CC BY
124
Механизмы иммунопатологии
Молекулярные и клеточные механизмы иммунопатологии: состояние проблемы и перспективы исследований (Актовая речь 14 апреля 2008 г.)
^ Г.В. Порядин
Кафедра патофизиологии РГМУ
Борьба с заболеваниями, вызываемыми повреждением иммунной системы (ИС) — тяжелой и распространенной во всем мире патологией, имеет большое социальное значение. Иммунопатологические заболевания характеризуются необратимостью течения, приводят к потере трудоспособности и значительно сокращают жизнь больных, причем они часто поражают лиц наиболее активного возраста. Хотя в области иммунопатологии наблюдается определенный прогресс, пока отсутствуют критерии, позволяющие прогнозировать развитие патологического процесса, и эффективные методы лечения.
Несмотря на различия в этиологии и патогенезе, клинической картине и исходах, иммунопатологические заболевания объединены общей сущностью — значительными отклонениями в ИС организма. Вместе с тем механизмы перестройки ИС и особенности ее функционирования при данных заболеваниях недостаточно изучены.
Полноценное представление об особенностях иммунопатогенеза при различных иммунопатологических заболеваниях можно получить при исследовании широкого спектра поверхностных рецепторов лимфоцитов, их популяционного состава и состояния активационного процесса. Однако исследования такого рода до недавнего времени практически отсутствовали. Изучение особенностей популяционного и субпопуляционного состава лимфоцитов крови, а также экспрессии лимфоцитами маркеров активации и рецепторов адгезии
позволит раскрыть механизмы участия ИС в защите организма при воспалении, понять механизмы выраженной вторичной альтерации вследствие чрезмерной активации ИС при иммунопатологических заболеваниях, разработать патогенетически обоснованную терапию и повысить эффективность лечения этих тяжелых болезней.
Механизмы повреждения межклеточных взаимодействий при аллергии
Нарушения клеточного звена ИС при аллергии изучались нами в нескольких направлениях:
• исследования поверхностного фенотипа лимфоцитов (популяционные и субпо-пуляционные маркеры);
• оценка функционального состояния им-мунорегуляторных механизмов;
• изучение функциональной роли цито-кинов и рецепторного аппарата лимфоцитов;
• анализ активационных процессов в ИС;
• состояние БаБ-зависимого апоптоза им-мунокомпетентных клеток.
Поверхностный фенотип лимфоцитов
Внедрение в иммунологию моноклональной технологии позволило проводить интенсивные исследования поверхностного фенотипа лимфоцитов — их популяционных и субпопуляционных маркеров. Определение поверхностных маркеров лимфоцитов позволяет оценивать как количест-
-------------------Лечебное дело 3.2008
венные нарушения содержания лимфоцитов в периферической крови, так и нарушения функции лимфоцитов, возникающие при патологии.
Количественное содержание Т-лимфоци-тов оценивается по экспрессии мембранных гликопротеидных молекул: CD3 (маркер количественной оценки всей популяции Т-клеток), CD4 (маркер количественной оценки хелперно-индукторных Т-лимфо-цитов) и CD8 (маркер количественной оценки цитотоксических Т-лимфоцитов).
В качестве маркеров В-лимфоцитов используются мембранные гликопротеидные молекулы CD20 (характеризует общее количество зрелых В-лимфоцитов, находящихся в состоянии покоя), CD72 (примированные антигеном В-лимфоциты), mIgM и mIgG (поверхностные молекулы иммуноглобулинов — Ig), CD38 (В-лимфоциты, трансформирующиеся в плазматические клетки) и CD23 (низкоаффинный рецептор для IgE).
Исследования, проведенные сотрудниками кафедры, показали, что общим для атопии является существенное снижение содержания в периферической крови Т-лимфоцитов, обусловленное преимущественным уменьшением количества цито-токсических лимфоцитов (CD8+). У пациентов с атопией повышено содержание В-лимфоцитов, экспрессирующих поверхностные рецепторы CD20 и CD72, что свидетельствует о способности В-лимфоцитов вести интенсивный синтез иммуноглобулинов. Количество В-лимфоцитов, несущих поверхностные иммуноглобулины (mIgM+ и mIgG+), увеличено в 2—3 раза. У всех пациентов с атопией выявляется более чем двукратное повышение содержания в крови CD38+-лимфоцитов по сравнению со здоровыми людьми.
