03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 3 Механизмы иммунопатологии Молекулярные и клеточные механизмы иммунопатологии: состояние проблемы и перспективы исследований (Актовая речь 14 апреля 2008 г.) ✑ Г.В. Порядин Кафедра патофизиологии РГМУ Борьба с заболеваниями, вызываемыми повреждением иммунной системы (ИС) – тяжелой и распространенной во всем мире патологией, имеет большое социальное значение. Иммунопатологические заболе вания характеризуются необратимостью течения, приводят к потере трудоспособ ности и значительно сокращают жизнь больных, причем они часто поражают лиц наиболее активного возраста. Хотя в обла сти иммунопатологии наблюдается опре деленный прогресс, пока отсутствуют кри терии, позволяющие прогнозировать раз витие патологического процесса, и эффек тивные методы лечения. Несмотря на различия в этиологии и па тогенезе, клинической картине и исходах, иммунопатологические заболевания объ единены общей сущностью – значительны ми отклонениями в ИС организма. Вместе с тем механизмы перестройки ИС и осо бенности ее функционирования при дан ных заболеваниях недостаточно изучены. Полноценное представление об особен ностях иммунопатогенеза при различных иммунопатологических заболеваниях мож но получить при исследовании широкого спектра поверхностных рецепторов лим фоцитов, их популяционного состава и со стояния активационного процесса. Однако исследования такого рода до недавнего времени практически отсутствовали. Изу чение особенностей популяционного и субпопуляционного состава лимфоцитов крови, а также экспрессии лимфоцитами маркеров активации и рецепторов адгезии позволит раскрыть механизмы участия ИС в защите организма при воспалении, по нять механизмы выраженной вторичной альтерации вследствие чрезмерной актива ции ИС при иммунопатологических забо леваниях, разработать патогенетически обоснованную терапию и повысить эффек тивность лечения этих тяжелых болезней. Механизмы повреждения межклеточных взаимодействий при аллергии Нарушения клеточного звена ИС при аллергии изучались нами в нескольких на правлениях: • исследования поверхностного фенотипа лимфоцитов (популяционные и субпо пуляционные маркеры); • оценка функционального состояния им мунорегуляторных механизмов; • изучение функциональной роли цито кинов и рецепторного аппарата лимфо цитов; • анализ активационных процессов в ИС; • состояние Fasзависимого апоптоза им мунокомпетентных клеток. Поверхностный фенотип лимфоцитов Внедрение в иммунологию моноклональ ной технологии позволило проводить ин тенсивные исследования поверхностного фенотипа лимфоцитов – их популяцион ных и субпопуляционных маркеров. Опре деление поверхностных маркеров лимфо цитов позволяет оценивать как количест Лечебное дело 3.2008 3 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 4 Лекции венные нарушения содержания лимфоци тов в периферической крови, так и наруше ния функции лимфоцитов, возникающие при патологии. Количественное содержание Тлимфоци тов оценивается по экспрессии мембранных гликопротеидных молекул: CD3 (маркер количественной оценки всей популяции Тклеток), CD4 (маркер количественной оценки хелперноиндукторных Тлимфо цитов) и CD8 (маркер количественной оценки цитотоксических Тлимфоцитов). В качестве маркеров Влимфоцитов ис пользуются мембранные гликопротеидные молекулы CD20 (характеризует общее коли чество зрелых Влимфоцитов, находящихся в состоянии покоя), CD72 (примированные антигеном Влимфоциты), mIgM и mIgG (поверхностные молекулы иммуноглобули нов – Ig), CD38 (Влимфоциты, трансфор мирующиеся в плазматические клетки) и CD23 (низкоаффинный рецептор для IgE). Исследования, проведенные сотрудни ками кафедры, показали, что общим для атопии является существенное снижение содержания в периферической крови Тлимфоцитов, обусловленное преимуще ственным уменьшением количества цито токсических лимфоцитов (CD8+). У паци ентов с атопией повышено содержание Влимфоцитов, экспрессирующих поверх ностные рецепторы CD20 и CD72, что сви детельствует о способности Влимфоцитов вести интенсивный синтез иммуноглобули нов. Количество Влимфоцитов, несущих поверхностные иммуноглобулины (mIgM+ и mIgG+), увеличено в 2–3 раза. У всех па циентов с атопией выявляется более чем двукратное повышение содержания в