Хаитов P.M., Игнатьева Г.Л. Иммунология

Подождите немного. Документ загружается.

на

Clq

и по функции, а именно, связав микробную клетку,

МСЛ приобретает способность активировать протеазы, про-

изводящие активационное расщепление С4 и С2, что иници-

ирует каскад комплемента. Это и называют

лектиновым

путем

активации системы комплемента.

Кроме МСЛ, к семейству коллектинов принадлежат также

сурфактантные протеины легких — SP-A и SP-D (surfactant

proteins A, D). Эти протеины, вероятно, имеют существенное

значение в опсонизации такого легочного патогена, как

Pneumocystis

carinii.

В крови здорового организма СРП и МСЛ мало. Опреде-

лимые количества этих белков появляются в крови при тяже-

лых системных воспалительных процессах, поэтому их назы-

вают белками острой фазы. Эти белки синтезируются в пече-

ни

в аварийном режиме по сигналу, подаваемому цитокина-

[

ми

— TNF,

IL-1,

IL-6. Значительные количества белков ост-

рой фазы появляются в крови в течение первых 2 дней раз-

вития острого процесса, когда специфических антител еще

нет, последние смогут появиться лишь спустя 5—7 дней.

Bj3Tox

ранний период СРП и МСЛ связывают широкий

спектр'бак-

терий и «пытаются» опсонизировать их для фагоцитоза и/или

лизировать с помощью комплемента.

Лектиновый

путь активации комплемента начинается со свя-

зывания с углеводами поверхностных структур микробных

клеток, а именно с остатками маннозы, такого нормального

белка сыворотки крови, как МСЛ. У млекопитающих имеется

специальная МСЛ-ассоциированная сериновая протеаза, ко-

торая аналогично

Cls

классического пути катализирует акти-

вационное расщепление С4. Дальнейшие реакции лектиново-

го пути активации полностью тождественны классическому

пути активации.

3.3. Фагоцитоз

И.И.Мечников, занимаясь сравнительной эмбриологией и

гистологией млекопитающих, в 1882 г. открыл особые клетки

среди белых клеток крови (лейкоцитов), которые, как аме-

бы, поглощали микроорганизмы и переваривали их внутри

себя. Подобные процессы описывали другие исследователи и

до И.И.Мечникова. Но новая мысль И.И.Мечникова состояла

собственно в осознании защитного значения этого процесса

для всего организма, а не пищеварительного для данной еди-

ничной клетки. Коллеги — современники И.И.Мечникова

оценили эту его мысль ни много ни мало как гиппократовс-

кую. И.И.Мечников назвал эти клетки пожирающими клет-

ками. Гроббен и Гейдер подсказали ему греческие корни, со-

ставившие прижившийся термин — фагоциты. До И.И.Меч-

никова врачи считали лейкоциты крови болезнетворными

клетками, поскольку наблюдали их в избытке в очагах гной-

ного воспаления.

Любая живая клетка (в том числе и организма млекопита-

ющих) поглощает вещества из внешней среды через специ-

альные каналы для метаболитов в мембране, эндоцитозом от-

дельных молекул. Но фагоцитоз — это особый процесс

поглощения клеткой крупных макромолекулярных комплексов или

корпускулярных структур. Фагоцитами у млекопитающих явля-

ются всего два типа дифференцированных клеток — нейтро-

филы и моноциты/макрофаги. Фагоцит обхватывает своей

мембраной корпускулярный объект (бактериальные или соб-

ственные поврежденные клетки), заключает его в мембран-

ную везикулу, которая оказывается внутри фагоцита. Такие ве-

зикулы называют

фагосомами.

Цель фагоцитоза — полное био-

химическое расщепление до мелких метаболитов содержимого

фагосомы. Для этого у фагоцита есть специальные ферменты.

Нейтрофилы и моноциты созревают в костном мозге из

стволовой кроветворной клетки и имеют общую промежуточ-

ную клетку-предшественницу. Нейтрофилы циркулируют в

периферической крови и составляют

большую

часть лейкоци-

тов крови — 60—70

или

2,5—7,5хЮ

клеток в 1 л крови.

