Текст
                    Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г.
1
ГЛАВА 10. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
Функцией иммунной системы является защита организма от чужеродных антигенов, таких как микробы,
собственные измененные антигены. Различают две группы этих защитных механизмов - естественную и
адаптивную. В естественный иммунитет вовлечены механизмы, действующие еще до встречи с антигеном и
заранее готовые распознать и устранить его (первая линия защиты), а адаптивный иммунитет формируется
после встречи с антигеном. Адаптивный иммунитет, в отличие от естественного, имеет специфичность и
иммунологическую память.
10.1. ВРОЖДЕННЫЙ ИММУНИТЕТ
Основными компонентами врожденного иммунитета (innate immunity) являются эпителиальные клетки
кожи и слизистых, нейтрофилы и макрофаги, дендритные клетки, естественные клетки-киллеры (NK-клетки),
некоторые белки плазмы, включая белки системы комплемента, С-реактивный белок и т.д .
Эпителиальные клетки кожи и слизистой являются механическим барьером, создавая микробоцидную
среду (например, кислая среда на поверхности кожи и в желудке), синтезируют бактерицидные белки,
например, лизоцим и дефенсины. Тканевые макрофаги распознают микробы, проникнувшие в ткань, а также
поврежденные клетки, индуцируют воспаление, вырабатывая цитокины и провоспалительные другие медиа-
торы, и осуществляют фагоцитоз и презентацию антигена лимфоцитам. Основной функцией нейтрофилов
является уничтожение микробов. Функции фагоцитарных клеток подробно описаны в главе «Воспаление».
Дендритные клетки (рис. 10.1) благодаря своим отрост-
кам имеют огромную поверхность для захвата антигенов и
представления их лимфоцитам. Эти клетки обладают полным
набором TLR рецепторов для распознавания микробов и
другими рецепторами, а для презентации антигена
экспрессируют большое количество
молекул MHC.
Дендритные клетки распологаются в коже и в слизистых,
являющиейся «воротами» для проникновения микробов, в
местах фильтрации крови и лимфы: в селезенке и в
лимфатических узлах. Дендритные клетки наряду с захватом
и
презентацией
антигенов
лимфоцитам,
активно
вырабатывают цитокины, посредством которых регулируют и
даже руководят течением иммунного ответа.
Естественные киллеры (рис. 10.2) убивают всех, кто не
имеет клеточный «паспорт» – молекулы MHC I (major histoco-
mpatibility complex - главный комплекс гистосовместимости,
устаревшее название HLA: human leukocyte antigens). Дело в
том, что любая ядерная клетка может стать мишенью для вирусов или мутаций. Для «прозрачной презентации»
своей внутренней жизнедеятельности клетка представляет экземпляры своих белков в комплексе с молекулами
MHC I на мембране.
Комплекс антиген-MHC I проверяется Т-киллерами, при этом клетка, признанная чужеродной
уничтожается. Если молекулы MHC I отсутсвуют на поверхности клетки (возможно после вирусной или
опухолевой трансформации), то она уничтожается естественными киллерами во избежание дальнейших
«недоразумений». Естественные киллеры осуществляют апоптоз клеток мишеней перфорин-гранзимным путем
или FAS-опосредованным путем. Естественные киллеры могут также убивать клетки, покрытые IgG (антитело-
опосредованная клеточно-зависимая цитотоксичность).
Рис. 10.1 . Антиген презентирующая основная
клетка это дендритная клетка: стрелкой показано
презентация антигена лимфоциту (University of
South Carolina School of Medicine).


Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 2 В главе «Воспаление» представлены опсонизирующие, бактерицидные и прочие свойства системы комплемента и С-реактивного белка. Для распознавания «врага» в тканях клетки естественного иммунитета наделены рецепторами, узнающими микробы. Эти рецепторы узнают специфические молекулы определенных групп микробов (PAMP). Наиболее известными рецепторами, распознающими РАМР являются TLR-рецепторы. Известны 10 видов таких рецепторов, каждый из которых распознает характерные молекулы определенной группы бактерий, например, TLR4 распознает липополисахарид Грам-отрицательных бактерий, TLR3 - вирусную двухцепочечную РНК, TLR5 - флагеллин бактериальных жгутиков и т.д . Все эти вещества отсутствуют в наших клетках и легко распознаются как «чужие». «Индивидуальное» распознавание бактерий внутри группы является функцией не естественного, а адаптивного иммунитета. Для этого лимфоциты экспрессируют миллионы видов рецепторов и обеспечивают специфичность иммунного ответа. Таким образом, функциями естественного иммунитета являются: предотвращение попадания микробов в ткань, а в случае проникновения и повреждения - осуществление воспаления, активация адаптивного иммунитета (посредством презентации антигена и выработки цитокинов). 10.2. АДАПТИВНЫЙ ИММУНИТЕТ Компонентами адаптивного иммуннитета являются Т-лимфоциты, В-лимфоциты и продуцированные ими антитела. Лимфоцитам присуща антигенная специфичность, т.е. каждый лимфоцит имеет только один антигенраспознающий рецептор. После встречи с их специфическим антигеном они активируются, размножаются и реализируют свою функции. Поколения лимфоцита, распознающие оределенный антиген называют клоном. В организме насчитывается около 1012 лимфоцитов, которые распознают 107-109 различных антигенов. Секрет такого разнообразия рецепторов не был раскрыт в течение длительного времени: ведь у человека только 20000 структурных генов. Оказывается, только лимфоциты обладают уникальной способностью соматической рекомбинации - соматической перегруппировки сегментов генов кодирующих компоненты рецепторов, Рис. 10.2 . Натуральные киллеры – важные эффекторы врожденного иммунитета, которые уничтожают все те клетки, которые не имеют молекулы класса MHC I (N Engl J Med 2000; 343:37-49).
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 3 позволяя ограниченному числу генетических сегментов создавать миллионы комбинаций (как в калейдоскопе). Т-лимфоциты развиваются в тимусе из клеток-предшественниц происходящих из стволовых клеток. Зрелые Т-лимфоциты циркулируют в кровотоке, а также населяют Т-зоны периферических лимфоидных органов. Различают основные три вида Т-лимфоцитов: Т-хелперы (Th), Т-киллеры и Т-регуляторы (Treg). Т - хелперы активируют выработку антител В-лимфоцитами (гуморальный иммунный ответ), а также клеточно- опосредованные реакции адаптивного иммунного ответа (клеточный иммунный ответ). Т -киллеры убивают пораженные или мутированные клетки, поэтому называются также цитотоксическими Т-лимфоцитами. Т - регуляторы ограничивают имунный ответ и предупреждают развитие иммунного ответа к собственным антигенам. Т-лимфоциты распознают антигены рецепторами TCR (T-cell receptor) когда антигены представленны на молекулах МНС. Корецепторами TCR являются молекулы СD4, расположенные на Т-хелперах и распознающие молекулы МНС II (поэтому Т-хелперы называются также СD4+ лимфоцит) (рис. 10.3) и расположенные на Т- киллерах и распознающие молекулы MHC I молекулы СD8+ (поэтому Т-киллеры называются также СD8+ лимфоцит). B-лимфоциты развиваются в костном мозге. Зрелые В-лимфоциты циркулируют в крови, заселяют также В-зоны периферических лимфоидных органов. B-лимфоциты узнают антигены посредством специфических рецепторов, представляющие собой мембраносвязанные IgM и IgD. Активированные В-лимфоциты вырабатывают антитела к данному антигену и называются плазмоцитами. Органы иммунной системы подразделяются на центральные и периферические. В центральных органах: костном мозге, тимусе, происходит антиген-независимое развитие лимфоцитов, которые в дальнейшем проникают в кровь и «заселяют» периферические органы. Периферическими органами иммунной системы являются лимфатические узлы, селезенка, лимфоидные узлы кожи и слизистых, например, небные миндалины и пейеровы пятна тонкого кишечника. В периферических органах лимфоциты встречаются со своими специфическими антигенами, после чего происходит антиген-зависимая активация, размножение и Рис. 10.3 . Презентация антигена Т-хелперу антиген представляющей клеткой: в рисунке представлены TCR и другие молекулы вовлеченные в процесс активации Т-хелпера (Robbins and Cotran, PATHOLOGIC BASIS OF DISEASE, Ninth Edition).