кро ви CD38+лимфоцитов по сравнению со здоровыми людьми. Функциональное состояние иммунорегуляторных механизмов В 1980е годы активно исследовалось функциональное состояние иммунорегу 4 Лечебное дело 3.2008 ляторных механизмов при аллергии. Нами были получены убедительные данные о су ществовании дефицита иммунорегулятор ных клеток у больных атопией. Исследование состояния клеточного иммунитета у подавляющего большинства больных с различными аллергическими за болеваниями позволило установить досто верное снижение индуцированной супрес сорной активности Тлимфоцитов. У 68% больных атопической бронхиальной аст мой индуцированная супрессорная актив ность лимфоцитов исчезала полностью уже в первые 5 лет болезни. При поллинозе же функциональные изменения Тлимфоци тов имели тенденцию к постепенному на растанию, и полная отмена их супрессор ной активности обнаруживалась после 15 лет заболевания. Выявленный дефект в генерации индуцированных супрессорных Тклеток позволил рассматривать аллерги ческие заболевания как вторичные имму нодефициты, развивающиеся в результате срыва иммунорегуляторных механизмов. Как и при других формах иммунного от вета, продуцентами IgE являются диффе ренцированные Влимфоциты, тогда как регуляторами синтеза IgE служат Тлимфо циты (рис. 1). Угнетение или усиление IgEответа зависит от соотношения Тхел перной и Тцитотоксической активности. При этом в регуляции синтеза реагинов (IgE) преобладают супрессивные механиз мы, в норме ограничивающие продукцию IgE. Продукция аллергических антител, от носящихся к классу Е, значительно более чувствительна к регулирующим механиз мам, чем выработка иммуноглобулинов других классов. В результате длительного воздействия аллергенов избирательно эли минируется субпопуляция Тцитотоксиче ских лимфоцитов, что ведет к увеличению образования IgE. Если этот механизм по вреждается, то сенсибилизация индивидуу ма одним или несколькими аллергенами может привести к “аллергическому проры ву” и образованию высоких, достаточных 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 5 Механизмы иммунопатологии для проявления аллергических симптомов концентраций IgE. Цитокины и рецепторный аппарат лимфоцитов при атопии Сложные кооперативные взаимодействия между клетками ИС обеспечиваются по средством секреции и рецепции гумораль ных факторов (цитокинов), активирующих рост или влияющих на функциональную ак тивность лимфоцитов (Хаитов Р.М., 2001). Изучение субпопуляций Тлимфоцитов и их функции при аллергии привело к выяв лению дефекта в генерации индуцирован ных супрессорных Тклеток. Однако дефект иммунорегуляции при аллергии может быть связан либо с продукцией, либо с захватом интерлейкинов (ИЛ) лимфоидными клетка ми (особенно если принять во внимание, что по современным представлениям ин тенсивность большинства иммунных реак ций связана с активностью пролиферации специфических клонов клетокэффекто ров, регулируемой интерлейкинами). Для решения этой задачи на кафедре бы ли проведены исследования влияния ос новных цитокинов, синтезируемых Тхелпе рами I типа, на регуляторное звено ИС у больных аллергией. Введение в культуру лимфоцитов больных аллергией одного из цитокинов (ИЛ2, интерферонα, интерфе ронγ) смещало функциональный баланс индуцированных иммунорегуляторных клеток в сторону усиления супрессорных влияний (увеличение числа CD8+лимфо цитов) и в 2 раза подавляло спонтанную продукцию IgE in vitro. Таким образом, у больных с атопией не нарушена экспрессия рецепторов к цитокинам на иммунорегуля торных клетках. Более вероятно нарушение синтеза цитокинов регуляторными лимфо цитами, ответственными за формирование иммунного ответа, – это может быть одним из механизмов, нарушающих супрессорную функцию регуляторных лимфоцитов. Врожденный дефект регуляторных Тклеток Длительное воздействие аллергенов Функциональная недостаточность Тцитотоксических лимфоцитов “Аллерги ческий прорыв” Увеличение продукции IgE Активация синтеза IgE Сенсибилизация клетокмишеней аллергической реакции (тучных клеток, базофилов) Включение активационных ферментных систем (активация протеинкиназы С, повышение уровня кальция и цАМФ в клетке) Высвобождение биологически активных веществ (гистамина, лейкотриенов, простагландинов), цитокинов и др. Увеличение