Новые дані імунних реакцій при туберкульозі

Новые дані імунних реакцій при туберкулезе

А.Г. Чучалин НИИ пульмонології МОЗ РФ, Москва К числу інфекційних захворювань належить туберкульоз, що у час глобальне поширення. Так було в доповідях ВООЗ, опублікованих у останні десятиліття, підкреслюється, що майже населення земної кулі інфіковані Mycobacterium tuberculosis. Щороку до світі виявляється близько 8 мільйонів хворих із різними клінічними проявами туберкульозу; вмирає близько 1,5 мільйонів, які мають причина смерті з’явилися активні форми туберкульозу. Слід сказати, що більшість інфікованих людей, переносять латентні форми туберкульозу. Реактивация латентного туберкульозу може статися під впливом несприятливих чинників, зокрема й захворювання, що призводять до иммуносупрессивному ефекту, як, наприклад, СНІД, системні гематологічні і онкологічні захворювання, хронічний стрес, голод і інші стану.

В вона найчастіше, первинне зараження людини відбувається з допомогою інгаляційного проникнення дихальні шляху аерозолю, в крапельках якого перебувають Mycobacterium tuberculosis. Патогени, досягаючи альвеолярной поверхні, захоплюють макрофагами. У групі тих макрофагах, які активовані, відбувається реплікація бактерій; порушується процес їх елімінації легке. Макрофаги, на ранніх стадіях інфекційного захворювання, секретують провоспалительные цитокины: интерлейкины-1, 2, 6, 12 і чинник некрозу пухлини (TNF-), і навіть хемокины. З процесом експресії генів, відповідальних за продукцію цитокінів і хемокінів, пов’язують та інформаційний процес зростаючій міграції макрофагів, T- і B-лимфоцитов, нейтрофилов на осередок запального процесу. Перелічені клітини беруть участь у формуванні гранулемы. У центрі гранулемы перебувають макрофаги, які оточені T- і B-лимфоцитами. Еволюційно що склалася морфологічна реакція організму людини (як освіти гранулемы) спрямовано обмеження процесу диссеминации інфекційної запальної реакції.

В останні роки увага була зосереджена звернуто в ролі дендритных клітин на процесі формування гранулемы. Дендритные клітини належать до числу антиген які мають клітин, вони відіграють центральну роль ініціації первинного імунного відповіді. Проте їх роль формуванні гранулематозной запальної реакції залишається мало вивченій областю імунітету при туберкульозі. Tomoyoshi Tsuchiya et al. (2003) на моделі експериментально викликаного туберкульозу в пацюків, досліджували участь дендритных клітин на освіті гранулемы. Плеоморфные клітини було багато акумулюються за українсько-словацьким кордоном що виникла гранулемы. На мембрані клітин экспрессированы молекули великого комплексу гістосумісності (MHC другий клас), яких відносять В7−1 і В7−2, і навіть специфічні маркери моноцит/макрофаг. Функціональна роль цих клітин проявляється у їхніх вплив противоспалительную активність лімфоцитів. У частковості, цей біологічний ефект досягається з допомогою експресії пептида BCG. Ці дані проливають нове світло як щодо участі дендритных клітин на освіті гранулемы, але розкривають нові механізми міжклітинного взаємодії. Отримано також нові дані регулювання імунологічної активності Т-лимфоцитов і їхньої участі у формуванні гранулемы як гиперчувствительной реакції уповільненої типу, виникає у відповідь колонізацію M. tuberculosis. Наступний етап дослідження — встановлення ролі дендритных клітин на формуванні туберкульозної гранулемы в людини.

В фокусі сучасних досліджень лежить встановлення ролі нейтрофилов в формуванні протитуберкульозного імунітету. Активація що циркулюють полиморфонуклеаров, отримані від хворих на активними формами туберкульозу, асоціюється з індукованим апоптозом. Природу цих змін вивчала група Mercedes Aleman et al. (2002). Автори встановили зміни у експресії CD11b, CD16. Біологічні ефекти M. tuberculosis виявляється у прискореному апоптозе полиморфонуклеарных клітин. Слід підкреслити, що прискорений апоптоз можна спостерігати із боку інших клітин, зокрема, макрофагів, Т-лимфоцитов, що також пов’язують із процесом колонізації мікобактерій туберкульозу.