Функциональное состояние иммунорегуляторных механизмов
В 1980-е годы активно исследовалось функциональное состояние иммунорегу-
ляторных механизмов при аллергии. Нами были получены убедительные данные о существовании дефицита иммунорегулятор-ных клеток у больных атопией.
Исследование состояния клеточного иммунитета у подавляющего большинства больных с различными аллергическими заболеваниями позволило установить достоверное снижение индуцированной супрессорной активности Т-лимфоцитов. У 68% больных атопической бронхиальной астмой индуцированная супрессорная активность лимфоцитов исчезала полностью уже в первые 5 лет болезни. При поллинозе же функциональные изменения Т-лимфоци-тов имели тенденцию к постепенному нарастанию, и полная отмена их супрессорной активности обнаруживалась после 15 лет заболевания. Выявленный дефект в генерации индуцированных супрессорных Т-клеток позволил рассматривать аллергические заболевания как вторичные иммунодефициты, развивающиеся в результате срыва иммунорегуляторных механизмов.
Как и при других формах иммунного ответа, продуцентами ^Е являются дифференцированные В-лимфоциты, тогда как регуляторами синтеза IgE служат Т-лимфо-циты (рис. 1). Угнетение или усиление ^Е-ответа зависит от соотношения Т-хел-перной и Т-цитотоксической активности. При этом в регуляции синтеза реагинов (^Е) преобладают супрессивные механизмы, в норме ограничивающие продукцию ^Е. Продукция аллергических антител, относящихся к классу Е, значительно более чувствительна к регулирующим механизмам, чем выработка иммуноглобулинов других классов. В результате длительного воздействия аллергенов избирательно элиминируется субпопуляция Т-цитотоксиче-ских лимфоцитов, что ведет к увеличению образования ^Е. Если этот механизм повреждается, то сенсибилизация индивидуума одним или несколькими аллергенами может привести к “аллергическому прорыву” и образованию высоких, достаточных
Механизмы иммунопатологии
для проявления аллергических симптомов концентраций IgE.
Цитокины и рецепторный аппарат лимфоцитов при атопии
Сложные кооперативные взаимодействия между клетками ИС обеспечиваются посредством секреции и рецепции гуморальных факторов (цитокинов), активирующих рост или влияющих на функциональную активность лимфоцитов (Хаитов Р.М., 2001).
Изучение субпопуляций Т-лимфоцитов и их функции при аллергии привело к выявлению дефекта в генерации индуцированных супрессорных Т-клеток. Однако дефект иммунорегуляции при аллергии может быть связан либо с продукцией, либо с захватом интерлейкинов (ИЛ) лимфоидными клетками (особенно если принять во внимание, что по современным представлениям интенсивность большинства иммунных реакций связана с активностью пролиферации специфических клонов клеток-эффекторов, регулируемой интерлейкинами).
Для решения этой задачи на кафедре были проведены исследования влияния основных цитокинов, синтезируемых Т-хелпе-рами I типа, на регуляторное звено ИС у больных аллергией. Введение в культуру лимфоцитов больных аллергией одного из цитокинов (ИЛ-2, интерферон-а, интерфе-рон-у) смещало функциональный баланс индуцированных иммунорегуляторных клеток в сторону усиления супрессорных влияний (увеличение числа СБ8+-лимфо-цитов) и в 2 раза подавляло спонтанную продукцию IgE in vitro. Таким образом, у больных с атопией не нарушена экспрессия рецепторов к цитокинам на иммунорегуля-торных клетках. Более вероятно нарушение синтеза цитокинов регуляторными лимфоцитами, ответственными за формирование иммунного ответа, — это может быть одним из механизмов, нарушающих супрессорную функцию регуляторных лимфоцитов.
Врожденный дефект регуляторных Т-клеток
Длительное воздействие аллергенов
\7
Функциональная недостаточность Т-цитотоксических лимфоцитов
“Аллерги- Увеличение
ческий —>- продукции
прорыв” и
1 1 У
Активация синтеза IgE
)
Сенсибилизация клеток-мишеней аллергической реакции (тучных клеток, базофилов)
Включение активационных ферментных систем (активация протеинкиназы С, повышение уровня кальция и цАМФ в клетке)
Высвобождение биологически активных веществ (гистамина, лейкотриенов, простагландинов), цитокинов и др.
