Научная статья на тему 'Современные представления о механизмах формирования иммунного ответа слизистой оболочки кишечника у детей раннего возраста'

Современные представления о механизмах формирования иммунного ответа слизистой оболочки кишечника у детей раннего возраста Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
111
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Трудный пациент
ВАК
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Современные представления о механизмах формирования иммунного ответа слизистой оболочки кишечника у детей раннего возраста»

8. Debiasse M.A., Wilmore D.W. What is optimal nutritional support? // New Horizons. 1994. № 2. P. 122-130.

9. Исаков Ю.Ф., Степанов Э.А., Красовская Т.В. Абдоминальная хирургия у детей: руководство. М.: Медицина, 1988. 416 с.

10. Ленюшкин А.И. Хирургическая колопроктология детского возраста: руководство для врачей. М.: Медицина, 1999. 368 с.

11. Badner JA, Sieber WK, Garver KL, Chakravarti A. A genetic study of Hirschsprung's disease // Am J Hum Genet. 1990. Vol. 46. P. 568-580.

12. Swenson O. Hirschsprung's Disease: A Review // Pediatrics. 2002. Vol. 109. №. 5. P. 914-918.

13. Rescorla FJ, Morrison AM, Engles D, West KW, Grosfeld JL // Hirschsprung's disease. Evaluation of mortality and long-term function in 260 cases // Arch Surg. 1992. Vol. 127. P. 934-941.

14. Soave F. Endorectal pull-through 20 years experience // J Pediatr Surg. 1985. Vol. 20. P. 568-579.

15. Ерпулева Ю.В. Диагностика и коррекция расстройств питания у больных детей с плановой и экстренной хирургической патологией / Дисс.. канд. мед. наук. М., 2003.

16. Боровик Т.Э. Энтеральное питание детей с хирургической патологией кишечника // Педиатрия. 2000. № 3. С. 66-68.

17. Владимиров Ю.А. Биологическая мембрана и патология клетки // Природа. 1987. № 3. С. 36-44.

18. MannervikB. Methods Enzimol. 1985. Vol. 113. P. 490.

19. Bredt DS, Snyder SH. Isolation of nitric oxide synthetase, a calmodulin-requiring enzyme // Proc Natl Acad USA. 1990. Vol. 87. P. 685-689.

20. Капищенко А.И. Медицина, лабораторные технологии: справочник. СПб., 1999. Т 2. С. 23.

21. Mihara M., Uchiyama M. etal. Biochem Med 1980: 23: 302.

22. Freidovich I. Fundamental aspects of reactive oxygen species, or what's the matter with oxygen? // Ann NY Acad Sci. 1999. Vol. 893. P. 13.

23. McCord JM. The evolution of free radicals and oxidative stress // Am J Med. 2000. Vol. 108. P. 652.

24. Wu G, Meininger CJ. Regulation of nitric oxide synthesis by dietary factors // Annu Rev Nutr. 2002. Vol. 22. P. 61.

25. Galban C, Montejo JC, Mesejo A, Marco P, Celaya S, Sanchez-Segura JM, Farre M & BrygDJ. An immune-enhancing enteral diet reduces mortality rate and episodes of bacteremia in septic intensive care unit patients // Critical Care Medicine. 2001. Vol. 28. P. 643-648.

26. Zaloga GP. Immune-enhancing enteral diets: Where's the beef? // Critical Care Medicine. 1998. Vol. 25. P. 1143-1146.

Современные представления о механизмах формирования иммунного ответа слизистой оболочки кишечника у детей раннего возраста

М.И. Дубровская, Ю.Г. Мухина, Л.И. Кафарская, П.В. Шумилов Курс гастроэнтерологии и диетологии ФУВ ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет» Росздрава, Москва

Пищеварительный тракт человека представляет собой открытую систему, посредством которой осуществляется его контакт с внешней средой и заселяющим ее миром микробов. В настоящее время считается доказанным, что качественный и количественный состав колонизирующей микрофлоры контролируют факторы естественной резистентности и иммунологической защиты, созревание которых происходит по мере взросления ребенка. Контакты с бактериальными антигенами определяют созревание иммунной системы, а состав микрофлоры кишечника должен косвенно отражать особенности физиологического состояния как защитных, так и других систем организма в различные периоды жизни.

В реализации иммунных механизмов на уровне ЖКТ участвуют нормальная микрофлора, лимфо-идная ткань, ассоциированная со слизистой оболочкой кишечника, и цитокины как фактор межклеточного взаимодействия.

