2 курс / Нормальная физиология / Физиология_крови_Липунова_Е_А_,_Скоркина_М_Ю_

цептор; цитоплазматические – NOD-белки; растворимые – коллектины, С3b – компонент комплемента, белок, связывающий липополисахариды, С-реактивный белок, фибронектин, фибрин.

Клетки млекопитающих экспрессируют паттернраспознающие рецепторы двух типов: рецепторы, обеспечивающие проведение внутриклеточного активационного сигнала (TLR) и мембранные рецепторы, только связывающие РАМР, без проведения сигнала. Активация клеток после взаимодействия РАМР с TLR приводит к последовательным этапам развития воспалительной реакции. При этом происходят три важных события, связанных с активацией и дифференцировкой дендритных клеток, являющихся мостом к развитию приобретенного иммунитета: 1) фагоцитоз, процессинг и презентация антигенов; 2) индукция экспрессии костимуляторных молекул CD40, CD80, CD86; 3) секреция цитокинов, стимулирующих дифференцировку Тh, Tk и NK (А.С. Симбирцев, 2005).

3.3.2.1. Система комплемента. Это многокомпонентная система, активируемая ограниченным протеолизом и играющая важную роль в защитных реакциях, воспалении и повреждении тканей. Выделяют два пути активации комплемента: классический, начинающийся с (С1) и включающий каскадно его субкомпоненты (C1q, C1r, C1s), C4, C2, C3 и последующие компоненты комплемента, также альтернативный, с участием факторов D, B, C3, пропердина (табл. 11). Оба пути активации стыкуются на уровне формирования C5-конвертазы и образуют комплекс атаки на мембрану (МАК) (C5b – C8), реализующий эффекторную функцию комплемента (А.Н. Ложкина и соавт., 1989).

Инициаторами классического пути служат иммунные комплексы, в состав которых входят IgM, IgG1, IgG2, IgG3; фрагмент фактора Хагемана, липид A из липополисахаридов, некоторые вирусы и пораженные вирусом клетки, полинуклеотиды и другие компоненты внутренней среды организма. Альтернативный путь, работая на «холостом ходу», ускоряется в присутствии многих чужеродных агентов – бактерий, вирусов, грибов и паразитов, лимфобластов, агрегированных белков, хрящевого коллагена. Кроме этого, система комплемента включается в регуляторное звено поддержания гомеостаза. Продукты комплементарной активации инициируют выделение биогенных аминов и других вазоактивных соединений, участвуют в регуляции иммунитета, ге-

111

мостаза и фибринолиза. Активацию комплементарного каскада сопровождают положительный лейкоцитарный хемотаксис, освобождение лизосомальных ферментов, продукция супероксидов и производных арахидоновой кислоты. Предполагается участие комплемента в физиологическом процессе деструкции мембран клеток и их органелл (А.Н. Ложкина и соавт., 1989).

У с ло вн ые об о зн а че ни я : CR1 – complement receptor – ре-

цепторы, связывающие определенные белки комплемента на мембране собственных клеток организма; C1inh – C1-inhibitor – ингибитор компонента C1; MCP – мембранный белок, связывающий C3b, что делает C3b доступным для дегидратации протеазой; DAF – decay accelerating factor – белок мембраны клеток млекопитающих, ускоряющий деградацию комплемента C2b; H – сывороточная протеаза, деградирующая C3b; I – протеаза, деградирующая C3b и C4b; P – пропердин – стабилизатор комплекса C3b/Bb; CD59 – белок мембраны клеток млекопитающих, препятствующих вызванному комплементом лизису собственных клеток.

