CC BY
207
ИММУНОЛОГИЯ № 1, 2013
Суммируя полученные результаты, можно сделать вывод о том, что при площади ожога до 15% поверхности тела к концу 1-й недели от момента поражения имеется выраженная тенденция к повышению сывороточного уровня sCD8, sHLA-I и комплексов sCD8-sHLA-I. В этот же период в крови регистрируют максимальную концентрацию IFNy и IL-10. При площади ожога более 15% поверхности тела выраженная тенденция к повышению содержания в крови молекул sCD8, sHLA-I, комплексов sCD8-sHLA-I и IL-10 имеется уже в первые 3 сут от момента травмы, содержание IFNy остается низким на протяжении всего периода наблюдения. Сывороточное содержание молекул sCD8, sHLA-I и комплексов sCD8-sHLA-I у пациентов с неблагоприятным исходом ожоговой болезни имеет тенденцию к более высоким значениям, чем у выживших больных. Кроме того, обнаружена достоверная отрицательная корреляционная связь между содержанием в сыворотке крови молекул sCD8 и возрастом пострадавших.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гостюжева Е.А., Ликов В.Ф., Караулов А.В., Новиков В.В. Особенности содержания растворимых молекул HLA I класса, CD8 антигена и их комплексов при хроническом миело-лейкозе // Иммунопатол., аллергол., инфектол. - 2008. - № 3. - С. 34-38.
2. Новиков В.В., Караулов А.В., Барышников А.Ю. Растворимые формы мембранных антигенов клеток иммунной системы // Иммунология. - 2007. - № 4. - С. 249-253.
3. Новиков В.В., Караулов А.В., Барышников А.Ю. и др. Особенности структурного состояния пула растворимых форм мембранных антигенов клеток иммунной системы // Мол. мед. - 2009. - № 4. - С. 34-38.
4. Новикова С.В., Преснякова Н.Б., Королева В.В. и др. Растворимые молекулы гистосовместимости I и II классов в крови больных с тяжелой черепно-мозговой травмой // Вестн. ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Сер. Биология. - 2010. - Вып. 4 (1). - С. 92-95.
5. Санникова Т.Е., МарчукГ.И., Романюха А.А., Яшин А.И. Старение системы иммунитета и динамика смертности. Анализ роли антигенной нагрузки // Успехи геронтол. - 2003. - Вып. 12. - С. 91-98.
6. Allgower M, Schoenenberger G.A., Sparkes B.G. Burning the largest immune organ // Burns. - 1995. - Vol. 21, Suppl. 1.- P. 19-20.
7. Brieva J.A., Villar L.M., Leoro G. et al. Soluble HLA class I antigen secretion by normal lymphocytes: relationship with cell activation and effect of interferon-gamma // Clin. Exp. Immunol. - 1990. - Vol. 82, N 2. - P. 390-395.
8. Csontos C., Foldi V., Palinkas L. et al. Time course of pro- and anti-inflammatory cytokine levels in patients with burns-prog-
nostic value of interleukin-10 // Burns. - 2010. - Vol. 36, N 4.
- P. 83-94.
9. Danzer S.G., Campo C., Rink L. Interferon-gamma plays a key role in the human mixed lymphocyte culture // Bone Marrow Transplant. - 1996. - N 5. - P. 991-996.
10. DeVito-Haynes L.D., Demaria S., Bushkin Y., Burlingham W.J. The metalloproteinase-mediated pathway is essential for generation of soluble HLA class I proteins by activated cells in vitro: proposed mechanism for soluble HLA release in transplant rejection // Hum. Immunol. - 1998. - Vol. , N 7. - P. 426-434.
11. Lebedev M. Ju., Ptitsina Ju. S., Vilkov S.A. et al. Membrane and soluble forms of Fas (CD95) in peripheral blood lymphocytes and in serum from burns patients // Burns. - 2001. - Vol. 27, N
7. - P. 669-673.
12. Lebedev M. Ju, Krizhanova M.A., Vilkov S.A. et al. Peripheral blood lymphocytes immunophenotype and serum concentration of soluble HLA class I in burn patients // Burns. - 2003. - Vol. 29, N 2. - P. 123-128.
13. LebedevM. Ju., Egorova N.I., Sholkina M.N. et al. Serum levels of different forms of soluble CD38 antigens in burned patients // Burns. - 2004. - Vol. 30, N 6. - P. 552-556.
14. Le Morvan C., CogneM., DrouetM. An elevation in the concentration of HLA class I molecules in human blood due to ageing // Mech. Ageing Dev. - 2001. - Vol. , N 3. - P. 335-340.
15. McDonald J.C., Adamashvili I. Soluble HLA: a review of the literature // Hum. Immunol. - 1998. - Vol. , N 7. - P. 387-403.
16. Morgan C.L., Price C.P., Cohen S.B. et al. Soluble CD8 stabilizes the HLA class I molecule by promoting beta2M exchange: analysis in real-time // Hum. Immunol. - 1999. - N 5. - P. 442-449.