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 4 функционирование лимфоцитов. Периферические органы наилучшим образом приспособлены для захвата антигена и обеспечения сотрудничества клеток, вовлеченных в имунный ответ. Существует два типа адаптивного иммунного ответа: гуморальный и клеточный. Гуморальный ответ направлен на внеклеточные патогены, а клеточный на внутриклеточные патогены. Отличаются также и эффекторные клетки: при гуморальном иммунном ответе - это В-лимфоциты, которые становятся плазматическими клетками и вырабатывают антитела, а при клеточном иммунном ответе - это Т-лимфоциты. Гуморальный иммунный ответ. Внеклеточные антигены распознаются антиген представляющими клетками, в частности, РАМР рецепторами дендритных клеток (например, TLR). В дальнейшем эти антигены подвергаются эндоцитозу и процессингу, частичному протеолизу. Образовавшийся антигенный пептид присоединяется к молекулам MHC II и располагается на поверхности клетки. Дендритные клетки, «нагруженные» антигенами, по лимфососудам направляются к лимфоузлам, где комплекс MHC II – антиген презентируется специфическому Т-хелперу. Т -хелпер распознает антиген TCR-рецепторами, а MHC II – CD4 рецепторами. Антиген-представляющая клетка снабжает дополнительные костимулирующие сигналы (с участием белка В7 на антиген-представляющей клетке, связывается с рецептором CD28 Т-лимфоцита, рис. 10.3) а также вырабатывает цитокины, которые не только активируют антиген специфические Т-хелперы, но и «руководят» дальнейшей дифференцировкой хелперов. И поскольку дендритная клетка уже контактировала с возбудителем и почти «узнала» его, она может «подсказать» Т-хелперу направление иммунного ответа. Если возбудитель микроб (внеклеточные бактерии, вирусы находящиехся вне клетки, например в фазе виремии), дендритные клетки направляют дифференцировку Т-хелперов в сторону фолликулярных Т-хелперов (Tfh). Последние активируют пролиферацию aнтигенспецифических В-лимфоцитов и стимулируют первоначально продукцию IgM, а затем IgG и IgA. Эти антитела связываются с микробами, предотвращая поражение клеток, нейтрализуют токсины, которые они выделяют. IgG фиксируется на бактериях и oпсонизирует их для фагоцитоза, поскольку макрофаги и нейтрофилы имеют рецепторы к Fc фрагменту IgG. Оба иммуноглобулина (IgM и IgG) активируют комплемент классическим путьем, в результате образуется другой опсонин, фрагмент C3b комплемента, а также хемотактические фрагменты (С3а, С5а). Особенно важную роль играет комплекс C5b-С9, атакующий бактериальные мембраны (рис. 10.4.). IgA (точнее, секреторный IgA) защищает дыхательные, кишечные и другие слизистые оболочки от внедрения микробов. Рис. 10.4 . Эффекторные функции антител.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 5 Для борьбы с гельминтами дендритная клетка вырабатывает ИЛ-4 и направляет дифференцировку Т- хелперов в сторону Т-хелперов 2 (Тh2). Последний активирует выработку В-лимфоцитами IgE. IgE фиксируется на гельминтах и активирует эозинофилы и тучные клетки. Большие размеры гельминтов не позволяют осуществить фагоцитоз, поэтому борьба идет извне: гельминт орошается душевой установкой с токсичными веществами. «Мастерами» этого являются эозинофилы. Они распознают фрагмент Fc IgE прикрепленного к поверхности гельминта, активируются и подвергаются дегрануляции, выбрасывая токсическое содержимое эозинофильных гранул (например, большой щелочной белок и катионный белок эозинофилов). IgE, фиксированный на поверхности гельминтов, может вызвать дегрануляцию тучных клеток, которые имеют высокую афинность к рецепторам FcεR фрагмента Fc IgE. Высвобождаемые медиаторы вызывают гиперпродукцию слизи, бронхоспазм, стимулируют перистальтику кишечника, способствуя удалению гельминтов из дыхательные путей и просвет кишок. Сравнительные характеристики иммуноглобулинов приведены в таблице 10.1. Недостаточность гуморального иммунного ответа повышает восприимчивость к тем инфекциям, возбудителями которых являются внеклеточные бактерии (в особенности гноеродные бактерии) и гельминты. Таблица 10.1. Сравнительная характеристика иммуноглобулинов Вид антитела Свойства IgG - Мономер. - Основное антитело своротки крови. - Вырабатывается при вторичном иммунном ответе. - Опсонин. - Активирует систему комплемента по классическому пути. - Естественные киллеры способны убивать клетки, покрытые IgG (антиген-опосредованная клеточно- зависимая цитотоксичность). - Проходит через плаценту. IgM - Пентамер. - Вырабатывается при первичном иммунном ответе. - Активирует систему комплемента по классическому пути. - Мембрано-связанный рецептор В-лимфоцитов. IgA - В основном димер, может быть мономером. - Вырабатывается в составе естественных секретов (секреторный IgA). - Обеспечивает местный иммунитет слизистых. IgE - Осуществляет антигельминтную защиту. - Обеспечивает развитие аллергии. IgD - Мембрано-связанный рецептор В-лимфоцитов. После элиминации возбудителя большинство лимфоцитов, принимавших участие в иммунном ответе, подвергается апоптозу, остальная малая их часть сохраняется для создания иммунной памяти. При повторной встрече с микробом клетки памяти осуществляют быстрый и весьма эффективный иммунный ответ, вырабатывая IgG с высокой афинностью (рис. 10.5). Клеточный иммунный ответ. Клеточный или клеточ- но-опосредованный иммунитет реализуется посредством Т- лимфоцитов. Он в первую очередь направлен на унич- тожение внутриклеточных патогенов, ибо эта локализация «прячет» их от антител, т.е . механизмов гуморальной защиты. Решающую роль в механизмах клеточного иммунитета играют Т- Рис. 10.5 . Первичный и вторичный иммунный ответ.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 6 хелперы 1 (Тh1) и 17 (Th17). Тh1 активируют Т-киллеры, а с другой стороны, секретируя интерферон-γ, усиливают фагоцитарную активность макрофагов. Th17 (были так названы в связи с их главным цитокином - ИЛ-17) способствуют привлечению нейтрофилов и моноцитов в очаг для борьбы с внеклеточными бактериями и грибками. Т -киллеры убивают инфицированные либо мутировавшие клетки индуцируя их апоптоз. Как уже было сказано выше, клеточные белки экспессирутся в комплексе с МНС I. Цитотоксичные лимфоциты таким образом могут узнавать представленные им чужеродные белки (либо опухолевые белки-антигены) посредством своих специфичных Т-клеточных рецепторов (ТСR), а молекулы МНС I - рецепторами CD8. Конкретные механизмы киллинга включают перфорин-гранзимный механизм. Узнав клетку, несущую чужеродный белок, Т-киллеры высвобождают перфорины, которые «просверливают дырку» в клетке-мишени, затем через нее запускают гранзимы, которые напрямую активируют палачи-каспазы. Вдобавок, Т-киллеры могут индуцировать апоптоз путем экспресси FAS лиганда, активируя внешний путь апоптоза. 10.3. ВИДЫ ИММУННОЙ ПАТОЛОГИИ Виды иммунной патологии можно разделить на две группы, характеризующиеся крайне слабым и чрезвычайно сильным иммунным ответом. Слабый иммунный ответ характерен для иммунодефицитных состояний, а сверхсильный иммунный ответ характерен для: 1) аутовоспалительных болезней, 2) реакций гиперчувствительности, 3) аутоиммунных заболеваний, 4) посттрансплантационных реакций. 10.3.1. Иммунодефицитные состояния Состояния, характеризующиеся снижением иммунной реактивности вследствие неполноценности эффекторных механизмов иммунной системы, называются иммунодефицитными состояниями. Иммунодефицитные состояния можно охарактеризовать как расстройство одного или нескольких компонентов иммунной системы, что делает людей восприимчивыми к тем болезням, которые обычно предотвращаются нормальной иммунной системой. Иммунодефицитные состояния по происхождению бывают первичными (врожденными или наследственными) и вторичными (приобретенными). Основным последствием иммунодефицитов является увеличение восприимчивости к инфекциям. Характер и тяжесть инфекций во многом зависят от поврежденного звена иммунной системы. Недостаточность гуморального иммунного ответа увеличивает восприимчивость к внеклеточным бактериям (особенно гноеродным бактериям) и гельминтам, а недостаточность клеточного иммунного ответа - к вирусам и внутриклеточным бактериям, а также к некоторым внеклеточным бактериям и грибкам (в норме элиминируются фагоцитозом). Повышается также риск развития злокачественных опухолей (особенно ассоциированных с онкогенными вирусами). Первичные иммунодефициты встречаются сравнительно редко. Из них 50-75% выпадает на долю нарушений образования иммуноглобулинов, 5-10% - на долю клеточных иммуннодефицитов, 10-25% - комбинированные иммунодефициты и ≈ 1-2% на нарушения фагоцитоза и системы комплемента. Первичные иммунодефициты могут относиться как естественному (нарушения системы комплемента, NK-клеток, нейтрофилов, макрофагов), так и к адаптивному иммунитету (нарушения развития лимфоцитов, их функциональная неполноценность). Дефекты адаптивного иммунитета часто различают, основываясь на первично пораженном компоненте (т.е. B - или Т-клетки (рис. 10.6)). Однако такое разделение относительно, например, дефекты T-клеток почти всегда приводят к нарушениям синтеза антител. Поэтому, изолированный дефицит Т-клеток часто клинически