В норме нейтрофилы не выходят из сосудов в периферичес-

кие ткани, но они первыми «бросаются» (т.е. подвергаются

экстравазации) в очаг воспаления. Моноциты, напротив, яв-

ляются «транспортной формой», в крови их

5—10

% от об-

щего числа лейкоцитов. Их предназначение — стать и быть

оседлыми макрофагами в периферических тканях. Макрофаги

локализуются в рыхлой соединительной ткани, подстилающей

все покровные ткани, а также в паренхиме органов и по ходу

кровеносных сосудов. Макрофаги печени называют купферов-

скими клетками (звездчатые ретикулоэндотелиоциты — по

новой классификации), макрофаги мозга — микроглией, мак-

рофаги легких — альвеолярными и интерстициальными. В пе-

чени суммарная масса макрофагов составляет, возможно,

более 50 % массы всего органа.

Как фагоциты «узнают», что им следует фагоцитировать?

На доиммунном этапе защитных реакций распознающие воз-

можности фагоцитов ограничены. И только иммунный меха-

низм в виде синтеза антител «'приводит» к макрофагу доступ-

ное антителам разнообразие распознаваемых антигенов.

Известно 5 структур — рецепторов на клеточной мембране

макрофагов, связывающих то, что макрофаг потенциально

способен поглотить по механизму фагоцитоза (рис. 3.1).

• Рецепторы для комплемента — CR3 (интегрин

lib/

18) и CR4 (интегрин

CD11C/CD18).

Эти интегрины

мембраны макрофагов, кроме компонентов комплемен-

та, имеют химическое сродство и, следовательно, свя-

TNFR

для маннозы

nF°y

Рецептор

^nr^

ДЛЯ манмп:

CD14

Интегрин

CD11O/CD18

Интегрин ,, -, -

„

. .

CD11WCD18

^7>

(scaven

receptor"!

receptor")

Рецептор для

IFN^y

Рис.

3.1. Рецепторы клеточной мембраны макрофага.

На мембране макрофага есть рецепторы по крайней мере 5 типов: для прямого

связывания определенных продуктов микробного происхождения (рецептор

для маннозы и рецептор

14 для комплекса ЛПС с ЛПС-связывающим бел-

ком сыворотки); для связывания компонентов

фосфолипидных

мембран

поврежденных и умирающих клеток [рецептор для «мусора» («scavenger»

receptor)]; рецепторы для определенных цитокинов (для

IFN-y,

TNF), обеспе-

чивающих возможность активации макрофагов при взаимодействии с факторами

лимфоцитарного иммунитета и в особых физиологических и патологических

состояниях; рецепторы для Fc-фрагментов иммуноглобулинов класса G, обес-

печивающие возможность фагоцитоза макрофагами иммунных комплексов;

интегрины (CDllb/CD18, CDllc/CD18), обеспечивающие интеграцию

макрофагов в ткани организма и взаимосвязи с сосудистой стенкой.

зывают ряд бактериальных продуктов: липополисахари-

ды,

липофосфогликан

Leishmania,

гемагглютинин из

филаментов Bordetella, поверхностные структуры дрож-

жевых клеток родов Candida и Histoplasma.

На тканевых макрофагах (не на моноцитах крови) есть

рецептор, связывающий маннозу. Такого рецептора нет

на других фагоцитах — нейтрофилах.

Молекула CD14 на макрофагах — рецептор для комп-

лексов бактериальных липополисахаридов (ЛПС) с ли-

пополисахаридсвязывающим протеином сыворотки.

Рецептор для производных лигандов сиаловых кислот

(углеводов, характерных для клеток млекопитающих).

Его называют «scavenger receptor» — рецептор для

«уборки мусора» (погибающих и деградирующих соб-

ственных клеток).

Рецептор для «хвостов» (Fc-фрагментов) иммуноглобу-

линов класса G —

FcyRI

—

Fcy-рецептор

1-го типа.

Это как раз место сопряжения лимфоцитарного разно-

образного по антигенам иммунитета с эволюционно бо-

лее древним механизмом защиты — фагоцитозом. В CD-

номенклатуре эту поверхностную молекулу макрофагов

называют

__СР64.

_ и поскольку она экспрессирована

только на моноцитах/макрофагах, она является мемб-

ранным маркером клеток этой линии дифференциров-

ки. Субклассы

IgG

по силе связи с

FcyRI

располага-

ются в следующем порядке: IgG3 >

IgGl

> IgG4 >>

IgG2.

