Иммунная система кишечника, ассоциированная со слизистыми оболочками (лекция) Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 617.017.1:616.34

ИММУННАЯ

СИСТЕМА

кишечника,

АССОЦИИРОВАННАЯ СО СЛИЗИСТЫМИ ОБОЛОЧКАМИ (ЛЕКЦИЯ)

Кашкин К.П.

РМАПО МЗ и СР РФ, Москва, Россия

© Кашкин К.П., 2007

В лекции кратко изложены базисные положения о формирующихся представлениях о так называемой иммунной системе слизистых оболочек и, в частности, кишечника. Ранее было сформировано представление о клеточном и гуморальном иммунитете, затем о системе мононуклеарных фагоцитов и, очевидно, вполне допустимо выделять иммунитет слизистых оболочек кишечника.

Ключевые слова: дендритные клетки, иммунитет, кишечник, лимфоциты, слизистые оболочки, эпителиоциты

INTESTINA’S immune SYSTEM ASSOCIATED WITH TUNICAE MUCOSAE (THE LECTURE)

Kashkin K.P.

RMAPE MPH and SD RF, Moscow, Russia

© Kashkin K.P., 2007

Fundamental theses about mucous intestine immunity are reported in this lecture. Already many years ago theses about the cellular and humoral immunity have been formed and later - about system of mononuclear phagocytes. It is obviously that quite permissible to pick out the mucous intestine immunity.

Key words: dendrit cells, epitheliocytes, immunity, intestine, lymphocytes, mucous membranes

Поверхность слизистых оболочек желудочнокишечного тракта достигает 250-300 м2 (mucosae; по лат. - слизистые оболочки). Одноклеточный слой эпителия слизистой оболочки кишечника образуют энтероциты, бокаловидные клетки, клетки Панета крипт, энтероэндокринные клетки, М-клетки и ин-траэпителиальные лимфоциты. В lamina propria слизистой оболочки обнаруживают дендритные и тучные клетки, макрофаги и лимфоциты.

Иммунная система кишечника включает врожденные, антиген-неспецифические факторы иммунной защиты (эпителиальные клетки пограничных тканей, дендритные и тучные клетки, тканевые макрофаги, полиморфноядерные лейкоциты, моноциты и NK/NKT - клетки) и приобретенные антиген-специфические факторы иммунной защиты (Т- и В-лимфоциты и антитела).

Лимфоциты в слизистых оболочках образуют ассоциированную с Tunicae mucosae лимфоидную систему (MALT=Mucosa Associated Lymphoid Tissue). В составе MALT различают определенным образом организованную лимфоидную ткань и лимфоциты, располагающиеся свободно или образующие скопления из нескольких клеток.

Организованная лимфоидная ткань слизистых оболочек пищеварительного тракта (GALT=Gastro-Associated Lymphoid Tissue) представлена Пейеро-выми бляшками, лимфоидной тканью аппендикса, бляшками толстого кишечника, а также региональными мезентериальными лимфоузлами.

Зоны индукции иммунного ответа в слизистой оболочке кишечника:

• Пейеровы бляшки;

• Лимфоидные фолликулы в lamina propria;

• Мезентериальные лимфоузлы.

Эффекторные зоны иммунного ответа в слизистых оболочках кишечника

• Интер-эпителиальные лимфоциты;

• Лимфоидные клетки в lamina propria;

• Пейеровы бляшки;

• Мезентериальные лимфоузлы.

основные пути поступления антигена через

слизистые оболочки пищеварительного

тракта

Микробы, включая микромицеты и вирусы, могут:

• прикрепляться к эпителиальным клеткам, внедряться в них и покидать эпителиальные клетки с базальной стороны;

• разрушать межклеточные цитоплазматические мостики и внедряться в организм между эпителиальными клетками кишечника;

• их водорастворимые антигены могут пиноци-тироваться эпителиальными клетками и переноситься трансэпителиально в lamina propria;

• водорастворимые и корпускулярные антигены захватываться М-клетками слизистых оболочек, переноситься клеткой к базальной сторо-

не и выделяться субэпителиально в М-карман; М-клетки, располагающиеся в эпителиальном слое над фолликулами Пейеровых бляшек, закрывают ~ 10% поверхности фолликулоассоциированного эпителия;

• фиксироваться отростками интерэпителиально и субэпителиально располагающихся дендритных клеток (ДК), локализующимися между эпителиоцитами в просвете кишечника; посредством таких отростков микробные и иные антигены и вовлекаются в тело ДК, где антигены подвергаются процессингу, а затем представляются лимфоцитам и NK-клеткам.

