2 курс / Нормальная физиология / ТЕХНОЛОГИИ_ДИАГНОСТИКИ_И_КОРРЕКЦИИ_ИММУНОМЕТАБОЛИЧЕСКИХ_НАРУШЕНИЙ

ИММУННАЯ СИСТЕМА

Таблица 25

Структура RIG-I-подобных рецепторов

RIG-I

MDA5

LGP2

AIM2-подобные рецепторы (ALR) — это группа интерферон-индуциру- емых белков: AIM2, также известный как отсутствующий при меланоме 2 (AIM2), IFI16 (индуцируемый интерфероном белок 16), IFIX, также называемый PYHIN1 (белок X, индуцируемый интерфероном, или ген-супрессор опухоли при раке молочной железы), и MNDA (антиген миелоидной ядерной дифференцировки). Каждый член семейства ALR обладает N-концевым пириновым доменом (PYD) и одним или несколькими C-концевыми гемопоэтически индуцируемыми интерферон ядерными белками (HIN, классифицируемыми как HIN A, HIN B и HIN C). Домен HIN связывается с ДНК, PYD опосредует гомотипное белокбелковое взаимодействие, приводящее к связыванию каспазы-1 и формированию инфламмасомы AIM2 (табл. 26).

Таблица 26

Структура AIM2-подобных рецепторов

AIM2

IFI16

IFIX

MNDA

Стимулятор генов интерферона

STING работает как прямой датчик чужеродной цитозольной ДНК и как адаптерный белок в передаче сигналов интерферона I типа через различные

80

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

молекулярные механизмы. Он индуцирует выработку интерферона типа I при инфицировании внутриклеточными патогенами (вирусы, микобактерии и др. внутриклеточные паразиты). Помимо этого, он также обнаруживает ДНК, полученную из опухоли, и создает внутренний противоопухолевый иммунитет. В некоторых случаях аберрантная активация STING может привести к аутоиммунным и воспалительным заболеваниям.

Эндоцитозные рецепторы

Эндоцитозные рецепторы представлены CLR и рецепторами-мусорщи- ками (scavenger receptor) (SR).

Лектины (от лат. legere — «собирать») — это группа белков и гликопротеинов, обладающих способностью высокоспецифично связывать остатки углеводов на поверхности клеток, участвуют в клеточном распознавании углеводов и белков. Микроорганизмы (бактерии, вирусы и грибы) используют лектины для прикрепления и связывания их клетками-мишенями.

CLR представляют собой кальций-зависимые лектины. Они выполняют широкий спектр функций, включая межклеточную адгезию, иммунный ответ на патогены и апоптоз.

Выделяют две группы CLR: растворимые и трансмембранные. Растворимые CLRs циркулируют в плазме или растворены в слизистых секретах. Все они относятся к семейству коллагенсодержащих лектинов (коллектинов) и участвуют в удалении микробов посредством опсонизации, активации системы комплемента, ингибирования роста микробов (см. ниже).

Трансмембранные CLR связаны с клеточной мембраной. После связывания с рецепторами этой группы происходит эндоцитоз патогена. Выделяют две группы CLR.

Первая группа экспрессирует несколько доменов, распознающий углеводы и N-терминальный регион на поверхности клетки. К ней относят рецептор маннозы (CD206), DEC-205 (CD205), Endo180 (CD280), рецептор фосфолипазы А2 M-типа (PLA2R). Рецептор маннозы функционирует на поверхности ДК и макрофагов. Он способен связывать остатки маннозы, фукозы и сульфатированных углеводов, участвует в фагоцитозе и презентации антигенов.

DEC205 присутствует на поверхности ДК и эпителиальных клеток тимуса, участвует в распознавании клеток, погибших в результате некроза и апоптоза. Обеспечивает становление толерантности к собственным антигенам CD8+ и CD4+ Т-клеток, так как инициирует презентацию антигенов как через MHCI-, так и через MHCII-молекулы.