проницаемости слизистых оболочек для аллергена Развитие воспаления Рис. 1. Роль снижения активности Тсупрес сорных лимфоцитов в патогенезе аллергии. цАМФ – циклический аденозинмонофосфат. С учетом сведений, полученных сотруд никами кафедры, и экспериментальных данных других исследователей механизм на правленного синтеза IgE можно представить следующим образом (рис. 2). Попадание в организм антигена активирует макрофаги и вызывает секрецию ими клеточных факто ров (ИЛ1, интерферонов), стимулирующих Тклетки. Активированные Тлимфоциты, в свою очередь, секретируют набор цитоки нов. Для регуляции гуморального иммунно го ответа особое значение имеют два факто ра: ИЛ4 и интерферонγ. Если Тклетка продуцирует преимущественно интерфе ронγ, активированная при антигенспеци фическом контакте Вклетка дифференци руется под действием своего регуляторного Лечебное дело 3.2008 5 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 6 Лекции Антиген Макрофаги ИЛ1 ИЛ1 ИЛ10 Th1 ИЛ2, ИФНγ ИЛ4 Th2 ИФНγ ИЛ4, ИЛ5, ИЛ6 Bлимфоцит Bлимфоцит Плазматическая клетка Плазматическая клетка IgG IgE активирующий эффект тормозящий эффект Рис. 2. Схема цитокинопосредованной регуля ции специфичности изотипа иммуноглобули нов у человека. ИФН – интерферон. сигнала в плазматическую клетку, продуци рующую IgG. Если же происходит преиму щественная продукция ИЛ4, это индуциру ет экспрессию маркеров FcεR2/СD23 на В и Тклетках, моноцитах, альвеолярных макрофагах и завершается продукцией плаз матическими клетками IgE. Кроме ИЛ4, Вклетки нуждаются для запуска продукции IgE в другом сигнале, осуществляемом при прямом клеточном контакте. Для индукции синтеза антител независимо от изотипа необходимо взаимо действие тримолекулярного комплекса из молекулы II класса главного комплекса ги стосовместимости антигенпрезентирую щей клетки, антигенспецифического ре цептора Тклетки и молекулы CD4, контакт между участвующим в активации Тклетки мембранным белком CD2 и LFA3 (анти ген, ассоциированный с функцией лейко цита), а также взаимодействие между моле кулой СD40 Вклетки и гликопротеидом gp33/39 (экспрессируется только на акти вированных Тлимфоцитах). 6 Лечебное дело 3.2008 Под действием набора цитокинов (ИЛ3, ИЛ4 и ИЛ5), секретируемых Th2лимфоцитами, в процесс вовлекается весь спектр эффекторных клеток, участву ющих в IgEопосредованном иммунном ответе: тучных клеток, базофилов и эози нофилов (их пролиферация, созревание, тканевое распределение и активация). Туч ные клетки и базофилы после контакта с антигеном, который опосредован фикси рованными на их клеточной мембране IgE, секретируют не только медиаторы аллерги ческих реакций, но и цитокины, соответст вующие набору цитокинов Тh2клеток. Тем самым поддерживается и усиливается IgEопосредованный иммунный ответ, и замыкается порочный круг. Итак, аллергическое заболевание пред ставляет собой нарушение сложнейших ре гулирующих и модулирующих взаимоотно шений между отдельными звеньями ИС (находящихся под контролем генов иммун ного ответа), которое реализуется при соче тании неспецифических повреждающих факторов и массированной антигенной аг рессии. При разработке методов иммуно коррекции у больных с атопией необходи мо учитывать особенности патогенеза ос новных нозологических форм. Высокая иммунокорригирующая активность ИЛ2 и интерферонаγ в отношении лимфоцитов больных атопией in vitro позволяет предпо ложить, что нарушения их продукции могут играть патогенетическую роль (например, при снижении активности Тхелперов I ти па), и обсуждать перспективы применения этих цитокинов или индукторов их синтеза для лечения атопических заболеваний. Активационные процессы в ИС Иммунный ответ – это физиологическая реакция, направленная на поддержание ге нетического постоянства внутренней среды организма, т.е. его гомеостаза (Р.М. Хаитов, 2001). Сбалансированность иммунного от вета на антигенную агрессию напрямую за 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 7 Механизмы иммунопатологии висит от основных физиологических про цессов, происходящих в самой ИС: проли ферации пула иммунокомпетентных кле ток, дифференцировки лимфоидных попу ляций, их рециркуляции и миграции, при обретения иммунокомпетентной клеткой способности распознавать антиген (обес печивается присутствием на ее поверхнос ти специализированных антигенраспозна ющих рецепторов), установления межкле точных контактов (обусловливается взаи модействием молекул адгезии ICAM1, VCAM1) и др. Взаимодействие антигена с рецептором иммунокомпетентной клетки вызывает ак тивацию лимфоцитов, т.