X
Увеличение проницаемости | ^ Развитие слизистых оболочек для аллергена воспаления
Рис. 1. Роль снижения активности Т-супрес-сорных лимфоцитов в патогенезе аллергии. цАМФ — циклический аденозинмонофосфат.
С учетом сведений, полученных сотрудниками кафедры, и экспериментальных данных других исследователей механизм направленного синтеза ^Е можно представить следующим образом (рис. 2). Попадание в организм антигена активирует макрофаги и вызывает секрецию ими клеточных факторов (ИЛ-1, интерферонов), стимулирующих Т-клетки. Активированные Т-лимфоциты, в свою очередь, секретируют набор цитоки-нов. Для регуляции гуморального иммунного ответа особое значение имеют два фактора: ИЛ-4 и интерферон-у. Если Т-клетка продуцирует преимущественно интерфе-рон-у активированная при антигенспеци-фическом контакте В-клетка дифференцируется под действием своего регуляторного
---------------------Лечебное дело 3.2008
Лекции
Антиген
t
ИЛ-1
Макрофаги
ИЛ-10
ИЛ-4,
ИЛ-5,
ИЛ-6
ИЛ-2, , ,
ИФН-^ ИЛ-4 ><' ИФН-у
^Б-лИмфодИ^^^ ^^Б-лимфоцИТ^
т
IgG
т
IgE
-----► активирующий эффект
.....► тормозящий эффект
Рис. 2. Схема цитокинопосредованной регуляции специфичности изотипа иммуноглобулинов у человека. ИФН — интерферон.
сигнала в плазматическую клетку, продуцирующую ^О. Если же происходит преимущественная продукция ИЛ-4, это индуцирует экспрессию маркеров РсеК2/СВ23 на В- и Т-клетках, моноцитах, альвеолярных макрофагах и завершается продукцией плазматическими клетками ^Е.
Кроме ИЛ-4, В-клетки нуждаются для запуска продукции ^Е в другом сигнале, осуществляемом при прямом клеточном контакте. Для индукции синтеза антител независимо от изотипа необходимо взаимодействие тримолекулярного комплекса из молекулы II класса главного комплекса гистосовместимости антигенпрезентирую-щей клетки, антигенспецифического рецептора Т-клетки и молекулы СБ4, контакт между участвующим в активации Т-клетки мембранным белком СБ2 и LFA-3 (антиген, ассоциированный с функцией лейкоцита), а также взаимодействие между молекулой СБ40 В-клетки и гликопротеидом gp33/39 (экспрессируется только на активированных Т-лимфоцитах).
Лечебное дело 3.2008--------------------
Под действием набора цитокинов (ИЛ-3, ИЛ-4 и ИЛ-5), секретируемых Th2-лимфоцитами, в процесс вовлекается весь спектр эффекторных клеток, участвующих в IgE-опосредованном иммунном ответе: тучных клеток, базофилов и эози-нофилов (их пролиферация, созревание, тканевое распределение и активация). Тучные клетки и базофилы после контакта с антигеном, который опосредован фиксированными на их клеточной мембране IgE, секретируют не только медиаторы аллергических реакций, но и цитокины, соответствующие набору цитокинов ^2-клеток. Тем самым поддерживается и усиливается IgE-опосредованный иммунный ответ, и замыкается порочный круг.
Итак, аллергическое заболевание представляет собой нарушение сложнейших регулирующих и модулирующих взаимоотношений между отдельными звеньями ИС (находящихся под контролем генов иммунного ответа), которое реализуется при сочетании неспецифических повреждающих факторов и массированной антигенной агрессии. При разработке методов иммунокоррекции у больных с атопией необходимо учитывать особенности патогенеза основных нозологических форм. Высокая иммунокорригирующая активность ИЛ-2 и интерферона-у в отношении лимфоцитов больных атопией in vitro позволяет предположить, что нарушения их продукции могут играть патогенетическую роль (например, при снижении активности Т-хелперов I типа), и обсуждать перспективы применения этих цитокинов или индукторов их синтеза для лечения атопических заболеваний.
Активационные процессы в ИС
Иммунный ответ — это физиологическая реакция, направленная на поддержание генетического постоянства внутренней среды организма, т.е. его гомеостаза (Р.М. Хаитов, 2001). Сбалансированность иммунного ответа на антигенную агрессию напрямую за-
висит от основных физиологических процессов, происходящих в самой ИС: пролиферации пула иммунокомпетентных клеток, дифференцировки лимфоидных популяций, их рециркуляции и миграции, приобретения иммунокомпетентной клеткой способности распознавать антиген (обеспечивается присутствием на ее поверхности специализированных антигенраспозна-ющих рецепторов), установления межклеточных контактов (обусловливается взаимодействием молекул адгезии ICAM-1, VCAM-1) и др.
