Оглавление

Хаитов Р.М. Иммунология: учебник / Р.М. Хаитов. - 2-е изд., перераб. и доп. - 2013. - 528 с.: ил.
Хаитов Р.М. Иммунология: учебник / Р.М. Хаитов. - 2-е изд., перераб. и доп. - 2013. - 528 с.: ил.
Глава 3. МЕХАНИЗМЫ ВРОЖДЁННОГО ИММУНИТЕТА

Глава 3. МЕХАНИЗМЫ ВРОЖДЁННОГО ИММУНИТЕТА

Врождённый иммунитет - наиболее ранний защитный механизм как в эволюционном плане (он существует практически у всех многоклеточных, от растений до человека), так и по времени ответа, развивающегося в первые часы и дни после проникновения чужеродного материала во внутреннюю среду, т.е. задолго до развития адаптивной иммунной реакции. Значительную часть патогенов инактивируют именно врождённые механизмы иммунитета, не доводя процесс до развития иммунного ответа с участием лимфоцитов. И только те патогены или их дозы, с которыми не справляются механизмы врождённого иммунитета, «достаются» лимфоцитам. При этом адаптивный иммунный ответ невозможен без участия процессов врождённого иммунитета. В механизмах врождённой защиты организма важнейшую роль играют первичные рецепторы для патогенов, система комплемента, фагоцитоз, эндогенные пептиды-антибиотики и факторы защиты от вирусов - интерфероны.

РЕЦЕПТОРЫ РАСПОЗНАВАНИЯ «ЧУЖОГО»

На поверхности микроорганизмов присутствуют повторяющиеся молекулярные углеводные и липидные структуры, которых в подавляющем большинстве случаев нет на клетках организма хозяина. Особые рецепторы, распознающие этот «узор» на поверхности патогена, - PRR (Pattern Recognition Receptors - паттернраспознающие рецепторы) - позволяют клеткам врождённого иммунитета обнаруживать микробные клетки. В зависимости от локализации выделяют растворимые и мембранные формы PRR.

• Растворимые рецепторы для патогенов - белки сыворотки крови, синтезируемые печенью: липополисахаридсвязываю-

щий белок (LBP - Lipopolysaccharide Binding Protein), компонент системы комплемента C1q и белки острой фазы МСЛ и СРБ. Они непосредственно связывают микробные продукты в жидких средах организма и обеспечивают возможность их поглощения фагоцитами, т.е. являются опсонинами (от греч. opsonein - делающий вкусным). Кроме того, некоторые из них активируют систему комплемента.

◊ СРБ, связывая фосфорилхолин клеточных стенок ряда бактерий и одноклеточных грибов, опсонизирует их и активирует систему комплемента по классическому пути.

◊ МСЛ принадлежит к семейству коллектинов. Имея сродство к остаткам маннозы, экспонированным на поверхности многих микробных клеток, МСЛ запускает лектиновый путь активации комплемента.

◊ Белки сурфактанта лёгких - SP-A и SP-D принадлежат к тому же молекулярному семейству коллектинов, что и МСЛ. Они, вероятно, имеют значение в опсонизации (связывании антител с клеточной стенкой микроорганизма) лёгочного патогена - одноклеточного грибка Pneumocystis carinii.

• Мембранные рецепторы. У млекопитающих эти рецепторы получили название Toll-подобных - TLR (Toll-Like Receptor), т.е. сходны с Toll-рецептором дрозофилы. Одни из них непосредственно связывают продукты патогенов (рецепторы для маннозы макрофагов, TLR-дендритных и других клеток), другие работают совместно с иными рецепторами [например, CD14 молекула на макрофагах связывает комплексы бактериального липополисахарида (ЛПС) с LBP, а TLR-4 вступает во взаимодействие с CD14 и передаёт соответствующий сигнал внутрь клетки]. Всего у млекопитающих описано 13 различных вариантов TLR (у человека пока только 10).

ПРОВЕДЕНИЕ СИГНАЛОВ С TOLL-ПОДОБНЫХ РЕЦЕПТОРОВ

Цитоплазматические участки молекул TLR (так же как рецептора для ИЛ-1) содержат характерные последовательности остатков аминокислот, названные TIR-доменом (Toll/Interleukin-1 Receptor). При взаимодействии рецептора с лигандом (рис. 3-1) этот домен