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 7 не отличается от комбинированных дефицитов Т- и В-клеток. Большинство первичных иммунодефицитов проявляется рано: от 6 месяцев до 2 лет. Первичные адаптивные иммунодефициты. Общий вариабельный иммунодефицит (рис. 10.6). Относительно часто встречающаяся, однако недостаточно изученная нозологическая форма, представленная группами гетерогенных нарушений. Общий признак – гипогаммаглобулинемия, обычно относящаяся ко всем классам антител, однако иногда только к IgG. Диагноз «общий вариабельный иммунодефицит» ставят на основании исключения других, хорошо известных причин сниженной продукции антител, т.е. методом «негативной диагностики». В отличие от Х-хромосомной агаммаглобулинемии, в этом случае у большинства больных в крови и лимфоидных тканях количество В-клеток нормальное или близкое к норме. Однако эти В- клетки не в состоянии дифференцироваться в плазмоциты. Изолированный дефицит IgA (рис. 10.6). Он относится к числу часто встречающихся иммунодефицитов. Для него характерен предельно низкий уровень сывороточного, и секреторного IgA. При дефиците IgA нарушается дифференцировка наивных В-лимфоцитов в клетки, вырабатывающие IgA. У большинства больных молекулярная основа этого дефекта до сих пор не выяснена. Синдром гипер-IgM (рис. 10.6). При этом синдроме иммунная система вырабатывает IgM, однако нарушена выработка IgG, IgA и IgE. Приблизительно 70% таких больных страдает болезнью, сцепленной с Х- хромосомной. У остальной части болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному типу. В сыворотке больных, страдающих этим синдромом, выявляется нормальное или высокое содержание IgM, однако отсутствуют IgA или IgE, и чрезвычайно снижено содержание IgG. Количество B- и T-клеток близко к норме. IgM-антитела взаимодействуют с элементами крови, вызывая аутоиммунную гемолитическую анемию, тромбоцитопению и нейтропению. Одним из наиболее часто встречающихся первичных иммунодефицитов является агаммаглобулинемия Брутона или X-сцепленная агаммаглобулинемия (рис. 10.6 и 10.7). Это первый описанный иммунный дефи- цит, он наследуется сцепленно с Х-хромосомой, характеризуется отсутствием дифференциации В-клеток. Ага- ммаглобулинемию, сцепленную с Х-хромосомой, вызывают мутации гена цитоплазматической тирозинкиназы Брутона. В результате мутаций прекращается созревание на уровне про-B- и пре-B-клеток, вследствие чего нарушается синтез антител (дефицит иммуноглобулинов, т.е . гамма-глобулинов - агаммаглобулинемия). Рис. 10.6 . Причины наиболее распространенных иммунодефицитов. Аббривиатура: ОВИД - общий вариабельный иммунодефицит (common variable immune deficiency), TCR-T-cell receptor: рецептор T-лимфоцита, ТКИД - тяжелый комбинированный иммунодефицит, АДА - аденозиндезаминаза.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 8 Болезнь проявляется повторяющимися бактериальными инфекциями спустя 6 месяцев после рождения, когда у детей истощается запас материнских IgG. Болезнь характеризуется следующими признаками: • отсутствие или значительное уменьшение количества В-клеток в крови, • отсутствие в сыворотке иммуноглобулинов всех классов, • герминативные центры лимфатических узлов, пейеровых бляшек, аппендикса и миндалин недоразвиты, • отсутствие плазматических клеток, • в большинстве случаев у детей с таким иммунодефицитом «поднимают голову» преимущественно болезни бактериального происхождения, например, острый и хронический фарингит, бронхит, пневмония и т.д . • нормальное течение T-клеточно-опосредованных реакций. Первичные формы Т-клеточного иммунодефи- цита редко встречаются. Вероятно потому, что эти больные умирают в младенчестве и в раннем детском возрасте. Примером этого является синдром Ди- Джорджи. Синдром не имеет семейного характера. Это результат делеции 22q11.2 хромосомы, поэтому он также упоминается как синдром делеции 22q11.2 и включает делецию 30-40 генов. Последняя встречается у 90% пациентов и приводит к нарушению развития 3-го и 4-го глоточных карма- нов. Из них развиваются тимус, паращитовидные же- лезы, некоторые светлые клетки щитовидной железы и C-клетки вырабатывающие кальцитонин. Этот синдром характеризуется следующими признаками: • отсутствием или гипоплазией тимуса, • гипоплазией паращитовидных желез, а также костными, особенно челюстно-лицевыми дефектами. Возможны внешние аномалии рта, ушей и лица: далеко расположенные друг от друга глаза, низко расположенные ушные раковины и т.д . • Отсутствием клеточного иммунитета, что связано с уменьшением или даже отсутствием количества Т- лимфоцитов в крови и лимфоидных тканях, • тетанией (следствие гипоплазии паращитовидных желез), а также врожденными дефектами сердца и крупных сосудов, • сохранностью функций В-системы, независящих от Т-лимфоцитов. В зависимости от тяжести дефицита Т- клеток количество иммуноглобулинов может быть нормальным или пониженным. Комбинированные (T- и B- клеточные) иммуннодефициты (рис. 10.6). В этом случае первично нарушает- ся и гуморальный, и клеточно-опосредованный иммунитет. Характер генетических дефектов большинства этих синдромов не ясен и, обычно, без трансплантации костного мозга летальный исход наступает на первом году жизни. Независимо от того какой ген повреждается, общим итогом является нарушение регуляции нормальной коммуникационной системы и иммунного ответа B- и Т-лимфоцитов. Его наиболее выраженной формой является синдром тяжелого комбинированного иммуннодефицита (ТКИД, рис. 10.6). Течение этой болезни у детей с таким синдромом напоминает СПИД. Дети страдают от хронической диарреи и от оппортунистических инфекций, которые приводят к смерти до второго года жизни. Если синдром выявляется при рождении или в течение первых трех месяцев жизни, то в 95% случаев можно спасти жизнь больного путем трансплантации костного мозга или стволовых клеток. Рис. 10.7 . Агаммаглобулинемия Брутона.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 9 Наиболее часто встречающаяся форма ТКИД (50-60% пациентов) представляет собой сцепленную с Х- хромосомой болезнь, которая естественно, поражает чаще мальчиков. В этом случае мутации подвергается субьединица общей γ-цепи рецепторов цитокинов. Без этой цепи практически нарушается сигнализация ИЛ- 2, ИЛ-4, ИЛ-7, ИЛ-9, ИЛ-11, ИЛ-15, ИЛ-21, а следовательно и созревание лимфоцитов и интерлейкиновая коммуникация. ИЛ-7 необходим для жизнедеятельности и пролиферации лимфоидных клеток, в особенности для выживания клеток-предшевственниц Т-лимфоцитов. Фактически, вследствие этого дефекта нарушается на ранних стадиях созревание Т-лимфоцитов, и их число существенно уменьшается. И несмотря на то, что число В-клеток нормальное, синтез антител резко уменьшается из-за отсутствия помощи Т-клеток. ИЛ-15 играет определенную роль в созревании и пролиферации NK-клеток, что приводит к их недостаточности. Остальные случаи наследуются аутосомно-рецессивным путем. При этом наиболее частой причиной ТКИД является дефицит фермента аденозиндезаминазы. Хотя механизм развития иммунодефицита с недоста- точностью фермента до конца не выявлен, однако, предполагают, что дефект приводит к накоплению в быстро размножающихся незрелых лимфоцитах, и особенно Т-лимфоцитах дезоксиаденозина и его производных (например, дезокси-АТФ), что оказывает токсический эффект. Именно поэтому количество Т-лимфоцитов снижается больше, чем количество В-клеток. Существуют также другие менее распространенные аутосомно-рецессивные случаи наследования. Следует отметить, что синдром тяжелого комбинированного иммуннодефицита, сцепленный с Х- хромосомой, является первым заболеванием, при котором эффективно была применена генотерапия. Первичные врожденные иммунодефициты. Приведем некоторые варианты недостаточности функции врожденной иммунной системы. Дефекты фагоцитарной системы в основном относятся к нарушениям фагоцитарной функции нейтрофилов. Различают следующие механизмы формирования этих дефектов: - Нейтропения, обусловленная нарушением пролиферации и созревания гранулоцитарных клеток- предшественниц в костном мозге (циклическая нейтропения, болезнь Костманна (или инфантильный агранулоцитоз), семейная доброкачественная нейтропения, ретикулярная дисгенезия и т.