Инфицированные энтероциты могут погибать от апоптоза, а апоптотически измененные клетки и апоптотические тельца вместе с инфектом захватываются дендритными клетками и доставляются в зоны индукции иммунного ответа или в эффектор-ные зоны.

У новорожденных транс-эпителиальный перенос антигенов из просвета кишечника осуществляется с помощью IgG и Fcy Rneon - рецепторов эпителиальных клеток; на базальной стороне энтероцита Fcy Rneon нагружается молекулами IgG и такой комплекс переносится через клетку и встраивается в мембрану клетки на апикальной стороне энтероцита; IgG комплексы могут взаимодействовать с антигенами и образовавшийся иммунный комплекс, удерживаемый Fcy Rneon - рецептором, транспортируется через эпителиальную клетку в обратном направлении и экспрессируется клеткой в lamina propria для активации дендритных клеток.

Иммуно-биологическая активность

эпителиальных клеток - слизистой оболочки

кишечника

• Барьерная, транспортная, выделительная функции (вода, неорганические соли и компоненты пищи);

• Продукция слизи и ее антимикробных компонентов (лактоферрин, лизоцим, пероксидазы и др.);

• Переваривание веществ, оказавшихся интерна-лизованными эпителиоцитами;

• Транс-эпителиальный перенос макромолекул из просвета кишечника в lamina propria;

• Транс-эпителиальный перенос IgA в просвет кишечника; участие в образовании sIgA и их секреция в просвет кишечника;

• Опосредованный IgA перенос антигенов из lamina propria в просвет кишечника;

• Презентация антигена резидентным и рекрутированным лимфоцитам и дендритным клеткам слизистых оболочек с помощью белков HLA 1-го и 2-го классов, экспрессируемых на базолатеральных поверхностях клетки;

• На базо-латеральных поверхностях энтероци-тов имеются Toll-like Receptors (TLR-5 рецепторы) к флагеллину бактерий, а внутриклеточный

TLR-4 рецептор — к липополисахаридам и др. продуктам микробов; TLR-2 — для дрожжевого зимозана; криптококковый ксилоглюкуро-номаннан (XGM) взаимодействует с TLR-4 и CD-14; XGM интернализуется в нейтрофилах и в макрофагах (в последних больше); активация энтероцитов через эти рецепторы стимулирует продукцию хемокинов (IL-8, CCL20), цитокинов (IL-6) и адгезивных молекул, обеспечивая инфильтрацию слизистых оболочек нейтрофила-ми, дендритными клетками и моноцитами;

Регуляция эпителиальными клетками слизистой оболочки кишечника локального антиген-специфического иммунного ответа посредством:

а) презентации лимфоцитам антигена в комплексе к белкам HLA 1-го и 2-го классов;

б) презентации антигена резидентным дендритным клеткам (поддержание толерантности) или рекрутируемым из крови и активированным дендритным клеткам (индукция иммунного ответа);

в) продукции TSLP (Thymic Stromal Lymphopoi-etin), способного дозозависимо регулировать продукцию дендритными клетками IL-12 (синтез IL-12 осуществляется при увеличении или снижении содержания TSLP); в обычных условиях уровень конститутивно синтезируемого TSLP обеспечивает угнетение синтеза резидентными дендритными клетками IL-12;

г) поддержания эпителиоцитами (являются источником TGF-p) продукции в слизистых оболочках IgA и подавления активации лимфоцитов (поддерживают иммунологическую толерантность);

д) образования IL-7 и SCF (Stem Cell Factor), являющихся активационными сигналами для незрелых y/S Т-клеток.

Регуляция эпителиальными клетками слизистой оболочки кишечника локального антиген-специфического гуморального иммунного ответа посредством:

а) продукции CCL28, являющегося лигандом для CCR10 рецептора у sIgA секретирующих клеток (обеспечивает распределение IgA+ клеток по всей слизистой оболочке);

б) локальной продукции CCL25, являющегося лигандом для CCR9, также экспрессируемого IgA се-кретирующими клетками.