17. O’Sullivan S.T., Lederer J.A., Horgan A.F. et al. Major injury leads to predominance of the T helper-2 lymphocyte phenotype and diminished interleukin-12 production associated with decreased resistance to infection // Ann. Surg. - 1995. - N 4. - P. 482-490.
18. Pileri D., Accardo Palombo A., D’Amelio L. et al. Concentrations of cytokines IL-6 and IL-10 in plasma of burn patients: their relationship to sepsis and outcome // Ann. Burns Fire Disasters.
- 2008. - Vol. , N 4. - P. 182-185.
19. Rani M., Schwacha M.G. Aging and the pathogenic response to burn // Aging Dis. - 2012. -Vol. 3, N 2. - P. 171-180.
20. Rhynes V.K., McDonald J.C., Gelder F.B. et al. Soluble HLA class I in the serum of transplant recipients // Ann. Surg. - 1993.
- N 5. - P. 485-489.
21. Toliver-Kinsky T.E., Varma T.K., Lin C.Y. et al. Interferon-gamma production is suppressed in thermally injured mice: decreased production of regulatory cytokines and corresponding receptors // Shock. - 2002. -- Vol. 18, N 4. - P. 322-330.
22. Walsh D.S., Siritongtaworn P., Pattanapanyasat K. et al. Lymphocyte activation after non-thermal trauma // Br. J. Surg. - 2000.
- N 2. - P. 223-230.
© С.Ю. ТЮКАВКИНА, 2013 УДК: 616-092:612.017.1.014.3
С.Ю. Тюкавкина
РОЛЬ АПОПТОЗА в ФОРМИРОВАНИИ ИММУНОПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ,
способствующих развитию инфекционных заболеваний
ГБОУ ВПО Ростовский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России, г. Ростов-на-Дону (344718, Ростов-на-Дону, Нахичеванский пер., д. 29)
В обзоре представлены последние сведения о роли апоптоза в регуляции иммунитета и инфекционного процесса. Систематизированы и кратко описаны современные представления о влиянии различных нарушений апоптоза на формирование иммунопатологических процессов в иммунной системе. Особое внимание уделено роли апоптоза в развитии и регуляции инфекционного процесса.
Ключевые слова: апоптоз, нарушения апоптоза, иммунная система, иммунопатологический процесс
- 52 -
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ АЛЛЕРГОЛОГИЯ
S.U.Tyukavkina
ROLE OF APOPTOSIS IN THE FORMATION OF THE IMMUNOPATHOLOGYC PROCESSES THAT HELP TO THE DEVELOPMENT OF INFECTION DESEASES
The recent data about the role of apoptosis in the regulation of immunity and infectious process were presented; systematized and briefly described the contemporaneous performances about influence of different transgressions of apoptosis on formation of immunopathologyc processes in immunity system. Special attention was given to the role of apoptosis in the development and the regulation of the infection process.
Keywords: apoptosis, transgressions of apoptosis, immunity system, immunopathologyc process
Апоптоз - физиологическая, активная программированная гибель клеток, информация о которой закодирована в клеточном геноме и поддается регуляции [10, 18-20, 22, 29]. Термин «апоптоз» - производное от греческого слова, обозначающего процесс, аналогичный осеннему опаданию листьев, впервые использовали J. Kerr и соавт. [31]. для характеристики биологического явления - комплекса однотипных морфологических изменений, наблюдаемых при гибели клеток, с некрозом он не связан. До этих авторов апоптоти-ческий процесс (хроматопикноз, распад клеток на тельца и их фагоцитоз соседними клетками без формирования воспаления) наблюдали и другие исследователи, но не придавали ему общебиологического значения. Так, A. Huksmann [29] считал этот процесс свойственным только эмбриону. Большой вклад в формирование концепции программированной смерти внесли C. De. Duve [23], предположивший, что в определенных условиях клетка может убить сама себя с помощью лизосомальных ферментов, и R. Aller и K. Ballin [21], описавшие другой вариант клеточного суицида с помощью свободных радикалов, но только J. Kerr и соавт. выдвинули концепцию фундаментального апоптоза, его биологической значимости наравне с митозом и принципиальном отличии от некроза (патологическая гибель в результате острого поражения) своей "сознательностью" выбора дороги смерти ради спасения клеточной популяции.
Для клетки апоптоз - деликатный способ "уйти из жизни". При этом клетка аккуратно и поэтапно разбирает саму себя на составляющие молекулы, которые затем могут использоваться другими клетками этого же организма. Это не имеет ничего общего с некрозом - непреднамеренной гибелью клетки, который не контролируется регуляторными системами клетки, что приводит к хаосу метаболических процессов. Кто из биологов не поразится еще раз красоте и стройности мироздания? Даже смерть запрограммирована и обусловлена законами природы [2].
