CC BY
18ИММ№1¥ И ФЕНОМ1 ШЮЙСКОШ ЭНЦЕФАЛИТА
Владимир Леонидович Осаковский,
кандидат биологических наук, заведующий лабораторией генома человека Института здоровья АНРС(Я.
Первые сведения о существовании «древней» болезни якутов, называемой ими «бохоорор» (скованный), были получены русским естествоиспытателем Р.К. Мааком во время путешествия по Вилюйскому округу. Результаты его наблюдений опубликованы в 1887 г. В двадцатые годы прошлого века данные Р.К. Маака о редком неврологическом заболевании, которым страдало только якутское население, были подтверждены медицинским отрядом Комплексной экспедиции Академии Наук СССР (невролог Т.А. Колпакова) при эпидемиологическом обследовании данного округа. Для этого недуга, называемого ныне вилюйским энцефалитом (ВЭ), характерны особые неврологические синдромы: потеря больным профессиональных навыков, изменение в поведении, трудность и нарушение в движениях, апатия и сонливость. Заболевание хорошо диагностируется в хронической форме.
Определение природы ВЭ оказалось нелегкой задачей. Множество интеллектуальных и материальных усилий было направлено на решение этого вопроса за последний, более чем полувековой период изучения. Безуспешные попытки биотестирования (заражения животных) для выявления инфекционного агента сменились применением современных высокочувствительных, принципиально разных диагностических методов. Однако и эти исследования, направленные на прямое выявление и выделение агента инфицирования, не смогли дать ответа на вопрос - что же является патогеном? Наиболее плодотворным оказался иммунопатологический подход, предполагающий, что нарушения биологических процессов обусловлены иммунными реакциями организма: либо дефектными, либо чрезмерными или неадекватными. Чтобы лучше понять роль иммунитета в патологии ВЭ, рассмотрим вкратце принцип его функционирования.
Биологический смысл иммунитета - распознавание инородного (микроорганизмы, гельминты, опухолевые
В. Л. Осаковский
или видоизмененные собственные клетки, которые иммунитет рассматривает как чужое) во внутренней среде организма и избавление от него. Процесс распознавания является первым важным этапом в формировании защитного механизма.
Как это происходит? Микробы, попавшие в биологическую среду организма через проницаемые тонкостенные лимфатические сосуды, увлекаются потоком в лимфатические узлы, где часть их попадает в ловушки, представленные тремя типами иммуннокомпетентных клеток (В-лимфоциты, дендритные клетки и макрофаги). В этих ловушках микроорганизмы поглощаются и разрушаются, а фрагменты микробного белка (антигены) выставляются на поверхности мембран на особых рецепторах для распознавания. Большая часть микробов проникает в кровеносное русло и разносится по всему организму, прилипая к подходящим для их развития тканям и вызывая разрушительные действия. Типы ловушек отличаются способностью захватывать чужеродный агент в зависимости от его физического состояния. Конгломераты слипшихся микроорганизмов захватываются макрофагами; вирусы - в основном дендритными клетками и В-лимфоцитами; чужеродные белковые токсины - В-лимфоци-тами. Объединяющий механизм их действия - разрушение микробов внутри клетки и экспозиция фрагмента их белка для того, чтобы циркулирующие по кровеносной системе пока еще редкие по специфичности и не активированные лимфоциты тимус-ных клеток (Т-клеток) распознали антиген, с которым рецептор такой клетки имеет сродство для физико-химического связывания. Именно Т-лимфоциты обеспечивают формирование защитных сил организма. Постоянная циркуляция лимфоцитов по кровеносному и лимфатическому руслам является необходимым условием для контроля и выявления антигенов. Это очень важный момент для запуска и развития защитного механизма.
Экспозиция на клеточной поверхности микробного фрагмента производится не только кпетками-ловуш-ками, но и инфицированными клетками соматических тканей организма. Однако стимулировать размножение и активацию Т-клеток способны только иммуннокомпе-тентные кпетки-ловушки. Другие инфицированные клетки, опознанные активированными Т-лимфоцитами, попадают под разрушительный удар иммунитета.