Второй механизм сопряжения лимфоцитарного иммуните-

та с фагоцитами состоит в том, что на мембране фагоцитов

есть молекулы — рецепторы для активных цитокинов, выра-

батываемых иммунными лимфоцитами. Через них фагоцит вос-

принимает сигнал от лимфоцита, и в результате происходят

существенные сдвиги во внутренней «энергетике» фагоцита.

Через

рецепторы

к у-интерферону и к фактору некроза опу-

холей

(TNF)

после связывания с лигандом макрофаг претер-

певает сильную активацию всей своей внутренней «биохими-

ческой машины». Через рецептор для

1Ь-Ш_макрофаг,

напро-

Петь

на

макрофагах"~(но

не~на""~нейтро-

мембранный

молекулы для контактов с комплемен-

тарными мембранными молекулами лимфоцитов, т.е. для не-

посредственных межклеточных взаимодействий (это CD40, В7,

MHC-I/II*).

Назовем еще два маркера моноцитов/макрофагов: это

CD115

— рецептор для фактора роста моноцитов M-CSF (мо-

ноцит-колониестимулирующий

фактор) и

CD163

(функцио-

нальное предназначение этой молекулы неизвестно).

На нейтрофилах идентифицированы эксклюзивные марке-

ры наружной мембраны — CD66a и

CD66d.

Функциональные

«нагрузки» этих молекул пока неизвестны. По биохимичес-

ким свойствам они попадают в семейство так называемых

СЕА (cancer-embrionic antigens) — раково-эмбриональных бел-

ков.

Что происходит после того, как фагоцит поглотил объект

извне в виде заключенного в мембрану пузырька — фагосо-

мы? Происходят по крайней мере три процесса: расщепление

поглощенного материала внутри фагоцита, продукция и сек-

реция в межклеточное пространство литических ферментов и

окислительных радикалов, продукция и секреция цитокинов.

Первый из них — расщепление того, что фагоцитировано

до мелких продуктов метаболизма, которые клетка и вслед за

ней организм способны вывести через природные системы

* Молекулы МНС I или II класса (далее

MHC-I

и МНС-И и др.,

подробнее см. в главе 7).

выделения (почки и ЖКТ). Этот процесс идет по одинако-

вым биохимическим механизмам и в нейтрофилах, и в мак-

рофагах. Для этого у фагоцитов есть специальный «аппарат»

литических ферментов (кислых протеаз и гидролаз), заклю-

ченных в особые замкнутые органеллы —

лизосомы;

рН в

лизосомах около 4. Мембрана фагосомы сливается с мембра-

ной лизосомы, предоставляя лизосомным ферментам доступ

к фагоцитированному веществу.

В гранулах нейтрофилов содержатся литические ферменты,

которые активированный нейтрофил в очаге выбрасывает в

межклеточное вещество. Это коллагеназа, катепсин G, жела-

тиназа, эластаза, фосфолипаза

Кроме этого, у фагоцитов есть специальные системы фер-

ментов, генерирующие образование реакционно-способных

свободных радикалов кислорода (супероксидного аниона

синглетного кислорода О), а также перекиси водорода. Фер-

мент NO-синтаза генерирует образование радикала оксида

азота

(N0')·

Эти радикалы осуществляют деструктивные реак-

ции применительно к фагоцитированному объекту. Но, кро-

ме того, фагоцит секретирует их в окружающую межклеточ-

ную среду, где они оказывают травмирующее действие, в том

числе и на собственные ткани.

Макрофаги и нейтрофилы, активированые микробными

продуктами, начинают продуцировать цитокины и другие био-

логически активные медиаторы. Макрофаги продуцируют IL-

IL-6,

IL-8,

IL-12,

TNF-α, а также простагландины, лей-

котриен

(LTB

фактор, активирующий тромбоциты

(PAF —

platelet-activating

factor). Нейтрофилы продуцируют

TNF-α и IL-12, а также хемокин IL-8. Кроме того, нейтро-

филы вырабатывают

LTB

и PAF.