д .), нарушением мобилизации нейтрофилов из костного мозга в кровь, укорочением жизни качественно неполноценных (с цитогенетическими аномалиями) нейтрофилов (миелокахексия). - Нарушение хемотаксиса нейтрофильных гранулоцитов, обусловленное дисфункцией актина и неспособностью клеток образовывать «псевдоподии» (синдром «ленивых лейкоцитов»). - Дефицит молекул адгезии нейтрофилов. В основе развития лежат наследственные дефекты лигандов интегринов и селектинов. Вследствие этого они утрачивают способность к адгезии и теряют обусловленные ею функции: миграцию и эндоцитоз. - Наследственное нарушение функции фаголизосомы. Примером такой патологии является синдром Чедиака- Хигаши. Это аутосомно-рецессивная болезнь, характеризующаяся нарушением слияния фагосомы с лизосомой (обуславливает предрасположенность к инфекциям), аномалиями меланоцитов (развивается альбинизм), поражением нервных клеток и тромбоцитов (развиваются кровотечения). При этой патологии наблюдается нейтропения, нарушается дегрануляция лейкоцитов и задержка киллинга бактерий. - Нарушение механизмов «оксидативного взрыва». Подобное состояние наблюдается вследствие недостаточности выработки факторов «дыхательного взрыва» (супероксид радикал, перекись водорода и т.д .), недостаточности синтеза внутриклеточных ферментов (NADPH-оксидаза, миелопероксидаза, глюкозо-6- фосфатдегидрогеназа). Примером подобного иммунодефицита является хроническая гранулематозная болезнь, при которой вследствие нарушения бактерицидной функции нейтрофилов бактерии формируют хронические инфекционные гранулемы в лимфатических узлах, печени и селезенке. Дефекты белков системы комплемента. Описаны селективные дефекты почти всех компонентов и их ингибиторов.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 10 Вторичные иммунодефициты являются приобретенными. Они, могут развиваться вследствие другой болезни или в результате ее лечения, или являться результатом инфекции, поражающей клетки иммунной системы. Наиболее часто встречающимся причинами и механизмами развития вторичных иммунодефицитов являются: • Вирус ВИЧ. Т -хелпер-лимфоциты поражаются вирусом иммунодефицита человека, в результате чего развивается синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД). • Алиментарная недостаточность (особенно недостаточность белков) - иммунодефицит обусловлен недостаточностью аминокислот, необходимых для синтеза антител. • Действие ионизирующего излучения, химиотерапевтических и иммуносупрессивных препаратов, которые подавляют размножение лимфоидных клеток и выработку ими цитокинов, стимулируют их апоптоз. • Тяжелый и длительный стресс. Продолжительный высокий уровень глюкокортикоидов приводит к подавлению пролиферации лимфоцитов и угнетению их функции. • Злокачественная опухоль. Иммунодефицит обусловлен выработкой иммуносупрессивных веществ раковыми клетками. При раковых заболеваниях, поражающих костный мозг, нарушается рост и размножение лимфоцитов и других лейкоцитов. • Спленэктомия - удаление селезенки, лимфоидного органа, осуществляющего фагоцитоз микробов и вырабатывающего иммуноглобулины. • Эндокринопатии (в особенности сахарный диабет, болезнь Кушинга) - в случае сахарного диабета иммуно- дефицит обусловлен нарушениями метаболизма, а при болезни Кушинга - иммуносупрессивными эффектами глюкокортикоидов. 10.3.2. Реакции гиперчувствительности Реакцией гиперчувствительности (РГ) является сильный, сопровождающийся повреждением тканей иммунный ответ организма на действие антигена. Термин «гиперчувствительность» иногда ассоциируется с термином «аллергия», однако к классическим аллергиям относятся только реакции, развивающиеся по I типу. Общими характеристиками нормального иммунного ответа и реакций гиперчувствительности являются: 1. направленность на поддержание антигенного гомеостаза организма; 2. имеют аналогичные механизмы развития. Различиями нормального иммунного ответа и реакций гиперчувствительности являются: 1. РГ характеризуются недостаточностью ограничивающих и избыточностью эффекторных механизмов, что приводит к повреждению собственных тканей. 2. РГ могут быть направлены по «неправильному адресу» - против не опасных для организма антигенов. К примеру, при РГ в роли гаптенов1 могут выступать пыльца растений, шерсть животных, некоторые компоненты продуктов питания, косметических средств, лекарства, а при аутоиммунных заболеваниях мишенью иммунного ответа являются собственные антигены организма. 3. РГ являются мультифакторными. В их развитии важное значение имеют как наследственная предрасположенность (полиморфизм молекул MHC, некоторых цитокинов, например, IL -4, IL-5, генов, кодирующих белки, регулирующие проницаемость кожи и слизистых оболочек), так и некоторые факторы 1 Гаптены – это неполные антигены, т.е. не обладающие иммуногенностью и не способные самостоятельно индуцировать иммунный ответ, однако обладают специфичностью.Гаптены вызывают иммунный ответ после связывания с белками нашего организма (белками плазмы крови, клеточных мембран и т.д.). Иммунный ответ запускается в ответ на образование комплекса гаптен-белок, однако специфичность антител определяется молекулой гаптена. По своей структуре гаптены являются небелковыми соединениями или белками с низкой молекулярной массой.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 11 окружающей среды (загрязнененность внешней среды, контакт с многочисленными синтетическими веществами, инфекции и т.д .)2. Классификация РГ. По типу иммунного ответа и механизму повреждения клеток и тканей (классификация Gell-Coombs-а) различают следующие типы РГ: • РГ I типа (реагиновые, анафилактические или атопические), опосредованы IgE, Th2-зависимые, протекают с участием тучных клеток и эозинофилов. • РГ II типа (цитолитические или цитотоксические), опосредованы IgG и IgM, вызывают повреждение и разрушение антиген-содержащих клеток. • РГ II I типа (иммуннокомплексные), опосредуются IgG, IgM и IgA, которые связывают циркулирующие с кровью антигены, а образованные иммунные комплексы оседают на сенке сосуда, что приводит к развитию воспаления и повреждению. • РГ типа IV (клеточно-опосредованные или замедленного типа), Т-лимфоцит-зависимые, в процесс вовлечены Th1, Th17, Т-киллеры, вызывающие повреждение тканей. Тем не менее, патогенез ряда заболеваний является комплексным, в котором важную роль играют как гуморальные, так и клеточно-опосредованные реакции (ведь и при нормальном иммунном ответе на действие антигена могут быть мобилизованы обе ветви иммунитета). При чем клеточно-опосредованные реакции приводят к повреждению клеток, при этом к высвобождающимся из них антигенам формируются антитела, которые «подтверждают» повреждение клетки и становятся маркерами заболевания. К заболеваниям, в патогенезе которых лежат комплексные механизмы, относятся диабет I типа, рассеянный склероз (иммуноопосредованное повреждение олигодендроцитов), целиакия, которые более подробно будут рассмотрены в соответствующих главах. Патогенез РГ обусловлен их типом развития, включает ранее рассмотренные нами механизмы клеточного и гуморального иммунного ответа. Условно выделяют три стадии развития реакций гиперчувствительности. 1. Иммунная стадия. Начинается при первом контакте с антигеном (аллергеном) и характеризуется связыванием антигена антиген-презентирующими клетками, с последующим процессингом и презентацией его лимфоцитам. Далее происходит синтез плазматическими клетками антител к антигену или образование сенсибилизированных Т-лимфоцитов. В результате развивается гиперчувствительность к антигену (сенсибилизация). Различают активную и пассивную сенсибилизацию. При активной сенсибилизации в организме к антигену вырабатываются либо антитела, либо сверхчувствительные Т-лимфоциты по выше описанным механизмам. Пассивная гиперчувствительность развивается после введения готовых специфических антител или сенсибилизированных Т-лимфоцитов от сенсибилизированного донора (например, при переливании крови или передаче IgG через плаценту от матери к плоду). Состояние гиперчувствительности не имеет клинических проявлений. О ее наличии свидетельствует повышение титра специфических иммуноглобулинов и/или увеличение содержания сенсибилизированных Т-лимфоцитов, а также положительный результат аллергических тестов (in vitro или in vivo). Поскольку развитие активной гиперчувствительности длится несколько дней (от 7-10 дней при гуморальных реакциях, от 3-6 дней при клеточных), в течение которых антиген выводится из организма, то при первом контакте с антигеном иммунные комплексы обычно не образуются. Иммунная стадия завершается формированием комплекса антиген-антитело при повторном введении антигена (в случае РГ IV типа - при связывании антигена с сенсибилизированным Т-лимфоцитом). 2Согласно одной из точек зрения, нормальные гигиенические условия, низкая заболеваемость инфекциями способствуют развитию аллергии и аутоиммунных заболеваний и наоборот, плохие гигиенические условия частые контакты с возбудителями играют защитную роль («гипотеза гигиены»).