Первым компонентом классического пути является С1, который построен из трех белков. Clq состоит из шести идентичных субъединиц, конформационно напоминающих булаву с коллагеноподобной рукоятью. Он находится в прямом контакте с двумя другими белками – Clr и Cls. Головная часть Clq образует связь с Fc-фрагментом IgM, IgG3 и IgG1. Подобная связь возникает

112

только на клеточной поверхности после того, как произошло взаимодействие иммуноглобулинов с эпитопом патогена или какого-либо иного корпускулярного антигена. В жидкой среде такого взаимодействия не происходит, и связано это с отсутствием конформационных изменений, свойственных иммуноглобулину, адсорбированному на клетке.

При взаимодействии Clq с иммуноглобулинами должно соблюдаться условие плотной «посадки» антитела на поверхности корпускулярного антигена, с тем, чтобы данный компонент комплемента мог провзаимодействовать с несколькими соседними иммуноглобулиновыми молекулами антитела и образовать таким способом молекулярный агрегат. Контакт только с одной молекулой не обеспечивает активации С1.

Взаимодействие иммуноглобулинов с С1q приводит к модификации Cls, придавая ему свойства сериновой протеазы, которая расщепляет сывороточный белок С4 на два фрагмента – больший C4b и меньший С4а. С4Ь ковалентно связывается с поверхностью патогена и затем взаимодействует с С2, делая его чувствительным к сериновой протеазе Cls. В результате С2 расщепляется на С2b и С2а. С2b также обладает активностью сериновой протеазы. Комплекс С4b с активной сериновой протеазой С2b является ферментом СЗ/С5-конвертазой, прикрепленной к поверхности патогена. Наиболее важная функция СЗ/С5конвертазы состоит в расщеплении большого числа С3-молекул на С3b, остающихся прикрепленными к поверхности патогена, и свободные С3а, играющие значительную роль в инициации локальной воспалительной реакции (рис. 19).

При альтернативном пути активации системы комплемента основные события аналогичны тем, которые известны для классического пути. Инициатором процесса выступает ковалентно связанный с поверхностью патогена С3b. С3b-компонент взаимодействует на поверхности с фактором В, который после фиксации на мембране подвергается расщепляющему воздействию фактора D. В результате образуются крупный фрагмент Вb, связанный с С3b, и свободный мелкий фрагмент Ва. Фиксированный на мембране патогена комплекс С3b/Вb выполняет функцию С3/С5-кон- вертазы и, подобно комплексу C4b/С2b классического пути активации, обеспечивает накопление на поверхности патогена большого количества молекул С3b.

113

часть молекулы и таким образом инициирует классический путь активации комплемента (см. рис. 19).

MCL – кальцийзависимый сахарсвязывающий протеин, его относят к семейству коллектинов. Этот белок связывает остатки маннозы, которые экспонированы на поверхности многих микробных клеток. MCL опсонизирует микробные клетки для фагоцитоза моноцитами, которые в отличие от зрелых макрофагов, не экспрессируют собственный рецептор для маннозы. Связав микробную клетку, MCL приобретает способность активировать протеазы, расщепляющие C4 и C2, что инициирует каскад комплемента. Это называют лектиновым путем активации системы комплемента. Кроме MCL к семейству коллектинов принадлежат сурфактантные протеины легких SP-A, SP-P.

Вздоровом организме CRP и MCL мало. Определенное количество этих белков появляется в крови при тяжелых системных воспалительных процессах, поэтому их называют белками острой фазы. Эти белки синтезируются в печени в аварийном режиме по сигналу, подаваемому цитокинами IL-1, IL-6. Лектиновый путь активации комплемента начинается со связывания с углеводами поверхностных структур микробных клеток, а именно – с остатками маннозы MCL.

3.3.2.2. Фагоцитоз. Это процесс поглощения клеткой крупных макромолекулярных комплексов или корпускулярных структур. Фагоцитами являются полиморфноядерные нейтрофилы (ПМЯН) и моноциты-макрофаги. Цель фагоцитоза – полное биохимическое расщепление до мелких метаболитов содержимого фагосом. Для этого у фагоцита есть специальные ферменты (И.В. Меньшиков, Л.В. Бедулева, 2001).