Endo180 (CD280) участвует в поддержании гомеостаза и ремоделировании тканей, при физиологических (эмбриональное развитие, заживление ран, репарация тканей) и патологических состояниях (опухолевый рост, воспаление).

81

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

Он способствует внутриклеточной деградации коллагена за счет нефагоцитарного захвата коллагена и направления его в лизосомы.

Трансмембранные CLR 2-й группы содержат единственный домен, распознающий углеводы и внутриклеточную N-терминальную часть. В этой группе выделяют четыре варианта CLR:

1)молекулы, содержащие ITAM-подобный регион (Dectin2, MDL-1, BDCA-2, Mincle, MCL);

2)молекулы, содержащие сигнальную последовательность Hem-ITAM (Dectin-1, CLEC2, DNGR-1);

3)молекулы, содержащие последовательность ITIM (DCIR, DCIR-1 (DCIR-2), MICL, LY49Q);

4)молекулы, функционирующие независимо от ITAM/ITIM-последова- тельностей (DC-SIGN, L-SIGN, SIGN-R1, LSICtin, Langerin, MGL, MGL-1).

Как показано выше, репертуар CLR и связанных с ними лигандов огромен. Некоторые ЦТЛ изучаются уже много лет, и, соответственно, связанные с ними лиганды в целом хорошо определены, однако для других многое остается неизвестным.

Рецепторы-мусорщики (SR)

SR представляют собой большое семейство рецепторов клеточной поверхности, которые разнообразны по своей структуре и биологической функции и делятся на разные классы. SR могут связываться с рядом лигандов и усиливать элиминацию измененных или чужеродных мишеней. Функциональные механизмы, которые приводят к их очистке от вредных веществ, включают фагоцитоз, эндоцитоз, адгезию и передачу сигналов. SR считаются PRR, которые распознают не только DAMP, но и патоген-ассоциированные молекулярные паттерны, включая компоненты клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий, такие как липотейхоевая кислота и липополисахарид, а также β-глюкан из клеточных стенок грибов. Все они объединены общими функциональными свойствами, а не структурной гомологией и генетическим происхождением.

SR подразделяются на 12 классов (от A до J), с различными вариантами, обозначенными арабской цифрой, указывающей тип молекулы внутри класса, варианты сплайсинга молекулы обозначаются точкой и арабской цифрой после типа молекулы внутри класса.

SR класса А (SR-A): SR-A1 (CD204), SR-A1.1, SR-A3, SR-A4, SR-A5 и SRA6. В основном они экспрессируются на тканевых макрофагах, клетках Купфера, кортикальных и медуллярных макрофагах тимуса, а также на субпопуляциях ДК и венулах с высоким эндотелием на тучных клетках. Рецептор SR-А распознает различные эндогенные и экзогенные лиганды, включая белки теплового шока,

82

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

поверхностные молекулы амилоида-β (Aβ) грамотрицательных и грамположительных бактерий, а также ацетилированные и окисленные молекулы липопротеина низкой плотности (OxLDL).

SR класса B (SR-B): SR-B1 (CD36L), SR-B2 (CD36). представляет собой интегральный мембранный белок, обнаруженный на поверхности многих типов клеток. Связывает многие лиганды, включая коллаген, тромбоспондин, зараженные Plasmodium эритроциты, окисленные липопротеины низкой плотности, нативные липопротеины, окисленные фосфолипиды и жирные кислоты

SR класса D (SR-D) SR-D1 (CD68) экспрессируются на моноцитах и тканевых макрофагах в брюшине, печени, микроглии, легких и селезенке, функционируют как рецепторы-поглотители OxLDL.