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 12 2. Патохимическая (биохимических изменений) стадия. Под действием иммунных комплексов вырабатываются биологически активные вещества: медиаторы аллергии, воспаления, определяющие дальнейшее течение РГ. 3. Стадия клинических проявлений (патофизиологических изменений). Под воздействием медиаторов аллергии в органах и тканях развиваются характерные для РГ структурные и функциональные изменения, проявляющиеся соответствующими клиническими признаками: от “простого” зуда до опасного для жизни приступа бронхиальной астмы и анафилактического шока. В зависимости от скорости развития клинических проявлений после повторного контакта с антигеном I, II, III типы РГ являются реакциями немедленного типа (проявляются спустя несколько минут или несколько часов после повторного контакта), а РГ IV типа являются реакциями замедленного типа (проявляются спустя 24-72 часа. после контакта). 10.3.2.1. Особенности отдельных типов РГ РГ I типа (реагиновые, анафилактические или атопические). Развиваются под воздействием экзогенных аллергенов, например, пыльца цветковых растений, некоторых компонентов продуктов питания, лекарства и т. д. Существенную роль в этиологии РГ I типа играет наследственная предрасположенность, которая может быть обусловлена увеличением проницаемости барьеров организма, полиморфизмом PAMP- рецепторов антиген-представляющих клеток, полиморфизмом генов, ответственных за дифференциацию Th1/Th2, видом и соотношением вырабатываемых цитокинов (в частности, избыточная продукция Ил-4). Дендритные клетки связываются с аллергенами и представляют их Т-хелперам, активируя последних Ил-4, что приводит к дифференцировке Т-хелперов в Th2. Основными цитокинами, продуцируемыми Th2, являются Ил-4 и Ил-5. Под воздействием ИЛ-4 В-лимфоциты синтезируют IgE, а Ил-5 активирует пролиферацию и функцию эозинофилов. IgE называют также реагином, он обладает высокой цитофильностью, и после высвобождения быстро связывается с поверхностью клеток-мишеней: базофилов, тучных клеток и эозинофилов, имеющих FcεR мембраные рецепторы с высокой афинностью к IgE (поэтому в жидкой среде организма IgE присутствует в низких концентрациях). Клетки с фиксированным на их поверхности IgE становятся сверхчувствительными и при повторном контакте с аллергеном под действием образующегося комплекса IgE-аллерген происходит активация этих клеток и высвобождение Рис. 10.8 Медиаторы, вырабатываемые тучными клетками при РГ I типа (по Robbins and Cotran, Pathologic basis of disease, Ninth Edition)
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 13 медиаторов аллергии. Под воздействием комплекса IgE-аллерген происходит дегрануляция тучных клеток, высвобождение предварительно синтезированных и депонированных медиаторов (гистамина, протеазы, гепарина), а также синтез de novo других медиаторов (медиаторов липидного происхождения и цитокинов) (рис. 10.8). Гистамин вызывает расширение и увеличение проницаемости кровеносных сосудов, сокращение гладкомышечных клеток, стимулирует выработку слизи, вызываед зуд и жжение. Медиаторы липидного происхождения образуются при активации фосфолипазы A2, из образовавшегося лизофосфолипида синтезируется ФАТ (фактор активации тромбоцитов), а из арахидоновой кислоты синтезируются простагландины и лейкотриены. Помимо активации агрегации тромбоцитов, ФАТ обладает и другими эффектами, например, увеличивает проницаемость сосудов и вызывает спазм бронхов. Лейкотриен B4 является хемотаксическим фактором для эозинофилов и нейтрофилов, а лейкотриены C4, D4 и E4 (медленно реагирующая субстанция) вызывают повышение проницаемости сосудов и бронхоспазм. Из цитокинов, вырабатываемых тучными клетками, являются Ил-1и хемокины, которые способствуют вовлечению в процесс эозинофилов и нейтрофилов на поздней стадии РГ, а также Ил-4 (который по принципу положительной обратной связи способствует еще большей активации развития аллергии). Все вышеприведенные медиаторы отвечают за проявления аллергических реакций. Выработка некоторых из них, например гистамина и лейкотриенов, происходит непосредственно после контакта с аллергеном, что обусловливает развитие ранних признаков, таких как отек, развивающийся вследствие повышения проницаемости сосудов, гиперпродукция слизи, бронхоспазм, зуд. Эти медиаторы образуются спустя несколько минут после контакта с аллергеном. Другие медиаторы, в частности цитокины, играют важную роль в развитии более поздних проявлений РГ (через несколько часов после контакта). Вырабатываемые под их воздействием эозинофилы и нейтрофилы участвуют в развитии воспаления и повреждении тканей, путем высвобождения протеолитических ферментов, катионных белков эозинофилов и др. токсических веществ. Поэтому для эффективного лечения аллергических реакций применяют глюкокортикоиды, обладающие различными эффектами: • подавляют синтез цитокинов; • уменьшают синтез медиаторов липидного происхождения посредством угнетения фосфолипазы A2, • подавляет миграцию лейкоцитов, путем подавления экспрессии молекул адгезии и хемокинов • вызывают апоптоз лимфоцитов и эозинофилов, тем самым подавляя иммунный ответ и реакции гиперчувствительности. Классическими примерами этого типа реакции являются отек Квинке (например, при укусе пчел, приеме лекарственных препаратов) (рис. 10.9), сенная лихорадка, весенний катар, аллергический ринит, конъюнктивит, атопическая бронхиальная астма, крапивница, пищевые и лекарственные аллергии, анафилактический шок. Таким образом, клинические признаки РГ I типа обычно проявляются изменениями на местах “входных ворот”, а иногда могут иметь и системный характер, приводя к развитию самого опасного типа РГ - анафилактическому шоку. Рис. 10.9 . Отек квинке.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 14 РГ II типа (цитолитические или цитотоксические). Антигенами в реакциях этого типа могут являться белки (аутоантигены) собственной клетки или внеклеточного матрикса, молекулы химического (например, лекарственного) или бактериального происхождения, прикрепляющиеся к поверхности собственной клетки или внеклеточного матрикса. К этим антигенам развивается гуморальный иммунный ответ с образованием антител IgG и IgM, которые опосредуют повреждение антиген-несущей клетки посредством следующих механизмов (рис. 10.10). 1. Опсонизированная антителом IgG клетка подвергается фагоцитозу. Опсонином также является фракция комплемента C3b, образующаяся в результате активации системы комплемента иммунными комплексами, содержащими IgG и IgM. 2. Активированный компонент системы комплемента C5a, активирует хемотаксис нейтрофилов, провоцируя воспалительный процесс, который приводит к повреждению клеток и тканей, несущих антиген, свободными радикалами нейтрофилов и их лизосомальными ферментами. Атакующий мембрану комплекс C5- C9 вызывает разрушение клетки-мишени. 3. Антитело-опосредованная цитотоксичность посредством естественных киллеров (образованный иммунный комплекс с антигеном клетки-мишени и IgG, активирует естественные киллеры). По этим механизмам происходит повреждение клеток при переливании несовместимой крови, повреждении гисто-гематических барьеров (аутоиммунный тиреоидит, энцефалит, орхит), резус- несовместимости у новорожденных, аутоиммунной и лекарственной гемолитической анемии, лейкопении (а также агранулоцитоза), тромбоцитопении, сахарном диабете I типа, пернициозной анемии (повреждение Рис. 10.10. Механизмы опосредованного антителами повреждения клеток при РГ II типа (по: Robbins and Cotran, PATHOLOGIC BASIS OF DISEASE, Ninth Edition)
