Эффекторные механизмы иммунитета направлены на связывание и элиминацию патогенов.
Существует 2 типа антигенсвязывающих рецепторов. В связи с этим выделяют 2 типа эффекторных механизмов.
. Антителозависимый, или гуморальный иммунитет. Осуществляется за счёт гуморальных (растворимых) факторов - антител, связывающих антиген и удаляющих его с использованием ряда механизмов: преципитации, агглютинации, нейтрализации, лизиса, блокады и опсонизации.
. Опосредованный клетками (антителонезависимый), или клеточный иммунитет. Клеточный иммунитет реализуется за счёт клеток иммунной системы, в первую очередь Т-лимфоцитов, а также активированных макрофагов и NK-клеток, непосредственно разрушающих генетически чужеродные клетки или инфицированные вирусами и другими внутриклеточными патогенами, и опухолевые клетки.
АНТИТЕЛОЗАВИСИМЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЗАЩИТЫ
Опсонизация и запуск системы комплемента
Само по себе связывание антител с антигеном является защитным, по крайней мере, в двух случаях:
. если антиген - сильный яд, антитело при связывании нейтрализует его токсичность;
. если антиген представлен на поверхности патогена (вирус, прион, бактерия), антитело, связав его, препятствует распространению патогена в организме.
Однако в этих случаях защитная реакция не заканчивается на образовании макромолекулярных комплексов антиген-антитело. Эти комплексы необходимо расщепить до мелких метаболитов. Это происходит
при связывании образовавшихся иммунных комплексов с компонентами комплемента. Способность связывать комплемент у иммуноглобулинов разных классов различается (IgM > IgG3 > IgG1). Комплексы антиген-антитело-компоненты комплемента транспортируются эритроцитами, имеющими рецепторы для компонентов комплемента, в синусоиды селезёнки и печени, где их фагоцитируют и расщепят макрофаги.
Fc-рецепторы
Fc-рецепторы (FcR) - семейство мембранных рецепторов клеток иммунной системы, главной функцией которой является распознавание и связывание Fc-фрагмента иммуноглобулинов, находящихся в свободном состоянии и в составе иммунного комплекса. FcR, наряду с TCR и BCR, можно отнести к иммунорецепторам, поскольку клетка-носитель FcR способна связать антиген (пусть и посредством антител) и отвечать на него. FcR выявлены не только на лимфоцитах, но и на всех известных лейкоцитах.
Типы и разновидности FcR. По изотипу связываемых тяжёлых цепей иммуноглобулинов выделяют 4 разновидности FcR: γ, ε, α, μ; а по аффинности связывания с лигандом - 3 типа FcR: I, II и III. FcR типа I способны связывать свободные молекулы антител (это особенно характерно для IgE), FcR типов II и III - только комплексы антиген- антитело.
Fcγ-рецепторы (FcγR) различаются по строению и сродству к Fcчасти IgG, а также специфичности к различным подклассам IgG (рис. 8-1). FcγRI содержит в своём составе 2 полипептидные цепи, из которых α-цепь отвечает за связывание IgG, а γ-цепь - за передачу сигнала (эту функцию осуществляет внутриклеточный γ-домен). Рецепторы типа Fcy RII образованы единственной цепью. В зависимости от структуры их внутриклеточной части различают две разновидности этих рецепторов - FcγRIIA и FcγRIIB. В первом случае во внутриклеточной части содержится γ-домен, во второй - последовательность ITIM (Immunoreceptor-Tyrosin-based Inhibitory Motif - тирозинсодержащие ингибирующие последовательности аминокислот в иммунорецепторах). Эти особенности определяют функцию рецепторов: FcγRIIA передаёт стимулирующий, а FcγRIIB - ингибирующий сигнал. FcγRIII тоже существует в двух вариантах. Вариант FcγRIIIA, подобно FcγRI, содержит IgG-связывающую α- и сигнальную γ- (или ζ-) цепи. FcγRIIIB не
Рис. 8-1. Строение и свойства основных разновидностей Fcγ-рецепторов. Овальными символами обозначены домены, принадлежащие к суперсемейству иммуноглобулинов; ITIM - ингибирующая последовательность иммунорецепторов, содержащая тирозин. В нижней части рисунка в строке «Лиганды» в скобках представлены подклассы IgG, расположенные по убыванию их сродства к данному типу FcγR. Клетки, на которых локализуются Fcγ-рецепторы: Н - нейтрофил, аН - активированный нейтрофил, М - моноцит, МФ - макрофаг, Эо - эозинофил, NK - NK-клетка, В - В-лимфоцит, ФДК - фолликулярная дендритная клетка
обладает сигнальной функцией: его единственная a-цепь заякорена в фосфолипидный слой мембраны и лишена цитоплазматической части. Внеклеточные домены a-цепей рецепторов и единственных цепей FcγRII относятся к суперсемейству иммуноглобулинов.
Известны две разновидности Fcε-рецепторов, отличающиеся по структуре, сродству к Fc-части IgE и по биологической роли (рис. 8-2). FcεI-рецептор построен аналогично FcγRIIIA, но имеет дополнительную β-цепь, четырёхкратно пронизывающую мембрану. Этому рецептору принадлежит основная роль в запуске дегрануляции тучных клеток (ТК) - ключевого события в развитии реакций гиперчувствительности немедленного типа. FcεII-рецептор структурно не имеет сродства к FcεI-рецептору. Он играет роль в регуляции синтеза IgE, а также в регу-
Рис. 8-2. Строение и свойства Fcε-рецепторов. Овальными символами обозначены домены, принадлежащие к суперсемейству иммуноглобулинов; ITAM - активационная последовательность иммунорецепторов, содержащая тирозин. Клетки, на которых локализуются Fcε-рецепторы: ТК - тучная клетка; Б - базофил, М - моноцит, Эо - эозинофил, В и Т - В- и Т-лимфоциты соответственно, ФДК - фолликулярная дендритная клетка. Буква «а» обозначает активированные клетки
ляции роста и дифференцировки В-лимфоцитов. FcεII-рецептор также существует в виде секретируемой формы, играя роль цитокина с широким спектром действия.
Fcα-рецептор структурно сходен с рецепторами FcγRIIIA и FcεIR, его α-цепь принадлежит к суперсемейству иммуноглобулинов (рис. 8-3). Функция этого рецептора практически не изучена.
Рецептор Poly-IgR предназначен для транспорта полимерных иммуноглобулинов (IgA, IgM) через стенку слизистых оболочек. Его фрагмент, связанный с этими молекулами, обозначают как секреторный компонент (SC).
Неонатальный рецептор FcγRn (n - neonatal) отвечает за транспорт IgG, поступающего в кишечник ребёнка с молозивом или молоком, а затем - через кишечную стенку в кровоток ребёнка. Он также отвечает за трансплацентарный транспорт IgG. По структуре он аналогичен молекулам МНС-I (см. рис. 5-1) и содержит в своем составе β2-микроглобулин,
Рис. 8-3. Fcα-рецептор и Fс-рецепторы, ответственные за транспорт иммуноглобулинов. Клетки, на которых локализуются Fcγ-рецепторы: Н - нейтрофил, М - моноцит, МФ - макрофаг, Эо - эозинофил. Буква «а» обозначает активированные клетки
нековалентно связанный с α -цепью. Кроме того, FcγRn повышает срок жизни IgG в организме, защищая его от деградации в эндосомах.
На рис. 8-4 схематично представлены основные пути передачи сигналов с FcR. При перекрестном связывании FcR с лигандом (например, опсонизированным микроорганизмом) ITAM-мотив γ-цепи или α -цепи FcγRIIA фосфорилируется Src-киназами. Это приводит к взаимодействию SH2-доменов Syk-киназы с ITAM-мотивом FcR, его активации и фосфорилированию Scr-киназами. Активированная Syk-киназа фосфорилирует адапторный белок SLP-76, вовлекая в сигнальный процесс белок Vav из семейства GEF (Guanine nucleotide Exchange Factor). Он активирует ГТФазу Rac и адапторный белок ADAP, что вызывает реорганизацию актина, необходимую для образования фагоцитарной чаши и поглощения микроорганизма. С помощью адаптора SLP-76 фосфо-
Рис. 8-4. Сигнальные пути, идущие от Fc-рецептора. Пояснения см. в тексте
рилируется фосфолипаза С (PLCγ), расщепляющая фосфатидилинозитол на инозитолтрифосфат (IP 3 ; активатор Са 2+) и диацилглицерол (DAG) - активатор протеинкиназы С (PKC). Эти события определяют развитие процессов поглощения антигена, дегрануляции и кислородного взрыва. Src-киназы через адапторный белок Gab1 фосфорилируют фосфоинозитид-3-киназу (PI3K), активируя белок Akt, киназу МАР и поддерживают выживание клеток - ингибирование апоптоза. Srcкиназы также могут инициировать ингибиторный путь. В покоящейся клетке фосфатазы SHP-1 или SHIP-1 ассоциированы с ITIM-мотивом. Фосфорилирование ITIM-мотива приводит к активации фосфатаз. Последние дефосфорилируют активированные ферменты и адапторные белки и прерывают развитие сигнального пути.
Антителозависимая клеточная цитотоксичность
Феномен АнтителоЗависимой Клеточной ЦитоТоксичности (АЗКЦТ) проявляется, когда антитело связывает антиген на поверхности какой-либо клетки-мишени и через Fc-фрагмент привлекает для ее разрушения эффекторные клетки (NK-клетки, макрофаги, эозинофилы и др.).
.Естественные киллеры. NK-клетки имеют рецептор (FcγRIII) для
Fc-фрагментов IgG. Механизм собственно киллерного действия NK-лимфоцитов на клетку-мишень такой же, как и киллерный механизм ЦТЛ - перфорин-гранзимовый (см. рис. 1-4 и рис. 6-4).
.Эозинофилы. Механизм санации от гельминтов - вариант антителозависимой клеточной цитотоксичности, где в качестве эффекторных клеток выступают эозинофилы, имеющие низкоаффинные рецепторы для IgE - FcεRII и для IgA - FcαRII. Связывание этих рецепторов с лигандами в сочетании с сигналом от цитокина ИЛ-5 стимулирует синтез и секрецию эозинофилом высокотоксичных белков, направленных на уничтожение гельминтов. Другими словами, активированный эозинофил секретирует ряд биологически активных веществ, действие которых объясняют симптоматику так называемых эозинофильных воспалительных процессов (табл. 8-1).
Гиперчувствительность немедленного типа
Сосудистые и миоконстрикторные реакции, опосредованные медиаторами тучных клеток и базофилов, приводят к развитию гиперчувствительности немедленного типа (ГНТ). Цитокины тучных клеток и базофилов поддерживают иммунный сдвиг в дифференцировке субпопуляций CD4 + T-лимфоцитов в сторону Th2 (ИЛ-4, ИЛ-13), а также поддерживают дифференцировку и активацию эозинофилов (ИЛ-5, ИЛ-3, GM-CSF). В случае патологии именно эти клетки (Th2, тучные клетки, базофилы, эозинофилы) и IgE составляют самоподдерживающийся ансамбль, ответственный за реакции ГНТ. Мишени для цитокинов - клетки гладкой мускулатуры и эндотелия (следовательно, сосуды, бронхи, органы пищеварения). Системная реакция ГНТ - анафилактический шок.
Базофильные лейкоциты и тучные клетки. В этих реакциях антитела вовлекают в ответ базофилы и тучные клетки. Существенные функциональные признаки этих клеток схожи: наличие на мембране высокоаффинного рецептора для IgE (FcεRI) и одинаковый набор биологически активных медиаторов.
. Тучные клетки локализованы в соединительной ткани собственного слоя слизистых оболочек (laminapropria mucosae), в подкожной соединительной ткани и соединительной ткани, расположенной по ходу всех кровеносных сосудов. Выделяют, по крайней мере, 2 тканевые разновидности тучных клеток.
- Тучные клетки слизистых оболочек из сериновых протеаз экспрессируют триптазу и химазу, секретируют минимум гистамина; из протеогликанов в них преобладает хондроитинсульфат; из метаболитов арахидоновой кислоты - лейкотриен C4 (LTC4). По-видимому, дифференцировка этих клеток зависит от T-лимфоцитов, а именно от местной стимуляции клеток-предшественников цитокином ИЛ-3.
- Тучные клетки соединительной ткани локализованы в серозных оболочках полостей тела и в лёгких. Из сериновых протеаз экспрессируют преимущественно триптазу, из протеогликанов - гепарин, секретируют много гистамина, из метаболитов арахидоновой кислоты в них преобладает простагландин D2. Дифференцировку этих тучных клеток стимулируют фибробласты.
.Базофилы циркулируют в крови и мигрируют в ткани только в очаг воспаления (как нейтрофилы). На базофилах экспрессированы молекулы адгезии, важные для хоминга в очаг: LFA-1 (CD11a/CD18), Mac-1 (CD11b/CD18), CD44.
Активация. Сигналы, активирующие как тучные клетки, так и базофилы.
.Гомотипная агрегация Fc eRI. Клетки активируются комплексом IgE с антигеном или антителами к рецептору. FceRI способен связывать свободные IgE-антитела - до того, как они свяжут свой антиген. Клетки с комплексом IgE-FceRI на мембране тучных клеток находятся в состоянии готовности в считанные секунды и минуты осуществить дегрануляцию в ответ на распознавание поступившего антигена (рис. 8-5). Ход событий: антиген взаимодействует с Fabфрагментами IgE и активированная этим сигналом тучная клетка подвергается дегрануляции.
.Анафилатоксины - фрагменты компонентов системы комплемента, образующиеся при развитии каскада.
.Медиаторы из активированных нейтрофилов.
.Нейромедиаторы (норадреналин, вещество Р).
Медиаторы тучных клеток и базофилов различны по биохимическим свойствам, по предназначению и по срокам выброса из активированной клетки. Медиаторы, депонируемые в гранулах, первыми выбрасываются из клетки в ответ на активирующий сигнал. Другие медиаторы синтезируются de novo и вступают в процесс позже.
Рис. 8-5. Дегрануляция тучных клеток
. Гистамин. На разных клетках есть разные рецепторы для гистамина - Н 1 , Н 2 и Н 3 . Гистамин проявляет вазоактивные эффекты: вызывает констрикцию эндотелиальных клеток, контакты между эндотелиоцитами становятся менее плотными, и сыворотка выходит из сосуда в ткани; стимулирует синтез в клетках эндотелия простациклина и радикала оксида азота (NO"), вызывающих расслабление гладких мышц сосудистой стенки и, следовательно, вазодилатацию.