В последнее десятилетие обнаружены и активно изучаются такие структуры системы врожденного иммунитета, как «патоген-ассоциированные молекулярные образы», или PAMP (patogen-asso-ciated molecular patterns), и соответствующие им рецепторы врожденной иммунной системы - «об-разраспознающие рецепторы», или PRR (pattern-recognition receptors). Наиболее известными PAMP являются бактериальный липополисахарид (гра-мотрицательные бактерии), липотейхоевые кислоты (грамположительные бактерии), пептидогли-кан (грамотрицательные и грамположительные бактерии) маннаны, бактериальная ДНК, двуспи-ральная РНК (вирусы) и глюканы (грибы) [1].

Несмотря на значительные химические различия этих веществ, все РАМР имеют общие свойства:

• РАМР синтезируются только микроорганизмами; их синтез отсутствует в клетках макроорганизма. В связи с этим распознавание РАМР каким-либо из PRR является сигналом о наличии в организме хозяина инфекции;

• РАМР являются наиболее общими в мире микроорганизмов структурами, характерными для больших групп (целых классов) патогенов. Например, ЛПС входит в состав клеточной стенки всех грамотрицательных бактерий, и его распознавание сигнализирует о любой грамотрица-тельной инфекции;

• структуры в составе РАМР, распознаваемые PRR (а значит, и врожденной иммунной системой), являются важными для выживания и па-тогенности микроорганизмов. В соответствии с этим РАМР имеют наиболее низкую скорость структурных изменений в процессе эволюции микроорганизмов. Если же изменения в РАМР все-таки происходят, то наиболее часто это сопровождается утратой агрессии патогена по отношению к организму хозяина.

К рецепторам, распознающим патогены, относят Scavenger-рецепторы («мусорщики»), NOD-ре-цепторы (распознают внутриклеточные патогены) и семейство Toll-like (Toll-подобные) рецепторов (TLR). «Образраспознающие рецепторы» PRR по структурным характеристикам относятся к нескольким классам белковых молекул, а по функции делятся на две группы: эндоцитозные и сигнальные (табл. 1) [1].

Эндоцитозные PRR (маннозные и Scavenger-ре-цепторы) экспрессированы на поверхности фагоцитов. После распознавания соответствующего РАМР они опосредуют поглощение и доставку к лизосомам патогена, где впоследствии происходит его разрушение с образованием антигенных детер-

Таблица 1. Классификация и специфичность рецепторов врожденной иммунной системы [1]

Тип PRR PRR Лиганды Тип патогена

Эндо- Маннозные Углеводы и гликопротеиды с высоким содержанием маннозы (маннаны) грам-[+], грам-[-], грибы

цитозные Scavenger ЛПС, пептидогликаны, липотейхоевые кислоты грам-[+], грам-[-

TLR-1 Триациллипопептиды, модулин M. tuberculosis грам-[+], грам-[-

TLR-2 Липопротеиды большинства патогенов, пептидогликаны, липотейхоевые и маннуроновые кислоты, порины Neisseria, атипичные ЛПС, факторы вирулентности Yersinia, вирионы CMV, зимозан грам-[+], грам-[-], грибы, вирусы

TLR-3 Двунитчатая РНК вирусы

TLR-4 ЛПС грамотрицательных бактерий, HSP60, полимерные маннуроновые кислоты, флаволипиды, тейхуроновые кислоты, пневмолизин, оболочечный белок RSV грам-[+], грам-[-], вирусы

Сигнальные TLR-5 Флагеллин грам-[+]

TLR-6 Диациллипопептиды, модулин, липотейхоевая кислота, зимозан грам-[+], грибы

TLR-7 Однонитчатая РНК, синтетические вещества вирусы

TLR-8 Однонитчатая РНК, синтетические вещества вирусы

TLR-9 Неметилированная CpG ДНК грам-[+], грам-[-

TLR-10 Неизвестны

TLR-11 Уропатогенные бактерии

NOD1 Пептидогликаны (GM-Tridap) грам-[+]

NOD2 Пептидогликаны (ГМДП) грам-[-]

ю о о

OJ

о

I—

ю

(V

J

го

.сх

минант, и запускают классическим иммунныи ответ. Очевидно, именно через эндоцитозные PRR преимущественно реализуется ответ на антигены вакцин. Среди сигнальных рецепторов центральное место занимают TLR и NOD (nucleotide-bind-ing oligomerization domain) рецепторы. Из четырех белков NOD-семеИства NOD1 и NOD2 относятся к PRR. В качестве РАМР для этих PRR выступают различные фрагменты пептидогликана - основного компонента клеточноИ стенки всех бактериИ. NOD1 распознает диаминопимелатсодержащиИ мурамилтрипептид (GM-TriDap), а NOD2 - минимальный биологически активныИ фрагмент пеп-тидогликана - глюкозаминилмурамилдипептид (ГМДП). Обнаружено, что TLR-7, -8, -9 и оба NOD-рецептора находятся в цитоплазме. Подобная локализация и специфичность этих PRR свидетельствует о существовании у клеток системы «оповещения о несанкционированном прорыве» любого бактериального патогена внутрь клетки или «побега» его из фаголизосомы.