Внорме нейтрофилы не выходят из сосудов в периферические ткани, но первыми направляются в очаг воспаления. Моноциты – транспортная форма, их основная цель – расселиться в ткани и стать макрофагами. Макрофаги локализируются в рыхлой соединительной ткани, а также в паренхиме органов и по ходу кровеносных сосудов. Макрофаги печени называют купферовскими клетками, макрофаги мозга – микроглией, легких – альвеолярными и интерстициальными.

Моноциты, первоначально расселившись по тканям, превращаются в «резиденты» – тканевые макрофаги, функционально неактивные. Неспецифические раздражители, локальная актива-

115

ция системы комплемента активируют макрофаги – образуются воспалительные макрофаги. Способность их уничтожать внутриклеточных паразитов приобретается в результате активации под действием γ-интерферона, который выделяется активированными Т-лимфоцитами.

Фагоцитирующие клетки имеют особенности фагоцитарной кинетики: ПМЯН совершают фагоцитоз один раз, полностью разрушают антиген и погибают, а макрофаги фагоцитируют многократно, разрушают антиген до иммунногенных фрагментов и презентируют его на мембране.

Известны рецепторные структуры на клеточной мембране макрофагов, отличающие их от моноцитов крови: рецепторы для комплемента – CR3 (интегрин CD 11C/CD 18), CR4 (CD11b/CDI8); рецептор, связывающий маннозу; молекула CD14 – рецептор для комплексов бактериальных липополисахаридов с липополисахаридсвязывающим протеином сыворотки; рецептор для производных лигандов сиаловых кислот – его называют «scavenger receptor» – рецептор для уборки мусора (погибших и деградирующих собственных клеток); рецептор для хвостов (Fc-фрагментов) IgG-Fcγ – рецептор 1 типа; рецепторы для активных цитокинов, вырабатываемых иммунными лимфоцитами.

Фагоцитарный процесс включает несколько стадий: движение, адгезия, дегрануляция, образование активных форм кислорода и азота, киллинг и расщепление объекта фагоцитоза. Стимулом для движения фагоцитов являются хемоаттрактанты (N-формилпептиды бактериального происхождения, СЗа, С5а компоненты комплемента, тромбоцитактивирующий фактор, IL-8). Все эти вещества накапливаются в очаге воспаления и привлекают фагоциты. Хемоаттрактанты изменяют скорость движения в любом направлении – хемокинез, либо по направлению градиента концентрации фактора – хемотаксис. Хемотаксис позволяет клеткам аккумулироваться в зоне локализации патогенных агентов, злокачественных клеток, воспаления.

За адгезивные свойства фагоцитов отвечают поверхностные рецепторы – селектины (CD62L, CD62E) и интегрины, имеющие общую CD18 цепь и разные CD11a, CD lib, CDllc цепи. Взаимодействие между фагоцитом и объектом фагоцитоза имеет гидрофобный характер, поэтому некоторые вирулентные микроорганизмы в качестве механизма защиты имеют полисахаридную капсулу, которая снижает гидрофобность и эффективность адгезии.

116

Стадия дегрануляции заключается в слиянии фагосомывакуоли, содержащей объект фагоцитоза, с лизосомами. В результате образуется фаголизосома, в которой происходят киллинг и расщепление частицы. Первыми в фагосому вливают свое содержимое специфические гранулы, содержащие лизоцим, лактоферрин и белок, связывающий витамин В12. Вторыми вливают азурофильные гранулы, содержащие набор гидролаз, миелопероксидазу.

Киллинг поглощенных микроорганизмов осуществляется системами ферментативной и неферментативной природы, активность которых может быть обусловлена зависимыми и независимыми от кислорода механизмами. Специальные ферментные системы генерируют образование реакционно-способных свободных радикалов кислорода (O2–, O·), а также перекиси водорода. Фермент NO-синтетаза генерирует образование радикала оксида азота (NO·). Эти радикалы осуществляют деструктивные реакции к фагоцитированному объекту (В.В. Меньшиков, Л.В. Бе-

дулева, 2001).

