Фрейдлин И. С. - Иммунная система и ее дефекты

Гипокомплементемия может быть результатом либо сниженной продукции компонентов комплемента, либо повышенного потребления комплемента. Один из наиболее распространенных механизмов потребления комплемента связан с формированием иммунных комплексов (ИК), которые связывают комплемент и вместе с ним захватываются фагоцитирующими клетками. Этот защитный механизм обеспечивает постоянное очищение кровяного русла от избытка циркулирующих ИК. Он приобретает особое значение при развитии иммунокомплексной патологии. В связи с этим гипокомплементемия встречается при таких заболеваниях, как системная красная волчанка, мембранопролиферативный гломерулонефрит, постинфекционный васкулит и гломерулонефрит, ревматический васкулит, сывороточная болезнь, лекарственная гиперчувствительность, при разных аутоиммунных синдромах, при jphncknaskhmelhh и лимфопролиферативных процессах [57].

Защитная роль системы комплемента бывает снижена при некоторых инфекциях, при которых сами возбудители становятся причиной иммунологического дефекта. Многие микроорганизмы являются слабыми активаторами альтернативного пути активации системы комплемента или имеют поверхностные структуры, устойчивые к лизису, и таким образом избегают губительного действия этого фактора неспецифической защиты. Другие микроорганизмы имеют специальные механизмы, снижающие эффективность активации комплемента. Например, капсульные полисахариды пневмококка подавляют связывание фактора В с С3b. Многие бактерии (кишечная палочка, стрептококки, нейссерии, трепонема) содержат сиаловые кислоты, усиливающие связывание фактора Н с C3b, т.е. ингибицию системы комплемента. Гликопротеины в составе вирусов герпеса повышают нестабильность C3bBb - комплекса. Белки вирусов вакцины и EBV усиливают разрушение C3b фактором I. Липофосфогликан лейшманий снижает эффективность мембран-атакующего комплекса [69].

Адгезионные молекулы

Движение лейкоцитов в очаг воспаления или инфекции начинается с серии адгезионных событий, каждое из которых касается лейкоцитов определенного типа: нейтрофилов, моноцитов или лимфоцитов. Циркулирующие лейкоциты обычно вступают лишь в мимолетные контакты с эндотелиальными клетками посткапиллярных венул: лейкоциты как бы «скользят» по поверхности эндотелия сосудистой стенки. Эта фаза обеспечивается взаимодействием вначале Р-, а затем L- и E-селектинов с углеводными компонентами мембран клеток. L-селектин экспрессирован на большинстве лейкоцитов. Р-селектин эндотелиальных клеток опосредует адгезию нейтрофилов и моноцитов к эндотелию. Еселектин экспрессируется на активированных эндотелиальных клетках и поддерживает адгезию лимфоцитов. Лигандами селектинов служат сиалил-фукозилированные олигосахариды в составе многих гликопротеинов и гликолипидов мембран клеток, например муциноподобные молекулы. Муциноподобный домен содержит клеточная адгезионная молекула - мукозный адрессин (MAdCAM-1), которая за счет взаимодействия с L-селектином обеспечивает возврат лимфоцитов в мукозноассоциированную лимфоидную ткань. Некоторые из этих лиганд появляются на поверхности клеток только после их активации [10].

Фаза скольжения происходит без активации лейкоцитов, однако скользящие лейкоциты при контактах с поверхностью эндотелия получают сигналы активации, что ведет к их иммобилизации. Наступает вторая фаза прочной адгезии, опосредованная усилением способности лейкоцитарных интегринов связываться с лигандами из суперсемейства иммуноглобулинов на эндотелиальных клетках. В качестве сигналов активации могут служить воздействия цитокинов (хемокинов): макрофагального воспалительного протеина (MIP-1), макрофагального хемоаттрактантного протеина (MCP-1), интерлейкина 8 (IL-8), миграциюингибирующий фактор (MIF), тромбоцитактивирующий фактор (PAF), С5а-фракции комплемента, которые способны связываться с глюкозамингликанами поверхности эндотелиальных jkernj и действовать на «скользящие» лейкоциты [40].