Рис. 3-1. Пути передачи сигналов с Toll-подобных рецепторов (TLR). После стимуляции все TLR, за исключением TLR3, вовлекают в действие MyD88, IRAK и TRAF6, индуцирующие активацию пути посредством Ubc13/TAK1. TAK1-комплекс активирует IKK-комплекс, состоящий из IKKα, IKKβ и IKKγ, катализирующий фосфорилирование белка IkB. Фосфорилированный IkB деградирует по протеосомозависимому пути, позволяя NF-kB транслоцироваться в ядро. TAK1 также фосфорилирует киназы MAP, в частности JNK, и, таким образом, индуцирует активацию фактора транскрипции AP-1 (активирующий протеин-1). Состав AP-1 варьирует и зависит от типа активирующего сигнала. Основные его формы - гомодимеры c-Jun или гетеродимеры c-Jun и c-Fos. В клеточном ядре NF-kB активирует транскрипцию провоспалительных цитокинов. В свою очередь, AP-1 инициирует транскрипцию генов, ответственных за пролиферацию, дифференцировку и регуляцию апоптоза. TIRAP связывается с TLR4, TLR1/2 или TLR2/6, также активируя MyD88-зависимый путь передачи сигнала. В MyD88-независимом пути задействован TRIF, который связывается с TLR3 и TLR4 и взаимодействует с TBK1 и IKKi, которые опосредуют фосфорилирование IRF3. Фосфорилированный IRF3 димеризуется, транслоцируется в ядро и индуцирует экспрессию генов интерферонов типа I

связывает особый адапторный белок - MyD88 (Myeloid Differentiation factor 88), взаимодействующий с серин/треониновыми киназами IRAK1 и 4 (Interleukin-1 Receptor-Associated Kinases - киназы рецептора ИЛ-1). Цепочка последующих взаимодействий приводит к активации IKK киназы, состоящей из IKKα, IKKβ и IKKγ субъединиц. В результате фактор транскрипции NF-кВ (Nuclear Factor of к-chain B-lymphocytes) освобождается от ингибирующего его белка IkB и транслоцируется в клеточное ядро.

NF-кВ запускает транскрипцию генов провоспалительных цитокинов (ФНОа, ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-12), хемокинов (ИЛ-8) и костимуляторных молекул В7.1 (CD80) и В7.2 (CD86), необходимых для презентации антигена T-лимфоцитам, и обеспечивает миграцию этих клеток из очага проникновения патогена в региональные лимфатические узлы, создавая необходимые условия для начала адаптивного иммунного ответа.

Одновременно NF-кВ инициирует транскрипцию гена своего белка-ингибитора IkB, что обеспечивает спонтанное затухание сигнала с TLR.

Сравнительная характеристика врождённых и адаптивных механизмов резистентности приведена в табл. 3-1.

Таблица 3-1. Сравнение биологических свойств рецепторов врождённого и адаптивного иммунитета

Свойства

  

Врождённые рецепторы для патогенов

  

Антигенспецифические рецепторы Ви Т-лимфоцитов

  

Уникальность

  

Неклональные (одинаковы у всех клеток определённого гистотипа; одинаковы и растворимые рецепторы)

  

Клональные (у каждого лимфоцита и его клона свой неповторимый рецептор - клонотипные рецепторы)

  

Геномная последовательность

  

Кодируются неперестроенными генами «зародышевого генома»

  

Кодируются генами, претерпевающими соматическую перестройку ДНК в лимфопоэзе

  

Диапазон распознавания

  

Распознают широкие типовые множества патогенов

  

Распознают огромное разнообразие (>1018) антигенных эпитопов

  

Специфичность

  

Распознают именно «чужое, микробное» (паттерны - образы патогенности), попавшее в организм

  

Распознают конкретные антигены

  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Распознаваемые детерминанты

  

Повторяющиеся структуры углеводов, липидов, двухцепочечной РНК, а также неметилированный CpG мотив бактериальной ДНК

  

Разнообразные, преимущественно пептиды

  

Скорость развития иммунного ответа

  

После связывания патогена безотлагательно развиваются процессы, направленные на его деструкцию (быстрый ответ)

  

После распознавания патогена в течение 7 сут и более происходит пролиферация клонов лимфоцитов и синтез антител. Деструктивная фаза иммунного ответа отсрочена

  

Наступающие биологические последствия

  

Гуморально опосредованные последствия

  

Развитие локальных сосудистых реакций, управляемых медиаторами дегранулирующих тучных клеток (гистамином, ФнОа) и ферментными каскадами кининовой системы и системы коагуляции; в результате происходит экссудация в ткани белков сыворотки крови, в том числе опсонинов

  

В-лимфоциты продуцируют специфические антитела, нейтрализующие патогены посредством опсонизации или образования иммунных комплексов

  

Клеточно-

опосредованные

последствия

  

Фагоцитоз патогена и его «переваривание»: хемотаксис в очаг воспаления нейтрофилов из крови, затем моноцитов и других лейкоцитов;