Названные медиаторы из фагоцитов создают в очаге вне-

дрения внешних субстанций доиммунное воспаление в барь-

ерной ткани, которое обеспечивает активацию кровеносных

сосудов, дендритных клеток и лимфоцитов, «подготавливаю-

щую» возможность развития лимфоцитарного иммунного от-

вета.

Только в макрофагах (в нейтрофилах — нет) происходят

«плановое» образование внутри клеток комплексов из продук-

тов расщепления фагоцитированного вещества с

собственны-

ми молекулами МНС-П и экспрессия этого комплекса на по-

верхность клетки с «целью» представления антигенов для рас-

познавания Т-лимфоцитами. Таким образом, макрофаги, кроме

того, осуществляют функции антигенпредставляющих клеток.

Без лимфоцитарного иммунитета, т.е. без лимфоцитов и их

продуктов — цитокинов и антител, защитные санирующие

возможности фагоцитоза ограничены. Во-первых, узок спектр

консервативных бактериальных продуктов, для которых на фа-

гоцитах есть связывающие рецепторы. Во-вторых, фагоциты

3 - 544 65

только расходуются в конкретной защитной реакции, они не

пролиферируют и им не дано «запоминать» патогена, т.е.

никакой усиленный «иммунитет» в отношении повторного

проникновения того же патогена в организм на уровне фаго-

цитов не создается. Это уникальное свойство приобрели в

эволюции только лимфоциты. В-третьих, реальные микроор-

ганизмы земной биосферы эволюционировали (и продолжа-

ют эволюционировать) таким образом, что многие из них «не

боятся» фагоцитов, а многие способны жить и размножаться

именно в макрофагах. Это микобактерии, сальмонеллы, лей-

шмании, листерии, трипаносомы, легионеллы, криптококки,

гистоплазмы, иерсинии, простейшие,

риккетсии,

вирусы, в

том числе вирус иммунодефицита человека. Поэтому позво-

ночным для выживания «понадобилась» более сильная систе-

ма защиты от инфекций, чем фагоцитоз. Самая сильная и са-

мая эволюционно новая система защиты — система

лимфоци-

тарного иммунитета.

— Однако в ряде ситуаций нельзя недооценивать, например,

патофизиологические последствия доиммунной активации

нейтрофилов непосредственно микробными продуктами. Так,

при инфекции Toxoplasma gondii летальный некроз печени в

первые 24—48 ч

обусловлен

«цитокиновым взрывом» именно

из нейтрофилов. На нейтрофилах, как и на макрофагах, экс-

прессирован рецептор

14, который связывает комплексы

ПС с

ЛПС-связывающим

протеином сыворотки (LBP), а

также комплексы ЛПС с другими микробными продуктами

(например, с эндотоксинами).

^__Нейтрофилы

— самые

многочисленные^_из

белых клеток в

циркулирующей

кровйтОни

перв^юГмифир^1оТ11з~со"судов

—очаг—поражения^

в ткань [за счет быстрой экспрессии нужных

молекул адгезии — VCAM-1 (лиганд на эндотелии VLA-4) и

CDllb/CD18 (лиганд на эндотелии ICAM-1)]. Например, все-

го за 1 ч после введения в перитонеальную полость мыши

сублетальной дозы Toxoplasma gondii число нейтрофилов в пе-

ритонеальной полости возрастает с 2 до 25 % от общего чис-

ла лейкоцитов. В очаге они быстро активируются и секрети-

руют радикалы кислорода и литические ферменты. Связыва-

ние лиганда с рецептором

14 на нейтрофилах активирует

довольно интенсивную выработку нейтрофилами TNF-α и

Гедавно

были получены моноклональные антитела

RBC6.8C5 к молекуле

GΓ-1,

экспрессированной на нейтрофи-

лах и эозинофилах мыши. Эти антитела при введении in vivo

обладают свойством эффективно элиминировать гранулоциты,

что позволяет использовать их в модельных экспериментах,

предназначенных ответить на вопрос, что будет происходить

в организме в той или иной ситуации в отсутствие нейтро-

филов. Так вот, есть такая модель на мышах. Если мышам

ввести D-галактозамин, то он индуцирует экспрессию на

клетках печени рецепторов для TNF-α (почему-то таково

свойство этого

галактозамина).