Клетки, вступившие на путь апоптоза, претерпевают стереотипные морфологические и биохимические изменения и приобретают "апоптозный фенотип" (уменьшение размера, сморщивание, уплотнение и фрагментация хроматина). Самым ранним проявлением апоптоза является формирование осмофильных скоплений хроматина, обычно прилежащих к ядерной оболочке. Затем в ядерной мембране образуются инвагинации, и хроматиновые фрагменты отшнуровываются от ядра. Этим событиям на биохимическом уровне соответствует фрагментация ДНК - сначала на крупные фрагменты, содержащие 700-200-50 тыс. пар оснований (п.о.), позже - 3050 тыс. п.о. Затем происходит межнуклеосомная деградация - расщепление в результате разрывов между нуклеосомами с формированием фрагментов, которые содержат 180-190 п.о., выявляемых в виде "лесенки" при электрофорезе ДНК апоп-тотических клеток [44]. Параллельно в цитоплазме происходят конденсация и сморщивание гранул без их разрушения. Клеточная мембрана теряет микроворсинки, складчатость, рецепторы и структуры, обеспечивающие межклеточные
Тюкавкина Светлана Юрьевна - канд. мед. наук, ассистент каф., тел. 8(863)240-84-50, e-mail: [email protected]
контакты, но сохраняет непроницаемость для прижизненных красителей. Клетки округляются, уменьшаются, отделяются от соседних клеток и распадаются на отдельные апоптозные тельца разного размера, окруженные мембраной. Они могут содержать органеллы и фрагменты ядра.
Апоптогенные тельца быстро поглощаются соседними фагоцитирующими клетками, где утилизируются с помощью лизосом, после чего эти клетки смыкаются без каких-либо изменений строения тканей [38]. Признаки воспаления при этом полностью отсутствуют, так как все события, происходящие в клетке в процессе апоптоза, характеризуются упорядоченностью подключения механизмов, предохраняющих от взрывоопасных последствий цитолиза.
Почему же апоптоз не вызывает воспалительной реакции, и его результат - апоптотические тельца - являются иммунологически немыми?
Известно, что оболочка апоптотических телец герметизируется с помощью трансглутаминазы с экспозицией на внешней поверхности фосфатидил-серина, способствующего быстрому фагоцитозу моноцитами и макрофагами. Со своей стороны макрофаги имеют ряд рецепторов, которые связываются с апоптотическими тельцами (рецептор тромбоспондина CD36, поверхностный лектин, специфически реагирующий с галактозой, - галетин-3, и, наконец, мембранный гликопротеин CD14, связанный с гликозилфосфатидилино-зитолом). При этом апоптотические тельца ингибируют продукцию макрофагами провоспалительных цитокинов (интерлейкин (IL-1, IL-8), фактор некроза опухоли a (TNFa)) и стимулируют выделение противовоспалительных цитокинов (IL-10; трансформирующий фактор роста в1 (TGFP1) [4, 13]. Однотипность цитологических изменений свидетельствует об общности эффекторных механизмов апоптоза особенно на его заключительных этапах [10].
Регуляция клеточной смерти так же сложна, как и регуляция клеточной пролиферации, и является одной из це-тральных проблем медико-биологической науки, интенсивно изучаемой в последние годы во всем мире [33, 40].
В большинстве тканей выживание клетки, по-видимому, зависит от постоянного наличия соответствующих сигналов, идущих от соседних клеток и из внеклеточного матрикса. Клетки большинства органов подвергаются апоптозу, если будут культивироваться в отсутствие экзогенных поддерживающих факторов. Смерть в этих случаях скорее всего наступает даже при отсутствии синтеза белка de novo. Этот факт предполагает, что белки, которые опосредуют апоптоз, постоянно экспрессируются у многих типов клеток [41]. Одна из возможных интерпретаций этих результатов заключается в том, что большинство клеток запрограммированы на совершение "самоубийства", если поддерживающие сигналы не будут поступать из окружающей среды постоянно или через регуляторные интервалы. Однако некоторые типы физиологической гибели клеток включают индукцию апоптоза через механизмы, требующие синтеза новых белков.
В настоящее время существует две точки зрения относительно природы механизмов, запускающих апоптоз: первая - индукторы апоптоза деблокируют предсуществующую генетическую программу и готовый механизм реализации гибели; вторая - имеет место абберантная реализация сигналов, в норме приводящих к пролиферации или дифференци-
- 53 -
ИММУНОЛОГИЯ № 1, 2013
Таблица 1
Ингибиторы и активаторы апоптоза (по Thompson C., 1995) [40]
Ингибиторы апоптоза
Физиологические Гены вирусов Фармакологические
Факторы роста EIB аденовируса Ингибиторы кальпаина
Экстраклеточный матрикс р35 Baculovirs Ингибиторы цистеиновых протеаз
Лиганд CD40 IAP Baculovirus Индукторы опухолей
Нейтральные аминокислоты crvA Cowpox
Цинк BHRF1, LMPI виру-
Андрогены са Эпштейна-Барр
Эстрогены LVW5 вируса
IL-2, IL-3, IL-4, IL-10 африканской свиной
IFN-a лихорадки yI34,5 вируса герпеса
Индукторы апоптоза
Агенты, вызываю- Агенты, связанные с Токсины
Физиологические активаторы щие повреждение лечением каких-либо заболеваний
Семейство TNF: TNFa, Fas Воздействие темпе- Химиопрепараты: Этанол
TGFP ратуры цисплатин b-Амилоид-
Нейротрансмиттеры: Вирусная инфекция доксорубицин ный пептид
глутамин Онкогены myk, rel, блеомицин
бактериальные токсины EIA метотрексат
дофамин Опухолевые супрес- винкристин и др.