SR класса E (SR-E) представляют собой CLR 2-й группы. В структурном отношении они принадлежат к подсемейству рецепторов естественных киллеров (NK). Также SR-E1 экспрессируется на ДК, макрофагах, эндотелиальных клетках сосудов, гладкомышечных клетках, тромбоцитах и адипоцитах. Уникальной характеристикой SR-E1 является его способность связывать СРБ и OxLDL, распознавать PAMPs, в том числе из грамотрицательных и грамположительных бактерий. SR-E2 экспрессируется преимущественно на макрофагах, нейтрофилах и ДК. Он может регулироваться микробными стимулами и цитокинами и служит SR для бактериальных, грибковых и растительных углеводов. SR-E3 участвует в фагоцитозе различных молекул, таких как покрытые маннозой частицы и гликаны на поверхности патогенных микроорганизмов. SR-E4 представляет собой гепатоцеллюлярный поверхностный рецептор, который связывает асиалогликопротеины, представляющие собой гликопротеины, в которых отсутствуют терминальные остатки сиаловой кислоты. Он играет важную роль в связывании, интернализации и транспорте множества гликопротеинов, содержащих остатки N-ацетилгалактозамина или галактозы. Этот рецептор также связывается с различными белками плазмы, включая трансферрин и фибронектин, а также с апоптотическими клетками и ферментами, такими как щелочная фосфатаза. SR-E4 играет роль в удалении циркулирующих десиалилированных белков, что защищает печень от повреждений.

SR класса F (SR-F) были идентифицированы как эндотелиальные рецепторы модифицированных ЛПНП. Они характеризуются наличием множественного внеклеточного эпидермального фактора роста (EGF) и EGF-подобных доменов. Этот рецептор связывает грибковые патогены и белки теплового шока и уничтожает апоптотические клетки. SR-F2 также участвует в клиренсе апоптотических клеток путем связывания белка комплемента C1q.

SR класса G (SR-G) представляют собой трансмембранный гликопротеин типа I, который содержит хемокиновые домены CXC и муциноподобные домены. Функционируют как рецепторы для OxLDL и фосфатидилсерина и

83

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

опосредуют фагоцитоз бактерий антигенпрезентирующими клетками. Уникальной характеристикой SR-G1 является наличие растворимой формы, которая продуцируется расщеплением мембранного домена, и эта форма служит хемоаттрактантом для плазматических клеток костного мозга и Т-клеток через свой рецептор CXCR6. Это единственный известный белок с комбинированной активностью SR и хемокина.

SR класса H (SR-H) в основном экспрессируются на макрофагах, гемопоэтических СК, мононуклеарных клетках и эндотелиальных клетках. SR-H2 экспрессирутся на синусоидальных эндотелиальных клетках. Они выполняют двойную функцию, поскольку являются фагоцитарными рецепторами, а также участвуют в клиренсе апоптотических клеток и старых эритроцитов макрофагами. Кроме того, эти SR опосредуют межклеточные взаимодействия во время адгезии лимфоцитов, внутриклеточного переноса и ангиогенеза.

SR класса I (SR-I): SR-I1, SR-I2, SR-I3. SR-I1 преимущественно экспрессируются на макрофагах и моноцитах, играют особую гематологическую роль, связываясь с комплексами гаптоглобин–гемоглобин, для увеличения клиренса гемоглобина посредством эндоцитоза, связывают грамположительные и грамотрицательные бактерии, участвуют во внутриклеточной передаче сигналов через киназы, что приводит к высвобождению провоспалительных цитокинов, таких как IL-6 и IL-10. Используются в качестве маркера периваскулярных макрофагов в головном мозге, что позволяет отличать их от микроглии. SR-I2 экспресси-ру- ются клетками миелоидного ряда и участвуют в дифференцировке моноцитов в макрофаги. SR-I3 экспрессируются γδ и αβ Т-клетками, а также в толстой и тонкой кишке.

SR класса J (SR-J). SR-J1 являются членами суперсемейства иммуноглобулинов (Ig), которые могут связывать конечные продукты усиленного гликирования (AGE), белок S-100 и белок группы высокой подвижности box-1 (HMGB1). Передача сигналов SR-J1 может опосредовать ОС, воспаление и апоптоз, и эти события могут быть связаны с патогенезом ряда заболеваний, таких как нейродегенеративные заболевания, атеросклероз, инсульт и диабет. SR-J1.1 представляют собой биологически активную растворимую форму SR-J1.

