови тип гранулоцитов, составляющий от 0,5 до 1% циркулирующих лейкоцитов. Морфологически, в отличие от других гранулоцитов крови, имеют базофильные гранулы, а в отличие от тучных клеток — сегментированное ядро, меньшие размеры и округлую форму. Базофилы функционально тесно связаны с тучными клетками, хотя совершенно разные по своему происхождению и развиваются из разных гемопоэтических клонов. В отличие от тучных клеток, базофильные гранулы базофилов содержат меньше протеаз, кроме того, этих гранул в базофилах в целом меньше. Базофилы секретируют сравнительно немного активных веществ, по эффективно выделяют IL-4.

На поверхности базофилов представлено большое число хемотаксических рецепторов, однако спектр Toll-подобных рецепторов (TLR) представлен скудно. Подобно тучным клеткам, базофилы имеют два типа рецепторов к иммуноглобулинам E — высокоаффинные (FcεRI) и низкоаффинные (FcεRII, или CD23), а

37

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

также гистаминовые рецепторы H2. За счет этого базофилы быстро рекрутируются в лимфатические узлы, могут функционировать как антигенпрезентирующие клетки и имеют решающее значение для индукции дифференцировки Th2клеток, а также связанных с ними воспалительных реакций после контакта с паразитами или аллергенами. Все это дает основание предполагать, что базофилы в основном являются регуляторными, а не эффекторными клетками иммунитета.

Эозинофилы — разновидность гранулоцитов с крупными эозинофильными гранулами и сегментированным ядром. Это больше тканевые клетки, чем циркулирующие, поэтому в периферической крови их не более 150 клеток/мкл (1–3%). Дифференцировка эозинофилов регулируется цитокинами (IL-3, IL-5, GM-CSF). После созревания IL-5 контролирует миграцию эозинофилов из костного мозга в кровь. Исходно эозинофилы локализуются в вилочковой железе, желудочно-кишечном тракте, матке и молочной железе. Эозинофилы способны секретировать на исходном уровне или при стимуляции большого количества разнообразных медиаторов (табл. 9).

Исходя из локализации (паренхима/барьерная ткань), морфологии ядра (кольцеобразная/сегментированная), поверхностного фенотипа, ответа на IL-5, различают два типа эозинофилов — резидентный (rEOS) и воспалительный (iEOS).

Характерной особенностью эозинофилов является их защитная антипаразитарная функция. Гельминты и продукты их жизнедеятельности, медиаторы воспаления (прежде всего гистамин) и хемокины, макрофаги, тучные и эпителиальные клетки привлекают эозинофилы в ткани. Оказавшись в месте

38

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

повреждения, эозинофилы прикрепляются к поверхности паразитов за счет своего рецептора к С3b (большинство гельминтов активируют систему комплемента по альтернативному пути с образованием С3b), высвобождают свои цитотоксические гранулярные белки, а также предварительно сформированные цитокины и липидные медиаторы, способствуя уничтожению паразитов, развитию воспаления и повреждению тканей.

Эозинофилы являются эффекторами в метаболизме гистамина, секретируемого тучными клетками. Фермент гистаминаза, выделяемый эозинофилами, катализирует расщепление гистамина, также эозинофилы фагоцитируют гистаминсодержащие гранулы тучных клеток, адсорбируют гистамин на своей плазмалемме, связывая его своими рецепторами, помимо этого, эозинофилы секретируют фактор, тормозящий дегрануляцию и высвобождение гистамина из цитоплазмы тучных клеток.

Эозинофилы являются предполагаемыми антигенпрезентирующими клетками и играют существенную роль в активации тучных клеток, коммуникации и функции Т-клеток.

Лимфоциты — большая гетерогенная группа клеток иммунной системы. Морфологически выделяют два типа лимфоцитов: большие гранулярные лимфоциты (чаще всего это NK-клетки) и «малые» лимфоциты (T- и B-клетки, которые морфологически не различаются). Все лимфоциты происходят от общего лимфоидного предшественника. Однако дифференцировка может происходить различными путями. Врожденные лимфоидные клетки и В-лимфоциты созревают в костном мозге, Т-клетки развиваются (или дозревают) в тимусе, однако основное различие связано с возможностью формировать VDJ-рекомбинацию на различные антигены и сохранять иммунную память. Рекомбинация V(D)J собирает гены иммуноглобулина и рецептора Т-клеток из ранее существовавших сегментов генов вариабельности (V), разнообразия (D) и соединения (J) по механизму вырезания и вставки. Эта стратегия диверсификации рецепторов обеспечивает эффективные иммунные ответы против патогенов.

Исходя из этих характеристик, все лимфоциты делятся на врожденные лимфоидные клетки (в первую очередь NK-клетки и ILCs) и клетки адаптивного иммунитета (Т- и В-лимфоциты). Отдельную группу составляют клетки, имеющие признаки клеток врожденного и адаптивного иммунитета, — врожденноподобные Т- и В-лимфоциты (рис. 13).

39

https://t.me/medicina_free