^метил^-аспартат соры: р53 у-излучение
Устранение ростовых факторов Цитотоксические УФ-излучение
Потеря контакта с матриксом Т-клетки
Кальций Оксиданты
Глюкокортикоиды Свободные ради-
IL-1, IL-10 калы
IFN-Y Антиметаболиты
ровке клеток [18]. Многообразие индукторов и ингибиторов апоптоза представлено в табл. 1.
Следует отметить, что наряду с апоптозом, индуцированным сигналом, апоптотический процесс может развиться при недостатке определенных сигналов (ростовые факторы и другие активаторы, препятствующие реализации внутренней программы клеточного "самоубийства") - "пассивный апоптоз", или "апоптоз по умолчанию", свойственный клеткам с высоким уровнем дифференциации [10, 37]. Так, отсутствие IL-2 индуцирует апоптоз Т-лимфоцитов [35], ростовых цитокинов (колониестимулирующие факторы, IL-3, эритропоэтин) - стволовых клеток гемопоэза, а TNFa и IL-5 - моноцитов, эозинофилов, эндотелиальных клеток. Известен защитный эффект от апоптоза и других цитокинов: IL-1, IL-4, IL-7, IL-10, IL-15, интерферона (IFN)-y [27]. Вместе с тем для этих же "защитных'' цитокинов показана способность в ряде случаев вызывать апоптоз.
Совершенно очевидно, что регуляция апоптоза так же сложна, как и регуляция клеточной пролиферации [17, 19, 33] (см. схему).
Не вызывает сомнения то, что программированная клеточная гибель играет ключевую роль в судьбе всех ядросодержащих клеток организма животных. Она обеспечивает равновесие клеток в тканях, отмирание ненужных образований в эмбриогенезе, поддерживает генетическую стабильность организма за счет самоуничтожения генетически поврежденных клеток [11, 12, 30]. Нарушение гомеостаза организма при огромном количестве патологий, в том числе при иммунопатологических реакциях, связано с подавлением или усилением апоптоза [9, 29, 40].
Особое значение апоптоз имеет для иммунной системы - одной из главных гомеостатических систем организма, так как жизненный цикл иммунокомпетентных клеток (ИКК) характеризуется многократными процессами активации, дифференцировки и пролиферации [8, 13, 18, 36, 42].
Феномен программированной клеточной гибели помог объяснить тотальную гибель кортикальных тимоцитов во взрослом организме. Большинство незрелых Т-клеток бесполезны или вредны в силу неправильной реанжировки Т-клеточного рецептора или аутореактивности. Более 95% тимоцитов, поступающих в тимус, удаляются путем апоптоза в ходе их обучения и селекции. На периферии зрелые Т-клетки, распознающие собственные антигены, также гибнут при периферической клональной делеции, которая происходит с участием Fas-системы, поскольку погибающие при этом клетки активируются путем взаимодействия с элементами, экспрессирующими аутоантигены [20, 36, 37]. Установлено, что гибель тимоцитов под влиянием глюкокортикоидов и Т-лимфоцитов под влиянием цитокинов также происходит в результате программированной клеточной смерти [35, 44].
Известно также, что запрограммированная гибель является основным естественным механизмом положительной и отрицательной селекции Т- и В-лимфоцитов, направленной на элиминацию клеток с неполноценными антигенраспоз-нающими рецепторами или обладающими способностью реагировать против "своего" [7].
Контролируемый апоптоз рассматривается как главный механизм поддерживания оптимального баланса в иммунной системе. Однако во многих случаях дефектность координации апоптоза приводит к серьезным нарушениям в иммунной системе как в сторону подавления (аутоиммунная патология,
Гипотетическая модель регуляции гибели клетки (по Steller H.) [39]
- 54 -
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ АЛЛЕРГОЛОГИЯ
Таблица 2
Болезни, связанные с торможением и усилением апоптоза (по Владимирской Е.Б. [4])
Болезни, связанные с торможением апоптоза Болезни, связанные с усилением апоптоза
Злокачественные опухоли: СПИД
некоторые острые лейкозы Нейрогенеративные изменения:
ХМЛ с химерным геном abl/bcr болезнь Альцгеймера
фолликулярная лимфома болезнь Паркинсона
рак с мутацией гена р53 боковой амиотрофический склероз
гормонозависимые опухоли пигментная ретинопатия
рак молочных желез регенерация
рак простаты Миелодиспластические синдромы:
рак яичников апластическая анемия
Аутоиммунные заболевания: Ишемические повреждения:
системная красная волчанка инфаркт миокарда
гломерулонефрит инсульт
Вирусные инфекции: краш-синдром
вирусы герпеса Токсическое поражение печени:
вирусы оспы алкогольный цирроз
аденовирусы
Примечание. ХМЛ - хронический миелоидный лейкоз.