- Если процесс происходит в коже, клинически он проявляется в виде волдырей и покраснения (крапивница). В случае аллергической патологии снять симптомы помогают лекарственные средства - блокаторы Н 1 -рецепторов гистамина.
- При выделении достаточно большого количества гистамина он вызывает клинически значимые сокращения гладких мышц кишечника (перистальтику) и бронхов (бронхоспазм), однако этот эффект непродолжителен, поскольку гистамин быстро распадается во внеклеточной среде.
. Липидные медиаторы. При стимуляции тучных клеток в них активируются ферменты метаболизма липидов, а именно фосфолипаза А2. Этот фермент участвует в образовании биологически активных медиаторов, используя в качестве субстратов фосфолипиды клеточных мембран и липиды (в первую очередь арахидоновую кислоту).
- Простагландин D 2 - действует как вазодилататор и бронхоконстриктор. В биосинтезе простагландина D2 из арахидоновой кислоты участвует циклооксигеназа. Фармакологическим ингибитором этого фермента является ацетилсалициловая кислота.
- Лейкотриены (LTC 4 , LTD 4 , LTE 4) - альтернативные продукты метаболизма арахидоновой кислоты, образуемые под воздей-
ствием 5-липооксигеназы. Комплекс лейкотриенов - медленно реагирующий компонент анафилаксии. Именно он в наибольшей мере ответственен за бронхоконстрикцию при бронхиальной астме. Это объясняет усугубление астматических приступов ацетилсалициловой кислотой: блокируя синтез простагландина D2, ацетилсалициловая кислота высвобождает метаболический шунт арахидоновой кислоты в пользу лейкотриенов.
- Фактор активации тромбоцитов (ФАТ) вызывает бронхоконстрикцию, а также релаксацию гладких мышц сосудов и ретракцию эндотелия. ФАТ продуцируют не только (а может быть, и не столько) тучные клетки, но и клетки эндотелия, стимулированные гистамином и лейкотриенами.
- Ферменты тучных клеток и базофилов [сериновые протеазы (триптаза и химаза), катепсин G, карбоксипептидаза] способствуют перестройке матрикса соединительной ткани.
- Цитокины тучных клеток и базофилов. К ним относят интерлейкины, GM-CSF и др.
ЭФФЕКТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ, ОПОСРЕДОВАННЫЕ КЛЕТКАМИ
Антителонезависимые эффекторные механизмы иммунитета в первую очередь реализуют ЦТЛ. К ним относят CD8 + Tαβ-лимфоциты и NKT-клетки - лимфоциты, одновременно экспрессирующие рецепторы NK- и Т-клеток. Есть T-киллеры и среди Tγδ-лимфоцитов.
Главное назначение ЦТЛ - санация организма от внутриклеточных патогенов, опухолевых и других изменённых клеток, реализуемая киллерной функцией ЦТЛ и цитокинами.
. Киллерная функция. ЦТЛ осуществляют киллерную функцию (см. рис. 1-5 и рис. 6-7) с помощью особых белков - цитотоксинов, к которым относят перфорин, гранзимы и недостаточно изученный цитолизин.
- Синтез цитотоксинов происходит de novo после вовлечения ЦТЛ в иммунный ответ и распознавания ими специфичного антигена.
- Накопление цитотоксинов. В виде функционально неактивных молекул-предшественников цитотоксины накапливаются в гранулах, сконцентрированных в клетке вблизи TCR.
- Дегрануляция ЦТЛ происходит в области межклеточного контакта, образующегося при связывании TCR с антигеном на по-
верхности клетки-мишени. Этот процесс облигатно зависит от
Ca 2+ .
- Перфорин накапливается в гранулах в виде растворимого предшественника. При высвобождении из гранул и в присутствии Ca 2+ перфорин быстро полимеризуется в мембране клетки-мишени, образуя цилиндрическую структуру. При этом липофильные участки молекул перфорина ориентируются в сторону клеточной мембраны, а гидрофильные - в сторону канала внутрь клетки. В результате образуется пора диаметром около 16 нм.
- Гранзимы и апоптоз. Через пору, образованную перфорином, внутрь клетки-мишени попадают выделенные ЦТЛ-гранзимы. Охарактеризовано 3 гранзима ЦТЛ - А, В и С. Это специализированные сериновые протеазы, субстратами которых служат ферменты, инициирующие в клетке-мишени программу апоптоза. При этом происходит разрушение ДНК и белков клетки, а в случае, если она поражена вирусом, то и инфицировавшего её патогена.
- Лизис мишени. Если механизмы апоптоза клетки-мишени по какой-либо причине нарушаются, ЦТЛ всё равно разрушает клетку путём осмотического лизиса через сформированные перфорином поры. Однако в этом случае неповреждённые вирусные частицы и нуклеиновые кислоты могут инфицировать другие клетки, что и происходит в случае некоторых инфекционных заболеваний.
. Цитокины. CD8 + ЦТЛ продуцируют цитокины - ИФНγ , ФНОα и ФНОβ (лимфотоксин). Эффекты ИФН γ перечислены ниже:
- непосредственно подавляет репликацию вирусов;
- индуцирует в клетках-мишенях повышенную экспрессию молекул MHC-I и MHC-II, способствуя более эффективной презентации вирусных антигенов T-лимфоцитам: и для распознавания, и для киллинга;
- активирует макрофаги и NK-клетки;
- служит кофактором при индукции дифференцировки наивных CD4 + T-лимфоцитов в Th1-клетки. Это означает, что CD8 + ЦТЛ вносят вклад в развитие других эффекторных механизмов иммунного ответа - с участием Th1-лимфоцитов.
ГИПЕРЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ЗАМЕДЛЕННОГО ТИПА
Гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ) - воспаление тканей, «организуемое» CD4 + T-лимфоцитами субпопуляции Th1 - продуцентами ИФНу. Клетками-исполнителями служат активированные макрофаги. Если в очаге инфекции происходит активация макрофага CD4 + Th1-лимфоцитом, микробицидные возможности макрофага существенно увеличиваются, и он более эффективно разрушает поглощённые патогены. К сожалению, в макрофаге погибают не все патогены, особенно жизнеспособны вирусы, например ВИЧ, а также микобактерии.
Активация макрофага. Для активации макрофага необходимы 2 типа воздействия со стороны лимфоцитов:
.контактное - молекула CD40L на Thl-лимфоците связывается с молекулой CD40 на макрофаге;
.цитокиновое - ИФНγ , продуцируемый Th1-клеткой, CD8 + ЦТЛ или NK-клеткой, связывается с рецептором на макрофаге;
.инфицированный макрофаг имеет больше шансов вступить во взаимодействие с Th1-клеткой, что обусловлено распознаванием Т-клеткой антигена на поверхности макрофага. В результате именно этот макрофаг получит активирующие сигналы от Т-клетки через интерферон и CD40L.
Ингибитор активации макрофагов - ИЛ-10.
Характеристики активированного макрофага. Макрофаг, активированный взаимодействием с Th1-клеткой, приобретает следующие признаки и функциональные способности.
.Увеличивается число рецепторов FcγR, при помощи которых макрофаг связывает комплексы антиген-антитело и фагоцитирует их.
.ИФН у в макрофагах индуцирует биосинтез ферментов, образующих радикалы активных форм кислорода, которые окисляют фагоцитированный антиген.
.В макрофагах под действием ИФНγ , ФНОα и, возможно, ИЛ-1 индуцируется экспрессия NO-синтазы, продуцирующей радикал NO*, который тоже окисляет фагоцитированный материал.
.В макрофагах индуцируется синтез липидных медиаторов воспаления - ФАТ, простагландинов и лейкотриенов (LTE4).
.Макрофаг синтезирует тканевой фактор коагуляции. В начавшемся процессе коагуляции активируется сывороточный тромбин - протеаза, стимулирующая клетки эндотелия сосудов, а также
нейтрофилы к синтезу ФАТ, что ещё больше способствует прогрессированию воспалительного процесса.
.ИФНγ служит самым сильным из известных индукторов синтеза и экспрессии молекул MHC-II. Кроме того, на активированных макрофагах, в отличие от неактивированных, индуцируется экспрессия костимуляторной молекулы B7, что делает активированные макрофаги более эффективными АПК. А также на активированных макрофагах возрастает экспрессия молекул адгезии ICAM-1 и LFA-3.
.Активированные макрофаги продуцируют ИЛ-12, способствующий дифференцировке Th1-лимфоцитов.
Очаг воспаления. Цитокины активированных макрофагов - ФНОа, ИЛ-1 и хемокины - создают очаг воспаления в виде плотных на ощупь узелков разного размера (симптом индурации). Плотность очага обусловлена выпотом из сосудов фибриногена и полимеризацией его в фибрин. Среди клеток, присутствующих в очаге, в первые 6-8 ч преобладают нейтрофилы, затем макрофаги и Th1-лимфоциты. Плотность клеток в свежем очаге ГЗТ невелика.
Сроки развития реакции. ГЗТ получила такое название, поскольку между моментом проникновения антигена в ткань и развитием характерного очага плотного воспаления проходит не менее 24-48 ч. После связывания антигена Th1-клетке требуется примерно 1 ч для индукции биосинтеза цитокинов, а также для синтеза и экспрессии на мембране молекулы CD40L.
Эффекты факторов роста. Среди цитокинов, продуцируемых активированными макрофагами, присутствуют факторы роста, что может значительно изменить состояние прилегающих к очагу тканей. Стандартная защитная реакция - развитие очага воспаления по типу ГЗТ, однако в патологических случаях цитокины, выделяемые активированными макрофагами, вызывают фиброзное перерождение тканей: тромбоцитарный фактор роста PDGF (Platelet-Derived Growth Factor) стимулирует пролиферацию фибробластов, а вырабатываемый CD4 + T-лимфоцитами и макрофагами ТФР- βстимулирует синтез коллагена. Кроме того, факторы роста, вырабатываемые макрофагами, вызывают образование дополнительных кровеносных сосудов - ангиогенез.
В конце ХIХ столетия Т .Наттелл , а позже Ж .Борде (1895) предполагали, что существует единственный термолабильный компонент плазмы, опосредующий литическое действие антител на бактерии. К настоящему времени идентифицировано 13 белков системы комплемента и 7 ингибиторов (рис.74). Эти регуляторы циркулируют в неактивной форме (за исключением фактора D, который присутствует в плазме в малых количествах, в активном виде), самособираются в ответ на определенные сигналы, активируют друг друга (причем служат при этом сериновыми протеазами и/или взаимными рецепторами), а в результате осуществляют несколько важных эффектов, основные из которых:
n лизис мишеней, активирующих комплемент (см. выше)
n опсонизация объектов, фиксирующих факторы комплемента (см. выше)
n хемотаксис и усиление фагоцитоза
n активация лейкоцитов и опосредование их адгезии
n регуляция иммунного ответа (см. ниже в главе “Иммунный ответ”)
n освобождение медиаторов воспаления.
Белки комплемента условно подразделяются на факторы классического пути активации (обозачаются буквой С с сответствующими индексами - С 1 ,С 2 , С 4), факторы альтернативного пути активации (В.D), терминальные компоненты комплекса мембранной атаки (С 5 ,С 6 , С 7 , С 8 , С 9), а также усилители и ингибиторы комплемента (Р, Н, I, С 4вр, DAF, MCP, HRF, C 1 INA и др.). Особняком стоит центральный фактор всей системы С 3 , входящий в оба пути активации комплемента и участвующий в реализации практически всех его функций (Дж.Э. Воланакис , 1984).
Фрагменты протеолиза факторов обозначаются буквенным индексом а (малые) или в (большие), например С 5а или В b . Индекс i свидетельствует о том, что это промежуточный короткоживущий продукт протеолиза (например, iC4 b).
Черточка сверху символизирует наличие у компонента или комплекса компонентов ферментативной активности (С 1r `), а звездочка - нестабильное состояние молекулы в водном растворе. Такие активные нестабильные молекулы образуются при протеолизе из фрагментов, имеющих тиоэфирные связи. Они быстро оседают на поверхности клеток-мишеней, так как формируют с клеточными молекулами амидные и эфирные связи (например, С4 b*) .
Белки комплемента - члены различных суперсемейств распознающих и каталитических молекул. Они родственны самым разным биорегуляторам и компонентам плазмы.
Так, ингибиторы комплемента Н, I, С 4вр, DAF, MCP, а также его рецепторы СR1 и CR2 формируют отдельное генетически родственное семейство в хромосоме 1. Им родственны рецептор интерлейкина -2 и ХIII фактор свертывания крови.
С 2 и В, а также С 4 кодируются в коротком плече хромосомы 6 рядом с антигенами главного комплекса гистосовместимости и фактором некроза опухолей. Некоторые домены В и С 2 родственны трипсину и химотрипсину, а С 4 - a2-макроглобулину.
Фактор С 3 гомологичен интегринам, С 1q - аналог конглюттинина, белка А из состава лёгочного сурфактанта и маннансвязывающего сывороточного белка, взаимодействующего с полисахаридами бактериальных стенок. С 1s содержит домены рецептора липопротеидов низкой плотности и серинэстераз, а составные части комплекса мембранной атаки имеются также в структуре стрептококкового гемолизина стрептолизина О, цитотоксических белков эозинофилов и перфорина Т-киллеров. Наконец, С 1inh родственен другим антипротеазам - a1-антитрипсину, a1-антихимотрипсину и ингибитору коагуляции антитромбину III (М.Уолпорт , 1994). Замечательным примером сформулированного А.М.Уголевым (1987) принципа универсальных функциональных блоков в эволюции реактивности служит совместное использование всех этих регуляторов в единой системе комплемента. Природа перераспределила и рекомбинировала регуляторы, первичная функция которых у одноклеточных была различной, объединив их в мощную защитную систему.
Классический путь активации комплемента (рис. 75) - быстрый и эффективный (Б.Ф.Хайнс, А.С.Фоси ; 1994). Он запускается фиксацией фрагмента С 1q к Fc-фрагментам пометивших мишень иммуноглобулинов (классов М, G 1 , G 2 , G 3) - см. рисунок 74. Для запуска каскада необходимо связать не менее двух из шести доменов молекулы С 1q .
Кроме находящихся в составе иммунного комплекса одной молекулы IgM или, минимум, двух - IgG, это могут обеспечить микоплазмы, вирус везикулярного стоматита и некоторые мышиные ретровирусы. Поэтому данные возбудители активируют классический путь комплемента без участия антител. Классический путь активизируется также под влиянием отдельных маннан-содержащих бактерий, полианионов: липида А, ДНК, кардиолипина, гликозаминогликанов, С-реактивного белка, трипсина и плазмина. В некоторых условиях даже аспирин способен его запустить (М.М.Майер , 1977).