Однако можна припустити, що найбільша наукова інформація накопичили з вивчення ролі лімфоцитів і макрофагів у формуванні імунітету при туберкульозі. Межклеточное взаємодія між T-лимфоцитами і макрофагами відіграє в формуванні гранулемы і противоинфекционной захисту при колонізації Mycobacterium tuberculosis. Формування ефективної імунологічної захисту залежить від клітинного взаємодії, що склала вигляді клітинного імунітету. Слід сказати, що роль T-лимфоцитов у формуванні клітинного імунітету залишається в фокусі сучасних досліджень, і постійно поповнюється новими науковими фактами. Передумовами до активної науковому дослідженню ролі T-лимфоцитов у формуванні імунітету при туберкульозі був частиною їхнього здатність синтезувати інтерферон і TNF-. З ними пов’язують розвиток механізмів захисту при микобактериальном інфекційному процесі. Зазначені цитокины відіграють істотне значення в активації макрофагів, тим самим вони надають патогенетичне впливом геть формування імунітету при інфікуванні мікобактеріями туберкульозу. Проте за минулі двох років було проведено наукових досліджень для встановлення ролі CD8+ T-лимфоцитов (V. Lazevic, J. Flinn, 2002).

В попередніх наукові дослідження була охарактеризована роль CD4+ T-лимфоцитов. Вони значної ролі у формуванні протитуберкульозного імунітету. Особливо їх роль стала зрозумілою у зв’язку з зростанням кількості хворих туберкульозом серед осіб, інфікованих вірусом СНІД. Серед цієї групи хворих відзначається особливо високе зростання числа хворих на реактивированным латентними туберкульозом. Патогенетическая роль цієї популяції лімфоцитів визначається їх здатністю розпізнавати антигени великого комплексу гістосумісності (major histocompatibility complex чи скороченою формі - MHC, так ж необхідно вказати клас, у цьому контексті - ІІ). Так, розпізнаються дендритные клітини, і макрофаги, в вакуолях яких міститься антигенный пептид. У протилежність цим імунологічні механізмам, MHC — І представлені молекули антигенів, які активують CD8+ T-лимфоциты. Цей імунологічний механізм контролює транспорт антигену з цитоплазми в эндоплазматический ретикулем. Оскільки Mycobacterium tuberculosis первинне живе у вакуолях, більше ніж у цитоплазмі клітин, то, здавалося, малоймовірна роль даної популяції лімфоцитів у формуванні протитуберкульозного імунітету. Однак у дослідженнях, проведені Muller et al., 1987, засвідчили участь CD8 Т-лимфоцитов у механізмах елімінації M. tuberculosis з тканини селезінки експериментальної лінії мишей (gene disrupted). Цим даним надається велике значення, оскільки вперше отримані переконливі експериментальні дані про роль CD8 Т-лимфоцитов у формуванні протитуберкульозного імунітету. У мишей генетичної лінії gene disrupted виявляється генетичний дефект продукції 2-микроглобулина (2m). Зазначений генетичний дефект надає великий вплив на функціональну активність MHC-I. Дані зміни знижують цитотоксическую активність CD8 Т-лимфоцитов, що виявляється у зниженні контролю за інфекційним процесом, зокрема, це і туберкульозному процесі. Дефіцит 2m глобулина позначається на зниженою активності CD1 лімфоцитів, порушено і інші некласичні шляху участі MHC у формуванні проти інфекційної захисту. Проте слід підкреслити, що точні механізми участі CD8 Т-лимфоцитов у формуванні імунної захисту залишаються мало вивченими. У експериментальних умовах на мишах досліджувалося як класичний, і некласичний MHC-І клас, у формуванні механізмів захисту від M. tuberculosis. То існували досліджені механізми дефіциту 2m глобулина, перфорины, CD1d. У цьому серії робіт, проведені Sousa AO et al. (2000), було показано, що роль протективного механізму Т-лимфоцитов залежить від перфорин-индуцированной цитотоксичности. Проте можна припустити, що механізм дефіциту 2m глобулина неспроможна пояснити освіту гранулемы у мишей в експериментальної моделі туберкульозної інфекції. У гранулеме превалюють лімфоцити, проте домінуючу роль грають макрофаги в умовах функціональної недостатності лімфоцитів. Отже, можна казати про новому механізмі участі лімфоцитів освіти гранулемы, коли визначається дефіцит 2m глобулина. Цей механізм грає значної ролі в ранньому залученні лімфоцитів в формування гранулемы. Необхідно підкреслити, що миші дефіцит 2m глобулина мають також виражений дефект в метаболізмі заліза. Високий рівень колонізації M. tuberculosis спостерігався високого рівня вмісту заліза. Там, коли було призначено хелатиновые препарати, вдавалося істотно знизити колонізацію мікобактерій.