иммуноонкология), так и усиления (иммунодефициты) за-программированой клеточной гибели.
Нарушения апоптоза могут стать причиной аутоиммунных, лимфопролиферативных, нейротофических, онкологических и других заболеваний, поскольку и подавление, и усиление его ведут к патологическим процессам [7, 8, 13, 40] (табл. 2).
Развитие иммунодефицитного состояния может быть опосредовано главным образом негативными последствиями активации, при которых отсутствие второго сигнала способствует запрограммированной гибели. Апоптотическая гибель активированных клеток иммунной системы возможна при отсутствии оптимальных рецепторных и/или медиаторных физиологических взаимодействий, необходимых для дальнейшего развития иммунных реакций. Многие приобретенные иммунодефициты могут быть связаны с эффектом негативной актиации. Показано, что пролиферативная активность Т-клеток и их повышенный апоптоз наблюдаются в культуре лимфоцитов, лишенных IL-2 [13].
В настоящее время ни у кого не вызывает сомнения роль апоптоза в патогенезе вторичных иммунодефицитов (ВИД). Иммунодефициты, в основе которых ведущую роль занимает повышенный (патологический) апоптоз клеток иммунной системы, в первую очередь Т-лимфоцитов и их субпопуляций, Л.В. Ковальчук и А.Н. Чередеев [7, 8] предложили называть апоптотическими иммунодефицитами (АИД). Среди многочисленных причин, вызывающих ВИД, в том числе АИД, предпочтение следует отдать патогенным микроорганизмам. Их взаимоотношения с хозяином реализуются в основном через иммунную систему. Микроорганизм мимикрирует под те или иные антигенные структуры хозяина, активно блокирует различные этапы иммунного ответа или вызывает тяжелые эффекты в иммунной системе, ведущие к недостаточности ее реагирования на антигены. В определенной степени в качестве АИД можно трактовать ВИЧ-инфекцию, для которой характерно снижение как количества, так и функции ключевых
клеток иммунной системы - CD4+Т-лимфоцитов. При этом апоптоз редко поражает CD4+Т-лимфоциты, инфицированные ВИЧ-1, поэтому процессу подвержены расположенные рядом клетки. Таким образом инфицированные ВИЧ-1 клетки защищаются от апоптоза, что обеспечивает жизненный цикл вируса, тогда как гибель неинфицированных клеток иммунной системы приводит к тяжелой иммуносупрессии в результате апоптоза. Подобный механизм формирования АИД установлен и для других вирусных инфекций, например для инфекции, вызываемой вирусом Эпштейна-Барр.
Предполагают, что причиной быстропротекающего туберкулеза является АИД в результате высокого уровня гибели Т-лимфоцитов [16]. Причиной транзиторного поствакцинального иммунодефицита при холере также является апоптоз ИКК [1].
Таким образом, состояние иммунной системы может быть во многих случаях решающим фактором при развитии самых разнообразных патологических состояний у человека. Сегодня уже ни у кого не вызывает сомнений тот факт, что иммунологические механизмы так или иначе участвуют в развитии практически любых патологических состояний, в том числе инфекционного процесса, развитию и более тяжелому течению которого способствует апоптоз ИКК [5, 6].
Иммунодефицит и инфекция постоянно сопровождают друг друга. При первичных формах иммунодефицита инфекционный процесс развивается на фоне порока развития иммунной системы, а патогены усугубляют ее недостаточность [6]. Так, установлено, что повышение уровня апоптоза периферических Т-клеток на первых этапах инфекции является механизмом ограничения системной воспалительной реакции. Однако индуцированная бактериями гибель Т-клеток на поздних стадиях заболевания приводит к ослаблению иммунного ответа (лимфопения) и генерализации инфекции [15].
Многие патогенные бактерии обладают механизмами, направленными на управление клеточной гибелью, что позволяет им поддерживать оптимальные условия развития инфекции. Механизмы индукции и подавления апоптоза, выработанные микроорганизмами, весьма разнообразны, они реализуются в результате сложного взаимодействия биологически активных бактериальных молекул с конкретными мишенями сигнальных путей, ведущих к апоптозу.
Обычно апоптоз инфицированных клеток является защитной реакцией организма хозяина на появление инфекционного агента, так как гибель клеток способствует быстрой элиминации возбудителя. Поэтому многие патогенные микроорганизмы подавляют апоптоз, что обеспечивает возможность развития инфекции и хронизации процесса [25]. Это особенно характерно для облигатных внутриклеточных паразитов (хламидии, риккетсии, эрлихии). Поддерживая жизнь клетки хозяина, они обеспечивают свое выживание и длительную персистенцию [24, 26, 34, 43]. Для облигатных внутриклеточных бактерий гибель клетки хозяина означает потерю среды обитания. Поэтому контроль клеточной гибели является жизненно важной стратегией этих патогенов.