Наиболее изучено семеИство сигнальных белков - Toll-подобных рецепторов, названных по аналогии с Toll-рецепторами, которые впервые были обнаружены в 1992 г. у плодовоИ мушки (Drosophila melanogaster). Toll-белок участвует в эмбриональном развитии дрозофилы, а именно регулирует дорзовентральную полярность насекомого. Спустя четыре года было замечено, что дрозофилы, мутантные по этому рецептору, гибнут от грибковоИ инфекции, но устоИчивы к другим инфекциям. Это было первым указанием на то, что Toll-белки первыми оповещают (Toll в переводе с англиИского - звонить в колокол) иммунную систему о появлении патогена. Вскоре у дрозофилы были обнаружены Toll-рецепторы, отвечающие за резистентность к другим микроорганизмам [2].

Впоследствии ТЬК были найдены также у растений, амфибий, рыб и других животных. ТЬК способны распознавать консервативные микробные структуры (РАМР) и активировать эволюционно древний сигнально-трансдуктивный путь, участником которого является фактор транскрипции МБхкВ - эффектор транскрипции, активирующий синтез провоспалительных цитокинов.

У человека к настоящему времени уже иденти-фицированно 13 генов, кодирующих синтез ТЬК [3, 4]. ТЬК считаются наиболее древним семейством белков среди образраспознающих рецепторов. Они обнаружены на макрофагах, дендритных клетках, эозинофилах, тучных клетках, естественных киллерах, Т- и В-лимфоцитах, интестиналь-ных эпителиоцитах. ТЬК генетически обусловлены, в небольших количествах обнаруживаются уже при рождении ребенка, и только после контакта с микрофлорой количество рецепторов увеличивается [5].

Большинство ТЬК располагаются на поверхности клеток, реже - в цитоплазме, в области аппарата Гольджи. На мембране клеток обычно находятся те ТЬК, которые связываются с микроорганизмами, развивающимися вне клеток (бактериями, простейшими, грибами). На вирусы же и другие внутриклеточные микробы нацелены ТЬК, расположенные на внутренних структурах клеток. Работают ТЬК, как оказалось, парами, что помогает распознавать значительно больше типов веществ. И если сначала казалось, что ТЬК узнают лишь молекулярные структуры, характерные для различных микроорганизмов, то в последнее время накапливаются данные о том, что они могут реагировать на разнообразные аллергены [3].

По химическому составу ТЬК представляют собой трансмембранные гликопротеиды, характери-

Таблица 2. Основные типы клеток - продуцентов цитокинов [12]

Клетки-продуценты Индукторы цитокинов Кинетика выработки Продуцируемые цитокины

Стромальные клетки (фибробласты, эндотелиальные клетки) Контактные взаимодействия, бактериальные продукты В пределах часа мРНК, через 3-4 часа пик секреции цитокинов ГМ-, Г-, М-КСФ; ИНФр ИЛ-6, 7, 8, 11

Моноциты /макрофаги Бактерии и их продукты, полиэлектролиты, форболовые эфиры В пределах часа мРНК, через 6-14 часов пик секреции цитокинов ИЛ-1, 6; ФНОа ИЛ-10, 12, 15; ГМ-, Г-, М-КСФ, ТФРр, ИНФа, хемокины

Th1 Связывание антигена/митогена через "ГО^З / CD28+ ИЛ-12 Через 5-8 часов мРНК, через 10-48 часов пик секреции цитокина ИЛ-2, ИНФу, ФНОа и р, ИЛ-3, ГМ-КСФ, хемокины

Th2 Связывание антигена / митогена+ ИЛ-4 Через 5-8 часов мРНК, через 24-48 часов пик секреции цитокинов ИЛ-4, 5, 6, 9, 10, 13,3; ГМ-КСФ, хемокины

Примечание. ИНФ - интерферон, ТФР - трансформирующий фактор роста.