Конформационные изменения в С 1q приводят, в присутствии кальция, к аутокаталитической активации двух молекул С 1r , которые расщепляют и превращают в активную серинэстеразу две оставшихся молекулы пентамера С 1 - С 1s .Образовавшаяся серинэстераза С 1s _ расщепляет белок С 4 , содержащий тиоэфирную связь. Его фрагмент С4 b* оседает на поверхности мишени, рядом с С 1s и связывает плазменный С 2 . Под действием С 1s последний распадается, и его фрагмент С 2а формирует вместе с С4 b активную, связанную с поверхностью мишени С 3 -конвертазу классического пути (С4 b С 2а).
Ряд ингибиторов, как растворимых (серпин, фактор I, белок, связывающий С 4), так и мембранно-связанных (CR1, DAF, MCP) способны предупреждать или ослаблять активацию классического пути. Отсутствие DAF и другого ингибитора литических функций комплемента, HRF на мембранах мутантного клона эритроцитов наблюдается при пароксизмальной ночной гемоглобинурии (болезнь Макиафава-Микелли ) и вызывает кризовый гемолиз. Под действием аутоантител к ингибитору С 1 наступает отёк гортани (Дж. Джексон и соавт.,1986).
Альтернативный путь активации комплемента характеризуется Б.Ф.Хайнсом иА.С.Фоси , как медленный и менее эффективный. Его значение заключается в том, что активация этого пути не требует образования комплексов антиген-антитело и, чаще всего, предшествует специфическому иммуному ответу.
Альтернативный путь срабатывает в ответ на липополисахариды (эндотоксины) бактерий, липоолигосахариды менингококков, трипаносомы, лейшмании, многие грибки, гельминты, вирусы геморрагических лихорадок и вирус Эпштейна-Барр. Высокомолекулярные полианионы (включая полисахариды, скажем, инулин, агарозу, декстраны), гетерологичные эритроциты с их полисахаридными поверхностными молекулами и свободный гемоглобин - также активируют альтернативный путь. При имунном ответе этот путь активируется иммуными комплексами с участием IgA 1,2 и IgD. Агрегаты IgE могут активировать альтернативный путь лишь при очень высоких концентрациях, что сводит участие этого пути в анафилактических реакциях к минимуму. Активизация альтернативного пути происходит и при контакте плазмы с поверхностью некоторых опухолевых клеток, например, асцитной карциномы Эрлиха и лимфобластом. Патогенез действия яда кобры включает активацию комплемента в плазме этим же путём.
Механизм альтернативного пути также ведет к появлению С 3 -конвертазы, но несколько по-иному. В нем участвуют факторы В и D, продукт спонтанного гидролиза С 3 нестабильный С 3i , а при самоусилении этого каскада подключается еще и плазменный белок со звучным названием “пропердин” (фактор Р).
С 3I в жидкой фазе связывает В, который после этого гидролизуется с помощью D и освобождает В а. Комплекс С 3b В b - - это растворимая конвертаза С 3 , которая продолжает превращать третий фактор комплемента в С 3в.
Последний оседает на клеточную поверхность и фиксирует новые молекулы В. Последующая судьба процесса зависит, во многом, от свойств этой поверхности. Система комплемента проявляет здесь элементарную способность к распознаванию “чужого” и “своего”.
На мембранах собственных клеток в изобилии присутствуют вездесущие молекулы-маркеры DAF, MCP и CR1. Все они - ингибиторы образования конвертазы альтернативного пути комплемента. Соседство с ними вытесняет фактор В из комплекса с С 3в, на его место приходит выигрывающий в этих условиях конкуренцию плазменный ингибитор альтернативного пути H. Н служит адаптером для связывания фактора I, и последний разрушает С 3в, через нестабильный i С 3в до С 3с и С 3dg . Данный фактор, оставаясь на мембране, способен служить опсонином и хемоаттрактантом, но дальнейшая активация литических эффекторов комплемента на этом обрывается.
На бактериальных и некоторых опухолевых мембранах ингибиторы не представлены и активация продолжается аутокаталитически. Связывание всё новых молекул В ведет, под протеолитическим действием D, к увеличению количества активных комплексов С 3I В в - , то есть С 3 - конвертазы альтернативного пути. Пропердин (Р), в присутствии ионов магния, присоединяется к этому комплексу и предохраняет его от диссоциации, обеспечивая результативное действие самоусилительного механизма путем накопления конвертазы на поверхности мишени. Некоторые грам-положительные бактерии имеют в клеточных стенках много остатков сиаловой кислоты, что мешает поверхностной активации конвертазы альтернативного пути и способствует их патогенности.
Для защиты от некоторых бактерий, например, менингококков, именно механизм пропердин-зависимой амплификации альтернативного пути является ключевым. Не случайно, дефицит пропердина или любые другие наследственные и приобретенные аномалии активации альтернативного пути ведут к резкому понижению антименингококкового иммунитета и уменьшению эффективности соответствующей вакцинации.
Как раз носители таких отклонений составляют большую часть жертв менингококкового сепсиса.
Для эффективного продолжения протеолитического каскада конвертазы классического и альтернативного пути связывают ещё по одной молекуле С 3b , что повышает их сродство к С 5 .
Образование терминальных компонентов комплемента требует действия конвертаз классического (С4 b С 2а С 3b -), либо альтернативного (С 3b В b С 3b -) пути на фактор С 5 .
Продуктом этой протеолитической реакции являются растворимый пептид С 5а - анафилотоксин 1 (сильнейший среди анафилотоксинов ). Карбоксипептидаза N превращает его в лишённый концевого аргинина С 5а des Arg . Вместе с продуктом протеолитической активации конвертаз С 3a (анафилотоксином 2), эти пептиды служат мощными медиаторами сосудистых и клеточных реакций при воспалении (см. таблицу 18).
Другой продукт распада С 5 входит в состав мембранно-ассоциированого комплекса, последовательно, с С 6 и С 7 , причем после фиксации С 7 весь агрегат С 5b67 приобретает гидрофобность и способность внедряться в липидный бислой.
Дополнительное связывание С 8 придает комплексу некоторую, а фиксация С 9 - исключительно сильную цитолитическую способность. В мембране образуется кольцо, пропускающее внутрь кальций, что провоцирует механизмы клеточной гибели, описанные в соответствующих главах книги. Таким образом, комплекс С 5b6789 - буквально, своего рода “молекулярный дырокол”, проделывающий в мембране пору, видимую в электронный микроскоп. Белок S (витронектин), вырабатываемый макрофагами, эндотелием и выделяемый также тромбоцитами, ингибирует активность литического комплекса комплемента, а параллельно оказывает антикоагулянтный эффект. Этот механизм предохраняет собственные клетки от атаки комплемента и предупреждает развитие васкулита.
Ряд активных нецитолитических фрагментов комплемента является важными медиаторами воспаления.
Их основные функции освещены в таблице 18:
Табл. 18. Фрагменты комплемента, как нецитолитические медиаторы воспаления.
| Фрагмент | Эффекты |
| С 5а | Сверхсильный анафилотоксин, освобождает гистамин из мастоцитов и базофилов, вызывает и прямое повышение проницаемости эндотелия посткапиллярных венул, хемоаттрактант нейтрофилов, базофилов, эозинофилов и макрофагов, ингибитор миграции макрофагов, стимулятор липооксигеназы фагоцитов, спазм гладких мышц, активация нейтрофилов, стимуляция лейкоцитарной адгезии, увеличение освобождения интерлейкина-1 и фактора активации тромбоцитов, синэргизм с веществом Р и простагландинами в болевых эффектах. |
| С 5а des Arg | Слабый анафилотоксин, хемоаттрактант нейтрофилов в присутствии сывороточного пептида кохемотаксина. Не является гистаминолибератором, повышает сосудистую проницаемость, активируя освобождение нейтрофильных медиаторов. |
| С 3а | Анафилотоксин средней силы. Эффекты сходны с С 5а, но хемоаттрактивное действие очень слабое. Не активирует липооксигеназу. |
| С 4а | Слабый анафилотоксин. Эффекты аналогичны С 3а. |
| С 3b , iС 3b | Прилипание, погружение, опсонический эффект в отношении клеточных объектов, стимуляция эндоцитоза, фагоцитоза, активации фагоцитов, связывание и солюбилизация иммунных комплексов, способствуют маргинации лейкоцитов, синтезу простагландинов. |
| C 4b | те же, что у С 3b |
| B b | способствует маргинации, ингибирует миграцию макрофагов. |
| С 2а | вазоактивный пептид. Расширяет микроциркуляторные сосуды, увеличивает сосудистую проницаемость. Эффектор наследственного ангионевротического отека. |
| С 5b67 | хемоаттрактант лейкоцитов |
Анафилотоксины инактивируются плазменными и лейкоцитарными карбоксипептидазами В и N (источником которой являются, в частности, эозинофилы). Активность этих ферментов обеспечивает действие ранее неидентифицированного “фактора инактивации хемотаксиса” или так называемого “антианафилотоксина ”.
Комплемент взаимодействует с иммунной системой не только как антителозависимый цитотоксический эффектор и опсонин для иммунных комплексов (см. ниже в главе “Иммунный ответ”). Это важный модулятор иммунного ответа. По некоторым сведениям, именно факторы комплемента способствуют изотипическому переключению синтеза иммуноглобулинов М на G, регулируют активацию В-клеток, а также хелперную, либо супрессорную активность. Только лимфоциты, располагающие СR 3 , могут участвовать в Т-зависимых иммунных реакциях. Считается, что супрессивное действие связано с С 3а, а С 5а, наоборот, способен отменять этот эффект.
Инактивация фактора С 3 ядом кобры ведет к подавлению синтеза любых иммуноглобулинов, кроме IgM (А.Бифас и соавт.; 1985).
В заключение рассказа об основных свойствах системы комплемента будет освещен вопрос о ее наследственных и приобретенных дефектах и роли системной активации комплемента в патологии.
Эти состояния (табл. 19) разнообразны и могут быть вызваны как наследственными мутациями (дефициты С 1 INH , Р, I), так и приобретенными состояниями, но их клинические проявления, как правило, сходны и включают снижение устойчивости к бактериальным инфекциям, из-за нарушения литических и опсонизирующих функций комплемента, и развитие иммунокомплексных заболеваний (ИК-синдромов), из-за помех в клиренсе иммунных комплексов.
При иммунокомплексных болезнях порой трудно определить, является ли дефицит факторов комплемента первичным наследственным или вторичным по отношению к иммунопатологическому процессу в организме. Так, при системной красной волчанке у клинически здоровых родственников больных, как и у самих пациентов, отмечается дефицит СR 1 . Вместе с тем, усиленные иммунопатологические реакции ведут к потреблению и вторичному недостатку факторов С 3 ,С 4, С 2 . у людей, страдающих этим заболеванием. Кроме того, у больных системной красной волчанкой имеется нарушение протективного действия витронектина. Этот белок присутствует в плазме крови больных в комплексе с терминальными факторами комплемента в повышенных количествах, но активация им антитромботических механизмов, под воздействием иммуноглобулинов больных волчанкой, снижается. Возможно, в этом феномене играют какую-то роль аутоантитела к фосфолипидным компонентам, существенным для активности витронектина, тромбомодулина и связанных с ними факторов.(подробнее см. ниже главу “Иммунокомплексные реакции”).
Таблица 19. Дефекты системы комплемента. (по Дж.Шифферли, Д.Питерсу ; 1983 и Л.Эйхенфильду, Р. Джонстоуну , 1989, модифицировано).
| Дефектные фактор(ы) комплемента | Клинические проявления |
| С 1qrs , C 4, СR1 | Волчаночный синдром, гломерулонефриты, васкулиты, артриты, эндокардиты, синдром Фелти (ИК-синдромы). Гноеродная инфекция, крупозные пневмококковые пневмонии. Системный гипокомплементэмический васкулит с волдырной сыпью. Приобретенные причины: системная красная волчанка, гломерулонефриты, малярия, СПИД(дефицит СR 1), тромбоэмболическая болезнь, нефротический синдром, гипогамаглобулинемии. |
| C 2 | ИК-синдромы. Гноеродная инфекция менее характерна. Приобретенные причины: системная красная волчанка, гломерулонефриты, малярия, внутривенное введение неионных контрастных веществ. |
| C 1 INH | Семейная аутосомно-доминантная форма форма ангионевротического отека. Поражает европеоидов. Проявляется зональными, стойкими спонтанными и провоцируемыми микротравмой, отеками глубоких слоев кожи и подкожной жировой клетчатки на конечностях, лице, половых органах. В отличие от анафилаксии, нет волдырей. Часто развиваются отек гортани и отеки желудочно-кишечного тракта, проявляющиеся рвотой, запором, абдоминальными коликами. Возможен панкреатит. Ингибитор С 1 отсутствует (1 тип) или не активен (2 тип). Повышена активность кининов, фибринолиза и фибринообразования. Снижен уровень С 2 ,С 4 . Иногда - гноеродная инфекция и иммунокомплексные синдромы. Приобретенные причины: лимфопролиферативные заболевания (из-за наличия аутоантител к данному ингибитору). |
| С 3 | ИК-синдромы, гноеродная инфекция, поражения пневмококком, сальмонеллой, Haemophilus influenzae. Приобретенные причины: серповидноклеточная анемия (потребление), септический шок, мембранозно-пролиферативная форма хронического гломерулонефрита, другие нефриты, липодистрофия, внутривенное введение йодсодержащих контрастных веществ, кожная замедленная форма порфирии (активация комплемента и образование анафилотоксинов под действием порфиринов и света), хроническая печеночная недостаточность, нефротический синдром. |
| D | Гноеродная инфекция. Приобретенные причины: ожоги. |
| P | Менингококковая инфекция. Приобретенные причины: нефротический синдром, спленэктомия. |
| В | ИК-синдромы. Приобретенные причины: нефротический синдром. Спленэктомия, b-талассемия. |
| I | Низкая концентрация С 3 из-за его необратимого протеолиза, гноеродная инфекция. |
| H | гемолитико-уремический синдром. |
| C 5678 | рецидивирующая менингококковая инфекция, ИК-синдромы. Приобретенные причины: вирусный гепатит |
| C 9 | рецидивирующая менингококковая инфекция. Приобретенные причины: вирусный гепатит |
Тотальная активация комплемента происходит при контакте плазмы с мембранами ионообменников искусственной почки и других устройств для экстракорпоральной терапии. Аналогичные осложнения могут быть и у пациентов с эндопротезами сосудов. Результатом является системное действие анафилотоксинов и медиаторов активированных комплементом лейкоцитов, что формирует постперфузионный синдром , сопровождаемый лихорадкой, шоком, внутрисосудистым гемолизом, лейкопенией и гипокомплементэмией потребления, кровоточивостью по капиллярному типу. Синдром исключается только в том случае, если все поверхности, с которыми контактирует кровь (плазма), будут неактивирующими.