индукция биосинтеза в нейтрофилах антибактериальных пептидов (дефензинов и др.); биосинтез воспалительных цитокинов, обеспечивающих развитие адаптивного иммунного ответа

  

Цитотоксические Т-лимфоциты специфически уничтожают инфицированные или изменённые клетки

  

События при повторном контакте с патогеном

  

При повторном попадании патогена в организм ответ врождённых иммунных механизмов может быть таким же или ниже, чем предыдущий (в результате «износа» и израсходования эффекторных систем)

  

При повторном попадании того же патогена в организм иммунный ответ развивается быстрее и существенно сильнее (феномен иммунологической памяти). В ряде случаев возможен пожизненный иммунитет

  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Существуют субпопуляции лимфоцитов со свойствами, «промежуточными» между таковыми неклонотипных механизмов врождённого иммунитета и клонотипных лимфоцитов с большим разнообразием рецепторов для антигенов. Они не пролиферируют после связывания антигена (т.е. экспансии клонов не происходит), но в них сразу индуцируется продукция эффекторных молекул. Ответ не слишком специфичен и наступает быстрее, чем «истинно лимфоцитарный», иммунологической памяти не формируется. К таким лимфоцитам можно отнести:

• внутриэпителиальные лимфоциты типа γδT-клеток с перестроенными генами TCR ограниченного разнообразия (связывают лиганды типа белков теплового шока, нетипичные нуклеотиды, фосфолипиды, MHC-IB);

• B1-лимфоциты брюшной и плевральной полостей имеют перестроенные гены BCR ограниченного разнообразия, обладающие широкой перекрёстной реактивностью с бактериальными антигенами. К категории лимфоцитов с «промежуточными» свойствами относят также NK-лимфоциты, или естественные киллеры.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ КИЛЛЕРЫ

Особая субпопуляция лимфоцитов - естественные киллеры (NK-клетки) - дифференцируются из общей лимфоидной клеткипредшественника и in vitro способны спонтанно (т.е. без предварительной иммунизации) убивать некоторые опухолевые, а также инфицированные вирусами клетки. В циркулирующей крови нормальные киллеры составляют около 15% всех мононуклеарных клеток, а в тканях локализованы в печени (большинство), красной пульпе селезёнки, слизистых оболочках (особенно репродуктивных органов).

• По эффекторным функциям NK-клетки близки к T-лимфоцитам: они проявляют цитотоксическую активность в отношении клеток-мишеней (по тому же перфорин-гранзимовому механизму, что и ЦТЛ, см. рис. 1-4 и рис. 6-4) и продуцируют цитокины (ИФНу, ФНО, GM-CSF, ИЛ-5, ИЛ-8).

• Отличие NK-клеток от T-лимфоцитов состоит в том, что у них отсутствует TCR и они распознают комплекс антигенMHC иным (не вполне ясным) способом. NK не формируют клеток иммунологической памяти.

• На NK-клетках есть рецепторы, способные связывать молекулы MHC-I собственных клеток, относящиеся к семейству KIR (Killer-cell Immunoglobulin-like Receptors). Но эти рецепторы не активируют, а ингибируют киллерную функцию нормальных киллеров. Кроме того, на NK-клетках есть такие иммунорецепторы, как FcyR, и экспрессирована молекула CD8, имеющая сродство к MHC-I.

• На уровне ДНК гены KIR не перестраиваются, но на уровне первичного транскрипта происходит альтернативный сплайсинг, что обеспечивает определённое разнообразие вариантов этих рецепторов у каждой отдельной NK-клетки. На каждом нормальном киллере экспрессировано более одного варианта

KIR.

• Поскольку субнормальная экспрессия MHC-I возникает в клетках при патологических процессах (например, при вирусной инфекции, опухолевом перерождении), NK-клетки способны убивать инфицированные вирусами или перерождённые клетки собственного организма (в экспериментах in vitro).

СИСТЕМА КОМПЛЕМЕНТА

Комплемент - система сывороточных белков и нескольких белков клеточных мембран, выполняющая 3 важных функции: опсонизацию микроорганизмов для дальнейшего их фагоцитоза, инициацию сосудистых реакций воспаления и перфорацию мембран бактериальных и других клеток. Компоненты комплемента (табл. 3-2, 3-3) обозначают буквами латинского алфавита C, B и D с добавлением арабской цифры (номер компонента) и дополнительных строчных букв. Компоненты классического пути обозначают латинской буквой С и арабскими цифрами (C1, C2 ... C9), для субкомпонентов комплемента и продуктов расщепления к соответствующему обозначению добавляют строчные латинские буквы (С1q, C3b и т.д.). Активированные компоненты выделяют чертой над литерой, инактивированные компоненты - буквой «i» (например, iC3b).