Интегрины - это большое семейство молекул клеточной поверхности, представители которых обнаружены на большинстве типов клеток. Интегрины опосредуют взаимодействие клеток с их микроокружением, обеспечивая адгезию клетка - клетка и клетка - матрикс. Интегрины это гетеродимеры гликопротеинов, состоящие из различных комбинаций - и -цепей. Описано более 20 разных представителей интегринов. На лейкоцитах экспрессированы: LFA-1, Мас1, p 150,95. Лигандами для LFA-1 являются: ICAM-1, ICAM-2, ICAM-3, для Мас1 - ICAM-1. Эти интегрины опосредуют адгезию к эндотелию нейтрофилов, базофилов, эозинофилов, моноцитов и лимфоцитов. В отличие от нейтрофилов остальные типы клеток могут адгезироваться к цитокин-активированным эндотелиальным клеткам через интегрины VLA-4 к лигандам VCAM-1 [10].

На поверхности эндотелиальных клеток лигандами интегринов служат молекулы, имеющие структурную гомологию с иммуноглобулинами. К ним относятся интерклеточные адгезионные молекулы: ICAM-1, ICAM-2, ICAM-3, васкулярно-клеточная адгезионная молекула - VCAM-1. Последняя экспрессируется преимущественно на активированных эндотелиальных клетках [10].

Таблица 8

Иммунологические функции, в которых участвуют адгезионные молекулы

Иммунологические функции Участвующие адгезионные молекулы Эмиграция лейкоцитов из LFA-1, LFA-2, LFA-3, ICAM-1, сосудов ICAM-2, PECAM-1(CD31), P и E - селектины Хемотаксис и миграция VLA-1, 2, 3, 4, 5, 6, Pлейкоцитов селектин, E-селектин Фагоцитоз и активация LFA-1, ICAM-1, CR3, CR4 фагоцитов Рециркуляция лимфоцитов, Адрессины: CD44, VLA-4, VCAMих хоминг 1, L-селектин Антиген-опосредованная LFA-1, LFA-2, LFA-3, ICAM-1, активация CD28, B7(CD80) Т-лимфоцитов Взаимодействие Т- и В- LFA-1, LFA-2, LFA-3, ICAM-1, лимфоцитов ICAM-2, VCAM-1, VLA-4 Клеточная N-CAM (CD56), LFA-1, LFA-2, цитотоксичность LFA-3, B7(CD80), CD28, CD11b, c/CD18

Следующая после прочной адгезии стадия трансмиграции лейкоцитов через эндотелий контролируется частично теми же интегринами, взаимодействующими с молекулами ICAM-1, расположенными и на внутренней, и на латеральной, и на базальной поверхности эндотелиальных клеток. Описаны и другие молекулы, облегчающие трансмиграцию лейкоцитов: например, CD31 (PECAM-1), обнаруженные и на эндотелиальных клетках, и на тромбоцитах, нейтрофилах, моноцитах, лимфоцитах. За трансмиграцию моноцитов отвечает интегрин CD18, но после активации эндотелиальных клеток под влиянием IL-1 и TNF трансмиграция идет при участии интегринов 41, взаимодействующих с молекулой VCAM-1.

Все стадии адгезии и трансмиграции зависят от активации эндотелиальных клеток, которая проявляется усилением экспрессии на них адгезионных молекул. Экспрессия Е-селектина усиливается в самые ранние стадии воспаления тромбином, гистамином или активированной системой комплемента, и не требует синтеза белка de novo. Роль стимуляторов на этой стадии могут играть различные оксиданты [66].

Активация эндотелиальных клеток опосредована, в основном, цитокинами: IL-1, TNF, которые индуцируют экспрессию Еселектина, VCAM-1 и усиливают экспрессию ICAM-1. Такое же действие оказывает бактериальный липополисахарид. Эта активация связана с необходимостью синтеза белка de novo. Кинетика экспрессии трех выше перечисленных молекул различна: TNF раньше всего усиливает экспрессию Е-селектина - за 2-4 часа до максимальной экспрессии VCAM-1 и ICAM-1. Только экспрессию ICAM-1 повышает IFN, а IL-4 индуцирует только VCAM1. Сочетанный эффект IFN и IL-4 усилением и пролонгированием действия TNF в условиях хронического иммуно-опосредованного воспаления. Среди механизмов ингибиции тех же процессов активации эндотелиальных клеток описаны ингибирующие эффекты TGF, который ингибирует продукцию IL-8, снижает IL-8-зависимую трансмиграцию нейтрофилов через эндотелий, ингибирует экспрессию Е-селектина и адгезивность эндотелиальных клеток для нейтрофилов и лимфоцитов. Эффекты TGF противоречивы: он стимулирует хемотаксис лейкоцитов, но препятствует их трансмиграции через эндотелий. С дефектом TGF может быть связано развитие многофокусного воспаления с лейкоцитарной инфильтрацией многих тканей, с избыточной продукцией провоспалительных цитокинов [54].