Установлено, что риккетсии и эрлихии могут подавлять апоптоз при участии транскрипционного фактора NF-kB, а хламидии - с помощью белков, синтезируемых метаболически активными ретикулярными тельцами [6].
Факультативные внутриклеточные паразиты (сальмонеллы, шигеллы, микобактерии, листерии и др.) в отличие от облигатных способны как индуцировать апоптоз, так и в некоторых случаях подавлять его, что позволяет им противостоять защитным факторам организма или сохранять оптимальные условия существования.
Большинство внеклеточных микроорганизмов, к которым относится Bordetella pertussis, активируют апоптоз, что является необходимым этапом вызываемого ими инфекционного процесса [32,34]. Так, индукция микробами апоптоза макрофагов защищает бактерии от фагоцитоза, способствуя их выживанию. В том случае, когда макрофаги защищают мукоз-
- 55 -
ИММУНОЛОГИЯ № 1, 2013
ный слой от проникновения бактерий, апоптоз макрофагов создает условия для проникновения возбудителя в подлежащие ткани и даже в кровь и другие органы. Кроме того, гибель клеток путем апоптоза, а не некроза, более благоприятна для бактерий, так как в этом случае не запускаются воспалительные реакции [43]. А индукция гибели эпителиальных и эндотелиальных клеток нарушает барьерную функцию клеток, но осуществленная в несколько отличающихся условиях (внутренние и внешние факторы микроокружения клеток, дефицит факторов, обеспечивающих пролиферацию), она может привести к совершенно противоположному эффекту - к AICD (activation induced cell death). Установлено, что Th1-клетки более чувствительны к AICD, чем ТЙ2-клетки. Усиление AICD наблюдается при некоторых вирусных инфекциях (ВИЧ), туберкулезе, септических состояниях [14].
Таким образом, совершенно очевидна роль апоптоза в формировании иммунопатологических процессов, способствующих развитию инфекционных заболеваний и опосредующих тяжесть их течения.
Заключение. J. Kerr и соавт. [31] выдвинули концепцию фундаментальности апоптоза, его биологической значимости наравне с митозом и принципиальном отличии от некроза (патологическая гибель в результате острого поражения) своей "сознательностью" выбора дороги смерти ради спасения клеточной популяции. Клетки, вступившие на путь апоптоза, претерпевают стереотипные морфологические и биохимические изменения и приобретают "апоптозный фенотип" (уменьшение размера, сморщивание, уплотнение и фрагментация хроматина). Регуляция клеточной смерти так же сложна, как и регуляция клеточной пролиферации, и она является одной из центральных проблем медико-биологической науки, интенсивно изучаемой в последние годы во всем мире. Особое значение апоптоз имеет для иммунной системы - одной из главных гомеостатических систем организма, так как жизненный цикл ИКК характеризуется многократными процессами активации, дифференцировки и пролиферации. Контролируемый апоптоз рассматривается как главный механизм поддержания оптимального баланса в иммунной системе. Сегодня уже ни у кого не вызывает сомнений тот факт, что иммунологические механизмы так или иначе участвуют в развитии практически любых патологических состояний, в том числе инфекционного процесса, развитию и более тяжелому течению которого способствует апоптоз ИКК. Большинство внеклеточных микроорганизмов активируют апоптоз, что является необходимым этапом вызываемого ими инфекционного процесса. Так, индукция микробами апоптоза макрофагов защищает бактерии от фагоцитоза, способствуя их выживанию. Таким образом, совершенна очевидна роль апоптоза в формировании иммунопатологических процессов, способствующих развитию инфекционных заболеваний и опосредующих тяжесть их течения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Васильева Г.И., Иванова И.А., Тюкавкина С.Ю. и др. Иммунорегуляторная активность фракций регуляторных пептидов, секретируемых нейтрофилами, на модели макрофагов. Мед.иммунол. 2010; 12(4-5): 305-310.
2. Владимиров Ю.А. Биологические мембраны и незапрограммированная смерть клетки. Соросов. образовав журн. 2000; 6(9): 120-125.
3. Владимирская Е.Б. Механизмы апоптоза клеток крови. Лаб. мед. 2001; 4: 47-54.
4. Владимирская Е.Б. Апоптоз и его роль в регуляции клеточного равновесия. Клин. лаб. диагн. 2002; 11: 25-32.
5. ЖелезниковаГ.Ф., Васякина Л.И., МонаховаН.Е. и др. Апоптоз и иммунный ответ у детей с острым инфекционным монону-клеозом. Иммунопатол., аллергол., инфектол. 2000; 8: 87-94.
6. Зигангирова Н.А., Гинцбург А.Л. Роль апоптоза в регуляции инфекционного процесса. Журн.микробиол. 2004; 6: 106-113.
7. Ковальчук Л.В., Чередеев А.Н. Апоптогенные механизмы возникновения иммунодефицитных заболеваний. Журн.микробиол. 1999; 5: 47-52.
8. Ковальчук Л.В., Чередеев А.Н. Новые иммунопатогенетические взгляды: апоптотические иммунодефициты. Аллергол. и иммунол. 2000; 1(1): 24-30.