Взаимодействие антигена с рецептором иммунокомпетентной клетки вызывает активацию лимфоцитов, т.е. их выход из фазы покоя G0 в фазу клеточного цикла Gr Это подготавливает клетки к пролиферации, заставляя их функционировать и вовлекаться в иммунный ответ. По мнению Р.М. Хаитова (2000) качество иммунного ответа непосредственно связано с активностью различных субпопуляций иммуно-компетентных клеток. Это диктует необходимость оценивать способность ИС отвечать на генетически чужеродные агенты.
Одним из перспективных направлений является анализ активационного профиля субпопуляций лимфоцитов. На поверхности лимфоцитов экспрессируется по меньшей мере два типа рецепторов:
• присутствующие постоянно (конститутивные антигены, к которым относятся все популяционные и субпопуляцион-ные маркеры) — с их помощью клетки узнают антиген и воспринимают другие стимулы, необходимые для их жизнедеятельности;
• экспрессирующиеся только в определенные периоды клеточного цикла (активационные антигены) — повышение уровня их экспрессии связано с усилением активности ИС и, как правило, совпадает с обострением патологического процесса. Наш многолетний экспериментальный
опыт показал, что определение экспрессии
на поверхности лимфоцитов активационных маркеров является наиболее простым и эффективным способом оценки активационных процессов в ИС. На сегодня известно большое количество активационных антигенов, экспрессирующихся на мембране лимфоцитов. Все активационные антигены могут быть разделены на три категории.
К первой категории следует отнести активационные антигены дифференцировочно-го характера. Их экспрессия сопровождается прохождением определенного этапа клеточного цикла:
СБ25 (а-субъединица рецептора для ИЛ-2) — экспрессируется на поверхности активированных Т-, В-лимфоцитов и макрофагов, его экспрессия является обязательным этапом активации ИС и признаком готовности лимфоцитов к вступлению в пролиферацию и дифференцировку;
СБ71 (рецептор для трансферрина) — экспрессируется на поверхности большинства готовых к делению клеток, обеспечивая поступление в клетку ионов железа, необходимых для пролиферации; недостаточность экспрессии СБ71 ведет к нарушению пролиферации клеток;
Н^-БЯ (антигены главного комплекса гистосовместимости II класса) — могут экспрессироваться на всех активированных иммунокомпетентных клетках; Н^-БЯ-ан-тигены встречаются и затем связываются с пептидом экзогенного происхождения, что ведет к формированию популяции ТЫ- и ТЪ2-клеток; обеспечивают апоптоз различных типов антигенпредставляющих клеток;
СБ95 ^аБ-антиген) — при взаимодействии с Fas-лигандом запускает процессы апоптоза в клетке после ее активации и выполнения возложенной на нее функции, позволяет выявить способность иммуно-цитов к иммунному ответу; Fas-антиген экспрессируется повсеместно, включая активированные Т- и В-клетки.
Ко второй категории относятся функциональные активационные антигены — их экспрессия связана с определенным изме-
нением функционального состояния клетки (ГСАМЛ, СБ23, СБ30, CD95L).
К третьей категории могут быть отнесены рецепторы адгезионного каскада (в частности, рецепторы хоуминга, благодаря экспрессии которых лимфоциты достигают региональных лимфатических органов).
В практическом плане при исследовании активационных процессов в ИС наиболее эффективно использовать сочетанную экспрессию дифференцировочных и функциональных активационных маркеров. При активации клетки экспрессия перечисленных антигенов, как правило, происходит в следующем порядке: СВ25 ^ СВ71 ^ ^ HLA-DR ^ СВ95. В связи с этим СВ25 и СВ71 рассматривают как ранние активационные маркеры, а Н^-ВЯ и СВ95 — как поздние активационные маркеры.
Анализ активационного профиля субпопуляций иммунокомпетентных клеток (при использовании расширенного набора антигенов) позволяет охарактеризовать активационный процесс в ИС, оценить вхождение клеток в активационный апоптоз, соотнести скорость образования и диффе-ренцировки лимфоцитов со скоростью входа в апоптоз. В совокупности это позволяет дать обоснованное заключение о нарушениях популяционного и субпопуляци-онного состава лимфоцитов, о причинах этих нарушений и необходимой иммунокорригирующей терапии.