Таким образом, экспозиция антигена имеет двоякий смысл. С одной стороны, она используется организмом как метод индикации инфицированных клеток и тканей, с другой, обеспечивает формирование защитных сил (иммунитет). Это очень важное свойство клеток организма имеет генетическую основу. Существует два класса генов (МНС1 и МНС2)1, обеспечивающих формирование двух типов белковых рецепторов, с помощью которых микробные фрагменты выставляются на внешней поверхности инфицированной клетки. Рецепторы, синтезированные генами первого класса, извлекают микробные фрагменты из недр цитоплазмы (внеядерной части протоплазмы клетки), а генами второго класса - из внеклеточных пузырьков, образующихся в результате фагоцитоза (захвата внеклеточного содержимого среды, инфицированного микробом). Таким образом, иммунная система организма контролирует две биологические среды тканей - внутриклеточную и межклеточную, избавляя его от инородных включений. Одним из основных индукторов синтеза обоих классов генов МНС является у-ин-терферон. Действие его повышает чувствительность распознавания антигена лимфоцитами.
Существуют два вида иммунного действия: адаптивный и врожденный. Первый формируется следующим образом. Процесс связывания Т-клеток обеспечивается выделением клетками-ловушками физиологически активных веществ (медиаторов), которые способствуют размножению Т-лимфоцитов. При этом образуется большой клон идентичных по сродству к выявленному антигену «боевых» Т-клеток, способных нейтрализовать и избавить отданного микроба пораженные клетки тканей организма.
Способность распознать антиген и выработать большой клон агрессивных к нему клеток лимфоцитов является основным свойством адаптивного иммунитета, суть которого - приобретение организмом устойчивости к конкретному антигену. Данный вид иммунитета обладает двумя очень важными особенностями, связанными с продолжительностью жизни клеток клона. В основной своей массе эти клетки являются короткоживущими и после исчезновения микроба в организме отмирают. Другие клетки клона являются долгоживущими, но не обладает свойством индуцировать образование клона. Они названы клетками памяти и способны хранить опыт борьбы с определенным антигеном. Благодаря этому, повторное заражение организма протекает без последствий. Именно этими свойствами адаптивный иммунитет отличается от второго вида иммунного ответа - врожденного, характеризующегося тем, что защитные механизмы
наследуются организмом при рождении и реализуются не лимфоцитами, а иными клетками - клетками крови, происходящими от одного предшественника и преобразующимися в нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты (макрофаги), комплемент- и маск-клетки. К ним же относятся клетки, являющиеся натуральными киллерами. Основная особенность врожденного иммунного ответа - нестрогая специфичность перечисленных клеток к антигенам, а также отсутствие способности к продукции клона и клеток памяти.
Оба типа иммунитета составляют в организме человека единую иммунную систему. При этом врожденный иммунитет, действуя незамедлительно, играет важную роль в начальной стадии инфицирования, а также на завершающей стадии развития адаптивного иммунитета, активная фаза действия которого наступает через неделю. Именно врожденный иммунитет оказывает сопротивление размножению микроба в первые часы и дни. Таким образом, мы выяснили механизмы распознавания организмом чужеродного в нем и формирования «вооруженных сил» для его ликвидации.
Рассмотрим, как действуют защитные силы. В пораженных тканях организма человека агенты инфекции могут находиться во внеклеточной среде или внутри клеток. Для их ликвидации существуют механизмы, которые обеспечиваются двумя основными типами боевых Т-лимфоцитов, являющихся продуктами активации «незрелых» Т-лимфоцитов клетками-ловушками2 и вырабатывающих у-интерферон, заставляющий инфицированные клетки активно выставлять антиген. Первый тип Т-лимфоцитов вырабатывает медиаторы, напрямую действующие на инфицированные клетки, уничтожая внутриклеточный микроб (вирус). Эти лимфоциты названы цитотоксическими и имеют маркерное обозначение СД8. Они избирательно уничтожают инфицированные клетки, не давая вирусу размножаться и заражать другие клетки. Второй тип боевых лимфоцитов участвует в ликвидации микробов в качестве посредника, активируя бактерицидные свойства других клеток, например, макрофагов и В-кпеток. Эти лимфоциты названы клетками-помощниками (Тх) и обозначены как СД4. По типу клеток, на которые они воздействуют, различают два вида помощников, являющихся антагонистами по действию. Первый (Тх1) вырабатывает у-интерферон, который усиливает бактерицидное действие макрофагов. Содержимое захваченной макрофагом внеклеточной инфицированной жидкости подвергается мощному действию разрушительных ферментов и перекиси водорода, в результате чего микроб уничтожается. Второй вид помощника (Тх2) вырабатывает медиаторы (ILIO, IL4), подавляющие активность Тх1 и макрофагов. В этом и проявляется антагонистичность помощников.
Тх2 активирует преобразование B-лимфоцитов в специализированные клетки, которые вырабатывают и выбрасывают во внешнюю среду большое количество белковых молекул -антител, которые разносятся кровью по всему организму и из-за своих небольших размеров,
' МНС - главный комплекс генов тканевой совместимости. Различают два класса генов, локализованных на шестой хромосоме.