SR класса K (SR-K) SR-K1 являются первичными рецепторами гиалуронана, важного компонента внеклеточного матрикса. Между SR-K1 и другими SR нет общих конструктивных особенностей. SR-K1 опосредуют клиренс лигандов внеклеточного матрикса посредством эндоцитоза.

SR класса L (SR-L). SR-L1 являются основными рецепторами клиренса холестерина плазмы. SR-L2 экспрессируются на апикальной мембране эпителиальных клеток в легких, проксимальных канальцах почек, желчном пузыре и щитовидной железе, а также в чувствительных к стероидам тканях, таких как матка, яичники, предстательная железа и придаток яичка. Они также экспрессируются

84

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

на гематоэнцефалическом барьере, где связывают и интернализуют многие лиганды, такие как инсулин, лептин и Aβ.

Помимо вышеописанных SR, имеются и другие потенциальные SR. Они обладают активностью поглотителя, но не принадлежат к современным классам SR. Эти рецепторы включают CD11b/CD18α и CD14. CD11b/CD18α представляет собой рецептор, экспрессируемый макрофагами и микроглией, и может распознавать различные лиганды, такие как LPS, фибриноген и Aβ, и способствовать их клиренсу. CD14 представляет собой гликозилфосфатидилинозитол-свя- занный белок, экспрессируемый на полиморфноядерных лейкоцитах и моноцитах. Как и другие SR, CD14 связывают несколько лигандов, таких как LPS и липидизированные фрагменты микробной клеточной стенки, и помогают в их клиренсе.

Внеклеточные растворимые молекулы распознавания патогенов

Это большая группа молекул, которые после синтеза не остаются связанными с клеткой, которая их производит, а работают, автономно обладая в основном эффекторными функциями.

В отличие от PRR, связанных с клетками, внеклеточные растворимые PRM являются важной частью неспецифического гуморального иммунитета. Внеклеточные растворимые PRM состоят из различных молекулярных семейств: это белки комплемента (см. выше), коллектины (лектин, связывающий маннозу (MBL), белки сурфактанта, A и D, коллектин 1 печени (CL-L1), коллектин 1 плаценты (CL-P1), конглютинин, 43-кДа коллектин (CL-43) и 46-кДа коллектин (CL-46), фиколины [М-фиколин (моноцитарный фиколин или фиколин- 1)]; L-фиколин (фиколин печени или фиколин-2); H-фиколин (антиген Хаката или фиколин-3); пентраксины [короткие — СРБ, сывороточный амилоид P (SAP), длинные — пентраксин 3 (PTX3)], галектины (лектины, связывающие β- галактозиды), растворимый CD14 и TLR, лизоцим и пр.

Обычно они функционируют двумя способами: во-первых, они распознают различные патогенные факторы и устраняют их посредством активации комплемента, опсонизации, агрегации и нейтрализации воспалительной регуляции; во-вторых, они взаимодействуют с клеточными PRR и регулируют их функции, чтобы совместно регулировать врожденный иммунный ответ.

Процесс взаимодействия между патогенными молекулами и иммунной системой происходит по рецепторному типу. В качестве лиганда выступают молекулярные вещества (PAMP, DAMP, АГ), которые образуют комплекс с клеточным рецептором, отвечающим за обнаружение такого лиганда, после чего происходит связывание с адапторными молекулами (MyD88, TIRAP, TRIF, TRAM, SARM) и привлечением киназ семейства IRAK (IRAK 1–4), в результате чего происходит активация NF-kB (ядерного фактора «каппа-би») и MAP-киназ,

85

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

основных регуляторов генов иммунного ответа, интерферонов α и β, апоптоза и клеточного цикла.