Экспериментальные і клінічні дані дозволяють стверджувати про провідну роль CD4 Т-лимфоцитов в контролю за інфекційним процесом, викликаного мікобактеріями туберкульозу. У стратегію розвитку вакцин на лікування хворих на туберкульоз, як й раніше, враховується роль CD4 Т-лимфоцитов. Активне дослідження ролі CD8 Т-лимфоцитов в патогенезі туберкульозу є інший областю розробки дизайну вакцин нової генерації. Ці наукові припущення засновані на експериментальних даних. Так було в випадках дефіциту CD4 Т-лимфоцитов експериментальні пацюки вмирали швидко від аерозольного шляху зараження мікобактеріями туберкульозу, що було надто демонстративно помічено проти групою тварин, у яких було дефіцит CD8 Т-лимфоцитов. Проте манифестное протягом експериментальним шляхом викликаного туберкульозу спостерігалося за дефіциту обох популяцій лімфоцитів. Інтерпретація цих експериментальних даних свідчить про захисну роль CD8 Т-лимфоцитов у розвитку туберкульозного процесу. Дефіцит CD8 Т-лимфоцитов наводить також до реактивации латентної форми туберкульозного процесу.

Таким чином, в експериментальних студіях нині було переконливо показано, що CD8 Т-лимфоциты відіграють істотне значення у контролі інфекційного процесу, викликаного колонізацією мікобактерій туберкульозу. Особливо ця роль помітна при хронічному процесі, соціальній та випадках реактивации латентних форм туберкульозу. Особливу увагу було на дослідження антибактеріальних механізмів CD8 Т-лимфоцитов. Антимікробну активність цих клітин можна забезпечити кількома шляхами. Лімфоцити цієї популяції може бути джерелами продукції таких цитокінів, якими є интерферон-гамма (IFN-) і TNF-. CD8 Т-лимфоциты можуть надавати протективный ефект пряму дію, спрямованим проти макрофагів, що у тканинах і котрі захопили M. tuberculosis. Продукція цитокінів відіграє в активації макрофагів. CD4, CD8 Т-лимфоцитов секретують INF- і TNF-, концентрація яких зростає у осередку запалення. Інший механізм, з допомогою якого інфіковані макрофаги уражаються CD8 Т-лимфоцитами, пов’язують із здатністю клітин вбивати макрофаги з допомогою перфорина. Перфорин є протеїном, який синтезується гранулами CD8 Т-лимфоцитов. З допомогою зазначеного протеїну перфорируется мембрана макрофагів, і крізь них всередину клітини проникають такі токсичні пептиди, якими є гранзимы чи гранулизин, які прискорюють процес апоптозу макрофагів. Апоптоз макрофагів може статися здійснено механізмом Fas-лиганда, який призводить до активації CD8 Т-лимфоцитов.

Следует прояснити роль CD4 і CD8 Т-лимфоцитов у продукції INF-. У експериментальних умов було показано, що з ранньому інфекційному процесі, викликану M. tuberculosis, тканинні CD4 Т-лимфоциты синтезують IFN- близько 14%, тоді як CD8 клітини лише п’ять%. Проте слід пам’ятати, що кількість CD8 клітин значно перевищує в осередку запалення число CD4 Т-лимфоцитов. Звідси стає зрозуміло можливий високий потенціал цитотоксического ефекту CD8 Т-лимфоцитов в осередку туберкульозного запального процесу.

Таким чином, CD8 Т-лимфоциты мають кілька механізмів антимикробного дії, серед яких стало понад вивченими є прямі цитотоксические ефекти, участь у продукції провоспалительных цитокінів, синтез цілого ряду пептидів з вираженими токсичними властивостями. Ці клітини можуть у значною мірою компенсувати функціональну неповноцінність CD4 Т-лимфоцитов.

Недавними дослідженнями Stenger P. S. еt al. (1997) засвідчили пряме цитотоксическое дію CD8 Т-лимфоцитов спрямований проти M. tuberculosis, що є внутриклеточно. Цей механізм прямого поразки мікобактерій пов’язують із здатністю людських лімфоцитів продукувати гранулизин. Цей механізм неможливо в експериментальних умовах, оскільки лімфоцити тварин не виробляють цей тип пептида. Проте залишається багато невивчених питань, що з генетичними механізмами регулювання кінетики життєвого циклу лімфоцитів, особливостей формування запальної активності, продукції цілого ряду цитокінів, перфорина, гранзимов та інших біологічно активних речовин.