Комплекс работ, проведенных на кафедре в течение последних 10 лет, позволил нам установить ряд важных закономерностей, раскрывающих патогенетические особенности развития атопии. Это легло в основу разработки принципиально новых подходов к диагностике, терапии и профилактике аллергических состояний.
Анализ активационных процессов в ИС показал, что для всех атопических заболеваний характерен повышенный (в 2—3 раза по сравнению с нормой) уровень в периферической крови лимфоцитов, экспрессирующих маркер ранней активации — СВ25
(таблица). Это обеспечивает быстрое размножение и последующую дифференци-ровку наивных Т-клеток до зрелых форм в разгар воспалительного процесса. Вдвое по сравнению с нормой усиливается экспрессия маркера ранней активации — рецептора для трансферрина (СБ71), что свидетельствует об усилении пролиферативной активности лимфоцитов.
При атопии резко (в 4—5 раз по сравнению с нормой) повышено содержание в периферической крови СБ54+-лимфоцитов, несущих рецепторы адгезии ІСАМ-1. Это, по-видимому, отражает повышенную готовность лимфоцитов крови к миграции в очаг воспаления, которая обусловлена усилением антигенной нагрузки и необходимостью интенсивного обновления антигенпрезен-тирующих клеток. Увеличение числа лимфоцитов, несущих на себе рецепторы адгезии ІСАМ-1, служит одним из подтверждений вовлечения ИС в ответ острой фазы.
Обращает на себя внимание, что среди основных активационных антигенов при атопии имело место увеличение количества лимфоцитов, экспрессирующих маркер активации В-лимфоцитов (СБ23). Увеличение экспрессии HLA-DR-антигена — маркера поздней стадии активации лимфоцитов — отмечается лишь при обострении тяжелых атопических заболеваний.
Анализ активационного профиля субпопуляций иммунокомпетентных клеток весьма показателен для оценки остроты и выраженности иммунной реакции на повреждение и действие патогенного фактора при развитии острого воспалительного процесса. Обострение всех атопических заболеваний (поллиноз, атопическая бронхиальная астма, атопический дерматит) сопряжено с интенсивными активационными процессами в ИС, которые сопровождаются выраженным увеличением экспрессии ранних активационных антигенов (CD25, CD71). Экспрессия же поздних антигенов (HLA-DR) напрямую связана с тяжестью заболевания. Если при поллинозе экспрес-
Механизмы иммунопатологии
Содержание в периферической крови лимфоцитов с различными поверхностными рецепторами при иммунопатологии
Лимфоциты, Атопическая Миокардит Ревматоидный артрит Типовые
несущие антигенные маркеры СО 0 1 С бронхиальная астма изменения при воспалении
CD3+ 1 1 1 II I u
CD4+ N N N u I
CD8+ 1 1 1 N N
CD16+ 1 1 N tt t
CD56+ N N N tt t
CD3+4+8+ - - t it t
CD20+ ft ft tt t tt t
CD72+ ft tt N N
CD25+ ft ft ft t t t
CD71+ t t t t t t
HLA-DR+ N ft tt t N t
CD95+ 1 u u it t
CD54+ tt t t tt ttt t
CD38+ t t t it t t
mIgM+ t t t t t t
mIgG+ t t t t t t
CD23+ t t t it t t
Обозначения: |, !!, Ш - повышение содержания лимфоцитов по сравнению с нормальным уровнем; |, Ц - понижение со-
держания лимфоцитов по сравнению с нормальным уровнем; N - содержание лимфоцитов в пределах нормальных величин.
сия антигена HLA-DR практически не отличается от нормы, то при бронхиальной астме и атопическом дерматите — резко возрастает.
Дефекты Fas-зависимого апоптоза при атопии
Понятие “апоптоз” введено Kerr et al. (1972) для обозначения активной формы гибели клеток, сопровождающейся уменьшением их объема и сморщиванием, а на
молекулярном уровне — деградацией ДНК, потерей трансмембранного потенциала митохондрий, уплотнением мембран и рядом других характерных изменений (рис. 3). Но лишь в 1990-е годы явление апоптоза привлекло всеобщее внимание биологов и медиков, поскольку было наконец осмыслено, что апоптоз — одна из фундаментальных форм реакции клеток на внешние и внутренние сигналы (подобно пролиферации и дифференцировке, альтернативой
Рис. 3. Схема развития апоптоза (по А.А. Ярилину).