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 15 париетальных клеток желудка, вырабатывающих внутренний фактор Кастла) рассеянном склерозе, целиакии, тиреоидите Хашимото и других заболеваниях. В некоторых случаях антитела, образованные к антигену, могут вызывать не разрушение клеток, а нарушение их функций (дисфункцию). Например, при болезни Грейвса антитела LATS (long acting thyroid stimulator)класса IgG, образованные к рецепторам тиреотропного гормона, на поверхности тиреоцитов щитовидной железы непрерывно активируют рецепторы, вызывая избыточную секрецию тиреоидных гормонов (гиперфункцию). При тяжелой миастении (myasthenia gravis) антитела, образованные к рецепторам ацетилхолина на постсинаптической мембране нервно-мышечного синапса, блокируют рецептор, что приводит к слабости скелетных мышц. РГ III типа (иммунокомплексные). При этом типе РГ антигены могут быть как и экзогенными (вирусные, бактериологические либо компоненты введенной иммунной сыворотки), так и эндогенными - аутоантигены. Образующиеся к ним антитела (IgG, IgM и IgA) связываются с циркулирующими антигенами, образуя иммунные комплексы. Эти иммунные комплексы образуются и при нормальном иммунном ответе, однако быстро выводятся в основном макрофагами селезенки. Однако, если образовавшиеся иммунные комплексы многочисленны или имеют небольшие размеры, то их выведение из крови затрудняется. В этом случае циркулирующие иммунные комплексы оседают на стенках кровеносных сосудов, запуская иммуно-опосредованное воспаление и повреждение тканей, в котором участвуют нейтрофилы, макрофаги, система комплемента, каликреин-кининовая система, факторы свертывания крови и антикоагулянты (рис. 10.11). РГ III типа могут быть системными, вызывая поражение многих органов и тканей. Наиболее часто поражаются определенные органы, например, почки и суставы. Дело в том, что в клубочках нефрона и синовиальной мембране суставов фильтруется плазма крови, что упрощает оседание иммунных комплексов, что приводит к развитию гломерулонефрита и артрита. Классическим примером РГ III типа является сывороточная болезнь. При однократном введении большого количества чужеродного белка Рис. 10.11 . Патогенез РГ III типа (по: Robbins and Cotran, PATHOLOGIC BASIS OF DISEASE, Ninth Edition)
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 16 (например, иммунной сыворотки, полученной от иммунизированной лошади с целью нейтрализации ботулотоксина, токсина дифтерии или токсина столбняка) запускается иммунный ответ, образуются циркулирующие иммунные комплексы, повреждаются ткани (гломерулонефрит, артрит, васкулиты). По III типу развиваются системная красная волчанка (аутоиммунное заболевание), постстрептококковый гломерулонефрит и иммунные васкулиты. РГ IV типа (клеточно-опосредованные или замедленного типа). При РГ этого типа антигены могут быть как экзогенными (антигены трансплантата, некоторых возбудителей, металлы, некоторые растительные токсины, например, урушиол) так и эндогенными (аутоантигены). РГ IV типа Т-лимфоцит-зависимые и развиваются с участием Th1, Th17, Т-киллеров. Механизмы развития этих реакций приведены на рис. 10.12. 1. CD4+ Т-клеточно-опосредованные РГ. Под воздействием представленных дендритными клетками антигенов и синтезированных цитокинов происходит активация CD4+Т-хелперов, их превращение в Th1 и Th17. Th1 продуцирует γ-интерферон, активирующий макрофаги, приводящий к повреждению тканей и развитию воспаления. Th17 вырабатывает Ил-17, который вовлекает в процесс фагоциты: нейтрофилы и макрофаги. 2.CD8+Т-клеточно-опосредованная цитотоксичность: антиген-специфические CD8+ цитотоксические Т- лимфоциты распознают клетку, несущую данный антиген, и подвергают ее апоптозу. Рис. 10.12. Механизмы развития РГ IV типа (по: Robbins and Cotran, PATHOLOGIC BASIS OF DISEASE, Ninth Edition).
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 17 По этому типу развивается иммунный ответ на хронические бактериальные инфекции, такие как туберкулез, сифилис, лепра (поэтому эти реакции иногда называют реакциями туберкулинового типа), реакции отторжения трансплантата, контактный дерматит к металлам (например, никелю, рис. 13) и урушиолу. Этот тип гиперчувствительности также играет роль в патогенезе некоторых аутоиммунных заболеваний: рассеянного склероза сахарного диабета I типа. Сравнительная характеристика ГР представлена в таблице 10.2. Таблица10.2 I типа II типа III типа IV типа название реагиновые, атопические, анафилактические цитотоксические, цитолитические иммуннокомплек сные клеточно- опосредованные тип Th Th2 Tfh Tfh Th1, Th17 в зависимости от иммунных клеток B-зависимые B-зависимые B-зависимые T-зависимые ответ немедленные - минуты немедленные минуты немедленные - минуты замедленные- часы, 1-3 дня антитела IgE IgM, IgG IgM, IgG, IgA роли не играют аллерген/антиген пыльца, шерсть, к компонентам пищи лекарства, вещества на поверхности клеток (гаптены) циркулирующие чужеродные и собственные антигены внутриклеточные бактерии, вирусы, металлы, аутоантигены активация комплемента по классическому пути роли не играет активируется активируется роли не играет клетки, участвующие в реакции B-лимфоциты, тучные клетки, эозинофилы, базофилы B-лимфоциты, нейтрофилы, макрофаги, NK клетки B-лимфоциты, нейтрофилы, макрогфаги T-киллеры, нейтрофилы, макрофаги медиаторы, участвующие в реакции гистамин, лейкотриены протеазы, PgD2, хемокины комплемент, лизосомальные ферменты, активные формы кислорода комплемент, лизосомальные ферменты, ФАТ, кинины, факторы коагуляции лизосомальные ферменты, ФАТ, перфорин-гранзим 10.3.2.2. Принципы профилактики и лечения аллергии Этиотропное лечение заключается в предотвращении контакта организма с аллергеном, избежании контакта со знакомым аллергеном, выведении аллергена из организма. Патогенетическое лечение представляет собой неспецифическую (антигистаминные препараты, стабилизаторы мембран, иммунодепрессанты, глюкокортикоиды) и специфическую десенситизацию. При специфической десенситизации внутрикожно или подкожно вводятся постепенно увеличивающиеся дозы Рис. 10.13. Контактный дерматит от металла в месте контакта с кольцом:
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 18 аллергена, что, по видимому, приводит к изменению соотношения Th1/Th2 в пользу Th1 и, как следствие, снижению продукции IgE. Применение моноклональных антител, синтезированных против IgE, Ил-4 и Ил-5, является перспективным направлением в лечении аллергии. Симптоматическое лечение. Направлено против проявлений аллергии. Например, при бронхиальной астме назначают бронходилататоры (β-адренамиметики). Саногенетическое лечение. Направлено на активизацию защитных, компенсаторных, репаративных и др. адаптивных реакций организма. Для этого используются витамины, эубиотики, рекомендуется физическое закаливание организма и т.д 10.3.3. Аутовоспалительные заболевания Аутовоспалительными болезнями называется группа заболеваний, в основе развития которых лежит гиперактивация клеток естественной иммунной системы. К ним относится семейная средиземноморская лихорадка (ССЛ). Это распространенное в Армении заболевание более известно как периодическая болезнь, поскольку имеет приступообразное течение. Приступ характеризуется асептическим воспалением брюшины и плевры, сопровождается лихорадкой и продолжается несколько дней. Для лечения семейной средиземноморской лихорадки применяют колхицин, обладающий противовоспалительным действием. Колхицин блокирует процесс построения микротрубочек из белка тубулина, подавляющего ряд процессов, взаимосвязанных с функциями цитоскелета: хемотаксис нейтрофилов, активация каспазы-1 и выработка провоспалительных цитокинов. Помимо ССЛ, колхицин широко применяется при лечении подагры, при которой «возбудителями» воспаления являются кристаллы мочевой кислоты. Диапазон показаний к его применению как мощного противовоспалительного средства расширяется. Так, например, в настоящее время его применяют в кардиологии для лечения перикардита. Колхицин также исследуется в качестве препарата для лечения COVID- 19, с целью подавления цитокинового шторма. 10.3.4. Аутоиммунные заболевания Болезни, обусловленные образованием аутоантител или цитотоксических Т-лимфоцитов к собственным антигенам, называются аутоиммунными болезнями. Заболевание имеет аутоиммунный характер если: • мишенями иммунной реакции являются аутоантигены или собственные ткани, • иммунная реакция не является следствием повреждения, а является первичной, • не выявлена другая конкретная причина данной болезни. Поскольку антигены-мишени и «истинный вклад» иммунитета в болезнь нам известны не всегда, то нарушения часто обьединяются в группу иммуно-опосредованых воспалительных заболеваний. Этот термин подчеркивает значение хронического воспаления в патогенезе этих болезней. При органо-специфических аутоиммунных заболевания может повреждаться как один орган, так и несколько органов-систем. Например, при поражении -клеток островков поджелудочной железы развивается сахарный диабет I типа, либо вследствие повреждения миелина ЦНС развивается рассеянный склероз. Могут повреждаться несколько органов-систем, например, системная красная волчанка (образование антител к собственной ДНК и другим собственным антигенам). Такие аутоиммунные заболевания называются системными или генерализованными. При системных заболеваниях в патологический процесс часто вовлекаются кровеносные сосуды и соединительная ткань, вследствие чего эти болезни часто классифицируются как коллагеновые заболевания.