• Активация комплемента (рис. 3-2). В норме, когда внутренняя среда организма «стерильна» и патологического распада собственных тканей не происходит, уровень активности си-

Таблица 3-2. Компоненты системы комплемента

Компонент комплемента

  

Биологическая активность компонента комплемента

  

Классический путь

  

C1q

  

Взаимодействует с Fc-фрагментами антител иммунных комплексов, что приводит к активации C1r

  

C1r

  

В активированной форме является протеазой, гидролизующей и активирующей C1s

  

C1s

  

В активированной форме обладает активностью протеазы, гидролизующей компоненты C4 и C2

  

C4

  

Расщепляется с образованием С4а и C4b. C4b адсорбируется на мембранах и принимает участие в конвертировании C3

  

C2

  

Взаимодействует с C4b и конвертируется C1s в С2а (протеазный компонент C3/C5 конвертазы)

  

С3

  

Расщепляется C4b2a конвертазой на анафилатоксин C3a и опсонин C3b. Служит компонентом C5 конвертазы. Участвует в альтернативном пути активации системы комплемента

  

Альтернативный путь

  

В

  

Аналог C2 классического пути активации

  

D

  

Сывороточная протеаза, активирующая фактор В путём его расщепления

  

Мембраноатакующий комплекс

  

C5

  

Расщепляется комплексом C3/C5; C5a является анафилатоксином, C5b связывает C6

  

C6

  

C5b6 образует комплекс с C7

  

C7

  

Комплекс C5b67 встраивается в клеточную мембрану и связывает C8

  

C8

  

Взаимодействует с комплексом C5b67; образует стабильный мембранный комплекс и связывает C9

  

C9

  

C9 полимеризуется комплексом C5b678, что приводит к формированию поры и лизису клетки

  

Рецепторы к компонентам комплемента (CR)

  

C1R (СD35)

  

Рецептор к C3b/C4b. Блокирует образование С3-конвертазы, стимулирует фагоцитоз микроорганизмов, опсонизированных C3b и C4b

  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

C2R (СD21)

  

Связывает C3d и iC3b. Активирует В-клетки. Опосредует сорбцию комплементсодержащих иммунных комплексов; а также служит рецептором для вируса Эпштейна-Барр

  

C3R

(CD11b+CD18)

  

Связывает iC3b. Белок семейства интегринов. Обусловливает адгезию и экстравазацию. Стимулирует фагоцитоз иммунных комплексов

  

C4R

(CD11b+CD18)

  

Связывает iC3b. Белок семейства интегринов. Обусловливает адгезию и экстравазацию. Стимулирует фагоцитоз иммунных комплексов

  

C5aR

  

Связывает C5a. Активирует макрофаги, «запускает» дегрануляцию тучных клеток

  

 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 3-3. Основные эффекты белков системы комплемента и фрагментов их расщепления

Компонент комплемента

  

Биологическая активность белка

  

С2Ь

  

Является прокинином. Расщепляется плазмином с образованием C2 кинина, вазоактивного пептида с кининоподобной активностью. Вызывает расширение сосудов и увеличение проницаемости капилляров

  

СЗа, С4а, С5а

  

Анафилатоксины (C5a - наиболее сильный), участвуют в индукции высвобождения гистамина, серотонина и других вазоактивных медиаторов из тучных клеток, увеличивают проницаемость капилляров

  

C3b, iC3b, C4b

  

Основная функция - иммунная адгезия и опсонизация. Связывают иммунные комплексы с мембранами макрофагов, нейтрофилов (усиление фагоцитоза) и эритроцитов (элиминация комплексов макрофагами селезёнки и печени)

  

С5а

  

Хемотаксис и хемокинез, привлечение фагоцитирующих клеток в очаг воспаления и усиление их активности

  

C5b6789 (мем-

браноатакующий

комплекс)

  

Повреждение мембраны, формирование трансмембранных пор, высвобождение содержимого клетки. Клетки млекопитающих и грамотрицательные бактерии разрушаются в результате осмолизиса. Грамположительные бактерии устойчивы и не лизируются

  

Ba

  

Хемотаксис нейтрофилов

  

Bb

  

Активация макрофагов, подавление их миграции, а также усиление прилипания и распластывания на поверхности

  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 3-2. Активация системы комплемента и образование мембраноатакующего комплекса. Пояснения в тексте, а также в табл. 3-2, 3-3. Активированные компоненты, согласно международному соглашению, надчёркнуты

стемы комплемента невысок. При появлении во внутренней среде микробных продуктов происходит активация системы комплемента. Она может происходить по трём путям: альтернативному, классическому и лектиновому. Альтернативный путь активации. Его инициируют непосредственно поверхностные молекулы клеток микроорганизмов [факторы альтернативного пути имеют буквенное обозначение: P (пропердин), В и D (ферменты системы комплемента)].