е. их выход из фа зы покоя G0 в фазу клеточного цикла G1. Это подготавливает клетки к пролифера ции, заставляя их функционировать и во влекаться в иммунный ответ. По мнению Р.М. Хаитова (2000) качество иммунного ответа непосредственно связано с активно стью различных субпопуляций иммуно компетентных клеток. Это диктует необхо димость оценивать способность ИС отве чать на генетически чужеродные агенты. Одним из перспективных направлений является анализ активационного профиля субпопуляций лимфоцитов. На поверхности лимфоцитов экспрессируется по меньшей мере два типа рецепторов: • присутствующие постоянно (конститу тивные антигены, к которым относятся все популяционные и субпопуляцион ные маркеры) – с их помощью клетки узнают антиген и воспринимают другие стимулы, необходимые для их жизнедея тельности; • экспрессирующиеся только в определен ные периоды клеточного цикла (актива ционные антигены) – повышение уровня их экспрессии связано с усилением ак тивности ИС и, как правило, совпадает с обострением патологического процесса. Наш многолетний экспериментальный опыт показал, что определение экспрессии на поверхности лимфоцитов активацион ных маркеров является наиболее простым и эффективным способом оценки активаци онных процессов в ИС. На сегодня извест но большое количество активационных ан тигенов, экспрессирующихся на мембране лимфоцитов. Все активационные антигены могут быть разделены на три категории. К первой категории следует отнести ак тивационные антигены дифференцировочно го характера. Их экспрессия сопровождает ся прохождением определенного этапа клеточного цикла: CD25 (αсубъединица рецептора для ИЛ2) – экспрессируется на поверхности активированных Т, Влимфоцитов и мак рофагов, его экспрессия является обяза тельным этапом активации ИС и призна ком готовности лимфоцитов к вступлению в пролиферацию и дифференцировку; CD71 (рецептор для трансферрина) – экспрессируется на поверхности большин ства готовых к делению клеток, обеспечи вая поступление в клетку ионов железа, не обходимых для пролиферации; недостаточ ность экспрессии CD71 ведет к нарушению пролиферации клеток; HLADR (антигены главного комплекса гистосовместимости II класса) – могут экс прессироваться на всех активированных им мунокомпетентных клетках; HLADRан тигены встречаются и затем связываются с пептидом экзогенного происхождения, что ведет к формированию популяции Th1 и Th2клеток; обеспечивают апоптоз различ ных типов антигенпредставляющих клеток; CD95 (Fasантиген) – при взаимодейст вии с Fasлигандом запускает процессы апоптоза в клетке после ее активации и вы полнения возложенной на нее функции, позволяет выявить способность иммуно цитов к иммунному ответу; Fasантиген экспрессируется повсеместно, включая ак тивированные Т и Вклетки. Ко второй категории относятся функ циональные активационные антигены – их экспрессия связана с определенным изме Лечебное дело 3.2008 7 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 8 Лекции нением функционального состояния клет ки (ICAMI, CD23, CD30, CD95L). К третьей категории могут быть отнесе ны рецепторы адгезионного каскада (в част ности, рецепторы хоуминга, благодаря экс прессии которых лимфоциты достигают региональных лимфатических органов). В практическом плане при исследовании активационных процессов в ИС наиболее эффективно использовать сочетанную экс прессию дифференцировочных и функцио нальных активационных маркеров. При активации клетки экспрессия перечислен ных антигенов, как правило, происходит в следующем порядке: CD25 CD71 HLADR CD95. В связи с этим CD25 и CD71 рассматривают как ранние актива ционные маркеры, а HLADR и CD95 – как поздние активационные маркеры. Анализ активационного профиля субпо пуляций иммунокомпетентных клеток (при использовании расширенного набора антигенов) позволяет охарактеризовать ак тивационный процесс в ИС, оценить вхож дение клеток в активационный апоптоз, соотнести скорость образования и диффе ренцировки лимфоцитов со скоростью входа в