-----------------------------------------------------Лечебное дело 3.2008
ш
которым он является). В настоящее время модуляция апоптоза иммунокомпетентных клеток рассматривается как возможный терапевтический подход при ряде заболеваний ИС (Миннебаев М.М. и др., 2002), однако число работ, посвященных направленной модуляции апоптоза при иммунопатологии, пока невелико.
Величина экспрессии маркера CD95 отражает готовность лимфоцитов вступить в апоптоз — включить механизм программированной клеточной гибели по Fas-зависимому механизму. Fas-рецептор (CD95) — специализированный “рецептор смерти”, имеющий в клетках свой “цитоплазматический домен гибели” — FADD (Fas-associat-ed death domen).
Сотрудниками нашей кафедры проведены исследования по установлению роли апоптоза иммунокомпетентных клеток при атопии. У больных с тяжелыми атопическими заболеваниями в стадии обострения обнаружено понижение уровня CD95+-лим-фоцитов в периферической крови по сравнению со здоровыми людьми (см. таблицу). Это, возможно, связано с действием медиаторов острой фазы воспаления, определяющих выраженность и тяжесть атопического заболевания. При поллинозе экспрессия ранних активационных антигенов сопровождается одновременным усилением индукции рецептора Fas-опосредованного апоптоза — CD95.
Сочетание выраженного увеличения всех активационных маркеров у больных атопической бронхиальной астмой и атопическим дерматитом на фоне снижения экспрессии CD95-антигена позволяет предположить, что у больных с тяжелыми атопическими заболеваниями нарушается индукция Fas-зависимого апоптоза. Это может служить одним из механизмов развития функционального дисбаланса иммунорегуляции при тяжелой атопии.
Важнейшую роль в индукции апоптоза играют биохимические процессы в клетке. Одновременная активация протеинкиназы С
и мобилизация ионов кальция в клетке стимулируют пролиферацию клеток и формирование иммунного ответа, тогда как неадекватное повышение концентрации ионов кальция в лимфоците при недостаточной активации протеинкиназы С сопровождается активацией эндонуклеаз и запуском апоптоза (Фонталин Л.Н., 1994; Новиков В.С., 1996).
Наряду с протеинкиназой С важную роль в индукции апоптоза играет активация про-теинкиназы А, напрямую стимулирующей клеточные эндонуклеазы. В свою очередь, активность протеинкиназы А регулируется внутриклеточной концентрацией циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Модулирующее влияние цАМФ на функциональное состояние клетки связано, кроме того, с его способностью изменять внутриклеточную концентрацию ионов кальция. Ключевым механизмом, определяющим дальнейшую “положительную” или “отрицательную” активацию лимфоцита (Chere-deev A.N., Kovalchuk L.V., 1997), является соотношение между активностью протеин-киназы С и цитоплазматической концентрацией кальция. Изменение концентрации внутриклеточного кальция сопровождается однонаправленным изменением концентрации циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ) в лимфоците.
Наши исследования показали, что у больных с атопией нарушается соотношение циклических нуклеотидов в лимфоцитах: на фоне нарастания концентрации цАМФ происходит двукратное снижение концентрации цГМФ. У здоровых людей под влиянием стимулирующих агентов (таких как фитогемагглютинин) наблюдается увеличение концентрации цГМФ, отражающее накопление кальция в цитоплазме. Повышение концентрации внутриклеточного кальция при низкой активности протеин-киназы С может приводить к активации эндонуклеаз и развитию апоптоза. У больных с атопией под влиянием фитогемагглюти-нина концентрация цГМФ в лимфоцитах
Механизмы иммунопатологии
Нарушение функции рецепторов
Нарушение функции G-белков
Нарушение баланса эффектов протеинкиназы С и протеинкиназы А
Активация ТЪ2-лимфоцитов —► | индукции апоптоза t пролиферации лимфоцитов \ супрессорной функции лимфоцитов
1 ч ' 1 ' 1
Образование клона IgE-продуцирующих В-клеток
Синтез IgE
Реакция антиген-антитело с выделением медиаторов:
гистамина, лейкотриенов, простагландина Е2, фактора активации тромбоцитов, кининов, ИЛ-4 и др.
Рис. 4. Гипотетическая схема молекулярных механизмов иммунобиохимической перестройки организма при атопии.