зующиеся повторами, обогащенными лейцином. Подобные структуры пространственно образуют форму подковы, которая, как полагают, формируется с учетом молекулярных форм, ассоциированных с патогеном. Это обеспечивает специфическое соединение каждого вида TLR с определенным типом молекул, присутствующих у большой группы микроорганизмов, но отсутствующих в организме хозяина. Специфичность присоединения, видимо, определяется третичной структурой этих молекул (рис. 1) [6]. Другая часть TLR при этом претерпевает изменения, ведущие к активации одного из путей передачи сигнала с периферии клетки к ядру. Далее в результате активации ядерных факторов начинается транскрипция РНК с последующим синтезом белков. Клетка активируется, в ней начинается активный синтез разнообразных цитокинов [7, 8] (рис. 2).

Конечным результатом взаимодействия сигнальных PRR с РАМР является индукция экспрессии большого количества генов и, в частности, генов провоспалительных цитокинов (рис. 2). Показано, что экспрессия цитокинов эпителиоцитами происходит при участии фактора транскрипции NF-лВ, являющегося компонентом эволюционно древнего регуляторного сигнал-трансдуктивного пути [9]. NF-лВ, являясь ДНК-связывающим белком и эффектором транскрипции, активируется множеством провоспалительных стимулов и участвует в синтезе de novo провоспалительных цитокинов, хемокинов, белков адгезии, необходимых для реализации иммуновоспалительной функции. Провоспалительные стимулы активируют NF-лВ через регулируемое фосфорилирование, убиквитинацию и протеолиз его ингибитора (IkB). В покое NF-kB связан со своим ингибитором (IkB), так что его сигнальная аминокислотная последовательность, отвечающая за транспорт в ядро, маскируется, и NF-kB остается в цитоплазме. Фосфо-рилирование IkB с помощью IkB-киназ (IkKa и IkKb) приводит его к деградации, что позволяет NF-kB транслоцироваться в ядро, связываться с энхансерными последовательностями и активировать транскрипцию генов-мишеней, кодирующих синтез медиаторов воспаления, например IL-1, IL-8, TNFa. Было установлено, что целый ряд пато-ген-ассоциированных молекулярных паттернов (LPS, пептидогликаны, флагеллины, одноцепочеч-ные молекулы ДНК, бактериальные и грибковые липопротеиды) запускают TLR опосредованную активацию NF-kB. Помимо цитокинов мишенями для NF-kB служат гены молекул адгезии, острофазовых белков, ферментов воспаления (NO-син-тазы и циклооксигеназы, молекул ГКГС и т. д.).

Патогенные микроорганизмы соединяются с TLR эпителиального слоя ЖКТ и активируют их

Рис. 2. Процесс активации клетки

врожденный иммунитет

некрофил

N!t

tUI - 4 ,

адаптивный иммунитет

В-лимфоцит (большей)

Г-Лкмфоииг

(рис. 3). Клетки эпителия начинают продуцировать хемокины, которые привлекают к этому месту клетки врожденного иммунитета - нейтро-филы и макрофаги. Они фагоцитируют вторгшиеся микробы. Если микроорганизмов много, они активируют ТЬБ. на клетках врожденного иммунитета. С одной стороны, это усиливает фагоцитоз микроорганизмов. С другой - дендритные клетки передают переработанный микробный антиген в комплексе с молекулой МНС2 на Т- и В-лимфоциты и продуцируют набор цитокинов. В результате развивается адаптивный иммунный ответ по первому типу (созревают цитотоксиче-ские Т-лимфоциты, убивающие микроорганизмы) или по второму типу (созревают плазматические клетки, которые продуцируют антитела, связывающие микроорганизмы) [11].

Для реализации эффекта с сигнальных РКБ. не требуется пролиферации клеток и формирования антиген-специфического клона (необходимых при адаптивном иммунном ответе), эффекторные реакции после распознавания данными рецепторами РАМР наступают немедленно, что объясняет высокую скорость врожденных иммунных реакций.

Гуморальная составляющая межклеточных взаимодействий в иммунной системе опосредуется продуктами взаимодействующих клеток - цито-кинами (табл. 2). Это белковые или полипептидные продукты активированных клеток иммунной системы, которые являются медиаторами межклеточных коммуникаций при иммунном ответе, гемопоэзе и развитии воспаления, эффекторами некоторых реакций иммунитета и служат связующим звеном между иммунной и другими системами организма. Значение цитокинов существенно выходит за рамки иммунологии, поскольку они

Рис. 3. Патогенные микроорганизмы в эпителиальном слое

ЖКТ

ю о о

OJ

СV

го

.сх

играют важную роль в кроветворении, развитии патологии и т. д. Цитокины традиционно подразделяют на несколько групп: интерлейкины (факторы взаимодействия между лейкоцитами), ин-терфероны (цитокины с противовирусной активностью), факторы некроза опухолей (цитокины с цитотоксической активностью), колониестимули-рующие факторы (гемопоэтические цитокины). Границы между группами условны.