Таблица 9

Адгезионные молекулы и соответствующие лиганды при взаимодействии клеток

Эндотелиальные клетки Т-лимфоциты Моноциты/макр офаги ICAM-1 (CD54), ICAM-2 LFA-1 (CD102) (CD11a/CD18) VCAM-1 (CD106) VLA-4 (CD49d/CD29) HEV (коллаген, CD44 гиалуроновая кислота) LFA-2 (CD2) LFA-3 (CD58) LFA-1 ICAM-1 (CD54) (CD11a/CD18) ICAM-1 LFA-1 (CD54) (CD11a/CD18) P-селектин (CD62P) углеводный лиганд E-селектин (CD62E) (CD15S) L-селектин (CD62L) ICAM-1 (CD54) CR3=Mac-1 (CD11b/CD18) ICAM-2 (CD102) CR4=p150,95 (CD11c/CD18) VCAM-1 (CD106) VLA-4 (CD49d/CD29) PECAM-1 (CD31) PECAM-1 (CD31)

Адгезины могут существовать в виде растворимых молекул. Lселектин частично транскрибируется без трансмембранного фрагмента. Е- и Р-селектины легко и быстро слущиваются (подвергаются шеддингу) с клеточной поверхности. Эти процессы могут усиливаться при патологии. Повышенные уровни циркулирующих адгезионных молекул были описаны при разных видах патологии: сепсисе, системной красной волчанке, склеродермии, васкулитах, малярии, злокачественных опухолях, СПИДе, тромбоцитопенической пурпуре, ревматоидном артрите, лимфомах, болезни Крона и при дефиците адгезии лейкоцитов. Потеря адгезионных молекул с поверхности клеток может быть одной из форм негативной регуляции воспаления. Растворимые адгезионные молекулы могут выполнять функции цитокинов, связываясь со своими лигандами (рецепторами) [32].

Адгезионные молекулы могут стать клинически значимыми мишенями для противовоспалительной терапии. В настоящее время ведется поиск агентов, селективно ингибирующих адгезионные молекулы [72].

Среди генетически детерминированных иммунодефицитных синдромов сравнительно недавно был описан «дефект адгезии лейкоцитов» (LAD), при котором страдает адгезия гранулоцитов, моноцитов и лимфоцитов. Такие пациенты страдают рецидивирующими бактериальными инфекциями, нарушением образования гноя, плохим заживлением ран, а новорожденные дети - поздним отделением пуповины. В основе LAD может лежать генетический дефект синтеза компонентов некоторых взаимосвязанных гликопротеинов поверхности лейкоцитов, участвующих в адгезии, таких как LFA-1 (CD11a/CD18). Генетический дефект может касаться гена, кодирующего CD18 на хромосоме 21. CD18 представляет собой -цепь 2-интегринов, без которых не возможен выход нейтрофилов из циркуляции и достижение ими очагов инфекции или воспаления. Отсутствие CD18 приводит к задержке нейтрофилов внутри сосудов, где их количество возрастает. Прогноз при этом иммунодефиците крайне неблагоприятный. Коррекция возможна при адекватной трансплантации костного мозга.

В основе клинического синдрома иммунодефицита, проявляющегося рецидивирующими бактериальными инфекциями, может лежать дефицит фермента - фукозил трансферазы, необходимой для синтеза сиалил -LewisX (CD15s), который экспрессируется на мембране гранулоцитов и служит лигандом Pи E-селектинов эндотелиальных клеток. Такой синдром получил название «дефект адгезии лейкоцитов типа 2» [15].

Цитокины

Цитокины являются продуктами иммунокомпетентных клеток и в то же время иммунокомпетентные клетки служат мишенями действия цитокинов. По основным механизмам действия цитокины можно разделить на: ростовые факторы, контролирующие продукцию иммунокомпетентных клеток, провоспалительные цитокины, обеспечивающие мобилизацию и активацию клеток - участников bnqo`kemh, противовоспалительные цитокины с альтернативным характером действия, ограничивающие развитие воспаления, цитокины, регулирующие клеточный и гуморальный иммунный ответ, цитокины, обладающие собственными эффекторными функциями (противовирусным, цитотоксическим). Однако этим перечислением не исчерпывается все многообразие эффектов цитокинов, которые контролируют и процессы ангиогенеза, и процессы регенерации, и метаболические процессы и т.д. Максимальная конкретизация представлений о каждом из цитокинов позволяет все шире использовать их при диагностике и лечении заболеваний [1, 87].