9. Козлов В.А. Гомеостатическая пролиферация лимфоцитов в аспекте иммунопатогенеза различных заболеваний. Иммунология 2006; 6: 378-382.
10. Маянский А.Н., Маянский Н.А., АбаджидиМ.А. Апоптоз: начало будущего. Журн.микробиол. 1997; 2: 88-94.
11. Маянский А.Н., Маянский Н.А., Заслевская М.И. и др. Апоптоз нейтрофилов. Иммунология 1999; 6: 12-19.
12. Новиков Н.А. (ред.). Программированная клеточная гибель. СПб; 1996.
13. Сепиашвили Р.И., Шубич М.Г., Колесникова Н.В. и др. Апоптоз в иммунологических процессах. Аллергол. и иммунол. 2000; .1(1): 15-23.
14. Чередеев А.Н., Ковальчук Л.В. Апоптоз как важный этап оценки иммунного статуса по патогенетическому принципу. Клин.лаб.диагн. 1997; 7: 31-35.
15. Черных Е.Р., Норкин М.Н., Леплина О.Ю. и др. Апоптоз периферических Т-клеток и его роль в патогенезе генерализованной бактериальной инфекции. Rus. J. Immunol. 2001; 6: 131-146.
16. Шилько Т.А., Уразова О.И., Новицкий В.В. и др. Апоптоз, микро- и макроэлементный состав лимфоцитов крови у больных туберкулезом легких. Клин. лаб. диагн. 2008; 8: 24-26.
17. Щигленко Н.А. Регуляция программированной клеточной гибели Т-лимфоцитов человека in vitro в норме и при иммунопатологии: Автореф. дис. ... канд. ... наук. М.; 1999.
18. Ярилин А.А. Апоптоз и его место в иммунных процессах. Иммунология 1996; 2: 10-23.
19. Ярилин А.А. Апоптоз. Природа феномена и его роль в целостном организме. Пат. физиол. 1998; 2: 38-48.
20. Ярилин А.А. Межклеточная кооперация при иммунном ответе. Выбор клеткой формы ответа. Иммунология 1999; 1: 17-24.
21. Aller R.G., Ballin K. Oxidative influence on development and differentiation: an overview of free radical theory of development. Free Radic. Biol. Med. 1989; 6: 631-661.
22. Arends M.J., Wyllie A.H. Apoptosis. Mexanism and role in pathology. Intern.Rev.Exp.Pathol. 1991; 32: 223-254.
23. De Duve C. From cytases to lysosomes. Fed.Proc. 1964; 23: 1045-1049.
24. Deneker G., Declercq W., Geuijen C.A.W. et al. Yersinia enterocolitica YopP-induced apoptpsis of macrophages involves the apoptotic signaling cascade upstream of Bid. J.Biol.Chem. 2001; 276: 19706-19714.
25. FicherS.F., Hacker G. Characterization of antiapoptotic activities of Chlamydya pneumoniae in infected cells. Ann.N.Y.Acad.Sci. 2003; 1010: 565-567.
26. GaoL.-Y., Kwalk Y.A. The modulation of host cell apoptosis by intracellular bacterial pathogens. Trends Microbiol. 2000; 8(7): 306-313.
27. Geng Y., Shane R.B., Berencki K. et al. Chlamydya pneumoniae inhibits apoptpsis in human peripheral blood mononuclear cells through induction of IL-10. J.Immunol. 2000; 164: 5522-5529.
28. Grassme H., Jendrossek V., GulbinsE. Molekular mechanisms of bacteria induced apoptosis. Apoptosis 2001; 6: 331-445.
29 Huksmann A. Cell death in normal vertebrate ontogeny. Biol. Rev. 1951; 26: 59-63.
30. Janssen O., Sanzenbacher R., Kabelitz D. Regulation of activation-induced cell death of mature T-lymphocyte population. Cell Tissue Res. 2000; 301: 85-99.
31. Kerr J.F.R.,Wyllie A.H., Currie A.R. Apoptosis: a basic biological phenomenon with ade-ranging implication in tissue kinetics. Br. J. Cancer 1972; 26: 239-257.
32. KhelefN., ZychlinskyA., GuisoN. Bordetella pertussis induces apoptpsis in macrophages. Infect. and Immun. 1993; 61: 4064-4071.
33. Korsmeyer S. Regulators of cell death. Trends Genet. 1995; 11: 101-105.
34. Moss J.E., AliprantisA.O., ZychlinskyA. The regulation of apoptosis by microbial pathogens. Int. Rev. Cytol. 1999; 187: 203-259.
35. MouldingD.A., Quayle J.A., Hart C.A. et al. Mcl-1 Expression in human neutrophils: regulation by cytokines and correlation with cell survival. Blood. 1998; 92: 2495-2502.
36. Moulian N., Bidault J., Planche C. et al. Two signaling pathways can increase Fas expression in human thymocytes. Blood 1998; 92: 1297-1307.