Процесс, сопровождающийся гибелью микроорганизма, называют завершенный фагоцитоз. При незавершенном процессе наблюдается хроническое воспаление. При этом в месте высвобождения антигена происходит скопление макрофагов, выделяющих фиброгенные факторы и стимулирующих образование грануломы, что является попыткой организма организовать очаг воспаления.

Макрофаги и нейтрофилы, активированные микробными продуктами, начинают продуцировать цитокины и другие биологически активные медиаторы. Макрофаги продуцируют IL-1, 6, 8, 12, TNF-α, простагландины, лейкотриен – фактор, активирующий тромбоциты. Нейтрофилы продуцируют TNF-α, IL-12, IL-8, лейкотриен, PAF.

3.3.3. Специфический иммунный ответ

3.3.3.1. Этапы иммунного ответа. В настоящее время принято различать первичный и вторичный иммунный ответ. Первичный иммунный ответ развивается при первом контакте организма с антигеном, вторичный – при повторном контакте. В первичном иммунном ответе выделяют две фазы: раннюю, индуктивную, или радиочувствительную, т. е. повреждаемую ионизирующей радиацией, охватывающую время с момента контакта

117

организма с антигеном до появления в периферической крови антител (или до начала накопления специфических клетокэффекторов), и позднюю, продуктивную, или радиорезистентную, начинающуюся приблизительно с 3-го дня после введения антигена и продолжающуюся до конца процесса (Б.И. Кузник и соавт., 1989).

Динамика первичного и вторичного иммунного ответа, как и изменения, происходящие на его фоне в кроветворной ткани и других физиологических системах организма, исследованы достаточно полно и подробно освещены (Н.В. Васильев, 1975; Р.В. Петров и соавт., 1976).

Сразу после проникновения во внутреннюю среду организма антиген вступает во взаимодействие с поверхностными структурами (рецепторами) клеток, входящих в состав системы иммунитета. С какими конкретно рецепторами происходит взаимодействие, зависит в большой степени от свойств антигена. Различают две категории антигенов: тимусзависимые и тимуснезависимые.

Основная территория, на которой происходит развертывание иммунного ответа, – лимфоидные органы. Через несколько часов после введения антигена в регионарных, позднее и в отдаленных лимфатических узлах, а также в селезенке и костном мозге развивается сложная цепная морфофункциональная реакция, затрагивающая все ростки кроветворения с их стромальными элементами. При введении растворимых антигенов наиболее яркие изменения выявляются в регионарных лимфатических узлах, при иммунизации корпускулярными антигенами – в селезенке и системе лимфатических узлов. В этот период усиливается миграция лимфоидных клеток и их предшественников, отражающая обмен информацией между тимусом и костным мозгом, тимусом и периферическими органами иммунитета, в результате чего уменьшается корковое вещество тимуса и происходит разрежение его ткани. С первых часов иммунного ответа изменяется и клеточный состав органов кроветворения.

Выраженные морфофункциональные реакции разворачиваются и за пределами системы иммунитета: усиливается нейросекреция, активируется система гипофиз – кора надпочечников, увеличивается интенсивность анаболических процессов в паренхиматозных органах (например, в печени). Все эти явления стре-

118

мительно нарастают к 3-м суткам после первичного введения антигена, увеличивается количество плазмоцитов в лимфоидной ткани – сначала плазмобластов, затем незрелых и зрелых плазмоцитов, представляющих собой одноклеточные железы, секретирующие иммуноглобулины. Скопление их наблюдается преимущественно в области мозговых тяжей лимфатических узлов и красной пульпы селезенки. Морфологические сдвиги на несколько дней опережают образование антител, с 10-12-го дня после введения антигена структура органов возвращается к своему исходному состоянию.