Бактериальные продукты существенно усиливают выработку цитокинов, активация генов ци-токинов происходит в моноцитах и макрофагах в пределах одного часа, и в ближайшие часы цито-кин уже можно обнаружить в среде. Среди выделяемых этими клетками цитокинов преобладают факторы, участвующие в развитии воспаления.

Цитокины образуют высоконадежную систему близкодействующих факторов, тесно взаимосвязанных на уровне продукции и осуществления эффекта. Для системы цитокинов характерна избыточность: каждая их разновидность может продуцироваться разными клетками (в связи с этим разделение их на моно- и лимфокины условно). Однако клетки одного и того же типа могут сек-ретировать разные цитокины. Все цитокины полифункциональны, для них характерно значительное перекрывание функций, они могут усиливать или угнетать как выработку, так и функции друг друга. Цитокины обусловливают дифференциров-ку цитотоксических клеток (интерферон-у, ИЛ-2 и 12). Они определяют также дифференцировку Т-хелперов на субпопуляции ТЬ1 и ТЬ2: первое направление развития поддерживается ИЛ-12 и ин-терфероном-у, второе - ИЛ-4. Роль цитокинов по отношению к В-клеткам проявляется главным образом в переключении изотипов иммуноглобулинов: ИЛ-4 вызывает переключение на 1§С1 и 1§Е, интерферон-у - на 1§С2а и 1§С3, трансформирующий фактор роста Ь1 - на 1§С2Ь и 1§Л. Нарушение регуляции цитокинов может привести к неконтролируемой активации иммунного ответа [9]. Биологический эффект цитокинов реализуется в форме иммунного ответа, толерантности или иммунопатологии.

То11-подобные рецепторы, так же как и РКК, консервативны и являются носителями эволюционной памяти о микробных патогенах. Первоначальный контакт с антигеном определяет структуру иммунного ответа и преобладающий характер иммунной защиты [12].

Иммунный ответ новорожденных детей имеет свои особенности. Для него характерно большее количество «наивных» Т-лимфоцитов (С045КЛ+) в слизистой оболочке ЖКТ, замедленный клеточ-но-опосредованный ответ (ТЬ1). В первые дни жизни значительно снижена продукция цитокинов (1Ь4, ШБ-у), стимулирующих созревание цитотоксических клеток, активацию макрофагов, созревание и модулирование функции В-лимфоцитов, а также слабо выражена способность продуцировать противовоспалительный цитокин 1Ь-10, который подавляет выработку МБ-кВ. Кроме того, отличается ответ на 1Ь-2 (реагируют размножением в основном клетки памяти), ниже плотность рецепторов к эндотоксину на энтероцитах.

У глубоконедоношенных детей незрелый гаст-роинтестинальный тракт не готов к бактериальной колонизации, для этих детей характерна низкая экспрессия 1кВ на энтероцитах и более высокая продукция провоспалительных цитокинов (ИЛ-8). Поэтому начальная бактериальная колонизация (особенно грам-флорой) играет основную роль в развитии язвенно-некротического энтероколита.

В первые часы и дни жизни ребенка лимфоид-ная ткань получает мощную стимуляцию заселя-

ющейся микрофлорой, вследствие чего начинает немедленно нарастать количество интраэпители-альных лимфоцитов, иммуноглобулин продуцирующих клеток как в лимфоидных фолликулах, так и в собственной пластинке, в значительной степени повышается концентрация сывороточных иммуноглобулинов. Иммунные эффекты ин-дигенной мо-лочнокислой микрофлоры, созревание и рост кишечного эпителия тесно связаны с составом и биоактивностью грудного молока, в котором обнаружены нуклеотиды, sIgA-антите-ла, IL-10, тромбоцит-активирующий фактор, трансформирующий фактор роста (TGF), лакто-феррин, вазоактивный интестинальный пептид, соматостатин, эпителиальный и инсулиноподоб-ный факторы роста, цитокины, пролактин, оли-госахариды [9].

Олигосахариды молока млекопитающих представляют собой промежуточную группу между моно- и полисахаридами. Как правило, к ним относят биополимеры, содержащие до 10 моносаха-ридных остатков, однако в последние годы к оли-госахаридам причисляют углеводные детерминанты гликопротеинов, состоящие из 15-20 моноса-харидных звеньев [13]. Олигосахариды состоят из следующих мономеров: D-глюкозы, D-галактозы, N-ацетилглюкозамина, L-фукозы и сиаловой кислоты. Характеристическим фрагментом является остаток лактозы. Мономеры соединяются между собой в многочисленных комбинациях, которые различаются расположением химической связи (a-1,2, a-1,3 или a-1,4) между мономерами и остатком лактозы. За каждую химическую связь ответственен определенный (независимый) фермент фукозилтрансфераза. Поскольку экспрессия фу-козилтрансферазы гетерогенна, то и состав фуко-зилированных олигосахаров грудного молока в человеческой популяции крайне вариабелен [14].