не нарастает, а снижается, отражая нарушения в накоплении кальция в клетках. На фоне низкой концентрации кальция в цитоплазме лимфоцитов даже изменение концентрации протеинкиназы С не может обеспечить индукции апоптоза, и процесс завершается “положительной активацией”, приводящей к гиперпродукции ^Е.
Кроме того, изменение соотношения циклических нуклеотидов в лимфоцитах у больных с атопией может способствовать функциональному дисбалансу хелперных клеток 1-го и 2-го типа с преобладанием последних. Это связано с тем, что повышение внутриклеточного уровня цАМФ сопровождается подавлением продукции ИЛ-2 и интерферона-у. Кроме того, медиаторы ТЫ-лимфоцитов способствуют развитию апоптоза, а медиаторы ТИ2-лимфо-цитов ему препятствуют (Новиков В.С., 1996), и преобладание эффектов ТИ2-кле-ток способствует подавлению апоптоза при атопии.
Общие представления о возможном патогенезе нарушений в ИС при атопии представлены на рис. 4. В основе патогенеза ле-
жат нарушения баланса протеинкиназы С и протеинкиназы А, связанные с дефектом рецепции и/или передачи сигнала с рецептора на системы вторичных мессенджеров. Высока вероятность и биохимического дефекта, связанного с нарушением изофер-ментного состава протеинкиназ и/или других важнейших регуляторных ферментов. При атопии эти дефекты, по-видимому, имеют наследственный характер (Huang et al., 1994; Holgate et al., 1995).
Важнейшим моментом иммунопатогенеза атопии является вовлеченность ИС в развитие порочных кругов, как локальных, так и охватывающих все стадии развития заболевания. В частности, не последнюю роль в усилении сенсибилизации и расширении ее спектра при постоянном контакте с аллергенами играет прямое выделение медиаторов ИС клетками-мишенями аллергических реакций (например, выделение ИЛ-4 тучными клетками и базофилами крови).
Как свидетельствуют наши данные, в патогенезе иммунологических нарушений при атопии важную роль играет подавление механизмов регуляции апоптоза. У больных
-------------------¡чвбнов дело 3.Z008 |Т
Ш
атопическими заболеваниями вследствие врожденного нарушения рецепции и внутриклеточной передачи цитокиновых сигналов, по-видимому, возникает дефект экспрессии СБ95. В результате процессы пролиферации преобладают над процессами апоптоза, что приводит к формированию специфических Т-хелперных лимфоцитов, соответствующих клонов В-лимфоцитов и усиленному синтезу ^Е.
Дальнейшее поддержание патологического процесса связано с образованием порочного круга. Под влиянием комплекса антиген—антитело на поверхности тучных клеток последние выделяют как “классические” медиаторы воспаления (гистамин, простагландины, фактор активации тромбоцитов и лейкотриены), так и медиаторы ИС (в первую очередь ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5). Эти медиаторы, в свою очередь, увеличивают локальную экспрессию РееК2/СВ23, синтез ^Е, Т-клеточную пролиферацию и привлекают другие клетки воспаления. Вследствие индуцированной ИЛ-4 экспрессии РееК2/СВ23 на моноцитах и макрофагах эти клетки усиленно поглощают и затем презентируют на своей поверхности комплексы ^Е—аллерген, что дополнительно стимулирует аллергенспецифичес-кие Т-клетки и усиливает воспалительный процесс при атопии.
Нарушения межклеточных взаимодействий при аутоиммунной патологии
В последние годы отмечается неуклонный рост частоты некоронарогенных заболеваний миокарда, среди которых по распространенности и тяжести ведущее место занимают миокардиты. Значительное внимание уделяется также изучению нарушений ИС у больных ревматоидным артритом (РА), который имеет высокую социальноэкономическую значимость и является центральной проблемой современной ревматологии. Для более глубокого понима-
ния патогенетических механизмов этих аутоиммунных заболеваний (АИЗ) и разработки концептуальных подходов к фармакологической коррекции выявленных нарушений сотрудники кафедры провели исследование активационных процессов и апоптоза в ИС.
Особенности изменения поверхностных рецепторов лимфоцитов
Для получения иммунологической характеристики каждого из АИЗ (ревматоидный артрит, миокардит) мы предприняли попытку сравнить особенности изменения поверхностных рецепторов циркулирующих лимфоцитов. АИЗ характеризуются типичными изменениями клеточного состава лимфоцитов (см. таблицу).