апоптоз. В совокупности это позво ляет дать обоснованное заключение о нару шениях популяционного и субпопуляци онного состава лимфоцитов, о причинах этих нарушений и необходимой иммуно корригирующей терапии. Комплекс работ, проведенных на кафед ре в течение последних 10 лет, позволил нам установить ряд важных закономернос тей, раскрывающих патогенетические осо бенности развития атопии. Это легло в ос нову разработки принципиально новых подходов к диагностике, терапии и профи лактике аллергических состояний. Анализ активационных процессов в ИС показал, что для всех атопических заболе ваний характерен повышенный (в 2–3 раза по сравнению с нормой) уровень в перифе рической крови лимфоцитов, экспрессиру ющих маркер ранней активации – СD25 8 Лечебное дело 3.2008 (таблица). Это обеспечивает быстрое раз множение и последующую дифференци ровку наивных Тклеток до зрелых форм в разгар воспалительного процесса. Вдвое по сравнению с нормой усиливается экспрес сия маркера ранней активации – рецептора для трансферрина (CD71), что свидетель ствует об усилении пролиферативной ак тивности лимфоцитов. При атопии резко (в 4–5 раз по сравне нию с нормой) повышено содержание в пе риферической крови CD54+лимфоцитов, несущих рецепторы адгезии ICAM1. Это, повидимому, отражает повышенную готов ность лимфоцитов крови к миграции в очаг воспаления, которая обусловлена усилени ем антигенной нагрузки и необходимостью интенсивного обновления антигенпрезен тирующих клеток. Увеличение числа лим фоцитов, несущих на себе рецепторы адге зии ICAM1, служит одним из подтвержде ний вовлечения ИС в ответ острой фазы. Обращает на себя внимание, что среди основных активационных антигенов при атопии имело место увеличение количества лимфоцитов, экспрессирующих маркер ак тивации Влимфоцитов (CD23). Увеличе ние экспрессии HLADRантигена – мар кера поздней стадии активации лимфоци тов – отмечается лишь при обострении тя желых атопических заболеваний. Анализ активационного профиля субпо пуляций иммунокомпетентных клеток весьма показателен для оценки остроты и выраженности иммунной реакции на по вреждение и действие патогенного фактора при развитии острого воспалительного процесса. Обострение всех атопических за болеваний (поллиноз, атопическая бронхи альная астма, атопический дерматит) со пряжено с интенсивными активационными процессами в ИС, которые сопровождают ся выраженным увеличением экспрессии ранних активационных антигенов (CD25, CD71). Экспрессия же поздних антигенов (HLADR) напрямую связана с тяжестью заболевания. Если при поллинозе экспрес 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 9 Механизмы иммунопатологии Содержание в периферической крови лимфоцитов с различными поверхностными рецепторами при иммунопатологии Лимфоциты, Атопическая Атопический Типовые несущие Миокардит Ревматоидный изменения дерматит артрит антигенные Поллиноз бронхиальная астма при воспалении маркеры CD3+ CD4+ CD8+ CD16+ CD56+ CD3+4+8+ CD20+ CD72+ CD25+ CD71+ HLADR+ СD95+ CD54+ CD38+ mIgМ+ mIgG+ CD23+ N N – N N N – N N N N N N N N Обозначения: , , – повышение содержания лимфоцитов по сравнению с нормальным уровнем; , – понижение со держания лимфоцитов по сравнению с нормальным уровнем; N – содержание лимфоцитов в пределах нормальных величин. сия антигена HLADR практически не от личается от нормы, то при бронхиальной астме и атопическом дерматите – резко возрастает. Дефекты Fasзависимого апоптоза при атопии Понятие “апоптоз” введено Kerr et al. (1972) для обозначения активной формы гибели клеток, сопровождающейся умень шением их объема и сморщиванием, а на Рецепция сигнала Передача сигнала Система контроля Активация каспаз молекулярном уровне – деградацией ДНК, потерей трансмембранного потенциала ми тохондрий, уплотнением мембран и рядом других характерных изменений (рис. 3). Но лишь в 1990е годы явление апоптоза при влекло всеобщее внимание биологов и ме диков, поскольку было наконец осмысле но, что апоптоз – одна из фундаменталь ных форм реакции клеток на внешние и внутренние сигналы (подобно пролифера ции и дифференцировке, альтернативой Активация мишеней каспаз Активация эндонуклеаз Расщепление ДНК Гибель клетки (апоптоз) Действие на митохондрии и другие структуры цитоплазмы Рис. 3. Схема развития апоптоза (по А.