 Из всех белков системы комплемента в сыворотке крови больше всего C3 - его концентрация в норме составляет 1,2 мг/мл. При этом всегда имеется небольшой, но значимый уровень спонтанного расщепления C3 с образованием C3a и C3b. Компонент C3b - опсонин, т.е. он способен ковалентно связываться как с поверхностными молекулами микроорганизмов, так и с рецепторами на фагоцитах. Кроме того, «осев» на поверхности клеток, C3b связывает фактор В. Тот, в свою очередь, становится субстратом для сывороточной сериновой протеазы - фактора D, который расщепляет его на фрагменты Ва и Bb. C3b и Bb образуют на поверхности микроорганизма активный комплекс, стабилизируемый пропердином (фактор Р).

 Комплекс C3b/Bb служит C3-конвертазой и значительно повышает уровень расщепления C3 по сравнению со спонтанным. Кроме того, после связывания с C3 он расщепляет C5 до фрагментов C5a и C5b. Малые фрагменты C5a (наиболее сильный) и C3a - анафилатоксины комплемента, т.е. медиаторы воспалительной реакции. Они создают условия для миграции фагоцитов в очаг воспаления, вызывают дегрануляцию тучных клеток, сокращение гладких мышц. C5a также вызывает повышение экспрессии на фагоцитах CR1 и CR3.

 С C5b начинается формирование «мембраноатакующего комплекса», вызывающего перфорацию мембраны клеток микроорганизмов и их лизис. Сначала образуется комплекс C5b/C6/C7, встраивающийся в мембрану клетки. Одна из субъединиц компонента C8 - C8b - присоединяется к комплексу и катализирует полимери-

зацию 10-16 молекул C9. Этот полимер и формирует неспадающуюся пору в мембране диаметром около 10 нм. В результате клетки становятся неспособными поддерживать осмотический баланс и лизируются. ◊ Классический и лектиновый пути сходны друг с другом и отличаются от альтернативного способом активации C3. Главной C3-конвертазой классического и лектинового пути служит комплекс C4b/C2a, в котором протеазной активностью обладает C2a, а C4b ковалентно связывается с поверхностью клеток микроорганизмов. Примечательно, что белок C2 гомологичен фактору В, даже их гены расположены рядом в локусе MHC-III.

♦ При активации по лектиновому пути один из белков острой фазы - МСЛ - взаимодействует с маннозой на поверхности клеток микроорганизмов, а МСЛассоциированная сериновая протеаза катализирует активационное расщепление C4 и C2.

♦ Сериновой протеазой классического пути служит C1s, одна из субъединиц комплекса C1qr2s2. Она активируется, когда, по крайней мере, 2 субъединицы C1q связываются с комплексом антиген-антитело. Таким образом, классический путь активации комплемента связывает врождённый и адаптивный иммунитет.

Рецепторы компонентов комплемента. Известно 5 типов рецепторов для компонентов комплемента (CR - Complement Receptor) на различных клетках организма. ◊ CR1 экспрессирован на макрофагах, нейтрофилах и эритроцитах. Он связывает C3b и C4b и при наличии других стимулов к фагоцитозу (связывания комплексов антиген- антитело через FcyR или при воздействии ИФНу - продукта активированных T-лимфоцитов) оказывает пермиссивное действие на фагоциты. CR1 эритроцитов через C4b и C3b связывает растворимые иммунные комплексы и доставляет их к макрофагам селезёнки и печени, обеспечивая тем самым клиренс крови от иммунных комплексов. При нарушении этого механизма иммунные комплексы выпадают в осадок - прежде всего в базальных мембранах сосудов клубочков почек (CR1 есть и на подоцитах клубочков почек), приводя к развитию гломерулонефрита.

◊ CR2 B-лимфоцитов связывает продукты деградации C3 - C3d и iC3b. Это в 10-100 тыс. раз увеличивает восприимчивость B-лимфоцита к своему антигену. К сожалению, эту же мембранную молекулу - CR2 - использует в качестве своего рецептора вирус Эпштейна-Барр - возбудитель инфекционного мононуклеоза.

◊ CR3 и CR4 также связывают iC3b, который, как и активная форма C3b, служит опсонином. Однако связывания iC3b с CR3 само по себе достаточно для стимуляции фагоцитоза.

◊ C5aR состоит из 7 доменов, пенетрирующих мембрану клетки. Такая структура характерна для рецепторов, связанных с G-белками (белки, способные связывать гуаниновые нуклеотиды - GTP).