Системная активация комплемента происходит при бактериемии грам-отрицательными возбудителями, особенно, сальмонеллами, менингококками, пневмококками, гемофильной палочкой, при вирусемии возбудителями геморрагических лихорадок. Это важный элемент патогенеза инфекционно-токсического шока (шокового легкого).
При ожоговой болезни в системном кровотоке появляется избыток активных фрагментов комплемента, обусловливающих, наряду с прочими факторами, развитие ожогового шока и респираторного дистресс-синдрома в легких.
При остром панкреатите и травмах поджелудочной железы панкреатические протеазы активируют сторожевую полисистему крови, проникая в системный кровоток. Это ведет не только к системному действию кининов, но и к продукции анафилотоксинов. У больных может развиться тяжелый коллапс, диссеминированное внутрисосудистое свертывание крови и плюриорганная недостаточность, в том числе, шоковое лёгкое.
Очень велика роль расстройств функций комплемента в развитии нефропатий. Все нефриты, в том числе, инфекционные стрептококковые протекают с гипокомплементемией. При мембранозно-пролиферативной форме хронического диффузного гломерулонефрита в крови появляются аутоантитела к активной форме конвертазы альтернативного пути комплемента. Аутоантитела к конвертазе классического пути комплемента присутствуют при остром постстрептококковом нефрите и системной красной волчанке. Эти аутоантитела (нефритогенные факторы) блокируют освобождение ингибитором Н фактора С 3 из состава конвертазы и происходит снижение плазменной концентрации этого фактора. В результате нарушается клиренс иммунных комплексов, и они откладываются в клубочках почек, активируется комплементзависимый лизис эндотелия и других тканей и ослабевает устойчивость к гноеродной, в том числе, менингококковой инфекции. Нефритогенный фактор характерен и для парциальной липодистрофии, зачастую сопровождаемой дефицитом С 3 и гломерулонефритом. При любых видах нефротического синдрома факторы комплемента, особенно, В,Р и С 4 , теряются с мочой, что обусловливает вторичную гипокомплементэмию и иммунодефицит по отношению к бактериальной инфекции. При цитотоксической форме аутоиммунного гломерулонефрита (подострый злокачественный гломерулонефрит с “полулуниями”, гломерулонефрит при синдроме Гудпасчера) комплемент опосредует лизис ткани клубочков под воздействием аутоантител к компонентам их базальной мембраны.
При СПИДе имеется дефицит ряда факторов комплемента на фоне значительного избытка в крови С 3а. В связи с иммуносупрессивным действием этого анафилотоксина предполагается, что его накопление вносит вклад в развитие иммунологической недостаточности у таких больных (А.М.Ищенко, С.В.Андреев ; 1987).
Поэтому, во всех этих случаях понижена антибактериальная резистентность.
Кининовая система и нейропептиды.
Кининовая система - система убиквитарных коротких пептидных медиаторов, активируемая после прямого контакта фактора Хагемана с полианионными поверхностями.
Короткий пептид ХIIа, отщепляемый от фактора Хагемана, активирует фермент прекалликреин путем его протеолиза. Тот переходит в калликреин и расщепляет плазменный a2-гликопротеид-предшественник (печеночного, тромбоцитарного и макрофагального происхождения) - высокомолекулярный кининоген (ВМК) с образованием главного кинина крови - нонапептида брадикинина . ВМК содержится также в эндотелии и тучных клетках, но не доказано, что он там образуется.
Аутокаталитический механизм этого каскада заключается в том, что и ВМК и прекалликреин способны дополнительно активировать фактор Хагемана. Калликреин содержат яды многих опасных змей, например, джарараки. Именно этой южноамериканской змее мы обязаны открытием кининовой системы, поскольку бразильский патофизиолог М. Роха-э-Силва (1948) обнаружил брадикинин, изучая механизмы действия ее яда.
Аналогичные каскадные реакции приводят к появлению в тканевой жидкости декапептида каллидина (лизил-брадикинина) из тканевого предшественника каллидиногена- аналога ВМК, под действием калликреинов поджелудочной, слюнной и других желёз, почек и других органов.
Параллельно этим процессам, как уже говорилось выше, запускаются и другие компоненты сторожевой полисистемы. В частности, калликреин способствует превращению плазминогена в плазмин. Плазмин, как и трипсин, способен оказать обратное кинин-освобождающее действие на кининогены. Кинины образуются не только в крови и тканевой жидкости, но и в секрете ряда желёз, особенно, слюнных. Они входят в состав ядов, выделяемых соответствующими железами осьминога, ос, пчел, скорпионов и амфибий. Кинины - короткоживущие медиаторы (время полужизни брадикинина в плазме - 30 сек.), быстро расщепляемые карбоксипептидазой N (кининазой, содержащейся, в плазме, лейкоцитах и, особенно, в эозинофилах), а также карбоксипептидазой В, активируемой путем протеолиза. Поэтому они выступают исключительно в роли местных аутокоидов. Близкими к кининам являются некоторые нейропептиды, в частности, вещество Р и нейрокинин А . Медиаторы ренин-ангиотензиновой системы родственны кининам по принципам своей активации, структуре и спектру действия. Однако они, в основном, реализуют противоположные кининам эффекты, в частности, на сосуды и рассматриваются некоторыми авторами, как физиологические антагонисты кининовой системы (Т.С.Пасхина 1965). Интересно, что лёгочная ангиотензин-конвертаза активирует систему ангиотензинов, но разрушает кинины. Поэтому её блокада фармакологическими агентами сдвигает баланс этих систем в пользу кининов, что используется в терапии гипертензий.
Кинины в норме служат медиаторами рабочей артериальной гиперемии (см. соответствующий раздел выше), особенно, в функционирующих железах, например, слюнных. Вполне возможно, что их совокупное действие способствует поддержанию оптимального уровня общего периферического сопротивления и предохраняет от гипертензии (О.А.Гомазков, А.А.Дзизинский , 1976). При воспалении образуются значительные количества кининов. Их эффекты представлены в таблице 20:
Таблица 20. Эффекты кининовых медиаторов воспаления у человека.
| Мишени | Эффекты |
| Эндотелий | Сильное повышение сосудистой проницаемости, намного более значительное, чем под действием гистамина. |
| Ноцирецепторы | Боль. Медиаторы мигрени. |
| Гладкомышечные клетки | Спазм (бронхи, венулы, матка, кишечник). |
| Артериолы | Расширение (эффект опосредован NO и простагландинами). Один из сильнейших известных вазодилятаторов. |
| Лейкоциты | Хемотаксис (калликреин) |
| Лимфоциты | Стимуляция миграции и митогенеза, усиление синтеза IgE. |
| Фибробласты | Стимуляция пролиферации и коллагеногенеза |
| Нейтрофилы | Торможение миграции (каллидин) |
| Мастоциты | Усиление дегрануляции |
| Эндотелиоциты | Усиление продукции простациклина. |
| Различные клетки | Стимуляция циклооксигеназы |
| Системная гемодинамика | Гипотензия, стимуляция сердечной деятельности и диуретическое действие. |
Брадикинин в отношении большинства этих эффектов более активен, чем каллидин, а тот, в свою очередь, превосходит третий из выделенных кининов - метионил-лизил-брадикинин . В отношении системного гипотензивного эффекта соотношение активности кининов строго обратное.
Ряд эффектов кининов опосредован их действием на апудоциты диффузной эндокринной системы. Например, ингаляция брадикинина не вызывает бронхоспазма у здоровых индивидов, но провоцирует приступ у лиц, страдающих “астмой, вызванной физическими усилиями ”, в патогенезе которой имеет большое значение химическая и физическая стимуляция апудоцитов подслизистого слоя бронхов, выделяющих вещество Р и другие бронхоконстрикторы.
Биологические функции комплемента
Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М. Biological functions of complement
Odintsov Yu.N., Perelmuter V.M.
Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
© Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М.
Комплемент является одним из важнейших факторов резистентности организма. Система комплемента может принимать участие в различных эффекторных механизмах, прежде всего в лизисе (комплементарный киллинг) и опсонизации микроорганизмов. В переключении литической функции комплемента на опсоническую могут принимать участие макрофаги. Функции комплемента при бактериозах зависят от особенностей патогенеза инфекционного заболевания.
Ключевые слова: комплемент, бактериолиз, опсонизация, инфекционный процесс.
One of the true basic resistance factors is complement. Main functions of it consist in bacterial lysis, bacterial opsonisation for phagocytosis. Alteration of lytic function for opsonic function depends upon macrophages. Complement functions at bacteriosis depend on phathogenesis features in infectious disease.
Key words: complement, bakteriolysis, opsonisation, infectious process.
УДК 576:8.097.37
Организм человека имеет две основные линии защиты от возбудителей инфекционных заболеваний: неспецифическую (резистентность) и специфическую (иммунитет).
Факторы первой линии защиты (резистентности) характеризуются рядом общих признаков: 1) они сформированы задолго до встречи с возбудителем (внутриутробный период); 2) неспецифичны; 3) генетически детерминированы; 4) генотипически и фенотипически неоднородны (гетероген-ны) в популяции; 5) высокая резистентность к одному возбудителю может сочетаться с низкой к другому; 6) резистентность прежде всего зависит от функционального состояния макрофагов, которое контролируется генами, не связанными с HLA, и состояния системы комплемента (контролируемой НЬД).
Комплемент - многокомпонентная ферментная система плазмы, состав и функция которой в основном хорошо изучены, является одним из важнейших факторов резистентности организма. В 1960-1970-е гг. было особенно популярно определение титра комплемента как одного из показателей резистентности. И в настоящее время изучению функции комплемента посвящено множество исследований. Вместе с тем существуют
не только определенные трудности и противоречия при объяснении механизма активации комплемента, но до сих пор
остаются недостаточно изученными некоторые механизмы активации и функционирования комплемента. К таким дискуссионным вопросам относятся механизм действия ингибиторов активации комплемента in vivo, механизм переключения активации комплемента с литической на опсоническую функцию и понимание роли комплемента в саногенезе при различных инфекциях.
Известно 14 белков (компонентов) плазмы крови, составляющих систему комплемента . Они синтезируются гепатоцитами, макрофагами и нейтрофилами . Большинство из них относятся к р-глобулинам. Согласно номенклатуре, принятой ВОЗ, система комплемента обозначается символом С, а ее индивидуальные компоненты символами Cl, C2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9 или прописными буквами (D, B, P). Часть компонентов (Cl, C2, С3, С4, С5, B) делится на составляющие их субкомпоненты - более тяжелые, обладающие ферментативной активностью, и менее тяжелые, не обладающие ферментативной активностью, но сохраняющие самостоятельную биологическую функцию. Активированные комплексы белков системы комплемента помечают чертой над комплексом (например, C4b2a3b - С5-конвертаза).
Помимо белков собственно комплемента (C1-C9) в осуществлении его биологической активности принимают
участие и другие белки, выполняющие регуляторные функции:
а) рецепторы мембран клеток макроорганизма к субкомпонентам комплемента: CR1(CD35), CR2(CD21), CR3(CD11b/CD18), CR4(CD11c/CD18), C1qR, C3a/C4aR, C5aR;
б) мембранные белки клеток макроорганизма: мембранный кофакторный белок (МКБ, или MCP - membrane-assoti-ated cofactor of proteolysis, CD46), фактор, ускоряющий диссоциацию (ФУД, или DAF - decay accelerating factor, CD55), протектин (CD59);
в) белки плазмы крови, осуществляющие позитивную или негативную регуляцию: 1) позитивная регуляция - фактор В, фактор D, пропердин (Р); 2) негативная регуляция - фактор I, фактор Н, белоксвязывающий C4b (C4 binding protein, C4bp), С1-ингибитор (C1-inh, серпин), S-белок (витро-нектин).
Таким образом, в функциях системы комплемента принимают участие более 30 компонентов. Каждый белковый компонент (субкомпонент) комплемента обладает определенными свойствами (табл. 1).
В норме компоненты комплемента находятся в плазме в неактивном состоянии. Они становятся активными в процессе многоступенчатых реакций активации. Активированные компоненты комплемента действуют в определенном порядке в виде каскада ферментативных реакций, а продукт предшествующей активации служит катализатором для включения в последующую реакцию нового субкомпонента или компонента комплемента.
Система комплемента может принимать участие в различных эффекторных механизмах:
1) лизис микроорганизмов (комплементарный киллинг);
2) опсонизация микроорганизмов;
3) расщепление иммунных комплексов и их клиренс;
4) активация и хемотаксическое привлечение лейкоцитов в очаг воспаления;
5) усиление индукции специфических антител путем: а) усиления локализации антигена на поверхности В-лимфо-цитов и антигенпредставляющих клеток (АПК); б) снижения порога активации В-лимфоцитов.
Наиболее важными из функций комплемента являются лизис мембран патогенов и опсонизация микроорганизмов.
Таблица 1
Компоненты и субкомпоненты комплемента, принимающие участие в классическом и альтернативном путях активации комплемента
Компонент (субкомпонент) Молекулярная масса, кД Субкомпонент Концентрация в сыворотке крови, мкг/мл Функция
С1 1124 1 C1q 2 C1r 2 C1s - Ферментный комплекс
Clq 460 - 80 Связывание с длинной цепью ^ или 1дМ комплекса антиген - антитело
Clr 166 - 30-50 Протеаза, активирующая СЬ
Cls 166 - 30-50 Сериновая протеаза, активирующая С4 и С2
С2 110 2a, 2b 15-25 Формируют СЗ-конвертазу (С4Ь2а), а затем и С5-конвертазу (С4Ь2а3Ь) классического пути
СЗ 190 3a, 3b 1200
С4 200 4a, 4b 350-500
С5 191 5a, 5b 75 Формирование мембраноатакующего комплекса, образующего пору в мембране клетки-мишени
Фактор В 95 Ba, Bb 200 Формируют СЗ-конвертазу (СЗЬВЬР), а затем и С5-конвертазу (СЗЬВЬЗЬ) альтернативного пути
Фактор D 25 - 1
Пропердин(Р) 220 25 Стабилизатор СЗ-конвертазы альтернативного пути (СЗЬВЬ), блокирует диссоциацию СЗЬВЬ под действием фактора Н
Комплементарный лизис микроорганизмов
Лизис микроорганизмов происходит в результате образования мембраноатакующего комплекса (МАК), состоя-
щего из компонентов комплемента. В зависимости от того, каким образом произошло образование МАК, различают несколько путей активации комплемента.