Олигосахариды грудного молока в совокупности представляют собой третью по размеру плотную составляющую грудного молока после лактозы и жира. В одном литре женского молока содержится около 70 г лактозы и 3 г аминосодержащих олигосахаридов. В коровьем молоке количество олигосахаридов, содержащих аминосахара, в 100 раз меньше. Максимальная концентрация олигосахаридов определяется в молозиве - 20 г/л, в зрелом молоке - 13 г/л.

Состав олигосахаридов грудного молока не зависит от диеты матери, но значительно различается по количеству и качеству у кормящих матерей. У большинства матерей преобладают галактооли-госахариды с фукозил a-1,2 связью. Это так называемый секретирующий тип, у этих женщин (77 % в популяции) в грудной железе определятся высокая активность фермента a-1,2 фукозилтрансфера-зы. Но также встречаются кормящие матери, в молоке которых преимущественно выявляются га-лактоолигосахариды с фукозил a-1,3 и a-1,4 связью, так называемый несекретирующий тип (C. Kunz, L. Bode, S. Rudloff, 2001). У женщин сек-ретирующего типа состав грудного молока с большим количеством a-1,2 фукозилолигосахаридов сохранялся постоянным на протяжении 6 месяцев лактации. Состав молока у матерей несекретиру-ющего типа (дефицитный по a-1,2 фукозилолиго-сахаридам) был также постоянным. Однако между 6 и 12 месяцами лактации молоко у обоих типов кормящих матерей содержало все типы фукозилолигосахаридов, что предполагает различные механизмы синтеза олигосахаридов в поздний период лактации. Такие различия среди матерей в выработке защитных олигосахаридов зависят от генетически обусловленной активности ферментов фукозилтрансфераз [14].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Структура клеточной мембраны млекопитающих

Bakterium

Antibody

Toxin

Олигосахариды входят в структуру клеточной мембраны млекопитающих, являются рецепторами для антител, токсинов, гормонов, патогенов и вирусов (рис. 4).

Установлено, что фермент глюкозилтрансфера-за, синтезирующий олигосахариды грудного молока, имеет сходство с ферментом, синтезирующим олигосахариды рецепторов клеточной поверхности млекопитающих. Этим объясняется тот факт, что олигосахариды грудного молока могут блокировать связывание специфических патогенов со структурами рецепторов на поверхности клетки, как «ключ к замку», и таким образом ингибировать колонизацию и рост патогенных факторов в течение всего периода грудного вскармливания младенца.

Многие из структур олигосахаридов определяют антигенность групп крови и потенциально являются субъектом для генетического полиморфизма.

Наличие в грудном молоке многих из олигосахаридов генетически детерминировано и связано с антигенами Льюиса а-в+ (мембранными рецепторами адгезии эпителия слизистой оболочки) и секреторным антигенным статусом каждого донора.

Результаты исследования подтвердили тот факт, что олигосахариды грудного молока точно определяют (предсказывают) наличие антигенов Льюиса а-в+ (антигенный статус) у донора, а глюкозил-трансфераза является крайне специфичным ферментом. Данные, полученные в исследовании, подтверждают мнение о том, что антигены Льюиса а-в+ являются тканеспецифичными [15].

Гликопротеин лактадгерин ингибирует все основные типы ротавируса человека путем конкуренции за рецепторы. Уменьшение частоты заболеваемости ротавирусной инфекцией детей, находящихся на грудном вскармливании, связывают с высокими концентрациями лактадгерина в грудном молоке. Исследователями не выявлено связи между уровнем антиротавирусного секреторного 1§Л материнского молока и вирусной диареей у ребенка, но определяется высокая корреляция между уровнем лактадгерина и отсутствием вирусной диареи. Интересно, что уровень секреции лактадгерина индивидуален для каждой кормящей женщины.