- 56 -
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИММУНОЛОГИЯ
37. Nagata S. Apoptpsis by death factor. Cell. 1997; 88: 355-365.
38. Platt N., da Silva R.P., Gordon S. Recognizing death: the phagocytosis of л apoptotic cells. Trends Cell Biol. 1998; 8: 365-372.
39. Steller H. Mechanisms and genes of cellular suicide. Science 1995; 267: 1445-1456.
40. Thompson C.B. Apoptosis in the pathogenesis and treatment of desease. Science 1995; 267: 1456-1462.
41. VauxD.L., StrasserA. The molecular biology of apoptosis. Proc. Natl Acad. Sci. USA 1996; 93: 2239-2244.
42. Voll R.E., Herrmann M., Roth E.A. et.al. Immune-supressive effects of apoptotic cells. Nature 1997; 390: 350-351.
43. Weinrauch Y., ZychlinskyA. The induction of apoptosis by bacterial pathogens. Annu. Rev. Microbiol. 1999; 53: 155-187.
44. Wyllie A.H. Glucocorticoid-induced thymocyte apoptosis associated with endogenous endonuclease activation. Nature 1980; 284: 555-556.
Поступила 22.09.12
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИММУНОЛОГИЯ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 616-092:612.017.1]-02:614.72]-092.9
А.И. Смолягин, И.В. Михайлова, Е.В. Ермолина, С.И. Красиков, В.М. Боев
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БЕНЗОЛА И ХРОМА НА ИММУННУЮ систему организма
ГБОУ ВПО Оренбургская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития России (460000, г Оренбург, ул. Советская. д. 6)
Исследовали хроническое влияние бензола, хрома и их смеси на показатели клеточного и гуморального иммунитета у крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fr В опытных группах животных по сравнению с контролем установлено снижение уровня CD3, CD4, CD8 спленоцитов, относительного количества антителообразующих клеток (АОК) в селезенке (у мышей), абсолютного числа АОК на селезенку (у крыс и мышей), уровня гемагглютининов (у крыс). Установлено увеличение индуцированной продукции спленоцитов ИЛ-4 и снижение концентрации ИФН^, ИЛ-6.
Ключевые слова: CD3+-, CD4+-, CD8+-клетки, цитокины, хром, бензол, крысы, мыши 12. A.I. Smolyagin, I.V Mikhaylova, E.V Ermolina, S.I. Krasikov, V.M. Boev
EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF BENZENE AND CHROMIUM ON THE IMMUNE SYSTEM OF AN ORGANISM
Investigated the chronic effects of benzene, chromium or their mixtures on the indices of cellular and humoral immunity in rats of Vistar and mice (СВАхС57Б16^1. In experimental groups of animals compared to the control established by reduction of the level of CD3, CD4, CD8 splenocytes, relative to the number of antibody-producing cells (ASC) in the spleen (in mice), the absolute number of KLA in the spleen (rats and mice), the level of hemagglutinin (in rats). Installed increase the induced production splenocytes IL-4 and decrease in the concentration of ИФН^, IL-6.
Key words: CD3+, CD4+-and CD8+cells, cytokines, chromium, benzene, rats, mice
Для современной промышленной экологии характерно комбинированное, комплексное, сочетанное действие факторов производственной среды, которое приводит к полисистемному поражению организма. Многокомпонентность состава промышленных загрязнителей, включающих аллергенные и токсичные вещества, обусловливает наблюдаемые в последние годы изменения патоморфоза профессиональных заболеваний [1]. Свойствами иммунотоксичности обладают многие химические вещества органической и неорганической природы, входящие в состав промышленных выбросов, среди которых привлекают внимание соединения шестивалентного хрома (как металла переменной валентности) и бензол (представитель ароматических соединений), образующиеся в процессе горения топлива, работы нефтеперерабатывающих комплексов, автотранспорта. Интерес обусловлен особенностями распространения в окружающей среде, закономерностями их трансформации при проведении модельных
Смолягин Александр Иванович - д-р мед. наук. проф., зав. лаб., тел. 8(3532)77-71-72, e-mail: [email protected]
экспериментов и характером проявления биологического действия при поступлении в организм, так как даже в малых концентрациях (на уровне ПДК) они оказывают длительное воздействие [2, 9, 10]. В литературе имеются немногочисленные работы о влиянии бензола и хрома на отдельные иммунологические параметры. Известно, что при моделировании хронической интоксикации эксперименты необходимо проводить на лабораторных животных разных видов. Особый интерес может представлять исследование комбинированного воздействия органических и неорганических веществ на крысах и мышах с использованием современных лабораторных методов, имеющее медико-биологическое и гигиеническое значение для иммунологии и токсикологии [3]. Целью данного исследования явилась оценка динамики показателей клеточного и гуморального иммунитета у крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)F1 при хроническом воздействии бензола, хрома и их комбинации.
Материалы и методы. Эксперименты проведены на 156 здоровых половозрелых крысах-самцах Вистар массой 250300 г и 102 мышах (CBAxC57B16)F1 массой 18-20 г Все животные были разделены на 4 группы, содержались на стандарт-
- 57 -