Если таким образом

пред

обра-

ботанным мышам затем ввести надлежащую дозу лизата

Toxoplasma gondii, то через 24—48 ч мыши погибнут и вскры-

тие покажет массивную гибель ткани печени.

Эта_гибель_пр_о^

исходит по

механизму

TNF-(X-индуцированного

апошаза.

"Если

мышам перед введением лизата Toxoplasma gondii ввес-

др

тинР1

йтр

оф

ит

"»ньте

антит

ртгя

то печень останется цела и

мыши будут живы. Это свидетельствует о том,

что

нейтрофа=-

лы

ЯВЛЯЮТСЯИСТОЧНИКОМ-ЖВЗСЬГВНОГО

выброса»

TNF-jx_B

от-

вет на

попаданшГворганизм

больших количеств антигенов

Toxoplasma gondii. Вообще же нейтрофилы прямо реагируют на

~лрврукгБг~следуюишх

возбудителей инфекционных заболева-

ний:

Toxoplasma gondii, Plasmodium spp., Leishmania spp.,

Trypanosoma

cruzi,

Pneumocystis carinii, Cryptosporidium parvum,

Mycobacterium tuberculosis, Listeria

monocytogenes,

Candida

albicans.

3.4. Эндогенные пептиды-антибиотики

Это одно из самых новых направлений исследований — изу-

чения особых веществ — пептидов, состоящих из 13—80 ами-

нокислот, которые синтезируются с неких генов эукариоти-

ческих клеток и обладают активностью антибиотиков, т.е.

способны убивать бактерии. В базе данных о пептидах-антиби-

отиках на начало 1999 г. содержалось около 400 наименова-

ний. Функциональные пептиды образуются

процессинга более крупных молекул белков-предшественни-

ков. Пептиды-антибиотики обнаружены в клетках растений,

насекомых, лягушек, а также млекопитающих животных (кро-

ликов, свиней, коров) и человека. По структуре пептиды-ан-

тибиотики пока разделяют на 3 группы:

• I группа — линейные пептиды

α-спиральной

структуры,

не содержащие цистеина. К ним относят цекропины

(cecropins) высших насекомых, оболочечников и свиней,

магаинин (magainin) и темпорины (temporins) лягушек;

• II группа — пептиды, содержащие несколько цистеи-

нов, между которыми установлены 1—4 дисульфидные

связи. К ним относят пептид из кожного секрета лягуш-

ки, тахиплезины (tachyplesins) краба, протегрины

(protegrins) свиньи, а также

дефензины__(с1еГепвтк^

мле-

копитающих (включая человека), содержащие 3 дисуль-

фидные связи.

сх-Дефензины

синтезируюхд-содержат^в-

ки

покровных тканей —

эпителийдьтхательных

путей

..й!

• III группа — пептиды, в составе которых содержится

необычно много какой-либо одной или двух аминокис-

лот, чаще всего пролина или аргинина либо триптофа-

на и глицина. Примером пептидов этой группы являют-

ся апидецины (apidaecins) пчелы медоносной. Сюда же

относятся 39-членный пептид (PR-39) нейтрофилов

свиньи и его более крупные аналоги из нейтрофилов

коровы.

Генетические дефекты пептидов-антибиотиков или необхо-

димых для их функционирования кофакторов (например, ион-

ных каналов, так как активность пептидов-антибиотиков «вы-

сокочувствительна» к ионной силе), возможно, коррелируют

с развитием прогредиентно-текущей хронической патологии

с инфекционными факторами в этиологии. Например, есть

основания предполагать (хотя еще необходимы воспроизводи-

мые доказательства), что развитие пузырчатого фиброза (cystic

fibrosis) обусловлено дефектом

β-дефензина

в эпителии ды-

хательных путей.

Сводная характеристика факторов доиммунной резистент-

ности к инфекциям приведена в табл. 3.5.