Таблица 3. Ингибирующее действие глюкоконъюгатов женского молока [14]

Факторы женского молока Патогенные микроорганизмы

Олигосахариды Streptococcus pneumoniae, Enteropathogenic E.coli Campylobacter jejuni, Stable toxin of E.coli

Гликопептиды Enterohemorrhagic E.coli

Гликопротеины Rotavirus

Гликозаминогликаны Human immunodeficiency virus

Муцин S-fimbriated E.coli

Рис. 5. Механизм развития секреторной диареи, вызванной E. coli

Intestinal mucosa

Intestinal lumen

GTP-x

guanylate protein

cyclase kinase

ST OS

СГ Na+ H20

Известно, что секреторная диарея, вызванная Escherichia coli, развивается при связывании стабильного токсина E.coli с внеклеточным доменом гуанилатциклазы, являющейся трансмембранным белком. Это вызывает активацию внутриклеточного домена гуанилатциклазы, вследствие чего ускоряется превращение гуанозинтрифосфата (ГТФ) в циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ), при этом усиливается перемещение ионов хлора, натрия и воды в просвет кишечника и развивается секреторная диарея. Установлено, что фукозилирован-ный олигосахарид грудного молока ингибирует патогенное действие стабильного токсина E.coli путем конкуренции за рецепторы как «ключ к замку» (рис. 5) [14].

Также обнаружено, что фукозилированные олигосахариды ингибируют адгезию Streptococcus pneumoniae к клеткам мишеням in vitro, ингибируют связывание инвазивных штаммов Campylobacter jejuni с рецепторами поверхности клетки хозяина и ограничивают его колонизацию in vivo [14] (табл. 3).

Известны индивидуальные варианты экспрессии олигосахаридов грудного молока, что обусловливает его неодинаковую способность у различных женщин ингибировать специфические патогены (табл. 4).

В настоящее время с помощью проточной масс-спектрофотометрии установлено существование олигосахаридов, содержащих до 32 фрагментов сахаров и до 15 фрагментов фукозы. Гигантский потенциал структурных изомеров предполагает существование десятков тысяч, возможно, даже сотен тысяч потенциальных структур олигосахаридов грудного молока [14].

Большинство олигосахаридов грудного молока фукозилированы, их продукция зависит от ферментов, закодированных генами, ассоциированными с экспрессией антигенов Льюиса а-в+ (Lewisa и Lewisb). Экспрессия специфических фукозили-рованных олигосахаридов грудного молока варьирует в зависимости от материнского типа антигенов Льюиса а-в+, отчетливо связана с риском возникновения инфекционных заболеваний у детей, находящихся на грудном вскармливании [16].

Во фракции олигосахаридов грудного молока были идентифицированы несколько активных

Таблица 4. Компоненты грудного молока - ингибиторы инфекций [14]

Гликолипиды Патогены

GM1 Cholera toxin, Labile toxin of E.coli, Toxin of Campylobacter jejuni

Gb3 Shiga toxin (Shigella), Shiga toxin (E.coli)

Sulfatide Human immunodeficiency virus, Salmonella typhimurium

ю о о

OJ

о

I—

Ю

(V

J

ГО

g .сх

компонентов, такие как 3'сиалил-лактоза и 3'сиа-лил-3-фукозил-лактоза. Доказано, что в физиологических концентрациях (12,5-125 мкг/мл) эти кислые олигосахариды дозозависимо ингибируют миграцию и адгезию лейкоцитов (до 24,0 и 52,8 % соответственно). Эти эффекты были даже более выражены, чем те, которые получили при использовании растворимого фактора сиалил Льюис х -физиологически связывающей детерминанты для селектинов [16].

Наличие широкого спектра олигосахаридов и глюкоконъюгатов в женском молоке может представлять главный механизм, посредством которого грудное вскармливание защищает новорожденных от кишечных и других патогенов в течение периода становления микрофлоры кишечника. Олигосахариды грудного молока, проходя через весь кишечник ребенка, вскармливаемого грудью, защищают от повреждения слизистую оболочку на всем протяжении ЖКТ. Грудное молоко животных также содержит подобные олигосахариды и глюкоконъюгаты, что предполагает существование общего механизма защиты в раннем возрасте у млекопитающих (единый путь эволюции).

Результаты последних исследований демонстрируют способности специфических олигосахаридов грудного молока действовать как противовоспалительные компоненты и таким образом уменьшать частоту воспалительных заболеваний у детей, находящихся на грудном вскармливании [17].

Формирование микробиоценоза кишечника определяется множеством факторов, среди которых ключевое значение имеют как генетические, способ рождения, микрофлора матери, так и состав грудного молока, прием про- и пребиотиков,

а также неоправданно широкое использование антибиотиков и биопрепаратов.