Классический (иммунокомплексный) путь активации комплемента
Этот путь активации комплемента называется классическим вследствие того, что он был описан первым и долгое время оставался единственным из известных сегодня. В классическом пути активации комплемента пусковую роль выполняет комплекс антиген - антитело (иммунный комплекс (ИК)). Первым звеном активации комплемента является связывание С ^-субкомпонента С1-компонента с иммуноглобулином иммунного комплекса. В частности, в случае активации комплемента иммуноглобулинами класса G (1д31, ^2, IgG3, ^4) это осуществляется аминокислотными остатками в позициях 285, 288, 290, 292 тяжелой цепи ДО . Активация этого участка происходит только после образования комплекса антиген - антитело (АГ-АТ). Способностью активировать комплемент по классическому пути обладают с убывающей интенсивностью 1дМ, ^3, ДО1 и ДО2.
Компонент комплемента С^ состоит из трех субъединиц (рис. 1), каждая из которых имеет два центра для связывания с 1д в комплексе АГ-АТ. Таким образом, полная молекула С^ располагает шестью такими центрами. При образовании комплекса АГ-1дМ молекула С^ связывается не менее чем с двумя вторыми доменами (СН2) одной и той же молекулы 1дМ, а при участии в образовании комплекса АГ- АТ иммуноглобулинов класса G - со вторыми доменами (СН2) не менее чем двух разных молекул ^ в комплексах АГ-^ . Присоединившийся к АГ-АТ С^ приобретает свойства сериновой протеазы и инициирует активацию и встраивание в С^ двух молекул С1г. С1г, в свою очередь, инициирует активацию и встраивание в С^ еще двух других молекул - С^. Активированный С^ обладает активностью сериновой эстеразы.
Затем С^ комплекса С1 расщепляет С4 на больший фрагмент С4Ь и меньший С4а. С4Ь соединяется ковалент-ными связями с амино- и гидроксильными группами молекул клеточной мембраны (рис. 2). Фиксированный на поверхности мембраны (или комплекса АГ-АТ) С4Ь связывает С2, который становится доступным для ферментативного расщепления той же сериновой протеазой С^. В результате образуется мелкий фрагмент 2Ь и более крупный фрагмент С2а, который, соединяясь с прикрепленным к поверхности мембраны С4Ь, образует ферментный комплекс С4Ь2а, на-
зываемый СЗ-конвертазой классического пути активации комплемента.
Рис. 1. Компоненты ферментного комплекса С1 (1д2г2э) и его взаимодействие с комплексом антиген - антитело (АГ-^ или АГ-1дМ): J - цепь, объединяющая мономеры пентамера
СЗЬВ -»-СЗЬВЬР
I------------------
Петля усиления Рис. 2. Активация комплемента по классическому пути
Образовавшаяся С3-конвертаза взаимодействует с С3 и расщепляет его на меньший фрагмент СЗа и больший СЗЬ. Концентрация СЗ в плазме самая высокая из всех компонентов комплемента, а один ферментный комплекс С4Ь2а (СЗ-конвертаза) способен расщепить до 1 тыс. молекул СЗ. Это создает высокую концентрацию СЗЬ на поверхности мембраны (амплификация образования СЗЬ). Затем СЗЬ ковалентно связывается с С4Ь, находящимся в составе СЗ-конвертазы. Сформированный трехмолекулярный комплекс С4Ь2аЗЬ является С5-конвертазой. СЗЬ в составе С5-конвертазы ковалентно соединяется с поверхностью микроорганизмов (рис. 2).
Субстратом для С5-конвертазы является компонент С5 комплемента, расщепление которого заканчивается образованием меньшего по размерам С5а и большего С5Ь. Об-
разование С5Ь инициирует формирование мембраноатакую-щего комплекса. Оно протекает без участия ферментов путем последовательного присоединения к С5Ь компонентов С6, С7, С8 и С9 комплемента. С5Ь6 является гидрофильным, а С5Ь67 - гидрофобным комплексом, который встраивается в липидный бислой мембраны. Присоединение к С5Ь67 С8 еще более погружает образовавшийся комплекс С5Ь678 в мембрану. И, наконец, к С5Ь678 комплексу фиксируется 14 молекул С9. Сформировавшийся С5Ь6789 и является мембраноатакующим комплексом. Полимеризация молекул С9 в комплексе С5Ь6789 приводит к образованию неспадающейся поры в мембране. Через пору в клетку поступают вода и N8+, что приводит к лизису клетки (рис. З).
Растворенные соединения
Интенсивность образования МАК при классическом пути активации комплемента возрастает за счет петли усиления альтернативного пути активации комплемента. Петля усиления начинается с момента образования ковалентной связи СЗЬ с поверхностью мембраны. В образовании петли участвуют три дополнительных белка плазмы: В, D и Р (пропер-дин). Под влиянием фактора D (сериновой эстеразы) связанный с СЗЬ белок В расщепляется на меньший фрагмент Ва и больший ВЬ, который связывается с СЗЬ (см. рис. 2). Присоединение к комплексу СЗЬВЬ пропердина, выполняющего роль стабилизатора комплекса СЗЬ ВЬ, завершает образование СЗ-конвертазы альтернативного пути - СЗЬВЬР. СЗ-конвертаза альтернативного пути расщепляет молекулы СЗ, образуя дополнительные СЗЬ, что обеспечивает формирование все большего количества С5-конвертазы и в конечном итоге - большего количества МАК. МАК действу-
ет самостоятельно, а возможно, индуцирует апоптоз через каспазный путь .
Альтернативный (самопроизвольный) путь активации комплемента
Механизм активации комплемента по альтернативному пути обусловлен спонтанным гидролизом тиоэфирной связи в нативной молекуле СЗ. Этот процесс происходит в плазме постоянно и называется «холостой» активацией СЗ. В результате гидролиза СЗ образуется его активированная форма, обозначаемая СЗ1 В дальнейшем С3i связывает фактор В. Фактор D расщепляет фактор В в составе комплекса С3iВ на малый фрагмент Ва и большой ВЬ. Образовавшийся комплекс С3iВb является жидкофазной С3-конвертазой альтернативного пути активации комплемента. Далее жидкофазная конвертаза С3iВb расщепляет СЗ на СЗа и СЗЬ. Если СЗЬ остается свободным, он разрушается, подвергаясь гидролизу водой. Если C3b ковалентно связывается с поверхностью бактериальной мембраны (мембраны любых микроорганизмов), то он не подвергается протеолизу. Более того, он инициирует образование петли усиления альтернативного пути. К фиксированному СЗЬ присоединяется фактор В (СЗЬ имеет большую аффинность к фактору В, чем к фактору Н), образуется комплекс СЗЬВ, от которого фактор D
отщепляет мелкий фрагмент Ва. После присоединения пропердина, являющегося стабилизатором комплекса СЗЬВЬ, образуется комплекс СЗЬВЬР, представляющий собой связанную с поверхностью мембраны С3-конвер-тазу альтернативного пути. Связанная СЗ-конвертаза инициирует прикрепление в том же месте дополнительных молекул СЗЬ (амплификация СЗЬ), что приводит к быстрому локальному накоплению СЗЬ . Далее связанная СЗ-конвертаза расщепляет СЗ на СЗа и СЗЬ. Присоединение СЗЬ к СЗ-конвертазе образует комплекс СЗЬВЬЗЬ (СЗЬ2ВЬ), который является С5-конвертазой альтернативного пути. Затем происходит расщепление компонента С5 и образование МАК, как и при классическом пути активации комплемента.
Спонтанный гидролиз
I_________________________I
Петля усиления
Рис. 4. Альтернативный (самопроизвольный) путь активации комплемента
« Холостая » активация
Микроорганизм
Лектиновый путь активации комплемента
Липополисахариды (ЛПС) грамотрицательных бактерий, в составе которых могут содержаться остатки манно-зы, фукозы, глюкозамина, связываются лектинами (сывороточные протеины, прочно связывающие углеводы) и индуцируют лектиновый путь активации комплемента. Например, триггером лектинового пути активации комплемента может быть маннансвязывающий лектин (МСЛ), как и С^, относящийся к семейству кальцийзависимых лекти-нов
Он соединяется с маннозой, находящейся в составе клеточной стенки бактерий, и приобретает способность взаимодействовать с двумя маннансвязываю-щими лектинассоциированными сериновыми протеиназами - МАСП1 и МАСП2, идентичными соответственно С1г и С1з.
Взаимодействие [МСЛ-МАСП1-МАСП2] аналогично образованию комплекса [С^-С1г-С^]. В дальнейшем активация комплемента происходит так же, как и по классическому пути (рис. 5).
4а 2Ь СЗа СЗЬ С5а
Петля усиления
Рис. 5. Лектиновый путь активации комплемента (М - манноза в составе поверхностных структур клетки, например, ЛПС)
Белки семейства пентраксинов, обладающие свойствами лектинов, таких как амилоидный протеин, С-реактивный протеин, также способны активировать комплемент по лектиновому пути, взаимодействуя с соответствующими субстратами клеточных стенок бактерий. Так, С-реактивный протеин активирует форсфорилхолин клеточной стенки грамположительных бактерий. И затем активированный форсфорилхолин запускает классический путь сборки компонентов комплемента.
СЗЬ, который образуется из СЗ, под влиянием любой СЗ-конвертазы связывается с мембраной мишени и становится местом дополнительного образования СЗЬ. Эта ступень каскада получила название «петля усиления». Каким бы ни был путь активации комплемента, если его не блокирует один из регуляторных факторов, он заканчивается образованием мембраноатакующего комплекса, образующего не-спадающуюся пору в мембране бактерии, что приводит к ее гибели.
Альтернативный и лектиновый пути активации комплемента по времени запуска при инфекционном заболевании являются ранними. Они могут активироваться уже в первые часы после попадания патогена во внутреннюю среду макроорганизма. Классический путь активации комплемента является поздним: он начинает «работать» лишь при появлении антител (1дМ,
Регуляторные белки активации комплемента
Процесс активации комплемента регулируется мембранными (табл. 2) и плазменными (табл. 3) белками .
Пути активации комплемента и образование МАК могут быть блокированы различными факторами:
1) классический, лектиновый:
Действием С1-ингибитора, связывающего и инактиви-рующего С1г и С^;
Подавлением образования СЗ-конвертазы классического и лектинового пути (С4Ь2а) под действием факторов I, Н, С4-Ьр, ФУД, МКБ и С^1;
Подавлением взаимодействия компонентов комплемента с поверхностью клеток макроорганизма действием ФУД ^55), CR1(CD35), МКБ^46);
2) альтернативный:
Диссоциацией комплексов C3iBb и СЗЬВЬ действием фактора Н;
Расщеплением СЗЬ фактором I при участии одного из трех кофакторов: фактора Н (плазмы), CR1 или МКБ (связанных на поверхности клеток макроорганизма);
Подавлением образования СЗ-конвертазы альтернативного пути на поверхности клеток макроорганизма действием ФУД, CR1 или МКБ.
Таблица 2
Мембранные регуляторные белки
Клеточные (расположены на мембранах клеток макроорганизма)
Фактор Экспрессия на клетках Функция Результат
CR1 ^35) В-лимфоциты; моноциты (макрофаги); гранулоциты; фолликулярные дендритные клетки; НК-клетки Подавляет связывание С2 с С4Ь; вызывает и ускоряет диссоциацию С4Ь2а на С4Ь и 2а; кофактор катаболизма С4Ь под действием фактора I; кофактор катаболизма СЗЬ под действием фактора I; ускоряет диссоциацию СЗЬВЬ с освобождением СЗЬ Подавляет активацию комплемента по любому пути на мембранах клеток собственного организма
МКБ ^46) Т-лимфоциты; В-лимфоциты; моноциты (макрофаги); гранулоциты; дендритные клетки; НК-клетки Подавляет образование конвертаз: С4Ь2а и СЗЬВЬ; кофактор катаболизма С4Ь под действием фактора I; кофактор катаболизма СЗЬ под действием фактора I То же
ФУД ^55) Т-лимфоциты; В-лимфоциты; моноциты (макрофаги); гранулоциты; дендритные клетки; НК-клетки; тромбоциты Подавляет образование конвертазы С4Ь2а классического пути; подавляет образование конвертазы СЗЬВЬ альтернативного пути; подавляет связывание С2 с С4Ь; ускоряет диссоциацию С4Ь2а на С4Ь и 2а; ускоряет диссоциацию СЗЬВЬ с освобождением СЗЬ
Протектин ^59) Все клетки макро- Связывается с 5Ь678 и подавляет его погружение в мембрану Предотвращает лизис
организма | и развертывание С9 | собственных клеток
Таблица З
Плазменные регуляторные белки
Фактор Функция Молекулярная масса и концентрация в сыворотке Реализация эффекта на соматических клетках и (или) на патогенах
Фактор Н (легко связывается с сиаловыми кислотами поверхности клеток макроорганизма) Подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути; подавляет образование конвертазы C3bBb альтернативного пути; вызывает диссоциацию жидкофазной конвертазы C3iBb на C3i и Bb; кофактор катаболизма C3i и Bb; вызывает диссоциацию конвертазы C3bBb на C3b и Bb 150 Кда, 500 мкг/мл Подавляет активацию комплемента по любому пути на мембранах клеток собственного организма и микроорганизмах
Фактор I (протеаза плазмы) Подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути 90 Кда, 35 мкг/мл Подавляет активацию комплемента по классическому пути на мембранах клеток собственного организма и микроорганизмах
Вместе с одним из кофакторов (МКБ, CR1, C4bp) расщепляет 4b на C4c и C4d; вместе с одним из кофакторов (МКБ, CR1, H) расщепляет C3b; фактор катаболизма C3b и C3i Подавляет активацию комплемента по любому пути на мембранах клеток собственного организма
C4bp (C4 binding protein, белоксвязыва-ющий C4b) Подавляет связывание C2 с C4b; подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути; вызывает диссоциацию C4b2a на C4b и 2a; кофактор катаболизма C4b под действием фактора I 560 Кда, 250 мкг/мл Подавляет активацию комплемента по классическому и лектиновому пути на мембранах клеток собственного организма и микроорганизмах
С1-ингибитор (C 1-inh, серпин) Связывает и ингибирует C1r и C1 s (сериновых протеаз ингибитор); отщепляет C1r и C1 s от C1q (C1q остается связанным с Fc-фрагментом Ig); ограничивает время контакта C1 s с C4 и C2; ограничивает спонтанную активацию C1 в плазме крови 110 Кда, 180 мкг/мл Подавляет активацию комплемента по классическому и лектиновому пути на мембранах клеток собственного организма и микрорганизмах
S-белок (витронектин) Образует комплекс 5b67-S, инактивирует его способность внедриться в липидный слой мембраны 85 Кда, 500 мкг/мл Блокирует образование МАК
Подавление образования МАК Напротив, регуляторные белки плазменного происхо-
ждения ингибируют активацию комплемента не только на поверхности соматических клеток, но и на мембранах патогенов.