Иммуно-биологическая активность дендритных клеток (ДК) слизистой оболочки кишечника:

• ДК локализованы, главным образом, в lamina propria слизистой оболочки и образуют там сеть клеток, взаимодействующих друг с другом и с другими клетками слизистой оболочки;

• Среди ДК слизистых оболочек определяются ДК миелоидного (мДК) и лимфоидного (плаз-мацитоидные, пДК) происхождения;

• Продолжительность пребывания ДК в слизистых оболочках кишечника — 2-4 дня;

• При повреждении межэпителиальных цитоплазматических мостиков ДК продуцируют

Функция:

Активация, захват /умерщвление антигена, продукция медиаторов воспаления

Функция:

Представление фрагментов антигена Сй4+ и Сй8+ Т-лимфоцитам, В-лимфоцитам, и ЫК-Т-клеткам для инициации различных вариантов иммунного ответа; депонирование антигена

Рис. 1. Функциональная активность дендритных клеток (ДК)

белки, образующие в местах разрыва цитоплазматические перемычки между ДК и энтероци-тами (репарация повреждений);

ДК процессируют антигены, захваченные ими в просвете кишечника или доставленные субэпи-телиально М-клетками и энтероцитами;

Для активации №<Т-клеток и лимфоцитов антиген-специфических клонов эпитопы про-цессированных дендритными клетками антигенов представляются на мембране ДК в комплексе с белками ИЬЛ 1-го и 2-го классов или с СБ-1 белками;

ДК являются источниками ко-стимулирующих сигналов, посредством которых регулируют пролиферацию и дифференцировку взаимодействующих с ними иммунокомпетентных клеток;

В норме ДК Пейеровых бляшек стимулируют дифференцировку активированных «наивных» Т-клеток преимущественно в ТН-2 лимфоциты;

Неактивированные (незрелые) ДК и плазматические ДК в зонах индукции в слизистых оболочках иммунного ответа стимулируют преимущественно T-reg лимфоциты и активируют синтез ГЬ-10 и ТвР-р, которые, в свою очередь, обеспечивают локальную продукцию ^Л и формирование иммунологической толерантности к представляемым антигенам;

При воспалении, активированные резидентные и рекрутированные из крови ДК стимулируют дифференцировку и накопление ТН-1 и ТН-2 лимфоцитов и опосредуемые ими «клеточный» и «гуморальный» иммунные ответы;

В Пейеровых бляшках и региональных мезентериальных лимфоузлах ДК, представляя антигены «наивным» СБ4+ и СБ8+Т-лимфоцитам, индуцируют у них синтез поверхностных молекул (а4р7 интегрин и хемокиновый рецептор

CCR9), посредством которых циркулирующие клетки антиген-активированных клонов будут узнавать и накапливаться в ассоциированной со слизистыми оболочками лимфоидной ткани (феномен инпринтинга слизистых оболочек); контр-партнерами для этих молекул служат соответственно MadCAM-1 молекулы эндотелио-цитов сосудов Пейеровых бляшек и ТЕСК молекулы энтероцитов.

Т-лимфоциты слизистой оболочки кишечника

• Т-лимфоциты в слизистой кишечника располагаются:

• в Пейеровых бляшках (индуктивная зона);

• в lamina propria и в слое эпителия (эффек-торная зона);

• В пейеровых бляшках преобладают а/р CD4+ T-лимфоциты и относительно много CD45Ra+клеток;

• В lamina propria также доминируют а/p CD4+ Т-лимфоциты, но фенотипа CD45Ro+, экспрессирующие также CD-69;

• Среди интраэпителиальных лимфоцитов (IEL) много CD-8+ клеток и, по сравнению с другими зонами слизистой оболочки, - относительно более высокое содержание у/5 Т-лимфоцитов.

Таблица 1.

Содержание (в %) различных Т-лифоцитов в слизистой

оболочке кишечника (P. Brandtzaeg с соавт. 1998)

Зона a/p у/5 CD4 8 О C CD45Ra CD45Ro

Пейеровы бляшки 95-98% мало 35% 10% ~50% ~50%

Lam. propr. 98% 2% 50-70% 24% 5% 80%

Эпителий 90% 10% 10-20 % 80-90 %

Интра-эпителиальные лимфоциты (IEL) слизистой оболочки кишечника:

• В монослое эпителия кишечника IEL встречаются с частотой 1:6 эпителиоцитов;

• Количество а/p Т-лимфоцитов составляет 8090% общего количества IEL; среди а/p IEL много CD4- CD8- T-клеток, а также CD4+CD8+

— Т-лимфоцитов, обычно, не определяемых в крови людей;