2 За продукцию участвующих в ликвидации внутриклеточных микроорганизмов боевых Т-клеток ответственны дендритные клетки; макрофаги и В-клетки отвечают за нейтрализацию и ликвидацию внеклеточных микробов.
доступны многим тканям организма. Их защитные действия обусловлены высокой избирательностью и сродством к антигенам, благодаря чему образуются прочные комплексы с микробами, что приводит к их нейтрализации. В последующем эти комплексы захватываются макрофагами и ликвидируются описанным выше механизмом. Роль Тх1 и Тх2 в формировании картины пораженных тканей мозга и клиники ВЭ будет показана ниже.
Антитело является очень важным компонентом и ключевым звеном в формировании единой иммунной системы организма. Высокая избирательность кантиге-ну, с которым оно связывается, и способность сорбироваться с клетками, ответственными за врожденный иммунитет, позволяет ему подключать и направлять мощные защитные силы этого иммунитета на избавление организма от чужеродного включения (разные виды микроорганизмов, грибков, измененных и опухолевых клеток).
Рассмотрим морфофизиологические проявления иммунитета. Они определяются, прежде всего, действием иммунной системы на воспалительный процесс. Иммунные реакции не всегда, но в большинстве случаев, вызывают воспаление той или иной степени. Внешние признаки локального воспалительного процесса всем хорошо известны: покраснение, повышение температуры, боль и образование отека. Все это является следствием местного расширения и повышения проницаемости сосудов, проникновения в ткани жидкости и клеток крови, что вызывает отеки боль.
Значительную роль в возникновении воспалительного процесса при инфекции играют перечисленные выше клетки, задействованные в механизме врожденного иммунитета. Макрофаги, например, неспецифически связываясь с микробом, активируют кратковременную секрецию медиаторов воспаления (11_1, 11_6 и аТЫР) на самых первых этапах инфекции. Эти медиаторы стимулируют участие в воспалительном процессе других тканей и органов (кровеносных сосудов, печени и др.), что усиливает противостояние инфекции. Так, они меняют локальную проницаемость сосудов для привлечения иммуннокомпетентных клетокк местам поражения, вызывают синтез клетками печени белков острой фазы (воспаления), которые, подобно антителам, но неспецифическим образом, связываются с антигенами с последующей нейтрализацией их свойств и утилизацией макрофагами. Таким образом, развитие воспалительного процесса связано с иммунными реакциями, индуцированными врожденным иммунитетом. Эта очень жесткая реакция организма на инфекцию смягчается адаптивным иммунитетом. С его развитием начинают доминировать медиаторы боевых Т-лимфоцитов. Ключевую роль в этом случае, особенно при хронических воспалениях, когда не удается полностью избавиться от антигена, играет у-интерферон. Он активирует бактерицидное действие макрофага, локально ограничивая воспалительный процесс.
Повреждение тканей происходит и при адаптивном иммунном ответе, но локально. Характер его зависит от
механизма ликвидации патогена, определяемого его положением (в клетке или вне ее). Клетки тканей, цитоплазма которых инфицирована, лизируются (выпадают) без воспаления, что связано с индукцией апоптоза3. Удаление патогена в этом случае происходит только путем уничтожения самой инфицированной клетки без воздействия на соседние. Ликвидация же внеклеточного патогена осуществляется макрофагом вне цитоплазмы действием химически активных токсинов (например, перекиси водорода) и секретируемых ферментов, в результате чего происходит некроз4. Это небезвредный для окружающих клеток способ избавления от микробов. При хронических процессах он является причиной расширения очага поражения за счет гибели здоровых соседних клеток вследствие высокой концентрации токсических медиаторов из-за постоянного «выстреливания» их макрофагами. Оба приведенных механизма адаптивного иммунитета четко выявляются при хроническом процессе в виде лизиса и некроза клеток тканей организма, в том числе и при поражении головного мозга больного ВЭ.
Таким образом, мы знаем, какформируется и функционирует иммунная система, а также морфологические проявления ее действия. Это поможет нам понять природу вилюйского энцефалита, необычность которого определяется клиникой заболевания и патоморфологией головного мозга, а также распространением его только среди якутской популяции.
Выделяюттри формы ВЭ: быструю, медленно прогрессирующую и хроническую. Главным патологическим признаком всех форм этого заболевания, как показывают многолетние и независимые исследования мозга, является гибель нейронов.