Таблица 3.5

. Факторы доиммунной резистентности к инфекциям

(innate immunity)

Молекулы,

вовлеченные

в реакции

резистентности

I. Лектины:

Маннозосвя-

зывающий

лектин

(МСЛ)

SP-A,

SP-D

(сурфактант-

ные протеины

легких)

Рецепторы для

маннозы на

макрофагах

Конститутив-

ный (К)

или

индуцибель-

ный (И)

биосинтез

К, И

Физиологи-

ческое

место

действия

Плазма

Дыхатель-

ная по-

верхность

легких

Макрофаги

Мишень

(лиганд)

Карбогид-

раты мик-

роорганиз-

мов

То же

» »

Функции

Опсонизация;

активация

фагоцитов;

активация

комплемента

(лектиновый

путь)

Опсонизация;

активация

фагоцитов;

активация

комплемента

(лектиновый

путь)

Фагоцитоз,

активация

макрофагов

Продолжение таблицы

Молекулы,

вовлеченные

в реакции

резистентное™

Рецептор для

/3-глюканов

II.

LPS-реак-

тивные белки:

LPS-связываю-

щий

протеин

Интегрин

Мас-1

Рецептор для

«мусора»

(«scavenger

receptors»)

III. Активаторы

комплемента:

сзь

Коллектины

(collectins):

MBL, SP-A,

SP-B

IV. Цитокины:

Интерфероны

α и β

Конститутив-

ный (К)

или

индуцибель-

ный (И)

биосинтез

К, И

Физиологи-

ческое

место

действия

Моноциты,

макрофаги

Плазма

Моноциты

Макрофаги

Плазма

Плазма,

поверхность

легких

Инфициро-

ванные ви-

русами

клетки, мо-

ноциты/

макрофаги

Мишень

(лиганд)

То же

LPS

микроорга-

низмов

LPS

микроорга-

низмов

LPS и

другие

липиды

микроорга-

низмов

Поверх-

ность мик-

роорганиз-

мов

Карбогид-

раты мик-

роорганиз-

мов

Любые

клетки,

имеющие

рецепторы

для интер-

феронов

Функции

Фагоцитоз

Присоединяет

микроорганиз-

мы к CD14 на

макрофагах,

активирует

фагоцитоз и

выработку ци-

токинов мак-

рофагами

Фагоцитоз,

активация

моноцитов

То же

Альтернатив-

ная активация

комплемента

Активация

комплемента

по лектиново-

му пути

Активируют

нормальные

киллеры; ан-

типролифера-

тивное и ан-

тивирусное

действие на

любые клетки

Продолжение таблицы

Молекулы,

вовлеченные

в реакции

резистентное™

Фактор некро-

за опухолей

(TNFa)

IL-1

IL-6

Хемокины

(>30)

V. Липидные

медиаторы:

Простаглан-

дины

Лейкотриены

(LTB

)

Фактор, акти-

вирующий

тромбоциты —

PAF (platelet-

activating factor)

Конститутив-

ный (К)

или

индуцибель-

ный (И)

биосинтез

Физиологи-

ческое

место

действия

Моноциты/

макрофаги

Моноциты/

макрофаги

и другие

клетки

Моноциты

Моноциты,

эндотелий,

фиброблас-

ты, тром-

боциты

Тучные

клетки,

моноциты,

эндотелий,

фибро-

бласты

Тучные

клетки,

моноциты

Моноциты,

эндотелий

Мишень

(лиганд)

Макрофаги,

эндотелий,

печень, ги-

поталамус

Моноциты,

эндотелий,

печень, ги-

поталамус

Печень

Лейкоциты

Гипотала-

мус, эндо-

телий

Нейтро-

филы,

моноциты

Тромбо-

циты,

лейкоциты

Функции

Локальное

воспаление,

активация фа-

гоцитов, ин-

дукция синте-

за

цитокинов

(IL-1, IL-6,

хемокинов),

реакция ост-

рой фазы, ли-

хорадка

Локальное

воспаление,

индукция

ци-

токинов (IL-6,

хемокинов),

реакция ост-

рой фазы,

лихорадка

Реакция ост-

рой фазы

Хемотаксис и

активация

лейкоцитов

Лихорадка,

возрастание

проницаемос-

ти сосудов

Хемотаксис

лейкоцитов,

дегрануляция

нейтрофилов

Активация

тромбоцитов

и лейкоцитов,

локальное

воспаление