• Защита собственных клеток. Собственные клетки организма защищены от деструктивных воздействий активного комплемента благодаря так называемым регуляторным белкам системы комплемента.

◊ С1-ингибитор (С1inh) разрушает связь C1q с C1r2s2, тем самым ограничивая время, в течение которого C1s катализирует активационное расщепление C4 и C2. Кроме того, С1inh ограничивает спонтанную активацию C1 в плазме крови. При генетическом дефекте С1inh возникает наследственный ангионевротический отёк (АО). Его патогенез состоит в хронически повышенной спонтанной активации системы комплемента и избыточном накоплении анафилактинов (C3a и С5а), вызывающих отёки. Заболевание лечат заместительной терапией препаратом dinh.

◊ C4-связывающий белок - C4BP (C4-Binding Protein) связывает C4b, предотвращая взаимодействие C4b и С2a.

◊ DAF (Decay-Accelerating Factor - фактор, ускоряющий деградацию, CD55) ингибирует конвертазы классического и альтернативного путей активации комплемента, блокируя формирование мембраноатакующего комплекса.

◊ Фактор H (растворимый) вытесняет фактор В из комплекса с C3b.

◊ Фактор I (сывороточная протеаза) расщепляет C3b на C3dg и iC3b, а C4b - на C4c и C4d.

◊ Мембранный белок MCP связывает C3b и делает его доступным для фактора I.

CD59 и DAF (CD55). Активность белков комплекса атаки на мембрану сдерживается мембранными белками CD59 и DAF. Они защищают собственные клетки организма от лизиса комплементом. При наследственном дефекте их связи с клеточной мембраной развивается пароксизмальная ночная гемоглобинурия. У таких больных эпизодически возникают приступы внутрисосудистого лизиса собственных эритроцитов активированным комплементом и происходит экскреция гемоглобина почками.

ФАГОЦИТОЗ

Фагоцитоз - особый процесс поглощения клеткой крупных макромолекулярных комплексов или корпускулярных структур. «Профессиональные» фагоциты у млекопитающих - два типа дифференцированных клеток - нейтрофилы и макрофаги, которые созревают в костном мозге из СКК и имеют общую промежуточную клетку-предшественник.

Нейтрофилы составляют значительную часть лейкоцитов периферической крови - 60-70%, или 2,5-7,5×109 клеток в 1 л крови. В норме нейтрофилы не выходят из сосудов в периферические ткани, но они первыми мигрируют (т.е. подвергаются экстравазации) в очаг воспаления за счёт быстрой экспрессии молекул адгезии - VLA-4 (лиганд на эндотелии - VCAM-1) и интегрина CD11b/CD18 (лиганд на эндотелии - ICAM-1). На их наружной мембране выявлены эксклюзивные маркёры - CD66а и CD66d (раково-эмбриональные антигены).

Моноциты и макрофаги. Моноциты являются «промежуточной формой», в крови их 5-10% от общего числа лейкоцитов. Их назначение - стать оседлыми макрофагами в тканях. Макрофаги печени называют купферовскими клетками, мозга - микроглией, лёгких - альвеолярными и интерстициальными, почек - мезангиальными.

Рецепторы мембраны макрофагов

CD115 (CSF-1R) - рецептор для колониестимулирующего фактора моноцитов (M-CSF). Присутствует также на мембране полипотентной клетки-предшественника гранулоцитов и моноцитов и унипотентного предшественника моноцитов.

• Рецепторы клеточной мембраны макрофагов, участвующие в процессе фагоцитоза.

◊ CD14 - рецептор для комплексов бактериальных ЛПС с белками сыворотки крови, связывающими ЛПС (LBP), а также комплексов ЛПС с другими продуктами микроорганизмов (например, с эндотоксинами).

◊ Рецепторы для фрагментов фосфолипидных мембран и других компонентов собственных повреждённых и умирающих клеток (рецепторы-«мусорщики», scavenger receptors). Таков, например, CD163 - рецептор для «старых» эритроцитов.

◊ Рецептор, связывающий маннозу. Присутствует только на мембране тканевых макрофагов.

◊ Рецептор для комплемента - CR3 (интегрин CD11b/CD18) и CR4 (интегрин CD11c/CD18). Помимо комплемента, они связывают и ряд бактериальных продуктов: ЛПС, липофосфогликан Leishmania, гемагглютинин из филаментов Bordetella, поверхностные структуры дрожжевых клеток Candida и грибков Histoplasma.