Патоморфологическая картина мозга острой формы ВЭ является типичной для многих вирусных нейроин-фекций человека с характерными признаками: множество рассеянных очагов некроза, в основном в коре мозга; скопление активированных макрофагов и привлеченных из ближних кровеносных сосудов Тх1 вокруг некротических очагов (рис. 1).
Специфика вилюйского энцефалита начинает проявляться в хронической форме, когда клиника заболева-
Рис. 1. Микроскопия тканей мозга больного ВЭ.
Стрелкой указан некротический очаг.
3Апоптоз - биологически запрограммированная гибель клетки. Клетка самоуничтожается и выпадает из ткани.
4 Некроз - гибель инфицированной клетки и клеток ближайшего окружения в результате химического и физического воздействия, при этом остаются деградированные клетки или их фрагменты, которые удаляются макрофагами.
ния дифференцируется наиболее четко, что и позволяет выделить именно это заболевание как самостоятельную (нозологическую) форму. У таких больных некротические очаги тканей мозга представлены участками напоминающей губку прореженной ткани, что связано с выпадением нейронов (рис. 2). Эта особенность не раз уводила исследователей по ложному пути, так как такие участки характерны для нейродегенеративных заболеваний, протекающих и при отсутствии воспалительных процессов. Примерами являются болезнь Крейц-фельдта-Якоби и многочисленные ее варианты.
,„ ■■^«¿П»Г-гт - б
Рис. 3. Типичная электрофореграмма* спинномозговой жидкости (а) и сыворотки крови (б) больного ВЭ. Стрелками указаны отдельные клоны антител (олигобенды). Получена научным сотрудником Института здоровья АН РС(Я) Т. М. Сивцевой в лаборатории иммунологии Центра изучения болезни Крейцфельдта-Якоби (Шотландия).
Рис. 2. Микроскопия тканей мозга с указанием (стрелка) участка прореженной ткани (губчатости).
Примечание. Фото (рис. 1, 2) любезно предоставлены руководителем отдела вилюйского энцефалита Института здоровья АН РС(Я) В. А. Владимировым. Он исследовал препараты тканей мозга больного ВЭ в лаборатории Колина Мастерса Мельбурнского университета (Австралия).
Ситуация коренным образом изменилась в 2000 г., когда Алисон Грин из Центра изучения болезни Крейц-фельдта-Якоби в Эдинбурге (Шотландия), исследуя спектр иммуноглобулина <3 (1дв), обнаружила, что в нем доминируют отдельные клоны антител (олигобенды), характерные для спинномозговой жидкости больного вилюйским энцефалитом [1]. Анализ показал, что «оли-гобендный» спектр 1дв типичен для всех больных ВЭ любой формы (рис. 3). Этот результат свидетельствовал о воспалительной природе данного заболевания и участии в этом процессе антител.
А. Грин установила также, что клоны антител специфичны для вируса герпеса. Результат оказался очень неожиданным, так как основанные на разных методах анализы на присутствие вируса герпеса в спинномозговой жидкости, крови и тканях мозга больных ВЭ были
отрицательными. Сложилась парадоксальная ситуация: косвенные методы указывали на присутствие вируса герпеса, а прямые не могли это подтвердить. Объяснение - в природе вируса герпеса. Известно, что вирион5 герпеса не всегда формируется, так как его генетический аппарат находится в латентном6 состоянии.
Хорошо известно, что около 90% здоровых людей являются носителями герпеса, однако репродукция (размножение) его в клетках организма сдерживается клетками натурального киллера, которые выявляют модифицированные вирусом клетки (с нарушенным синтезом генами MHC1 белков рецептора) и уничтожают их [2].
Клиницистами было отмечено, что у отдельных представителей якутской популяции под действием стрессо-генных факторов (резкое охлаждение, беременность и др.) начинается активное размножение вируса и распространение его в отделах мозга в скрытой форме, то есть без проявления неврологических симптомов. Природа этого явления остается до сих пор неизвестной. Можно высказать такое предположение: герпес не подавляет синтез белков рецепторов инфицированной клеткой и потому остается незамеченным киллерами. Обнаруживаются участки пораженных тканей только после формирования адаптивного иммунитета герпес-специфическими антителами - продуктами активированных лимфоцитов Тх2. Ликвидация таких тканей в начальной (острой) фазе заболевания осуществляется макрофагами, привлеченными этими антителами. Активированные макрофаги вызывают локальное воспаление, что и отмечено выше. Их токсическое действие образует некротические очаги7 в тканях мозга. В последующей (хронической) стадии начинают доминировать лимфоциты Тх2, которые с помощью медиаторов IL10 и IL4 ингибируют макрофаги, а также Тх1. В результате устанавливается иммунный режим без воздействия на здоровые клетки тканей. Развитие той или иной формы заболевания определяется генетически обусловленными особенностями человека.