• Среди IEL доля у/5 Т-клеток относительно высока (10-15%); в составе популяции у/5 IEL часто выявляют CD4-CD8- T-клетки и CD4-CD8+ Т-лимфоциты;

• у/5 IEL отличаются ограниченным репертуаром TCR-рецепторов; большинство TCR построены с использованием V51 варианта генного сегмента;

• у/5 IEL могут, в качестве антигена, взаимодействовать с белками теплового шока (hsp 60) и с MICA u MICB молекулами соматических клеток (MICA, MICB молекулы - патологический вариант молекул HLA -1 класса);

• Для узнавания антигена у/5 Т-клетки не нуждаются в антиген-презентирующих белках HLA и могут сами взаимодействовать с антигеном,

її

если антиген представлен в виде малых молекул (например, производные пирофосфатов);

• а/p и у/5 Т-клетки экспрессируют Fas u FasL молекулы и обладают цитотоксичностью;

• Активированные у/5 IEL продуцируют KGF (Ke-ratinocyte and Epithelial Cell Growth Factor), стимулирующий пролиферацию энтероцитов;

• у/5 IEL являются в кишечнике 1-й линией защиты при бактериальных, паразитарных и вирусных инфекциях кишечника; секретируя цитокины (IL-2,IL-4, GM-CSF, IFN-у, TNF-а), регулируют в слизистой оболочке кишечника Т- и В- клеточный иммунный ответ, воспалительную реакцию, а также гибель и обновление эпителиальных клеток;

• у/5 Т-клетки, возможно, происходят из костномозговых предшественников, развивающихся в криптобляшках lamina propria.

Особенности гуморального антиген-

специфического иммунного ответа в

слизистой оболочке кишечника

• В ответе участвуют потомки В-1 и В-2 лимфоцитов; потомки В-1 клеток локализуются в lamina propria слизистых оболочках и активируются и дифференцируются в плазматические клетки локально; дифференцировка В-1 клеток

- Т-независима; плазматические клетки из В-1 лимфоцитов - коротко живущие клетки, специализирующиеся на секреции естественных антител классов IgM, IgA и IgG3;

• Потомки В-2 лимфоцитов располагаются в фолликулах Пейеровых бляшек и для дифференци-ровки в плазматические клетки нуждаются в кооперации с ТН-лимфоцитами;

• Потомки В-2 лимфоцитов могут мигрировать в лимфоузлы и селезенку; среди секретирующих антитела клеток-потомков В-2-лимфоцитов представлены коротко- и долгоживущие субпопуляции;

• Среди антитела-секретирующих клеток слизистой оболочки кишечника 80% клеток синтезируют IgA, а также j-белок, необходимый для полимеризации молекул Ig;

• Ежедневно у взрослых людей синтезируется IgA в количестве 66 мг/кг массы тела, а выводится в виде sIgA ~ 30 мг/кг веса (больше чем ежедневно синтезируется IgG);

• Специфические IgA в lamina propria кишечника могут взаимодействовать с проникшими туда антигенами и образовавшиеся иммунные комплексы выводятся эпителиальными клетками кишечника;

• Секретируемые в просвет кишечника sIgA взаимодействуют там с антигенами, препятствуя проникновению антигенов через эпителиальный покров слизистых оболочек.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В норме, находящиеся под контролем эпителиальных клеток, неактивированные резидентные ДК обеспечивают гомеостаз и толерантность иммуно-компетентных клеток Tunica mucosa; рекрутируемые при воспалении предшественники ДК активируются, дифференцируются и, представляя лимфоцитам антиген, индуцируют развитие опосредуемого ТН-1 клетками иммунный ответ;

Секретируемые энтероцитами IgA являются важнейшим гуморальным фактором иммунной защиты слизистых оболочек от микробов и молекул, пребывающих в просвете кишечника и, в особенности, от тех, с которыми поверхности слизистых оболочек контактируют постоянно;

Дендритные клетки слизистых оболочек, взаимодействуя в индуктивных зонах кишечника с «наивными» Т-лимфоцитами, формируют у последних «импринтинг слизистых оболочек», позволяя в дальнейшем «иммунным Т-клеткам памяти» узнавать и избирательно накапливаться в лимфоидной ткани слизистых оболочек пищеварительного тракта и дыхательных путей (системный ответ лимфоидной ткани слизистых оболочек).

Поступила в редакцию журнала 21.05.07