Провоспалительные цитокины продуцируются, секретируются и действуют через свои рецепторы на иммунокомпетентные клетки на ранней стадии воспалительного ответа, участвуют в запуске специфического иммунного ответа и в эффекторной его фазе. В эту группу включают: IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, TNF, IFN, IFN, MIF. Альтернативную группу представляют противовоспалительные цитокины, из числа которых в наибольшей степени охарактеризованы: IL-4, IL-10, IL-13 и TGF. В регуляции специфического иммунного ответа участвуют многие цитокины: IL1, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-9, IL-10, IL-12, IL-13, IL14, IL-15, IFN, TGF. Многие цитокины активно участвуют в регуляции миеломоноцитопоэза и лимфопоэза: G-CSF, M-CSF, GMCSF, IL-3, IL-5, IL-6, IL-7, IL-9, TGF [15].

Провоспалительные цитокины

Интерлейкин 1. Под названием интерлейкин 1 (IL-1) объединены два полипептида: IL-1 и IL1, обладающие широким спектром провоспалительной, метаболической, физиологической, гемопоэтической и иммунологической активности. Хотя две формы IL-1 являются продуктами разных генов, они взаимодействуют с общим рецептором и имеют сходные биологические свойства. Как правило, клетки организма не способны к спонтанному синтезу IL1, а отвечают его продукцией на: инфекцию, действие микробных токсинов, воспалительных агентов, других цитокинов, активированных компонентов комплемента или системы свертывания крови. Список клеток-продуцентов IL-1 включает не только гемопоэтические клетки, но и эпителиальные, нервные и др. Столь же широк спектр клеток-мишеней этого цитокина. Вместе с TNF и IL-6 IL-1 входит в группу провоспалительных цитокинов с перекрывающимися биологическими свойствами: способностью стимулировать Т- и В-лимфоциты, усиливать клеточную пролиферацию, инициировать или супрессировать экспрессию определенных генов. В качестве медиатора воспаления IL-1 способен опосредовать развитие системного острофазного ответа. С повышенным уровнем этого цитокина в крови сопряжены лихорадка, анорексия, нейтрофилия, активация эндотелиальных клеток с повышением экспрессии на них адгезионных молекул, активация нейтрофилов, повышенный синтез острофазных белков и компонентов комплемента, синтез коллагенов и коллагеназ, активация остеобластов. IL-1 известен своей способностью активировать синтез других цитокинов: IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, TNF, TNF, IFN, GM-CSF, G-CSF, M-CSF. Кроме того, IL-1 может индуцировать собственный синтез и экспрессию рецепторов для IL-2. Многие провоспалительные эффекты IL-1 осуществляет в синергизме с TNF и IL-6: индукция лихорадки, `mnpejqhh, роль в патогенезе эндотоксического (септического) шока, влияние на гемопоэз, участие в неспецифической противоинфекционной защите [1].

Способность мононуклеаров крови людей и альвеолярных макрофагов к спонтанной и индуцированной стандартными индукторами (ЛПС) продукции IL-1 может быть повышена или снижена при различных заболеваниях. Повышенная продукция IL-1 описана при: бактериальных инфекциях, пневмокониозе, саркоидозе, туберкулезе, респираторном дистресс-синдроме. Пониженную продукцию IL-1 наблюдали у больных с респираторными вирусными инфекциями, атопиями, раком легкого [26].

Интерлейкин 6 (IL-6) является мультифункциональным цитокином, который продуцируют как лимфоидные, так и нелимфоидные клетки и который регулирует иммунный ответ, острофазный воспалительный ответ и гемопоэз. Рецепторы для IL6 обнаруживаются и на лимфоидных, и на нелимфоидных клетках. Одной из основных функций IL-6 является регуляция процессов созревания антителопродуцирующих клеток из В-лимфоцитов и самой продукции иммуноглобулинов. IL-6 участвует также в активации Т-лимфоцитов. Не менее существенный вклад вносит IL-6 в регуляцию синтеза острофазных белков, сопутствующего воспалению. Биосинтез острофазных белков гепатоцитами регулируется всей группой провоспалительных цитокинов, но IL-6 отводится особая роль «гепатоцит-активирующего фактора». IL-6 может индуцировать синтез многих острофазных белков: фибриногена, -1-антихимотрипсина, 1кислого гликопротеина, гаптоглобина, сывороточного амилоида А, С-реактивного белка (CRP), -1-антитрипсина и -2-макроглобулина. Продукция альбумина при этом снижается. При развитии острой фазы воспаления уровень IL-6 в сыворотке крови коррелирует с уровнем CRP и с уровнем лихорадки у больного. Повышение уровня IL-6 в сыворотке крови может предшествовать подъему уровня CRP [42].