Резкое снижение общего содержания в крови Т-лимфоцитов (СБ3+) — в среднем до 41,5% — сопровождается заметным снижением содержания хелперно-индукторной субпопуляции Т-лимфоцитов (СБ4+) и одновременным появлением большого количества дважды позитивных лимфоцитов (Т-лимфоцитов с фенотипом СБ3+4+8+). Появление последних свидетельствует о чрезмерной стимуляции тимуса и нарушении процессов дифференцировки Т-лим-фоцитов в нем. В отличие от аллергических заболеваний АИЗ не имеют определенной направленности изменения цитотоксичес-кой субпопуляции Т-лимфоцитов (СБ8+). При РА содержание цитотоксических Т-лимфоцитов не меняется, при миокардите — имеет тенденцию к снижению.
АИЗ характеризуются увеличением содержания в крови больных популяции В-лимфоцитов (СБ20+), в первую очередь за счет дифференцированных форм: В-лимфоцитов, экспрессирующих ш^М и ш^О, а также предшественников плазматических клеток (СБ38+), завершающих процесс дифференцировки В-лимфоцитов. Повышение количества СБ20+-лим-фоцитов — свидетельство подготовки к ак-
тивации В-клеточного звена ИС, поскольку олигомеры CD20 формируют кальциевый канал в мембране В-лимфоцита (Barclay A.N. et al., 1997; Хаитов Р.М. и др., 2000). При поступлении кальция в В-лим-фоциты активируется специфическая функция этих клеток — антителогенез (Ярилин А.А., 1999).
При АИЗ увеличивается популяция естественных киллеров, экспрессирующих антиген CD16, и одновременно в них усиливаются активационные процессы. Содержание естественных киллеров, реализующих свою цитотоксическую функцию (CD56+), у исследуемых больных в период обострения было значительно повышенным по сравнению со здоровыми лицами.
Активационные процессы в ИС
Анализ активационных процессов в ИС показывает, что для острых аутоиммунных процессов независимо от их природы характерен высокий (в 2—3 раза по сравнению с нормой) прирост уровня в периферической крови лимфоцитов, экспрессирующих маркер ранней активации — СD25-антиген (см. таблицу). Это обеспечивает быстрое размножение и последующую дифференцировку наивных Т-клеток до зрелых форм в разгар воспалительного процесса. Также при всех АИЗ вдвое по сравнению с нормой усиливается экспрессия маркера ранней активации — рецептора для трансферрина (CD71), что свидетельствует об усилении пролиферативной активности лимфоцитов в острую фазу воспаления. При обострении АИЗ увеличивается экспрессия HLA-DR-антигена — маркера поздней стадии активации лимфоцитов.
У больных АИЗ растет содержание в крови лимфоцитов, экспрессирующих рецептор индукции Fas-зависимого апоптоза — CD95, однако его экспрессия существенно
отстает от других активационных антигенов (СБ71 и HLA-DR).
Исследование экспрессии рецепторов адгезии 1САМ-1 (CD54) при миокардите и РА показало трехкратное повышение в периферической крови больных содержания CD54+-лимфоцитов, что, по-видимому, отражает повышенную готовность лимфоцитов крови к миграции в очаг воспаления и взаимодействию с антигенпрезентирую-щими клетками.
Среди основных активационных антигенов при АИЗ имело место увеличение количества лимфоцитов, экспрессирующих маркер активации В-лимфоцитов (CD23-антиген), что, вероятно, свидетельствует о вовлечении В-клеточного звена ИС в острофазовый ответ независимо от вызвавшей его причины. Выявленная закономерность заставляет нас по-новому взглянуть на активационный антиген CD23, который ранее рассматривался как низкоаффинный рецептор для ^Е и отождествлялся исключительно с атопией.
Заключение
Важная роль воспаления в патологии человека требует глубокого изучения механизмов развития и поддержания этого типового патологического процесса. Знание особенностей иммунологической реактивности при разных видах воспаления, несомненно, поможет оценить роль ИС в механизмах развития различных воспалительных процессов и ее состояние на любом этапе развития воспаления. Кроме того, это позволит решить вопрос о специфичности иммунологических изменений при разных формах воспалительного процесса, разработать иммунологические критерии для прогнозирования их развития и осуществлять дифференцированный подход к их лечению.
Лечебное дело 3.2008