При повторном контакте с антигеном реакции развертываются значительно быстрее, минуя индуктивную фазу. Реакции, происходящие в кроветворной ткани, масштабнее, продолжительнее и сочетаются с повышением уровня антител в периферической крови.

Т-лимфоцит распознает «чужое» только в том случае, если оно комплексировано со «своим» (Н.И. Татишвили и соавт., 1988). В роли структур первичного распознавания чужеродных антигенов выступают продукты генов, локализованных в области главного комплекса гистосовместимости. Он называется МНС

(major hystocompatibility complex), у человека обозначается как HLA (human leucocytic antigen). МНС расположен в коротком плече хромосомы 6. Эта обширная группа генов выступает генетическим «пультом управления» основных иммунологических процессов, контролирующих синтез трансплантационных антигенов, реакции клеточного иммунитета, функции микрофагов, синтез ряда компонентов комплемента и факторов свертывания крови (Б.И. Кузник и соавт., 1989).

Процесс иммунного ответа складывается из длинной последовательности событий, разной продолжительности и интенсивности отдельных этапов. Для первичного иммунного ответа эти этапы следующие (Р.М. Хаитов и соавт., 2000):

I. При травмировании покровных тканей антиген проникает во внутреннюю среду организма. При этом в покровных тканях выделяются медиаторы доиммунного воспаления (стресспротеины, протеины теплового шока, цитокины кератиноцитов и клеток соединительной ткани), которые готовят почву для развития лимфоцитарного иммунного воспаления. Доиммунные защитные реакции в отношении антигена направлены на то, что-

119

бы не пустить антиген глубже покровов. В первую очередь это сосудистые реакции: расширение сосудов микроциркуляторного русла, повышенный выпот из сосудов в ткани плазмы или сыворотки (соответственно всех сывороточных факторов доиммунной резистентности к инфекциям) и экстравазация нейтрофилов. Локальный отек препятствует всасыванию антигена в системную циркуляцию.

II. Проникший в покровы антиген сорбируют и поглощают эндоцитозом антигенпредставляющие клетки (дендритные клетки) и фагоцитируют макрофаги. Наибольшее их количество – в слизистых оболочках и коже. «Вылавливая» антигены, поступающие сюда из внешней среды, они переносят их в регионарную лимфоидную ткань. Для зрелых дендритных клеток характерна высокая экспрессия антигенов главного комплекса гистосовместимости и костимулирующих молекул. Функциональная неоднородность дендритных клеток обеспечивает индукцию различных вариантов иммунных реакций, в том числе функциональную пролиферацию CD4 T-лимфоцитов. Большинство дендроцитов имеет костномозговое происхождение. Их предшественниками являются моноциты крови, они близкие родственники макрофагов. Дифференцировочный процесс контролируется цитокинами, контактами с активированными T-лимфоцитами, эпителиальными клетками и микробными продуктами (А.Н. Маянский, 2003).

Дендритные клетки мигрируют из покровов с антигеном в регионарные лимфоидные органы, при этом процессируют антиген, экспрессируют на мембрану комплексы пептидов с MHC-I и MHC-II и необходимые корецепторные молекулы, с помощью которых они смогут вступить в эффективное взаимодействие с Т-лимфоцитами в Т-зависимых зонах периферических лимфоидных органов. В покровных тканях антигены встречают внутриэпителиальные лимфоциты (IEL), среди которых много Tγδ, распознающих непептидные антигены без предварительного процессинга и презентации антигенпредставляющими клетками. Под покровами в плевральной и брюшной полостях активно функционируют антитела с широкой перекрестной реактивностью

«Неперехваченный» в барьерных тканях антиген, всосавшийся в системную циркуляцию, будет сорбироваться АПК в синусоидах селезенки (дендритные клетки и макрофаги), через которую проходит весь объем крови за цикл циркуляции.

120