А. Ярилину). Лечебное дело 3.2008 9 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 10 Лекции которым он является). В настоящее время модуляция апоптоза иммунокомпетентных клеток рассматривается как возможный те рапевтический подход при ряде заболева ний ИС (Миннебаев М.М. и др., 2002), од нако число работ, посвященных направ ленной модуляции апоптоза при иммуно патологии, пока невелико. Величина экспрессии маркера СD95 от ражает готовность лимфоцитов вступить в апоптоз – включить механизм программи рованной клеточной гибели по Fasзависи мому механизму. Fasрецептор (CD95) – специализированный “рецептор смерти”, имеющий в клетках свой “цитоплазматиче ский домен гибели” – FADD (Fasassociat ed death domen). Сотрудниками нашей кафедры проведе ны исследования по установлению роли апоптоза иммунокомпетентных клеток при атопии. У больных с тяжелыми атопически ми заболеваниями в стадии обострения об наружено понижение уровня CD95+лим фоцитов в периферической крови по срав нению со здоровыми людьми (см. табли цу). Это, возможно, связано с действием медиаторов острой фазы воспаления, опре деляющих выраженность и тяжесть атопи ческого заболевания. При поллинозе экс прессия ранних активационных антигенов сопровождается одновременным усилени ем индукции рецептора Fasопосредован ного апоптоза – CD95. Сочетание выраженного увеличения всех активационных маркеров у больных атопической бронхиальной астмой и ато пическим дерматитом на фоне снижения экспрессии CD95антигена позволяет предположить, что у больных с тяжелыми атопическими заболеваниями нарушается индукция Fasзависимого апоптоза. Это может служить одним из механизмов раз вития функционального дисбаланса имму норегуляции при тяжелой атопии. Важнейшую роль в индукции апоптоза играют биохимические процессы в клетке. Одновременная активация протеинкиназы С 10 Лечебное дело 3.2008 и мобилизация ионов кальция в клетке стимулируют пролиферацию клеток и фор мирование иммунного ответа, тогда как неадекватное повышение концентрации ионов кальция в лимфоците при недоста точной активации протеинкиназы С со провождается активацией эндонуклеаз и запуском апоптоза (Фонталин Л.Н., 1994; Новиков В.С., 1996). Наряду с протеинкиназой С важную роль в индукции апоптоза играет активация про теинкиназы А, напрямую стимулирующей клеточные эндонуклеазы. В свою очередь, активность протеинкиназы А регулируется внутриклеточной концентрацией цикличес кого аденозинмонофосфата (цАМФ). Моду лирующее влияние цАМФ на функцио нальное состояние клетки связано, кроме того, с его способностью изменять внутри клеточную концентрацию ионов кальция. Ключевым механизмом, определяющим дальнейшую “положительную” или “отри цательную” активацию лимфоцита (Chere deev A.N., Kovalchuk L.V., 1997), является соотношение между активностью протеин киназы С и цитоплазматической концент рацией кальция. Изменение концентрации внутриклеточного кальция сопровождается однонаправленным изменением концент рации циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ) в лимфоците. Наши исследования показали, что у больных с атопией нарушается соотноше ние циклических нуклеотидов в лимфоцитах: на фоне нарастания концентрации цАМФ происходит двукратное снижение концент рации цГМФ. У здоровых людей под влия нием стимулирующих агентов (таких как фитогемагглютинин) наблюдается увели чение концентрации цГМФ, отражающее накопление кальция в цитоплазме. Повы шение концентрации внутриклеточного кальция при низкой активности протеин киназы С может приводить к активации эн донуклеаз и развитию апоптоза. У больных с атопией под влиянием фитогемагглюти нина концентрация цГМФ в лимфоцитах 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 11 Механизмы иммунопатологии Нарушение функции рецепторов Нарушение функции Gбелков Нарушение баланса эффектов протеинкиназы С и протеинкиназы А Активация Тh2лимфоцитов индукции пролиферации апоптоза лимфоцитов супрессорной функции лимфоцитов Образование клона IgEпродуцирующих Вклеток Синтез IgE Реакция антиген–антитело с выделением медиаторов: гистамина, лейкотриенов, простагландина Е2, фактора активации тромбоцитов, кининов, ИЛ4 и др. Рис. 4. Гипотетическая схема молекулярных механизмов иммунобиохимической перестройки ор ганизма при атопии. не