◊ CD64 - рецептор для Fc-фрагментов IgG - FcγRI (Fcγ-рецептор первого типа), обеспечивающий фагоцитоз макрофагами иммунных комплексов. FcγRI считают мембранным маркёром моноцитов/макрофагов, поскольку он экспрессируется только на этих клетках. Сила связывания FcγRI с иммуноглобулинами различных изотипов убывает в ряду: IgG3 > IgG1 > IgG4 > IgG2.

• Рецепторы, осуществляющие взаимодействие с лимфоцитами. Наряду с уже упомянутым CD64 к ним относят:

◊ Рецепторы для цитокинов, вырабатываемых активированными лимфоцитами. Связывание с ИФНγ и фактором некроза опухоли (ФНО) приводит к активации макрофага. Через рецептор для ИЛ-10 макрофаг, напротив, инактивируется.

◊ CD40, B7, MHC-I, MHC-II - мембранные молекулы для контактов с комплементарными мембранными молекулами лимфоцитов, т.е. для непосредственных межклеточных взаимодействий. У нейтрофилов таких рецепторов нет.

Последствия фагоцитоза. После того как фагоцит охватывает своей мембраной поглощаемый объект и заключает его в мембран-

ную везикулу, называемую фагосомой, происходят следующие события.

• Расщепление фагоцитированного материала. Этот процесс идёт по одинаковым биохимическим механизмам во всех фагоцитах.

◊ Лизосомы - специальные внутриклеточные органеллы, содержащие набор гидролитических ферментов (кислых протеаз и гидролаз) с оптимумом pH порядка 4,0. В клетке лизосомы сливаются с фагосомами в фаголизосому, где и происходят реакции расщепления поглощённого материала.

◊ Ферментные системы. НАДФ-Н-оксидазы, супероксиддисмутаза, NO-синтазы, генерируют активные формы неорганических окислителей: пероксид водорода (Н2О2), супероксид анион (О2-), синглетный кислород (1O2), радикал гидроксила (OH-), гипохлорид (OCl-), оксид азота (NO). Эти радикалы также участвуют в деструкции фагоцитированного объекта.

• Секреция литических ферментов и окислительных радикалов в межклеточное пространство, где они также оказывают бактерицидное действие (но при этом поражают и собственные ткани). Нейтрофилы, помимо уже названных веществ, продуцируют и секретируют коллагеназу, катепсин G, желатиназу, эластазу и фосфолипазу A2.

• Продукция и секреция цитокинов. Макрофаги и нейтрофилы, активированные продуктами микроорганизмов, начинают продуцировать цитокины и другие биологически активные медиаторы, инициирующие воспалительные реакции в очаге проникновения чужеродных агентов, подготавливая возможность развития адаптивного иммунного ответа.

◊ Макрофаги продуцируют интерлейкины (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ12); хемокин ИЛ-8; фактор некроза опухоли a (ФНОа); простагландины; лейкотриен В4 (LTB4); фактор, активирующий тромбоциты (ФАТ).

◊ Нейтрофилы продуцируют ФНОa, ИЛ-12, хемокин ИЛ-8,

LTB4 и ФАТ.

• Процессинг и презентация антигена - образование внутри клеток комплексов из продуктов расщепления фагоцитированного материала с собственными молекулами MHC-II и экспрессия этого комплекса на поверхности клетки для презентации антигенов T-лимфоцитам. Этот процесс осуществляется АПК: ДК, макрофагами и др.

ЭНДОГЕННЫЕ ПРОТИВОБАКТЕРИАЛЬНЫЕ ПЕПТИДЫ - ПРИРОДНЫЕ АНТИБИОТИКИ

Пептиды, обладающие активностью антибиотиков, обнаружены в клетках многих эукариот - от растений до человека. Они образуются путём процессинга более крупных белков-предшественников и содержат 13-80 аминокислотных остатков. В настоящее время это одно из самых новых направлений исследований. В базе данных о пептидах-антибиотиках содержится свыше 750 наименований.

Выделяют несколько групп пептидов-антибиотиков, из которых для человека важны так называемые дефензины - пептиды, содержащие несколько цистеинов, между которыми сформированы 3 дисульфидные связи. а-Дефензины содержатся в гранулах нейтрофилов. Синтез р-дефензинов происходит в клетках покровных тканей - эпителия дыхательных путей и пищеварительного тракта.

Генетические дефекты пептидов-антибиотиков или необходимых для их функционирования кофакторов (например, ионных каналов, так как активность пептидов-антибиотиков «высокочувствительна» к ионной силе), вероятно, коррелируют с развитием прогредиентно текущей хронической патологии с инфекционными факторами в этиологии. Например, на сегодняшний день доказана связь развития муковисцидоза с мутацией гена-регулятора мембранной проводимости CFTR, которая, возможно, определяет снижение активности β-дефензина в эпителии дыхательных путей.