Опсонизация микроорганизмов компонентами комплемента
Комплементарный лизис микроорганизмов является ранней реакцией макроорганизма на попадание патогенов в его внутреннюю среду . Образующиеся при активации комплемента по альтернативному или лектиновому пути субкомпоненты С2Ь, СЗа, С4а, С5а, Ва привлекают в очаг воспаления клетки и активируют их эффекторные функции.
Из компонентов комплемента опсонизирующими свойствами обладают в основном ЗЬ и 4Ь. Для их образования необходимы два условия: первое - активация комплемента одним из описанных выше путей, второе - блокирование активационного процесса, благодаря которому невозможно образование МАК и лизис патогена. В этом и состоит
на поверхности патогенов.
1. Гидрофобный комплекс С5Ь67, который начинает встраивается в липидный бислой мембраны, может быть инактивирован S-белком (витронектином). Образовавшийся комплекс 5b67S внедриться в липидный слой мембраны не может.
2. Присоединение компонента 8 к комплексу С5Ь67 в жидкой фазе может быть блокировано липопротеидами низкой плотности (ЛПНП).
3. Погружение в мембрану С5Ь678 и присоединение С9 предотвращает CD59 (протектин), белок мембраны клеток макроорганизма.
4. Удаление фрагментов мембраны клеток макроорганизма со встроенным МАК путем эндоцитоза либо экзоцитоза.
Таким образом, регуляторные белки клеточного происхождения самостоятельно ингибируют активацию комплемента с образованием МАК только на поверхности соматических клеток и не эффективны в ингибиции литической
К мембранному СЗЬ и его мембранному субкомпоненту деградации СЗЫ на клетках макроорганизма имеются соответствующие рецепторы (табл. 4). СЗЬ и инактивированный СЗЬ (СЗЫ) являются лигандами для рецепторов CR1 (СЗЬ, СЗЫ), CR3 (СЗЫ), CR4 (СЗЫ), расположенных на нейтрофи-лах , моноцитах (макрофагах) , эндотелии пуповины . СЗЬ и СЗЫ выполняют роль активных опсони-нов .
Предположительно, совместное действие факторов I и Н может переключать образование литического комплекса (МАК, комплементарный киллинг) на другой механизм уничтожения патогена - фагоцитарный киллинг (рис. 6). Растворимые ингибиторы активации комплемента (I и Н), продуцирующиеся макрофагами, позже появляющимися в очаге воспаления, действуют в микроокружении фагоцита, препятствуя образованию конвертазы СЗ на поверхности бактерий и обеспечивая, таким образом, наличие «свободных» СЗЬ. Рецептор макрофага к СЗЬ, связывая лиганд (СЗЬ), фиксирует бактерию на поверхности макрофага. Ее фагоцитоз осуществляется при совместном участии двух лиганд-рецеп-торных комплексов: рецептор к СЗЬ + СЗЬ и FcyR + ^ . Другая пара - рецептор к СЗЬ + СЗЫ инициирует фагоцитоз и без участия антител .
Биологический смысл переключения активации комплемента с литической на опсоническую функцию, вероятно, заключается в том, что все бактерии, которые не лизировались до встречи с фагоцитом, должны быть фагоцитированы с помощью СЗЬ-опсонина. Такой механизм переключения активации комплемента на опсонический необходим не только для фагоцитоза жизнеспособных патогенов в ранние сроки инфекции, но и для утилизации фагоцитами «осколков» микроорганизмов.
Таблица 4
Рецепторы к субкомпонентам комплемента
Рецептор (complement receptor, CR) Лиганды Экспрессия на клетках Эффект связывания
CR1 (CD35) C3bi > C3b, C4b Нейтрофилы, моноциты (макрофаги), В-лимфоциты, фолликулярные дендритные клетки, эритроциты, эпителий почечных клубочков Опсонизированный фагоцитоз, активация В-лимфоцитов, транспорт иммунных комплексов на эритроцитах
CR3 (CD11b/CD18) C3bi Нейтрофилы, моноциты (макрофаги), НК-клетки, фолликулярные дендритные клетки Опсонизированный фагоцитоз
CR4 (р 150-95) (CD11c/CD18) C3bi Нейтрофилы Опсонизированный фагоцитоз
CR2 (CD21), компонент коре-цепторного комплекса В-лим-фоцитов (BCR + CD19, CR2, CD81) C3bi, C3dg В-клетки, фолликулярные дендритные клетки Усиливает активационные реакции BCR, индуцирует нефагоцитируемое связывание комплекса АГ-АТ на фолликулярных дендритных клетках
переключение литической программы активации комплемента на опсоническую.
В реальных условиях инфекционного процесса переключение на опсоническую программу активации комплемента, обеспечивающую фагоцитоз патогена и клиренс иммунных комплексов , может происходить благодаря эффектам регуляторных белков. Сборка на мембране компонентов комплемента может завершиться образованием мембраноатакующего комплекса, а может быть прервана на уровне образования 4Ь и еще более активно на уровне образования ЗЬ факторами I и Н .
Фактор I является основным ферментом, вызывающим деградацию СЗЬ. Фактор Н в этом процессе выполняет роль кофактора. Действуя совместно, они обладают способностью инактивировать как жидкофазный, так и мембранный СЗЬ (свободный или в составе любой конвертазы), отщепляя от него фрагмент C3f (инактивированный СЗЬ обозначается как СЗЫ). Затем они продолжают расщепление СЗЫ следующим образом:
ф ^ субкомпонент субкомпонент
сз зь зь зь зь
Блокада дальнейшей активации комплемента
Бактерия
Переключение на процесс фагоцитоза
Фактор Н (кофактор)
Макрофаг
Поглощение бактерии
У Рецептор к Рс-фрагменту X ,1 СЗЬ компонент комплемента
1| |1 V Рецептор к СЗЬ или СЗЫ компоненту комплемента
Рис. 6. Переключение активации комплемента на процесс фагоцитоза
Является целесообразным рассмотреть вопрос о возможной роли комплемента в патогенезе различных групп бактериозов, разделенных ранее в зависимости от механизма саногенеза.
Токсигенные бактериозы (дифтерия, газовая гангрена, ботулизм, столбняк и др.). Обычная локализация возбудителей - входные ворота инфекции. Основной эффектор патогенеза - токсин (Т-зависимый антиген, антиген первого типа). Т-зависимые поверхностные антигены этих бактерий в индукции иммунного ответа принимают незначительное участие. Основной эффектор саногенеза - антитоксин Тип иммунного ответа - Т1л2. Выздоровление наступает вследствие образования и последующей элиминации иммунных комплексов, а также фагоцитарного киллинга бактерий в очаге воспаления. Роль комплемента при этих бактериозах, вероятно, ограничена участием в элиминации иммунных комплексов токсин - антитоксин. В нейтрализации токсина (т.е. в саногенезе токсигенных инфекций) комплемент существенной роли не играет.
Нетоксигенные негранулематозные бактериозы
1. Возбудители содержат поверхностные Т-неза-висимые антигены (Т"1-антигены, антигены второго типа):
Бактерии содержат классический ЛПС (Тьантигены энтеропатогенных кишечных палочек, сальмонелл, шигелл и др.). Обычная локализация возбудителей - от входных ворот в слизистых кишечного тракта до региональных лимфатических узлов. Основной эффектор патогенеза - эндотоксин и живые бактерии. Тип иммунного ответа - Т1л2. Иммунный
ответ на ЛПС характеризуется продукцией антител 1дМ-класса. Саногенез наступает прежде всего вследствие уничтожения бактерий нефагоцитарным путем в преиммунную фазу инфекционного процесса за счет лектинового и альтернативного пути активации комплемента. В иммунную фазу инфекционного процесса - за счет иммунного лизиса с участием 1дМ и комплемента по классическому пути активации. Фагоцитоз не имеет существенного значения в саногенезе при бактериозах этой группы. Активация системы комплемента при этих заболеваниях может способствовать саногенезу ;
Бактерии содержат поверхностные (капсульные) 7!-антигены (пневмококки, гемофильные бактерии и др.). Обычная локализация возбудителей - от входных ворот в слизистых дыхательного тракта до региональных лимфатических узлов, нередко проникают в кровь. Основной эффектор патогенеза - живые бактерии. Тип иммунного ответа - Т1л2. В иммунном ответе на поверхностные антигены происходит образование антител 1дМ-класса. Саногенез осуществляется прежде всего вследствие уничтожения бактерий нефагоцитарным путем в преиммунную фазу инфекционного процесса за счет лектинового и альтернативного пути активации комплемента. В иммунную фазу инфекционного процесса - за счет иммунного лизиса с участием 1дМ и комплемента по классическому пути активации. В случае проникновения бактерий этой группы в кровь основную роль в очищении макроорганизма от возбудителей играет селезенка - основное место фагоцитоза слабоопсонизирован-ных (или неопсонизированных) бактерий - и способность
ДМ «нацеливать» сенсибилизированные им бактерии на фагоцитоз купферовыми клетками с последующим переносом еще не дезинтегрированных до конца фрагментов бактерий в желчные капилляры. Соли желчных кислот расщепляют фрагменты бактерий, которые выводятся в кишечник. Активация системы комплемента при этой группе заболеваний также может способствовать саногенезу .
2. Возбудители содержат поверхностные Т-зависи-мые антигены (Т-антигены, антигены первого типа).
Локализация возбудителей (стафилококки, стрептококки и др.) - входные ворота (кожа, слизистые), региональные лимфатические узлы, системное поражение (органы). Основные эффекторы патогенеза - живые бактерии и, в меньшей степени, их токсины. В иммунном ответе четко прослеживается смена синтеза!дМ на ДО. Тип иммунного ответа при адекватном течении инфекционного заболевания (у пациентов без признаков иммунодефицита) - Т1г2. Саногенез обусловлен иммунным фагоцитозом, иммунным лизисом и антитоксинами. При этих инфекциях в преиммунную фазу саногенез осуществляется за счет альтернативного пути активации комплемента и опсонизации бактерий продуктами активации комплемента с последующим их фагоцитозом. В иммунную фазу инфекционного процесса саногенез связан с комплементарным кил-лингом при классическом пути активации комплемента с участием!дМ и ДО, а также с фагоцитозом опсонизирован-ных продуктами активации комплемента и ДО бактерий .
Гранулематозные бактериозы
1. Возбудители острых неэпителиоидноклеточ-ных гранулематозных бактериозов (листерии, сальмонеллы брюшного тифа, паратифов А, В и др.).
Возбудители содержат поверхностные Т-зависимые антигены. Эффекторами патогенеза являются живые бактерии. Фагоцитоз незавершенный. Тип иммунного ответа - Т1г2 и ТМ. Появление!дМ сопровождается образованием гранулем . Смена!дМ на ДО ведет к обратному развитию гранулем. Саногенез осуществляется за счет альтернативного пути активации комплемента и опсонизации бактерий продуктами активации комплемента с последующим их фагоцитозом. В иммунную фазу инфекционного процесса сано-генез связан с комплементарным киллингом при классическом пути активации комплемента с участием!дМ и ДО, а также с фагоцитозом опсонизированных продуктами активации комплемента и ДО бактерий.
2. Возбудители хронических эпителиоиднокле-точных гранулематозных бактериозов (микобактерии туберкулеза, лепры; бруцеллы и др.).
Возбудители содержат поверхностные Т-зависимые антигены. Эффекторами патогенеза являются живые бактерии. Фагоцитоз незавершенный. Тип иммунного ответа - Th2 и Th1. Появление IgM, по-видимому, также может являться ведущим фактором образования гранулем. Действия цитокинов Thl-набора недостаточно для завершенности фагоцитоза, что приводит к появлению в гранулеме эпителио-идных клеток. Ни один из вариантов активации комплемента в саногенезе не играет существенной роли .
Заключение
Комплемент (система комплемента) является одним из первых гуморальных факторов, с которым сталкивается патоген при его попадании во внутреннюю среду макроорганизма. Механизмы активации компонентов комплемента позволяют использовать его как для лизиса патогенов, так и для усиления фагоцитоза. Не при всех бактериальных инфекционных заболеваниях содержание и уровень комплемента в крови можно использовать как прогностический тест.
Литература
1. Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М., Климентьева Т.К. Тафтсин: роль в развитии негранулематозных и гранулематозных бактериозов // Бюл. сиб. медицины. 2002. Т. 1. № 3. С. 98-102.
2. Перельмутер В.М., Одинцов Ю.Н. Основная функция иммуноглобулинов класса M (IgM) - регуляция проницаемости гема-тотканевого барьера для бактерий и их антигенов // Бюл. сиб. медицины. 2005. Т. 4. № 3. С. 38-42.
3. Ройт А. Основы иммунологии. Пер. с англ. М.: Мир, 1991. 328 с.
4. Ройт А, Бростофф Дж, Мейл Д. Иммунология. Пер. с англ. М.: Мир, 2000. 581 с.
5. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология. М.: Медицина, 2000. 432 с.
6.Ярилин АА Основы иммунологии. М.: Медицина, 1999. 607 с.
7. Alban S., Classen B., Brunner G., Blaschek W. Differentiation between the complement modulating effects of an arabinogalactan-protein from Echinacea purpurea and heparin // Planta Med. 2002. V. 68 (12). P. 1118-1124.
8. Ambrosio A.R., De Messias-Reason I.J. Leishmania (Viannia) braziliensis: interaction of mannose-binding lectin with surface gly-coconjugates and complement activation. An antibody-independent defence mechanism // Parasite Immunol. 2005. V. 27. P. 333-340.
9. Andersson J., Larsson R, RichterR. et al. Binding of a model regulator of complement activation (RCA) to a biomaterial surface: surface-bound factor H inhibits complement activation // Biomaterials. 2001. V. 22. P. 2435-2443.