Уже при первом контакте эпителиальные клетки имеют патоген-распозна- ющие рецепторы, позволяющие выявлять PAMP (рис. 26). Взаимодействие PRR с PAMP и/или DAMP через последовательную активацию адапторных белков, протеинкиназ и транскрипционных факторов приводит к синтезу и секреции цитокинов (ИЛ-1, -2, -6, -8, -12, TNF-α, IFN-γ, ГМ-КСФ). За счет этого происходит активация самих клеток, несущих PRR, значительно усиливается их защитный потенциал (активируется продукция противомикробных пептидов и комплемента, усиливаются фагоцитоз, переваривающая активность, продукция ROS).

Рис. 26. Упрощенная схема активации эпителиальных клеток

Эпителиальные клетки в основном имеют сигнальные PRR. Однако от их способности синтезировать защитные пептиды, обеспечить доступ лейкоцитов к тканям зависит исход развития заболевания.

Подобные PRR экспрессируются и на других клетках, находящихся в тканях, и, прежде всего, на тканевых гранулоцитах (тучные клетки, базофилы, эозинофилы), системе мононуклеарных фагоцитов (моноциты, макрофаги и ДК), группе тканевых лимфоцитов и других неиммунных клеток (эндотелиальные клетки, фибробласты и др.). Именно активный синтез цитокинов привлекает периферические нейтрофилы, эозинофилы, базофилы и тучные клетки к

86

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

субэпителиальным областям кишечника и ускоряет активацию и дифференцировку местных лимфоцитов.

Процесс взаимодействия между патогенными молекулами и иммунной системой происходит по рецепторному типу. В качестве лиганда выступают молекулярные вещества (PAMP, DAMP, АГ), которые образуют комплекс с клеточным рецептором, отвечающим за обнаружение такого лиганда.

После чего в клетке происходит серия биохимических реакций, инициируемых стимулом (первый мессенджер), передаваемым внутрь клетки через вторичные мессенджеры, которые усиливают сигнал и направляют его эффекторным молекулам, заставляя клетку реагировать на первоначальный стимул в виде биохимических, физиологических или фармакологических эффектов (рис. 27).

Рис. 27. Передача сигнала

Происходит активация большого количества клеток с формированием сосудистой и клеточной реакции. На повреждение отвечают все элементы ткани: микроциркуляторные единицы (артериолы, капилляры, венулы), соединительная ткань, тучные и нервные клетк; формируется воспаление.

Сосудистая реакция и экссудация

Сосудистая реакция начинается со спазма сосудов — кратковременной реакции, которая переходит в фазу артериальной гиперемии (более длительная). Гиперемия — это усиленное кровенаполнение ткани за счет увеличенного

87

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

притока крови: возрастает скорость кровотока, повышаются давление в сосудах и интенсивность обмена веществ в капиллярах. Отсюда внешние признаки воспаления в этой фазе — покраснение, местный жар (повышение температуры), боль, вызванная действием медиаторов. Уже на этой стадии начинается процесс экссудации.

Под действием медиаторов происходит выход жидкой части плазмы за пределы сосуда — экссудация. Экссудат содержит большое количество белка в связи с нарушением проницаемости сосуда. Он сдавливает венулы, и происходит смена артериальной гиперемии на венозную. Чем больше экссудата, тем более выражены явления венозного застоя. Венозная гиперемия постепенно переходит в венозный стаз. Именно в этой фазе происходят значительные изменения поврежденной ткани — так называемые явления вторичного повреждения. Любой венозный застой сопровождается гипоксией: переход на анаэробный процесс окисления — гликолиз, возникновение ацидоза за счет недоокисленных продуктов, т.е. те изменения, которые характерны для первичного повреждения. Накопление кислых продуктов в фазу венозного застоя достигает колоссального количества. Наблюдается резко выраженный ацидоз (сдвиг рН до 6,0–5,8), а такой сдвиг рН уже непереносим клетками, и они погибают. В центре очага воспаления возникает некроз. При незначительном повышении концентрации водородных ионов (на периферии очага воспаления), нелетальных повреждений клеток незначительный сдвиг рН стимулирует разрастание грануляционной ткани — образуется грануляционный вал на периферии, здоровая ткань отграничивается от поврежденной. Она богата фиксированными макрофагами, способна поглощать поврежденные клетки, токсины, очищая очаг.