нарастает, а снижается, отражая нару шения в накоплении кальция в клетках. На фоне низкой концентрации кальция в цитоплазме лимфоцитов даже изменение концентрации протеинкиназы С не может обеспечить индукции апоптоза, и процесс завершается “положительной активацией”, приводящей к гиперпродукции IgE. Кроме того, изменение соотношения циклических нуклеотидов в лимфоцитах у больных с атопией может способствовать функциональному дисбалансу хелперных клеток 1го и 2го типа с преобладанием последних. Это связано с тем, что повыше ние внутриклеточного уровня цАМФ со провождается подавлением продукции ИЛ2 и интерферонаγ. Кроме того, медиа торы Th1лимфоцитов способствуют раз витию апоптоза, а медиаторы Th2лимфо цитов ему препятствуют (Новиков В.С., 1996), и преобладание эффектов Th2кле ток способствует подавлению апоптоза при атопии. Общие представления о возможном пато генезе нарушений в ИС при атопии пред ставлены на рис. 4. В основе патогенеза ле жат нарушения баланса протеинкиназы С и протеинкиназы А, связанные с дефектом рецепции и/или передачи сигнала с рецеп тора на системы вторичных мессенджеров. Высока вероятность и биохимического де фекта, связанного с нарушением изофер ментного состава протеинкиназ и/или дру гих важнейших регуляторных ферментов. При атопии эти дефекты, повидимому, имеют наследственный характер (Huang et al., 1994; Holgate et al., 1995). Важнейшим моментом иммунопатогене за атопии является вовлеченность ИС в раз витие порочных кругов, как локальных, так и охватывающих все стадии развития забо левания. В частности, не последнюю роль в усилении сенсибилизации и расширении ее спектра при постоянном контакте с аллер генами играет прямое выделение медиато ров ИС клеткамимишенями аллергичес ких реакций (например, выделение ИЛ4 тучными клетками и базофилами крови). Как свидетельствуют наши данные, в па тогенезе иммунологических нарушений при атопии важную роль играет подавление механизмов регуляции апоптоза. У больных Лечебное дело 3.2008 11 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 12 Лекции атопическими заболеваниями вследствие врожденного нарушения рецепции и внут риклеточной передачи цитокиновых сигна лов, повидимому, возникает дефект экс прессии CD95. В результате процессы про лиферации преобладают над процессами апоптоза, что приводит к формированию специфических Тхелперных лимфоцитов, соответствующих клонов Влимфоцитов и усиленному синтезу IgE. Дальнейшее поддержание патологичес кого процесса связано с образованием по рочного круга. Под влиянием комплекса антиген–антитело на поверхности тучных клеток последние выделяют как “классиче ские” медиаторы воспаления (гистамин, простагландины, фактор активации тром боцитов и лейкотриены), так и медиаторы ИС (в первую очередь ИЛ3, ИЛ4, ИЛ5). Эти медиаторы, в свою очередь, увеличива ют локальную экспрессию FcεR2/СD23, синтез IgE, Тклеточную пролиферацию и привлекают другие клетки воспаления. Вследствие индуцированной ИЛ4 экс прессии FcεR2/СD23 на моноцитах и мак рофагах эти клетки усиленно поглощают и затем презентируют на своей поверхности комплексы IgE–аллерген, что дополни тельно стимулирует аллергенспецифичес кие Тклетки и усиливает воспалительный процесс при атопии. Нарушения межклеточных взаимодействий при аутоиммунной патологии В последние годы отмечается неуклон ный рост частоты некоронарогенных забо леваний миокарда, среди которых по рас пространенности и тяжести ведущее место занимают миокардиты. Значительное вни мание уделяется также изучению наруше ний ИС у больных ревматоидным артритом (РА), который имеет высокую социально экономическую значимость и является центральной проблемой современной рев матологии. Для более глубокого понима 12 Лечебное дело 3.2008 ния патогенетических механизмов этих аутоиммунных заболеваний (АИЗ) и разра ботки концептуальных подходов к фарма кологической коррекции выявленных на рушений сотрудники кафедры провели ис следование активационных процессов и апоптоза в ИС. Особенности изменения поверхностных рецепторов лимфоцитов Для получения иммунологической ха рактеристики каждого из АИЗ (ревматоид ный артрит, миокардит) мы предприняли попытку сравнить особенности изменения поверхностных рецепторов циркулирую щих лимфоцитов. АИЗ характеризуются