10. Bohana-Kashtan O., Ziporen L, Donin N. et al. Cell signals transduced by complement // Mol. Immunol. 2004. V. 41. P. 583-597.
11. Bohlson S.S., Strasser J.A., Bower J.J., Schorey J.S. Role of complement in Mycobacterium avium pathogenesis: in vivo and in vitro analyses of the host response to infection in the absence of complement component C3 // Infect. Immunol. 2001. V. 69. P. 7729- 7735.
12. Brown J.S., Hussell T, Gilliland S.M. et al. The classical pathway is the dominant complement pathway required for innate immunity to Streptococcus pneumoniae infection in mice // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 16969-16974.
13. Caragine T.A., Okada N., Frey A.B., Tomlinson S. A tumor-expressed inhibitor of the early but not late complement lytic pathway enhances tumor growth in a rat model of human breast cancer // Cancer Res. 2002. V. 62. P. 1110-1115.
14. Celik I., Stover C, Botto M. et al. Role of the classical pathway of complement activation in experimentally induced polymicrobial peritonitis // Infect. Immun. 2001. V. 69. P. 7304-7309.
15. Donin N, Jurianz K., Ziporen L. et al. Complement resistance of human carcinoma cells depends on membrane regulatory proteins, protein kinases and sialic acid // Clin. Exp. Immunol. 2003. V. 131. P. 254-263.
16. Fernie-King B.A., Seilly D.J., Willers Ch. et al. Streptococcal inhibitor of complement (SIC) inhibits the membrane attack complex by preventing uptake of c567 onto cell membranes // Immunology. 2001. V. 103. Issue 3. P. 390-408.
17. Frumeaux-Bacchi V., Dragon-Durey M.A., Blouin J. et al. Investigation of the complement system in clinical practice // Ann. Med. Interne (Paris). 2003. V. 154. P. 529-540.
18. Imai M., Ohta R., Okada N, Tomlinson S. Inhibition of a complement regulator in vivo enhances antibody therapy in a model of mammary adenocarcinoma // Int. J. Cancer. 2004. V. 110. P. 875- 881.
19. Jiang H, WagnerE, Zhang H, Frank M.M. Complement 1 inhibitor is a regulator of the alternative complement pathway // J. Exp. Med.
2001. V. 194. № 11. P. 1609-1616.
20. Langeggen H, Berge K.E., Johnson E, Hetland G. Human umbilical vein endothelial cells express complement receptor 1 (CD35) and complement receptor 4 (CD11c/CD18) in vitro // Inflammation.
2002. V. 26. № 3. P. 103 - 110.
21. Laufer J., Katz Y, Passwell J.H. Extrahepatic synthesis of complement proteins in inflammation // Mol. Immunol. 2001. V. 38. P. 221 -229.
22. Leslie R.G.Q., Nielsen C.H. The classical and alternative pathways of complement activation play distinct roles in spontaneous C3 fragment deposition and membrane attack complex (MAC) formation on human B lymphocytes // Immunology. 2004. V. 111. Issue 1. P. 86-98.
23. Lukas T.J., MunozH., Erickson B.W. Inhibition of C1-mediated immune hemolysis by monomeric and dimeric peptides from the second constant domain of human immunoglobulin G // J. Immunology. 1981. V. 127. № 6. P. 2555-2560.
24. Nauta A.J., Daha M.R., Tijsma O. et al. The membrane attack complex of complement induces caspase activation and apoptosis // Europ. J. of Immun. 2002. V. 32. Issue 3. P. 783-792.
25. Nielsen C.H., Marquait H.V., Prodinger W.M., Leslie R.G. CR2-medi-ated activation of the complement alternative pathway results in formation of membrane attack complexes on human B lymphocytes // Immunol. 2001. V. 104. P. 418-422.
26. Nielsen C.H., Pedersen M.L., Marquart H.V. et al. The role of complement receptors type 1 (CR1, CD35) and 2 (CR2, CD21) in promoting C3 fragment deposition and membrane attack complex formation on normal peripheral human B cells // Eur. J. Immunol. 2002. V. 32. P. 1359-1367.
27. Ren B., McCrory M.A., Pass C. et al. The virulence function of Streptococcus pneumoniae surface protein A involves inhibition of complement activation and impairment of complement receptor-mediated protection // J. Immunol. 2004. V. 173. P. 7506-7512.
28. Roos A., Ramwadhdoebe T.H., Nauta A.J. et al. Therapeutic inhibition of the early phase of complement activation // Immunobiology. 2002. V. 205. P. 595-609.
29. Roos A., Bouwman L.H., Munoz J. et al. Functional characterization of the lectin pathway of complement in human serum // Mol. Immunol. 2003. V. 39. P. 655-668.
30. Song H, He C., Knaak C. et al. Complement receptor 2-mediated targeting of complement inhibitors to sites of complement activation // J. Clin. Invest. 2003. V. 111. P. 1875-1885.
31. Thiel S, Petersen S.V., Vorup-Jensen T. et al. Interaction of C1q and mannan-binding lectin (MBL) with C1r, C1s, MBL-associated serine proteases 1 and 2, and the MBL-associated protein MAp19 // J. Immunol. 2000. V. 165. P. 878-887.
32. Windbichler M., Echtenacher B., Hehlgans T. et al. Involvement of the lectin pathway of complement activation in antimicrobial immune defense during experimental septic peritonitis // Infection and Immunity. 2004. V. 72. № 9. P. 5247-5252.
63. Аутоиммунные болезни. Причины развития. Классификация, патогенез. Аутоиммунные заболевания - это класс разнородных по клиническим проявлениям заболеваний, развивающихся вследствие патологической выработки аутоиммунных антител или размножения аутоагрессивных клонов киллерных клеток против здоровых, нормальных тканей организма, приводящих к повреждению и разрушению нормальных тканей и к развитию аутоиммунного воспаления. В норме иммунная система организма распознает и уничтожает чужеродные структуры (бактерии, вирусы, грибы, простейшие, чужеродные белки, трансплантированные ткани и пр.), однако в некоторых ситуация функционирование иммунной системы нарушается, что приводит к агрессии собственных тканей организма факторами иммунной защиты.
Аутоиммунные заболевания – это группа болезней, при которых происходит разрушение органов и тканей организма под действием собственной иммунной системы. К наиболее распространенным аутоиммунным заболеваниям относятся склеродермия, системная красная волчанка, аутоиммунный тиреоидит Хасимото, диффузный токсический зоб и пр. Кроме того, развитие многих заболеваний (инфаркт миокарда, вирусный гепатит, стрептококковые, герпесные, цитомегаловирусные инфекции) может осложняться появлением аутоиммунной реакции.
Возможные причины
Продукция патологических антител или патологических киллерных клеток может быть связана с инфицированием организма таким инфекционным агентом, антигенные детерминанты (эпитопы) важнейших белков которого напоминают антигенные детерминанты нормальных тканей организма хозяина. Именно по такому механизму развивается аутоиммунный гломерулонефрит после перенесённой стрептококковой инфекции, или аутоиммунные реактивные артриты после перенесённой гонореи.
Аутоиммунная реакция может быть также связана с вызванной инфекционным агентом деструкцией или некрозом тканей, или изменением их антигенной структуры так, что патологически изменённая ткань становится иммуногенной для организма хозяина. Именно по такому механизму развивается аутоиммунный хронический активный гепатит после перенесённого гепатита B.
Третья возможная причина аутоиммунной реакции - нарушение целостности тканевых (гисто-гематических) барьеров, в норме отделяющих некоторые органы и ткани от крови и, соответственно, от иммунной агрессии лимфоцитов хозяина. При этом, поскольку в норме антигены этих тканей в кровь вообще не попадают, тимус в норме не производит негативной селекции (уничтожения) аутоагрессивных лимфоцитов против этих тканей. Но это не мешает нормальному функционированию органа до тех пор, пока цел тканевой барьер, отделяющий данный орган от крови. Именно по такому механизму развивается хронический аутоиммунный простатит: в норме простата отделена от крови гемато-простатическим барьером, антигены ткани простаты в кровь не попадают, тимус не уничтожает «антипростатические» лимфоциты. Но при воспалении, травме или инфицировании простаты нарушается целостность гемато- простатического барьера и может начаться аутоагрессия против ткани простаты. По похожему механизму развивается аутоиммунный тиреоидит, так как в норме коллоид щитовидной железы в кровь также не попадает (гемато-тиреоидный барьер), в кровь высвобождается лишь тиреоглобулин со связанными с ним T3 и T4. Известны случаи, когда после перенесения травматической ампутации глаза человек достаточно быстро теряет и второй глаз: иммунные клетки воспринимают ткани здорового глаза как антиген, поскольку перед этим они лизировали остатки тканей разрушенного глаза. Четвёртая возможная причина аутоиммунной реакции организма - гипериммунное состояние (патологически усиленный иммунитет) или иммунологический дисбаланс с нарушением «селекторной», подавляющей аутоиммунитет, функции тимуса или со снижением активности T-супрессорной субпопуляции клеток и повышением активности киллерных и хелперных субпопуляций.
Механизм развития
Аутоиммунные заболевания вызваны нарушением функции иммунной системы в целом или её отдельных компонентов. В частности, доказано, что в развитии системной красной волчанки, миастении или диффузного токсического зоба, задействованы Т-лимфоциты супрессоры. При этих заболеваниях наблюдается снижение функции этой группы лимфоцитов, которые в норме тормозят развитие иммунного ответа и предотвращают агрессию собственных тканей организма. При склеродермии наблюдается повышение функции Т-лимфоцитов помощников (Т-хелперы), что в свою очередь приводит к развитию избыточного иммунного ответа на собственные антигены организма. Не исключено, что в патогенезе некоторых аутоиммунных заболеваний задействованы оба эти механизма, равно как и другие типы нарушений функции иммунной системы.
64.Вторичные иммунодефицитные состояния. Этиология, механизм развития. Роль в патогенезе соматических болезней. Вторичные иммунодефицитные состояния - нарушения иммунной системы, развивающиеся в позднем постнатальном периоде или у взрослых, не являющиеся результатом генетических дефектов.
Развиваются в результате действия внешних или внутренних факторов, не связаны с первичным поражением генетического аппарата. Проявляются дефицитом либо гуморального, либо клеточного иммунитета. К развитию гуморального вторичного ИД часто приводят заболевания, сопровождающиеся потерей белков: ожоги, нефротический синдром, хронические нефриты. К развитию клеточного вторичного ИД приводят тяжело протекающие вирусные инфекции (корь, грипп) и грибковые заболевания(кандидозы наружные и внутренние). Возникновение ИД может происходить и по вине врчей, длительно использующих при трансплантации органов и лечении различных тяжёлых заболевания (особенно опухолевых) иммунодепрессанты: глюкокортикоиды, ингибиторы белкового синтеза, антибиотики, противоопухолевые цитостатики, антиметаболиты пуринового и пиримидинового ряда, рентгеновское облучение. Вторичные иммунодефициты являются частым осложнением многих заболеваний и состояний. Основные причины вторичных ИДС:
1)дефект питания и общее истощение организма также приводит к снижению иммунитета. На фоне общего истощения организма нарушается работа всех внутренних органов. Иммунная система особенно чувствительна к недостатку витаминов, минералов и питательных веществ, так как осуществление иммунной защиты это энергоемкий процесс. Часто снижение иммунитета наблюдается во время сезонной витаминной недостаточности (зима-весна)
3)гельминтозы
4)потеря факторов иммунной защиты наблюдается во время сильных потерь крови, при ожогах или при заболеваниях почек (протеинурия, ХПН). Общей особенностью этих патологий является значительная потеря плазмы крови или растворенных в ней белков, часть из которых является иммуноглобулинами и другими компонентами иммунной системы (белки системы комплимента, C-реактивный белок). Во время кровотечений теряется не только плазма, но и клетки крови, поэтому на фоне сильного кровотечения снижение иммунитета имеет комбинированный характер (клеточно-гуморальный)
5)диарейный синдром
6)стресс-синдром
7)тяжелые травмы и операции также протекают со снижением функции иммунной системы. Вообще любое серьёзное заболевание организма приводит к вторичному иммунодефициту. Отчасти это связано с нарушением обмена веществ и интоксикацией организма, а отчасти с тем, что во время травм или операций выделяются большие количества гормонов надпочечников, которые угнетают функцию иммунной системы
8)эндокринопатии (СД, гипотиреоз, гипертиреоз) приводят к снижению иммунитета за счет нарушения обмена веществ организма. Наиболее выраженное снижение иммунной реактивности организма наблюдается при сахарном диабете и гипотиреозе. При этих заболеваниях снижается выработка энергии в тканях, что приводит к нарушению процессов деления и дифференциации клеток, в том числе и клеток иммунной системы. На фоне сахарного диабета частота различных инфекционных заболеваний значительно повышается. Связано это не только с угнетением функции иммунной системы, но и с тем, что повышенное содержание глюкозы в крови больных диабетом стимулирует размножение бактерий
9)острые и хронические отравления различными ксенобиотиками (химическими токсичными веществами, лекарственными препаратами, наркотическими средствами). Особенно выражено снижение иммунной защиты во время приема цитостатиков, глюкокортикоидных гормонов, антиметаболитов, антибиотиков
Среди вторичных иммунодефицитных состояний в последнее десятилетие приобретает все большее и большее значение синдром приобретенного иммунодефицита(СПИД). Этиология СПИДа: возбудитель СПИДа относят к ретровирусам подсемейства лентивирусов. Этот вид был описан Дальтоном. В организм вирус поступает с кровью и её компонентами, с клетками при пересадке органов и тканей, припереливании крови от больных СПИДом, со спермой и слюной через повреждённые слизистые оболочки или кожу. Далее вирус внедряется в клетки человека, особенно в Т-лимфоциты-хелперы, богатые рецепторами CD4(к которым гликопротеиды вирусной оболочки имеют выокий аффинитет), а также в моноциты, клетки нейроглии. Вирус можно обнаружить в циркулирующей крови, слюнных железах, простате, яичках.Возможна передача ВИЧ через плаценту от беременной к плоду с последующим развитием СПИДа у ребенка.Патогенез СПИДа: как и другие ретровируса, ВИЧ нуждается в наличии рецептора для прикрепления к клеточной поверхности. ВИЧ фиксируется только к одной определённой структуре клеток –антигену CD4. Попавший в организм ВИЧ прикрепляется к клеточной мембране, несущей антиген CD4 и сливается с ней путём объединения мембран или попадает в клетку путём пиноцитоза. Затем происходит освобождение от вирусной оболочки, вирусная РНК выходит из сердцевинной структуры. Под влиянием вирусного фермента обратной траскриптазы вирусная РНК становится матрицей для синтеза двунитевой ДНК, которая попадает в ядро. Далее происходит интеграция вирус-специфической ДНК в хромосомы клетки хозяина и переход ВИЧ в следующие клеточные генерации при каждом клеточном делении.Массовая гибель Т-хелперов происходит в связи с взаимодействием вирусного белка на поверхности зараженных клеток с CD4 на поверхности незараженных клеток. На фоне снижения Т-хелперов уменьшается количество естественных Т-киллеров. Принципы лечения ВИЧ-инфекции основаны на политерапии, т.е. на применении комплекса последовательно назначаемых, различных по строению, механизмам и эффектам действия.