Между провоспалительными цитокинами, для которых характерны синергидные эффекты, существуют достаточно сложные взаимнорегулирующие отношения. В частности, IL-6 ингибирует продукцию IL-1 и TNF, которые являются оба активными индукторами синтеза IL-6. Кроме того, IL-6 через гипоталамусгипофизарное регуляторное звено усиливает продукцию кортизола, который, в свою очередь, действует на клетки печени, усиливая индукцию IL-6 острофазных белков, но ингибируент экспрессию гена IL-6, как и генов других провоспалительных цитокинов [39].

Интерлейкин 8 (IL8) - один из самых мелких по размерам цитокинов (8kDa). Основными продуцентами интерлейкина 8 являются моноциты, макрофаги, однако его могут продуцировать и другие клетки: нейтрофилы, Т-лимфоциты, естественные киллеры, эндотелиальные клетки, фибробласты, хондроциты, кератиноциты. Индукторами синтеза интерлейкина 8 могут служить бактериальные компоненты, туморнекротизирующий фактор, интерлейкин 1. Важнейшей биологической функцией этого провоспалительного цитокина является высочайшая активность хемоаттрактанта для нейтрофилов, по которой он не уступает фракции комплемента C5a. IL-8 является хемоаттрактантом и для базофилов, и для Тkhltnvhrnb, но не для моноцитов и не для эозинофилов. Интерлейкин 8 усиливает адгезию нейтрофилов к эндотелию и их дегрануляцию. Этот цитокин стимулирует секрецию гистамина базофилами. Он является одним из стимуляторов ангиогенеза. На поверхности нейтрофилов экспрессировано большое количество рецепторов для IL-8 (CDw128), а на поверхности Т-лимфоцитов таких рецепторов значительно меньше [15].

В качестве провоспалительного цитокина интерлейкин 8 накапливается в воспалительных эксудатах: в синовиальной жидкости при ревматоидном артрите, в бронхо-альвеолярных лаважах при легочном фиброзе и др.

Интерлейкин 12 (IL-12) относится к провоспалительным цитокинам. Основными его продуцентами являются моноциты, макрофаги, а также дендритные клетки, нейтрофилы, активированные лимфоциты. Индукторами синтеза цитокина служат микробные компоненты и продукты.

В последние годы было показано, что IL-12 является ключевым цитокином для усиления клеточно-опосредованного иммунного ответа и инициации эффективной противоинфекционной защиты против вирусов, бактерий, грибов и простейших [13].

Основными клетками-мишенями IL-12 являются естественные киллеры и Т-лимфоциты. Цитокин активирует дифференцировку Тлимфоцитов, повышает их цитотоксическую активность, усиливает пролиферацию ЕК и Т-лимфоцитов и продукцию других цитокинов. Главный эффект индукция синтеза IFN-. Синтезированный при этом IFN- начинает потенцировать индукцию синтеза IL-12 макрофагами.

Покоящиеся ЕК экспрессируют рецепторы для IL-12 и являются его мишенями, которые отвечают на действие IL-12 продукцией IFN-, стимулирующего эффекторные функции макрофагов. Для ЕК характерен транзиторный синтез IFN-, предназначенный для контроля развития инфекции в ранней стадии. Их связывает с макрофагами паракринная, позитивная, с обратной связью петля регуляции, которая обеспечивает функционирование важнейшего механизма противоинфекционной защиты. Другие провоспалительные цитокины, секретируемые макрофагами в ответ на индукцию микробными компонентами и продуктами (IL-1, TNF-), являются синергистами с IL-12 в индукции синтеза IFN- естественными киллерами [7].

Таблица 10

Цитокины, влияющие на гемопоэз

Цито Н Б Т Э М В Т Т Э кины аз К оз Л Л р р IL-1 + + + + + + + IL-2 + IL-3 + + + + + + + + + IL-4 + + + IL-5 + IL-6 + + + + + + + + IL-7 + + IL-8 IL-9 + + + + IL- + + 10 IL- + 11 G- + CSF M- + CSF GM- + + + + + + + + CSF TNF + + IFN + + TGF SCF + +