типичными изменениями клеточного со става лимфоцитов (см. таблицу). Резкое снижение общего содержания в крови Тлимфоцитов (CD3+) – в среднем до 41,5% – сопровождается заметным сниже нием содержания хелперноиндукторной субпопуляции Тлимфоцитов (CD4+) и од новременным появлением большого коли чества дважды позитивных лимфоцитов (Тлимфоцитов с фенотипом CD3+4+8+). Появление последних свидетельствует о чрезмерной стимуляции тимуса и наруше нии процессов дифференцировки Тлим фоцитов в нем. В отличие от аллергических заболеваний АИЗ не имеют определенной направленности изменения цитотоксичес кой субпопуляции Тлимфоцитов (CD8+). При РА содержание цитотоксических Тлимфоцитов не меняется, при миокар дите – имеет тенденцию к снижению. АИЗ характеризуются увеличением со держания в крови больных популяции Влимфоцитов (CD20+), в первую очередь за счет дифференцированных форм: Влимфоцитов, экспрессирующих mIgM и mIgG, а также предшественников плазма тических клеток (CD38+), завершающих процесс дифференцировки Влимфоци тов. Повышение количества CD20+лим фоцитов – свидетельство подготовки к ак 03poryad.qxd 8/15/2008 12:11 PM Page 13 Механизмы иммунопатологии тивации Вклеточного звена ИС, посколь ку олигомеры CD20 формируют кальцие вый канал в мембране Влимфоцита (Barclay A.N. et al., 1997; Хаитов Р.М. и др., 2000). При поступлении кальция в Влим фоциты активируется специфическая функция этих клеток – антителогенез (Ярилин А.А., 1999). При АИЗ увеличивается популяция ес тественных киллеров, экспрессирующих антиген CD16, и одновременно в них уси ливаются активационные процессы. Со держание естественных киллеров, реализу ющих свою цитотоксическую функцию (CD56+), у исследуемых больных в период обострения было значительно повышен ным по сравнению со здоровыми лицами. Активационные процессы в ИС Анализ активационных процессов в ИС показывает, что для острых аутоиммунных процессов независимо от их природы ха рактерен высокий (в 2–3 раза по сравне нию с нормой) прирост уровня в перифе рической крови лимфоцитов, экспресси рующих маркер ранней активации – СD25антиген (см. таблицу). Это обеспе чивает быстрое размножение и последую щую дифференцировку наивных Тклеток до зрелых форм в разгар воспалительного процесса. Также при всех АИЗ вдвое по сравнению с нормой усиливается экспрес сия маркера ранней активации – рецепто ра для трансферрина (CD71), что свиде тельствует об усилении пролиферативной активности лимфоцитов в острую фазу воспаления. При обострении АИЗ увели чивается экспрессия HLADRантигена – маркера поздней стадии активации лимфо цитов. У больных АИЗ растет содержание в кро ви лимфоцитов, экспрессирующих рецеп тор индукции Fasзависимого апоптоза – CD95, однако его экспрессия существенно отстает от других активационных антигенов (CD71 и HLADR). Исследование экспрессии рецепторов адгезии ICAM1 (CD54) при миокардите и РА показало трехкратное повышение в пе риферической крови больных содержания CD54+лимфоцитов, что, повидимому, отражает повышенную готовность лимфо цитов крови к миграции в очаг воспаления и взаимодействию с антигенпрезентирую щими клетками. Среди основных активационных анти генов при АИЗ имело место увеличение количества лимфоцитов, экспрессирую щих маркер активации Влимфоцитов (CD23антиген), что, вероятно, свидетель ствует о вовлечении Вклеточного звена ИС в острофазовый ответ независимо от вызвавшей его причины. Выявленная за кономерность заставляет нас поновому взглянуть на активационный антиген CD23, который ранее рассматривался как низкоаффинный рецептор для IgE и отож дествлялся исключительно с атопией. Заключение Важная роль воспаления в патологии че ловека требует глубокого изучения меха низмов развития и поддержания этого ти пового патологического процесса. Знание особенностей иммунологической реактив ности при разных видах воспаления, несо мненно, поможет оценить роль ИС в меха низмах развития различных воспалитель ных процессов и ее состояние на любом этапе развития воспаления. Кроме того, это позволит решить вопрос о специфич ности иммунологических изменений при разных формах воспалительного процесса, разработать иммунологические критерии для прогнозирования их развития и осуще ствлять дифференцированный подход к их лечению. Лечебное дело 3.2008 13