ИНТЕРФЕРОНЫ ТИПА I

Существуют и факторы врождённой защиты от вирусов - интерфероны типа I, а именно ИФНα, ИФНβ и др. Считают, что основной источник интерферонов типа I в организме - плазмацитоидные ДК. Интерфероны - небольшие белки, синтезируемые в инфицированных вирусом клетках. Индуктором синтеза интерферонов служат молекулы двуспиральной РНК. Двуспиральная РНК может быть геномной РНК вирусов или промежуточным продуктом транскрипции у ДНК-содержащих вирусов. В клетках млекопитающих собственных двуспиральных РНК нет.

Ферменты, индуцируемые интерферонами и нарушающие репликативный цикл вирусов.

 Олигоаденилатсинтетаза, полимеризующая АТФ в 2',5'-олигомеры (в норме нуклеотиды в нуклеиновых кислотах связаны по 3',5'). Аномальные 2',5'-олигомеры активируют эндорибонуклеазу, которая расщепляет их и заодно вирусные нуклеиновые кислоты.

 Серинтреониновая киназа Р1 фосфорилирует фактор инициации синтеза белка эукариот eIF-2, что приводит к подавлению трансляции, в том числе и вирусных белков.

 Белок MX - клеточный белок, о котором известно, что он необходим для проявления резистентности клетки к размножению в ней вируса гриппа (по данным генетического нокаута гена mx).

ФАКТОРЫ ВРОЖДЁННОГО ИММУНИТЕТА

В табл. 3-4 перечислены различные факторы (молекулы) врождённой резистентности, относящиеся к разным функциональным классам (лектины, ЛПС-реактивные белки, активаторы комплемента, цитокины, липидные медиаторы, реактанты острой фазы, пентраксины).

Таблица 3-4. Факторы врождённого иммунитета

Молекулы

  

Мишени

  

Функции

  

Лектины

  

Связывающий маннозу лектин (МСЛ)

  

Углеводы

  

Опсонизация; активация фагоцитов; активация комплемента (лектиновый путь)

  

Сурфактантные белки SP-A, SP-D

  

Углеводы

  

То же

  

Рецептор для маннозы

  

Углеводы

  

Участвуют в фагоцитозе, активация макрофагов

  

Рецептор для Р-гликанов

  

Углеводы

  

Участвуют в фагоцитозе

  

ЛПС-связывающие и нейтрализующие белки

  

Липополисахаридсвязывающий белок (LPB)

  

Липополисахариды (ЛПС)

  

Доставляет бактериальные частицы к CD14, который активирует фагоцитоз и выброс цитокинов клеткой-мишенью

  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Интегрин Mac-1

  

ЛПС

  

Участвуют в фагоцитозе; активация моноцитов

  

Рецепторы«мусорщики» (scavenger receptors)

  

ЛПС, липиды

  

То же

  

Активаторы комплемента

  

C3b

  

Поверхность микроорганизмов

  

Альтернативная активация комплемента

  

Коллектины: МСЛ, SP-A, SP-B

  

Углеводы

  

Активация комплемента по лектиновому пути

  

Цитокины

  

ИФНα и ИФНβ

  

Рецепторы для интерферонов

  

Активируют NK-клетки; антипролиферативное и антивирусное действие

  

Фактор некроза опухоли (ФНОа)

  

Макрофаги, клетки эндотелия, печени, гипоталамуса

  

Локальное воспаление, активация фагоцитов, индукция синтеза ИЛ-1, ИЛ-6, секреция хемокинов, реакция острой фазы, лихорадка

  

ИЛ-1

  

То же

  

То же

  

ИЛ-6

  

Клетки печени

  

Реакция острой фазы

  

Хемокины (>40)

  

Лейкоциты

  

Хемотаксис и активация лейкоцитов

  

Липидные медиаторы

  

Простагландины

  

Гипоталамус, клетки эндотелия

  

Лихорадка, увеличение проницаемости сосудов

  

Лейкотриены (LTB4)

  

Нейтрофилы, моноциты

  

Хемотаксис лейкоцитов, дегрануляция нейтрофилов

  

Фактор, активирующий тромбоциты (ФАТ)

  

Тромбоциты, лейкоциты

  

Активация тромбоцитов и лейкоцитов, локальное воспаление

  

Пентраксины

  

С-реактивный белок (СРБ), МСЛ, C3, ЛПС-связывающий

белок (LBP)

  

Поверхность микроорганизмов

  

Опсонизация, активация комплемента, активация лейкоцитов

  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Хаитов Р.М. Иммунология: учебник / Р.М. Хаитов. - 2-е изд., перераб. и доп. - 2013. - 528 с.: ил.

LUXDETERMINATION 2010-2013