65.Первичные иммунодефицитные состояния. Классификация, патогенез. Иммунодефицитные состояния(Ид)-стояйкие или временные изменения иммунного статуса организма, обусловленные дефектом изменения иммунного статуса организма, обусловленные дефектом одного или нескольких механизмов иммунного ответа на антигенное воздействие. Первичные(наследственные иимундефициты-это врожденные (генетические или эмбриопатии) дефекты иммунной системы, генетически обусловленная неспособность организма реализовывать то или иное звено иммунного ответа. Первичные иммунодефициты бывают специфическими т неспецифическими. Если дефекты затрагивают специфические механизма реактивности(клеточные реакции или антителообразование), первичные иммунодефициты называют специфическими. Если произошло поражение неспецифических механизмов реактивности(фагоцитоза) , речь идет о неспецифических иммунодефицитах. Согласно классификации первичных первичных специфических ИД, предложенной ВОЗ, в зависимости от преимущественного поражения Т- и В-звена иммунной системы выделяют: 1) комбинированные(одновременные в одинаковой или разной степени выраженности) повреждения клеточного (Т) и гуморального(В) звеньев иммунной системы. 2) с преимущественным повреждением клеточного(Т) звена, 3) с преимущественным повреждением гуморального(В) звена. Синдром Вискотта-Олдрича характеризуется развитием выраженного дефицита Т-лимфоцитов с нарушением их структуры и физико-химических свойств мембран, а также возникновением гипогаммаглобулинемии. Клинически появляется развитием не только вирусных но и аллергических форм патологии.Синдром Ди Джорджи характеризуется выраженным угнетением реакций клеточного иммунитета, сниженными, но сохраненными реакциями гуморального иммунитета. У больных не развиваются реакции ГЗТ, не отторгаются трансплантаты. Дети высоко предрасположены к развитию кожных инфекций и грибковых заболеваний. Болезнь протекает тяжело, характеризуется частыми рецидивами. Синдром Ду́нкана (Да́нкана) - иммунодефицит, характеризующийся повышенной чувствительностью к вирусу Эпштейна-Барр. Ген повышенной чувствительности к вирусу локализован в Х-хромосоме, тип наследования заболевания - рецессивный, поэтому болеют мальчики. У больных, перенёсших инфекционный мононуклеоз, развиваются длительное лихорадочное состояние, лимфаденопатия (увеличение лимфатических узлов), лимфоцитоз периферической крови, гепато- и спленомегалия. Позднее формируется В-клеточная лимфома, чаще в терминальных отделах тонкой кишки, от которой больные и погибают. Летальные исходы обусловлены также деструктивным гепатитом, вызываемым вирусом Эпштейна-Барр. Недостаточность пурин-нуклеозид-фосфорилазы (ПНФ) наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Дети страдают гипопластической анемией и крайне сниженной функцией Т-клеток. Оротацидури́я - наследственное заболевание синтеза пиримидинов, которое проявляется повышенной экскрецией оротовой кислоты (оротата) с мочой, недостаточностью Т-лимфоцитов, мегалобластной анемией и задержкой умственного и физического развития. При этом заболевании снижена активность ферментов оротидил-пирофосфорилазы и оротидил-декарбоксилазы, которые преобразуют оротовую кислоту в нуклеотид-оротидин-монофосфат, необходимый для синтеза нуклеиновых кислот.
66. Реакция отторжения трансплантата. Иммунологические основы. Клиническое значение. Реа́кция отторже́ния транспланта́та -- иммунный ответ реципиента на пересадку чужеродного органа или ткани. Различают молниеносное, острое и хроническое отторжение
Патогенез
Факторами, ограничивающими трансплантацию тканей, являются иммунологические реакции против пересаженных клеток и наличие соответствующих донорских органов. Не вызывает иммунологических реакций отторжения аутотрасплантация - трансплантация собственных тканей хозяина из одной части организма в другую (кожи, костей, вен), а также обмен тканями между генетически идентичными (монозиготными) близнецами (изотрансплантат), так как ткань воспринимается как “своя”. При пересадке бессосудистых трансплантатов (например, роговицы) реакция иммунологического отторжения не появляется, так как отсутствие кровообращения в трансплантате предотвращает контакт иммунных клеток с антигенами, а для развития иммунного ответа необходимо соприкосновение антигена с клетками иммунной системы. Трансплантация ткани между генетически разнородными людьми вызывает иммунологический ответ, который может вести к отторжению. Выраженность реакции отторжения увеличивается по мере роста генетических различий между донором и реципиентом. В настоящее время почти все органы пересаживаются от людей.
Механизмы отторжения трансплантата
При отторжении трансплантата играют a роль и гуморальные, и клеточные механизмы. Хотя отторжение трансплантата иногда рассматривают как проявление феномена гиперчувствительности, потому что происходит повреждение клеток, это - фактически нормальный иммунный ответ на чужеродные антигены.
Гуморальные механизмы
Гуморальные механизмы опосредованы антителами, которые могут присутствовать в сыворотке реципиента перед трансплантацией или развиваться после пересадки чужеродной ткани. Предоперационное определение уже присутствующих антител против пересаженных клеток выполняется путем прямого определения совместимости тканей, которая выполняется in vitro постановкой реакции между клетками донора (лимфоцитами крови) и сывороткой реципиента. Гуморальные факторы повреждают пересаженную ткань путем реакций, которые эквивалентны реакциям гиперчувствительности II и III типов. Взаимодействие антител с антигеном на поверхности пересаженных клеток приводит к некрозу клеток, а накопление иммунных комплексов в кровеносных сосудах активирует комплемент, что приводит к развитию острого некротизирующего васкулита или хронического фиброза интимы с сужением сосудов. Иммуноглобулины и комплемент в таких препаратах можно обнаружить иммунологическими методами.
Клеточные механизмы
Клеточные механизмы отторжения вызывают T-лимфоциты, которые становятся сенсибилизированными к пересаженным антигенам. Эти лимфоциты вызывают повреждение клеток путем прямой цитотоксичности и путем секреции лимфокинов. Повреждение Т-клетками характеризуется некрозом паренхиматозных клеток, лимфоцитарной инфильтацией и фиброзом. Клеточные механизмы в процессе отторжения более важны, чем гуморальные.
Клинические типы отторжения трансплантата
Отторжения трансплантата имеет несколько форм: от быстротечной реакции, протекающей в течении нескольких минут после трансплантации, до медленных реакций, проявляющихся нарушением функций пересаженных тканей через несколько лет после трансплантации. Механизмы, вовлеченные в эти различные типы отторжения, также различны.
Острейшее отторжение
Острейшее отторжение - молниеносная реакция, протекающая в пределах нескольких минут после трансплантации и характеризующееся тяжелым некротическим васкулитом с ишемическим повреждением пересаженного органа. Накопление иммунных комплексов и активация комплемента в стенке вовлеченных сосудов могут определяться иммунологическими методами.
Острейшее отторжение вызывается присутствием в сыворотке реципиента высоких уровней предсуществующих антител против антигенов на пересаженных клетках. Реакция антител с антигенами вызывает иммунокомплексное (типа феномена Артюса) повреждение в сосудах трансплантата. После начала применения техники прямого определения совместимости тканей острейшее отторжение стало редкостью.
Острое отторжение
Острое отторжение наблюдается довольно часто и может протекать от нескольких дней до месяцев после трансплантации. Оно является острым потому, что даже если признаки отторжения появляются через несколько месяцев после трансплантации и быстро прогрессирует с момента его начала. Острое отторжение характеризуется некрозом клеток и нарушением функций органа (например, острый некроз миокарда и сердечная недостаточность при пересадке сердца). При остром отторжении участвуют и гуморальные, и клеточные механизмы. Иммунные комплексы депонируются в мелких сосудах трансплантата и вызывают острый васкулит, ведущий к ишемическим изменениям. Клеточное иммунное отторжение характеризуется некрозом паренхиматозных клеток и лимфоцитарной инфильтацией тканей. При пересадке почек острое отторжение проявляется в виде острой почечной недостаточности в результате некроза почечных канальцев с лимфоцитарной инфильтрацией интерстициальной ткани. Для предупреждения и лечения острого отторжения применяют иммуносупрессивные лекарствами, например, кортикостероиды (преднизолон) и циклоспорины, или антилимфоцитарную сыворотку, которая разрушает Т-клетки пациента.
Хроническое отторжение
Хроническое отторжение наблюдается в наибольшем количестве пересаженных тканей и вызывает прогрессирующее ухудшение функции органа в течении месяцев или лет. У пациентов часто имеются эпизоды острого отторжения, приостановленные иммуносупрессивной терапией. При хроническом отторжении активируется клеточный иммунитет (IV тип гиперчувствительности), что приводит к прогрессивному уничтожению паренхиматозных клеток. В пораженной ткани развивается фиброз с лимфоцитарной инфильтрацией. В некоторых случаях присутствие хронического васкулита указывает на параллельное воздействие антител. При лечение хронического отторжения пытаются достичь баланса между повреждением трансплантата и выраженностью токсического влияния иммуносупрессивных лекарств, которые обычно используются для предотвращения отторжения. РТПХ - реакция "трансплантат против хозяина".
Реакция «трансплантат против хозяина» (РТПХ) или «вторичная болезнь» развивается у большинства больных после трансплантации костного мозга при тяжелом комбинированном иммунодефиците. Реакция трансплантат против хозяина возникает как осложнение при пересадке костного мозга больным апластической анемией и лейкозами. Она может быть иногда и следствием переливания крови иммунодефицитному реципиенту. Более резкая (врожденная) форма РТПХ является результатом взаимодействия лимфоцитов матери с антигенами гистосовместимости тканей иммуно-дефицитного плода.
67. Определение понятия «злокачественная опухоль». Основные факторы, обуславливающие рост злокачественных новообразований в общей структуре заболеваемости человека. Злокачественная опухоль - это опухоль, свойства которой чаще всего (в отличие от свойств доброкачественной опухоли) делают её крайне опасной для жизни организма, что и дало основание называть её «злокачественной». Злокачественная опухоль состоит из злокачественных клеток. Иногда любую злокачественную опухоль неправильно называют раком (который является лишь частным случаем злокачественной опухоли).
Злока́чественное новообразова́ние - заболевание, характеризующееся появлением бесконтрольно делящихся клеток, способных к инвазии в прилежащие ткани и метастазированию в отдаленные органы. Болезнь связана с нарушением пролиферации и дифференцировки клеток вследствие генетических нарушений.
Неконтролируемое деление клеток может также привести к доброкачественной опухоли. Доброкачественные опухоли отличаются тем, что не образуют метастазов, не вторгаются в другие ткани и потому редко опасны для жизни. Однако доброкачественные опухоли часто превращаются в злокачественные (перерождение опухоли).
Окончательный диагноз злокачественной опухоли ставится после гистологического исследования образца ткани патоморфологом. После диагностики назначается оперативное лечение, химиотерапия или лучевая терапия. По мере совершенствования медицинской науки лечение становится все более специфичным для каждого вида опухолей.
Без лечения, злокачественные опухоли обычно прогрессируют вплоть до летального исхода. Большинство опухолей поддаются лечению, хотя результаты лечения зависят от вида опухоли, её расположения и стадии.
68.Этиология злокачественного роста. Роль производственных факторов в его возникновении. Злокачественные опухоли возникают в результате злокачественной трансформации (малигнизации) нормальных клеток, которые начинают бесконтрольно размножаться, теряя способность к апоптозу. Злокачественная трансформация вызывается одной или несколькими мутациями, заставляющими клетки неограниченно делиться и нарушающими механизмы апоптоза. Если иммунная система организма не распознаёт вовремя такую трансформацию, опухоль начинает разрастаться, и со временем метастазирует. Метастазы могут образовываться во всех без исключения органах и тканях. Наиболее часто метастазы образуются в костях, печени, мозге и легких.
Вещества ароматической природы (полициклические и гетероциклические ароматические углеводороды, ароматические амины), некоторые металлы и пластмассы обладают выраженным канцерогенным свойством благодаря их способности реагировать с ДНК клеток, нарушая ее структуру (мутагенная активность). Канцерогенные вещества в больших количествах содержатся в продуктах горения автомобильного и авиационного топлива, в табачных смолах. При длительном контакте организма человека с этими веществами могут возникнуть такие заболевания, как рак легкого, рак толстого кишечника и др. Известны также эндогенные химические канцерогены (ароматические производные аминокислоты триптофана), вызывающие гормонально зависящие опухоли половых органов.
Злокачественные новообразования (ЗН) у детей и подростков (детский рак) отличаются от злокачественных опухолей у взрослых гистопатологией, клиническими проявлениями, биологическими особенностями, ответом на лечение и прогнозом. Если у взрослых ЗН чаще эпителиальной природы, возникают в таких органах, как легкие, молочные железы, кишечник, предстательная железа и яичники, то у детей опухоли чаще образуются из мезенхимальных структур в результате ошибочного развития эмбриональных клеток.
Опухоли у детей встречаются гораздо реже, чем у взрослых. Злокачественные новообразования детского возраста составляют всего 2 % от всех злокачественных опухолей человека. Однако среди причин смерти у детей они занимают одно из ведущих мест. В экономически развитых странах смертность детей от злокачественных новообразований занимает второе место после несчастных случаев и составляет 10 %.
Химические канцерогены вызывают у человека развитие опухолей примерно в 80% случаев всех новообразований. К экхогенным канцерогенам промышленного, производственного, лекартсвенного, бытового происхождения относят: полициклические ароматические углеводороды, аминосоединения, ароматические аминосединения, нитрозосоединения, фалатоксины, асбест. К эндогенным канцерогенам относят холестерин и его производные (стероидные гормоны, особенно эстрогены и желчные кислоты), производные тирозина, триптофана и других аминокислот, свободные радикалы, перекиси.
Загрузка...