Вторичное повреждение также проявляется гиперосмией и гиперонкией. Развитие гиперосмии определяется усиленным катаболизмом и распадом тканей. Распад белковых частиц, жиров, углеводов, выброс калия из клеток с усилением диссоциации солей создают высокую осмотическую концентрацию — гиперосмию. Гиперонкия — увеличение концентрации белков за счет распада ткани, экссудации плазменных белков из сосудов с нарушенной проницаемостью. Эти явления создают порочный круг, усиливая процесс экссудации. Белки как бы притягивают воду, а гиперосмия является повреждающим фактором, который повышает проницаемость стенки сосуда.

При экссудации изменяются биологические свойства крови — увеличивается ее вязкость, кровоток замедляется, усиливаются процессы тромбообразования, наблюдается краевое стояние лейкоцитов, которые выстраиваются вдоль сосудистой стенки, а затем наблюдается их миграция в очаг воспаления. Изменение спектра плазменных белков (выход альбумина, повышение концентрации γ-гло- булинов, простагландинов и других медиаторов) влияет на состав мембран,

88

https://t.me/medicina_free

ИММУННАЯ СИСТЕМА

повышает ригидность, преобразует поверхностное натяжение мембран эритроцитов, что усиливает их способность к агрегации (причина ускореного СОЭ).

Тромбоциты тоже приобретают способность к агрегации, но, в отличие от эритроцитов, этот процесс идет на поверхности сосудистой стенки, в месте ее повреждения. При воспалении происходит ее повреждение, количество простациклина, который предотвращает адгезию и агрегацию тромбоцитов, уменьшается, начинаются процессы адгезии и агглютинации тромбоцитов. Из тромбоцитов выделяются тромбоксаны — мощные стимуляторы процессов адгезии и агрегации. В нормальных условиях простациклин-тромбоксановая система уравновешена. При воспалении происходят активация фактора Хагемана, уменьшение содержания гепарина, что ведет к коагуляции и множественным процессам тромбообразования в очаге воспаления.

Экссудация способствует отграничению очага воспаления, препятствует оттоку токсинов, микробов, распавшихся тканей. В составе экссудата в поврежденную ткань выходят биологически активные вещества, медиаторы, которые способны нейтрализовать токсины, защитные белки, АТ, лейкоциты.

Клеточная миграция

За счет увеличения проницаемости сосудистой стенки происходит проникновение не только белков, но и клеток — клеточная миграция. При этом различные популяции мигрирующих клеток появляются в очаге воспаления в определенном порядке. Первыми, как правило, прибывают нейтрофилы (через 1,5–2 часа). В течение первых суток их популяция преобладает среди пула клеток воспалительного экссудата.

На вторые сутки в очаг начинают поступать мононуклеарные фагоциты и лимфоциты. Позже других мигрируют цитотоксические Т-клетки и В-лимфо- циты. Следует отметить, что, как и многие другие процессы при воспалении, миграцию не всегда удается трактовать однозначно. Она изменчива и зависит от целого ряда факторов как эндотелиального, так и лейкоцитарного происхождения. Миграция зависит и от анатомической области, где протекает воспаление, и от присутствия хемотаксических молекул, и от наличия различных цитокинов в тканях (прежде всего хемокинов), и от характера активации мигрирующих клеток (наличие на их поверхности рецепторов), и т.д. В процессах миграции можно выделить несколько основных этапов (рис. 28).

Адгезия лейкоцитов на эндотелии сосудов, осуществляемая за счет молекул межклеточной адгезии (связанные с плазматической мембраной белки, обеспечивающие механическое взаимодействие клеток друг с другом). Выделяют: интегрины — молекулы, функционирующие как клеточно-субстратные, так и межклеточные адгезивные рецепторы; адгезивные рецепторы суперсемейства иммуноглобулинов (ICAM), которые участвуют в межклеточной

89

https://t.me/medicina_free