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 19 Для некоторых аутоиммунных заболеваний характерно образование аутоантител, другие явлются Т-лим- фоцит-опосредованными. В некоторых случаях вовлечены оба компонента адаптивного иммунного ответа. Принимая во внимание вышеупомянутое, иммуно-опосредованные воспалительные болезни (аутоиммунные болезни) классифицируются на: Антителозависимые болезни: 1. Органо-специфические аутоиммунные болезни: аутоиммунная гемолитическая анемия, тромбоцитопения, тяжелая миастения, болезнь Грейвса, синдром Гудпасчера3. 2. Системные аутоиммунные болезни: системная красная волчанка. Т-лимфоцит-зависимые болезни (несмотря на ведущую роль Т-лимфоцитов, аутоантитела тоже могут иметь важное патогенетическое значение для данной группы): 1. Органо-специфические аутоиммунные болезни, например, сахарный диабет I типа, рассеянный склероз. 2. Системные аутоиммунные болезни, например, ревматоидный артрит, синдром Шегрена. Очевидно, что аутоиммунные процессы могут развиваться только при потере иммунной толерантности (ареактивности) к собственным антигенам. Аутотолерантность – это специфическая ареактивность к аутоантигенам организма, что обеспечивает внутреннюю солидарность клеток и тканей. Различают центральную и периферическую толерантность. Центральная толерантность обеспечивает устранение или инактивации аутореактивных Т-клеток в тимусе и В-клеток в костном мозге. Периферическая толерантность обуславливает устранение или инактивацию тех аутореактивных Т- и В-клеток, которые избежали уничтожения в центральных лимфоидных органах. В этом случае B клетки удаляются в селезенке и лимфатических узлах, а аутореактивные Т-клетки подвергаются настолько продолжительной инактивации, что не способны распознавать аутоантигены. Главную роль в механизмах цент- ральной толерантности играют тимус (для Т-лимфоцитов) и костный мозг (для В-лимфоцитов). Так, АПК тимуса могут презентировать различные собственные антигены Т-лимфоцитам, которые здесь «воспитываются и получают образование» (рис. 10.14). Если послед- ние своим TCR распознают представлен- ный им антиген, то их считают «предателями» и нейтрализуют апопто- зом или провоцируют их анергию. Этот процесс называется отрицательной се- лекцией. В некоторых случаях Т-лимфо- цитам дают второй шанс, им предла- гается осуществить редактирование своего TCR (посредством соматического мутагенеза). Однако есть и третий интересный вариант: если Т-лимфоцит очень эффективно связывает данный 3 Синдром Гудпасчера (Goodpasture E.W ., 1886-1960, американский патолог) - системный капиллярит, поражающий преимущественно легкие (геморрагическая пневмония) и почки (геморрагический гломерулонефрит). У больных, страдающих синдромом Гудпасчера выявлены циркулирующие и фиксированные антитела к базальной мембране почек, которые перекрестно взаимодействуют с антигенами базальной мембраны легких. Для синдрома характерны острое начало, высокая лихорадка, кровохарканье, легочное кровотечение и одышка. Почти одновременно развивается тяжелый прогрессирующий гломерулонефрит, который быстро приводит к развитию почечной недостаточности. Прогноз обычно неблагоприятный. Рис. 10.14. Механизмы толерантности.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 20 антиген своим Т-клеточным рецептором, то ему предлагают стать «секретным агентом», т.е. Т -регуляторной клеткой. Клетки тимуса стимулируют транскрипционный фактор FOXP3 Т-клеток, что изменяет фенотип клетки и она превращается в Т-регуляторую клетку (Treg). Таким образом, Тreg становится омбудсменом признанного им антигена в периферических органах. Если при каких-либо условиях другие лимфоциты захотят атаковать клетки, несущие этот антиген, то Treg встанет на их защиту. Формы защиты разные, порой очень элегантные. В частности, они экспрессируют высокоаффинные рецепторы ИЛ-2, посредством которых связывают большое количество ИЛ-2 в микросреде. И поскольку ИЛ-2 является цитокином, определяющим выживаемость цитотоксических Т-клеток (фактор роста для лимфоцитов), то лимфоциты, которые готовятся к уничтожению собственного антигена, подвергаются апоптозу. Нежелательное самоповреждение предупреждается также посредством выработки иммуносупрессивных цитокинов TGF-β и ИЛ-10. Напомним, что помимо тимуса некоторые Treg также могут образовываться в периферических лимфатических узлах, под действием TGF-β и ИЛ -2. Периферическая толерантность. Механизмы центральной толерантности несовершенны. Поэтому существуют также механизмы периферической толерантности (рис. 10.14 и 10.15). 1) Для некоторых антигенов существует изоляционная толерантность: гисто- гематические барьеры препятствуют кон- такту лимфоцитов с антигенами опреде- ленных тканей и органов (глаза, нервная ткань, щитовидная железа, тестикулы). Эти органы и ткани называются иммуно- привилегированными. Если их антигены становятся доступными для иммунной системы вследствие инфекции или трав- мы, развивается иммунный ответ, который может привести к повреждению этих органов. 2) Апоптоз лимфоцитов, связывающих собственные антигены, как по внутреннему, так и по внешнему пути (лиганд FAS-FAS опосредованно). Мутация гена FAS также ассоциируется с развитием аутоиммунных заболеваний. Рис. 10.15. Механизмы периферической толерантности. Рецепторы часто имеют несколько имен: CD80 – он же B7, а CD152 он же CTLA-4 .
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 21 3) Торможение или анергия аутореактивных лимфоцитов. Механизмом периферической толерантности, имеющим особое значение, является анергия аутореактивных лимфоцитов. В данном случае лимфоциты, связывающие собственные антигены, не получая достаточной костимуляции антиген-представляющими клетками, не в состоянии реализовать иммунный ответ. Дело в том, что при связывании и презентации «чужого» антигена АПК экспрессируют большое количество костимулирующих молекул В7, активирующих CD28 рецепторы Т-лимфоцитов, разрешая развитие иммунного ответа на антиген (рис. 10.16). Однако при презентации и связывании «собственного» антигена АПК, не будучи «уверены» в необходимости иммунного ответа, экспрессируют незначительное количество молекул В7, которые связываются не с CD28 рецепторами стимулирующими Т-лимфоцит, а угнетающими его CTLA- 4 рецепторами, которые имеют большее сродство к молекулам В7. В патогенезе некоторых аутоиммунных заболеваний лежит дефект гена CTLA-4. 4) Супрессия иммунного ответа, осуществляемого Т- регуляторами. Он может быть опосредован иммуносупрессивными цитокинами ИЛ-10 и TGF-β, которые по- давляют активацию и эффекторные функции лимфоцитов. Тreg экспрессируют также CTLA-4, которые могут связывать молекулы В7 антиген-представляющих клеток, тем самым уменьшая активацию рецепторов CD28 аутореактивных лимфоцитов. Дефекты цитокинов, рецепторов или транскрипционных факторов, необходи- мых для развития и функционирования Т-регуляторов, могут привести к развитию тяжелых аутоиммунных заболеваний. Так, мутации гена FOXP3 приводят к развитию болезни IPEX (иммунная дегенерация, полиэндокринопатия, энтеропатия, сцепленная с Х-хромосомой). Искусственная иммунная толерантность, индуцированная иммуносупрессивными препаратами (иммунодепрессантами) играет важную роль в лечении аутоиммунных заболеваний, реакций гиперчувствительности, а также в профилактике и лечении посттрансплантационных реакций. Аутоиммунные болезни мультифакториальные, в их развитии играют роль как наследственная предрасположенность, так и факторы окружающей среды. Наследственная предрасположенность обусловлена генами, которые кодируют белки, регулирующие функционирование иммунной системы и механизмы иммунной толерантности. К ним относятся гены молекул MHC, участвующие в представлении антигенов, гены кодирующие ИЛ-2 и его рецепторы, необходимые для развития и сохранения T-регуляторов и многие другие гены. Рис. 10.16. Торможение аутореактивных лимфоцитов.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 22 Неблагоприятные факторы окружающей среды, например, инфекции, травмы и т.д . могут индуцировать иммунный ответ по следующим механизмам: - Нарушение T-клеточной анергии. Анергия - это отсутствие ответа на антигены. Для активации антигенспецифических T-хелперов необходимы два сигнала: 1) распознавание антигена, представ- ленного в комплексе с молекулами MHC II класса на антиген- презентирующей клетке и 2) набор костимулирующих сигналов, исходящих от антигенпредставляю- щих клеток. При отсутствии костимулирующего сигнала Т-клетка становится анергичной. Большинство нормальных тканей не экспрессируют костимулирующие молекулы, что защищает их от аутореактивных Т- клеток. Защита нарушается при экспрессии этих молекул, что может произойти под действием инфекции или при некрозе тканей и воспалении (рис. 10.17). - Высвобождение секвестрированных антигенов. Атака на эти антигены может развиваться после вазэктомии, посттравматического орхита, при воспалении сетчатки глазного яблока и т.