5 Вирион - полноценный вирус.
6 Латенция - бессимптомное сохранение вируса в клетке, в которой нарушен полный цикл (до вириона) его развития. В клетках хозяина вирус пребывает в виде субвирусных частиц.
7 Существуют два основных вида очага некроза. Первый представляет собой скопление макрофагов и лимфоцитов вокруг его центра, где видны деградированные или разрушенные клетки ткани. В морфологической картине второго очага видны микрополости (или пустоты) в тканях, образовавшиеся в результате полного лизиса клеток в очаге поражения ткани.
* Электрофореграмма - карта, характеризующая изменения в спектре белков. Необходима для выявления иммунноактивных клонов антител.
Ведущими участниками иммунной реакции в случае хронической формы заболевания становятся антитела и клетки натурального киллера с их способностью продуцировать апоптоз инфицированных клеток мозга, причем происходит прогрессирующее прореживание тканей коры (уменьшение массы мозгового вещества). Это вызывает нарушение поведенческих функций, памяти и др. Так проявляется особенность реакции иммунной системы организма при вилюйском энцефалите. Ее можно считать сверхактивной (чрезмерной) и неконтролируемой.
Складывается такое впечатление: клинические проявления заболевания обусловлены не столько самим вирусом, сколько гиперактивностью иммунитета, что связано с формированием клонов специфических антител и секрецией у~интеРФеР°на натуральными киллерами.
Подтверждением высказанного автором данной статьи предположения являются недавно полученные Тарасом Олексиком в лаборатории О' Брайена Института онкологии (США) интересные данные исследований разновидностей гена (аллелей) у-интерферона в организме больных ВЭ [3]. Из восьми известных аллелей у-интерферона у таких больных наиболее распространены четыре природные разновидности гена, при этом три гаплотипа8 у-интерферона, достоверно ассоциирую-
щиеся с хронической формой вилюйского энцефалита, характерны для якутской популяции. Эти генетические данные являются серьезной заявкой на выделение роли эндогенного у-интерферона в происхождении данного заболевания. Такой взгляд на патогенез вилюйского энцефалита сложился на основании последних результатов совместной работы зарубежных и якутских исследователей. Появилась надежда на ускорение разработки современных терапевтических методов лечения заболевания, основанных на принципах иммунотерапии.
Литература
1. Alison J.E. Green. Oligoclonal bands of IgG in the cerebrospinal fluid of patients with viliuisk encephalomyelitis // Проблемы вилюйского энцефаломиелита и нейроде-генеративных заболеваний нервной системы: Тезисы докладов II Международной конференции. - Якутск, 2000.-С. 134-135.
2. Janewey С., Travers P. Immunobiology (the immune system in health and disease). 12 chapters. - New York and London: Garland Publishing Inc., 1994. - Chapter 9.-P.21-23; Chapter 12.-P. 14.
3. Taras K. Oleksyk, Monique L. Roberts et al. Genetic association between interferon gamma and viliuisk encephalomyelitis, 2004 (inpress).
Омельяненко A.B., Федорова Л.Л. Георадиолокационные исследования многолетнемерзлых пород. - Якутск: Изд-воЯНЦ СО РАН, 2006. -136 с.
Обобщен опыт по разработке и внедрению в практику исследования мерзлых пород метода георадиолокации. Рассмотрены вопросы теоретических исследований, посвященные разработке методических проблем, аппаратуры для георадиолокационных зондирований мерзлых пород. Показаны решения типовых задач инженерно-геокриологических изысканий и горно-геофизических исследований при разработке месторождений открытым и подземным способами.
Работа рассчитана на специалистов-геофизиков, занимающихся поиском месторождений полезных ископаемых в криолитозоне и решением инженерно-геологических и геоэкологических задач в ее пределах. Может быть полезна студентам и аспирантам.
Федоров A.A., Черепанова А.П. Из века в век переходя. Региональный фондовый рынок / Под ред. д.э.н., акад. АН РС(Я) Е.Г. Егорова. -Якутск: Издательство ЯНЦ СО РАН, 2005.-208 с.
Книга повествует об истории становления и развития фондового рынка Якутии и содержит уникальный иллюстративный материал, ценные бумаги, имевшие хождение на рынке ценных бумаг Республики Саха (Якутия).
11.(4 Ih-lfHIAMIIH МНОГО II II II Ml Kill,К НОРЫ
ЯIA11Ь JOI№
ИЗ ВЕКА В ВЕК ПЕРЕХОДЯ