Литература

1. Козлов И.Г. Лекарственные воздействия через рецепторы врожденного иммунитета. 2005:zao-peptek@mtu-net.ru

2. MedzhitovR, Preston-Hurlburt P., Janeway C.A. // Nature. 1997. V. 388. № 6640. P. 394-397.

3. Heine H., Lien E. // Int. Arch. Allergy Immunol. 2003. V 130. № 3. P. 180-191.

4. Myriam A., Fenton M.J. // Genome Biology. 2002. V 3. № 1. P 3011-3026.

5. Erickson K.L., HubbardN.E. // J. Nutr. 2000. № 130 (suppl.). P. 403-420.

6. WerlingD., Jungi T.W. // Vet. Immunol. Immunopathol. 2003. V. 91. № 1. P. 1-16.

7. Akira S., Takeda K. // Nat. Rev. Immunol. 2004. V. 4. № 7. P. 499-511.

8. O'Neill L.A., Dunne A. // J. Endotoxin Res. 2003. V. 9. № 1. P. 55-59.

9. Хромова C.C., Шкопоров А.Н., Ефимов Б.А., Тарабрина Н.П., Черная З.А., КафарскаяЛ.И. Микрофлора кишечника и механизмы иммунорегуля-ции // Вопросы детской диетологии. 2005. Т 3. № 1. С. 92-96.

10. http://www.cbio.ru

11. Лебедев К.А., Понякина И.Д. Новый этап развития иммунологии // Природа. 2006. № 4.

12. http://immunelab.boom.ru/cytoklny.html

13. Возрастные особенности микрофлоры кишечника ребенка и обоснование диетической коррекции: пособие для врачей. М., 2005. 51 с.

14. Newburg D.S. Oligosaccharides in Human Milk and Bacterial Colonization // J Pediatr Gas-troenterol Nutr. 2000. Vol. 30. Suppl.2. S. 8-17.

15. Erney R, Hilty M, Pickering L, Ruiz-Palacios G, Prieto P. Human milk oligosaccharides: a novel method provides insight into human genetics. Adv Exp Med Biol. 2001;501:285-97.

16. Newburg D.S., Ruiz-Palacios G.M., Morrow A.L. Human milk glycans protect infants against enteric pathogens // Annual Review of Nutrition Vol. 25: 37-58 (August 2005).

17. Bode L, Kunz C, Muhly-ReinholzM, Mayer K, Seeger W, Rudloff S. Inhibition of monocyte, lymphocyte, and neutrophil adhesion to endothelial cells by human milk oligosaccha-rides.Thromb Haemost. 2004 Dec;92(6):1402-10.

Современные принципы нутритивной поддержки

у детей

в послеоперационном

периоде

Ю.Г. Мухина, П.В. Шумилов, М.И. Дубровская, Л.Е. Цыпин Курс гастроэнтерологии и диетологии ФУВ ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет» Росздрава, Москва

Подбор оптимального питания является наиболее физиологичным методом коррекции нарушений гомеостаза при различных патологических процессах у детей и взрослых. Хирургические вмешательства являются стрессовыми факторами для организма ребенка. Стресс-реакция вызывает существенные изменения функций большинства органов и систем и кардинальным образом меняет метаболические процессы в активно растущем организме ребенка [1]. Это является причиной возникающих осложнений и сохраняющейся до сих

пор высокой послеоперационной летальности [2]. В настоящее время понятие стресса трактуется гораздо шире, чем во времена Селье. К стрессовым факторам относят практически любое повреждение или патологический процесс, способный вызвать значительные нарушения гомеостаза. Механизмы реагирования на стресс достаточно универсальны. Понимание закономерностей развития стресс-реакции необходимо для подбора оптимальной нутритивной поддержки в послеоперационном периоде.

Развитие стрессовых реакций в ответ на сильное воздействие начинается с перестройки нервных ре-гуляторных механизмов. Гипоталамус играет ключевую роль в формировании стресс-реакции и реализует свое влияние через соответствующие железы внутренней секреции и иммунную систему Гипокамп оказывает тормозящее влияние на гипо-таламическую нейросекреторную систему, предупреждая чрезмерность стресс-реакции. Психоэмоциональное возбуждение приводит к выбросу гормонов стресса (катехоламинов, глюкокортикоидов) и расходу энергии еще до оперативного вмешательства. Ноцицептивные болевые импульсы, поступающие с места повреждения тканей в ЦНС по афферентным нервным волокнам, вызывают возбуждение ретикулярной формации, гипоталамо-гипо-физарной и симпатико-адреналовой систем. Это инициирует эндокринный ответ и продукцию воспалительных цитокинов, что сопровождается активацией симпатоадреналовой, гипоталамо-гипофи-зарно-надпочечниковой и ренин-ангиотензин-аль-достероновой систем [4, 5]. Интенсивные болевые ощущения обусловлены высокой продукцией 1Ь-1|3 и 1Ь-6, так как ноцицептивная чувствительность и провоспалительные цитокины обладают взаимным стимулирующим действием [6].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.