д . - Молекулярная мимикрия (рис.10.17). Некоторые микробы экспрессируют антигены, имеющие ту же аминокислотную последовательность, что и аутоантигены. Иммуный ответ на такие микробные антигены может привести к активации аутореактивных лимфоцитов. Этот феномен называется молекулярная мимикрия. Ярким ее примером является ревматический миокардит, при котором антитела, образованные к белкам стреп- тококка, перектестно взаимодействуют с белками миокарда. Это явление называется перекрестным иммунитетом. - Суперантигены. Представляют семейство родственных веществ, включая экзотоксины стафилококков и стрептококков, которые могут сократить обычную последовательность иммунных реакций и привести к неадекватной активации Т-хелперов. Для инициации Т-клеточного ответа суперантигены не нуждаются в обработке и презентации антиген-представляющими клетками. Взамен, они активируют Т-клетки посредством различных доменов Т-клеточных рецепторов. Суперантигены участвуют в развитии ряда заболеваний, включая пищевые интоксикации и токсический шок. В последнее время выделен суперантиген, который может играть определенную роль в патогенезе болезни Крона. Фактически, в развитии аутоиммунитета инфекции играют роль запускающего фактора. Однако недавние эпидемиологические исследования показали, что в развитых странах, где контроль над инфекциями на более высоком уровне, частота аутоиммунных заболеваний выше. Поэтому, каким бы парадоксально это не звучало, инфекции способны создать защиту против аутоиммунных болезней. Механизмы этого феномена изучаются. Рис. 10.17 . Механизмы индуцирования аутоиммунного ответа. В некоторых случаях (а) микробы могут способствовать экспрессии костимулирующих молекул (В7) на АПК, что вызывает активацию лимфоцитов. При молекулярной мимикрии (б) ведущее значение имеет презентация АПК антигена, похожего на собственные антигены. В итоге собственные ткани «перекрестно» повреждаются эффекторами иммунитета.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 23 Имунно-опосредованные воспалительные заболевания могут рассматриваться в качестве спектра, на одном конце которого находятся моногенные (классические) воспалительные болезни: семейная средиземно- морская лихорадка, ТRAPS (Tumor Necrosis Factor (TNF) Receptor-Associated Periodic Syndrome (TRAPS) и т.д . На другом - классические аутоиммунные болезни, например, СД I типа. Для ряда заболеваний место в этом спектре еще только намечается. К примеру, болезнь Крона многие годы считалась аутоиммунной, но когда выяснилось, что в ее патогенезе главную роль играет гиперактивация NFκB, болезнь Крона «сдвинулась» в сторону аутовоспалительного края спектра. 10.3.5. Посттрансплантационные реакции За последние десятилетия, благодаря быстрому развитию трансплантологии, одной из важнейших проб- лем в медицине стали профилактика и лечение посттрансплантационных реакций4. Фактически, основным препятствием для трансплантации органов является развитие иммунных реакций против трансплантата (отторжение трансплантата или реакция «хозяин против трансплантата») из-за различия антигенов донора и реципиента. Основной мишенью иммунного ответа являются молекулы МНС, которые, кстати, получили свое название (главный комплекс гистосовместимости) именно в контексте трансплантации. Выраженный полиморфизм генов, кодирующих эти антигены в популяции, затрудняет поиск иммуносовместимого донора. Эта проблема не затрагивает только однояйцевых близнецов. Во всех других случаях может развиться иммунный ответ разной интенсивности против чужеродных антигенов донора, что вызывает иммуноопосредованное повреждение трансплантата. Иммунный ответ протекает по гуморальному и клеточно- опосредованному путям, так же как и антимикробный иммунный ответ, с той разницей, что погибает не микроб, а повреждаются клетки трансплантата. Запуск иммунного ответа при отторжении трансплантата может на- чать как донорские АПК, представляя антигены лимфоцитам нового хозяи- на (реципиента) (прямой путь, рис. 10.18a) так и АПК реципиента, при кон- такте с донорской тканью и инициирующие процесс (непрямой путь, рис. 10.18б). В зависимости от скорости инициации иммунного ответа различают гиперострые, острые и хронические реакции отторжения (рис. 10.19). 4 Основной задачей трансплантации является иммунная несовместимость аллотрансплантатов ( от одного с ним биологического вида) и ксенотрансплантатов (другого биологического вида) с организмом хозяина. Единственным способом решения этой проблемы является применение изотрансплантатов (монозиготных близнецов и клонов) и аутотрансплантатов (от самих себя). Рис. 10.18. Механизмы отторжения трансплантата.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 24 Гиперострое отторжение5 развивается очень быстро, непосредстенно после восстановления кровотока в трансплантированном органе. Антитела (в их роли могут выступать иммуноглобулины М) связываются с антигеном эндотелия сосудов трансплантированного органа, активируют комплемент и коагуляционный каскад, что приводит к повреждению эндотелия, тромбообразованию и ишемическому некрозу трансплантата. Эти реакции встречаются редко, поскольку перед трансплантацией, как правило, проверяют совместимость групп крови. В механизмах острого отторжения иг- рают роль механизмы и клеточного, и гумо- рального иммунитета. При последнем опять первично повреждение эндотелия (эндоте- лит), развивающегося посредством образова- ния комплексов антиген-антитело и актива- ции комплемента. В отличие от гиперострого отторжения, при остром отторжении предварительные антидонорские антитела отсутствуют, поэтому требуется некоторое время и поддержка T-хелперов для их синтеза. На рисунке 10.20 представлены механизмы Т-лимфоцит зависимого отторжения. При остром клеточном отторжении происходит и прямое уничтожение клеток трансплантата CD8+ цитотоксическими лимфоцитами, а также повреждение, обусловленное воспалением, вызванным CD4+ хелперами и цитокинами. Хроническое отторжение обусловлено как клеточными, так и гуморальными иммунными реакциями. Ведущую роль играет хроническое воспаление, фиброз и артериолосклероз. В этом случае функция трансплантированного органа постепенно снижается. Для предотвращения отторжения трансплантата необходимо найти донора с антигенами, похожими на антигены MHC реципиента. Вторым фактором успешной трансплантации является использование иммуносупрессивных пре- паратов, введение которых открыло новую главу в ис- тории транспланталогии. Основной задачей иммуносупрессии является подавление Т-хелперов и цитотоксических Т-лимфоцитов. Одна группа препаратов подавляет внутриклеточную сигнализацию дифференцировки и пролиферации Т-лимфоцитов. Такими препаратами являются циклоспорин, FK506 и рапамицин (сиролимус). Другая иммуносупрессивная группа препаратов представляет собой метаболические токсины, которые подавляют синтез нуклеотидов, блокируя репликацию ДНК и пролиферацию лимфоцитов. Такими воздействиями обладают метотрексат, азатиоприн, производные 5 Гиперострому отторжению способствуют предыдущие трансплантации, трансфузии и беременность. Рис. 10.19. Виды реакций отторжения. Гиперострое отторжение - несколько часов. Острое отторжение - дни, недели. Хроническое отторжение – месяцы, годы. Рис. 10.20. Механизмы острого клеточногоотторжения.
Кафедра Патофизиологии, Патофизиология иммунной системы, ф-т общей медицины, 2021г. 25 микофенольной кислоты. Глюкокортикоиды обладают как иммуносупрессивным, так и противовоспалительным действием и подавляют воспаление в трансплантированной ткани. Несмотря на то, что иммунносупрессия сделала возможной трасплантацию органов, существует и другая сторона медали: развивающаяся иммуносупрессия неспецифична и вероятность оппортунистических (грибковых, вирусных) инфекций резко повышается. Повышается также вероятность развития опухолей, в особенности вирус-индуцированных раковых опухолей. Второй тип посттрансплантационных реакций – это реакция «трансплант против хозяина». Она развивается при трансплантации тканей, богатых лимфоцитами (в основном, стволовых клеток костного мозга, а также трансфузии лейкоцитарной массы и трансплантация печени), когда донорские лимфоциты, воспринимающие как чужие антигены хозяина, предпринимают против них иммунный ответ. В результате повреждаются различные ткани, органы и системы (кожа, печень, почки, иммунная система и т.д .). Для предотвращения реакции этого типа подбирается донор с наибольшим антигенным соответсвием (в особенности при трансплантации стволовых клеток), а также применяются иммунносупрессивные препараты.