Каждый Т-лимфоцит має специфічний эпитоп або ж коротку ланцюг амінокислот в структурі антигену. Ідентифікація антигенів або ж эпитопов є важливим етапом у розшифруванні механізмів захисту, оскільки цю інформацію необхідно залучити до конструюванні нової генерації вакцин. Вакцини, які здатні підвищити імунобіологічні властивості проти M. tuberculosis, повинні бути сконструйовані виходячи з нових даних про природу їх взаємодії з иммунокомпетентными клітинами. У класичному варіанті CD8 Т-лимфоциты розпізнаються пептидами, які входять у структуру MHC Ia. Ця популяція лімфоцитів здатна також розпізнавати антигени MHC I; у своїй маються на увазі такі молекули, як CD1 чи MHC Ib. Дослідження геному мікобактерій диктує необхідність одержувати інформацію про роль і піднятому місці класичного і некласичного шляху його з імунної системою хазяїна. Ці дані сьогодні мають значення у трактуванні різних клінічних проявів туберкульозу. Так, характеристика класичного і некласичного MHC дозволила виділити клони лімфоцитів із підвищеною і зниженою продукцією IFN-. Специфічні антигени M. tuberculosis, які мають впливом геть протизапальну активність Т-лимфоцитов, є секреторными антигенами і включають такі як 6, Ag85A, Ag85B, 38 kD, шоковий білок 65 і липопротеин 19 kD. CD8 Т-лимфоциты мають специфічні эпитопы для раннього секреторного антигену 6, який немає у M. bovis, Bacille Calmette-Guerin (BCG). З даним антигеном пов’язують активацію лімфоцитів і почав продукції інтерферону. Нині активно досліджується здатність лімфоцитів до продукції інтерферону залежно від активності туберкульозного процесу участі класичного шляху MHC-1a, і некласичного MHC-1b. Lalvani A. et al. (1998) встановили, що з здорових індивіду мов, які мають була позитивна реакція на туберкулін CD8, Т-лимфоциты синтезують нижчі концентрації интерферона-гамма, ніж в здорових у яких реакція на туберкулін була негативною. У цьому було встановлено, що як в 96% випадків спостерігався некласичний MHC-1b.

Таким чином, проведені дослідження, у останні роки з встановленню ролі CD8 Т-лимфоцитов в патогенезі туберкульозного процесу, засвідчують їх активної участі у формуванні імунологічних реакцій. Ці дані дозволяють розглядати принципово нові підходи до конструюванні вакцин боротьби з туберкульозом. Існуючі вакцини побудовано, з ролі й значення туберкульозному процесі CD4 Т-лимфоцитов; слід підкреслити їх низьку ефективність у боротьбі з туберкульозом і дорослі. Це має значення в плануванні нових підходів при конструюванні вакцин нової генерації. Важливе значення варто надати і такому чиннику, як здатність CD8 Т-лимфоцитов розпізнавати макрофаги, які фагоцитировали M. tuberculosis, і приводити їх загибель у осередку запальної реакції. Проте залишається дуже багато невивчених питань, до яких належить віднести взаємодія різних популяцій лімфоцитів, стійкість імунітету, особливо у віддалені терміни спостереження, оцінка ефективності виробленої стратегії з розробки вакцин нової генерації.

Большой інтерес викликає вивчення ролі оксиду азоту в патогенезі туберкульозу. Інтерес особливо зріс по тому, як було встановлено факти, які продемонстрували здатність оксиду азоту виявляти бактерицидні властивості. Проте систематичних досліджень з цього питання не проведено. Choi et al. (2002) встановили, що у легеневої тканини, резецированной в хворих з туберкульозом, підвищено рівень индуцибельной синтетазы оксиду азоту, эндотелиальной синтетазы оксиду азоту NO та нитротирозина (маркера експресії оксиду азоту). У зоні некротического процесу реєструвалося підвищення активності TNF-. Експресія изоформ оксиду азоту та TNFвідзначена эпителиоидных макрофагах, в гігантських клітинах, входять до структури гранулемы, соціальній та альвеолярних макрофагах, в епітеліальних клітинах, утягнутих у пневмонічний процес.

Группа експертів ВООЗ, яку очолив відомий клінічний епідеміолог Murray CJL. (1990) наводить дані про те, що тільки в 10% інфікованих M. tuberculosis розвиваються клінічні прояви туберкульозу. Генетичні дослідження проливає світло на природу підвищеної сприйнятливості до патогену. Останні рік було започатковано низку досліджень з вивчення різних генів, з якими можна було б зв’язати підвищену чутливість до туберкульозу. Ці дослідження розпочато метою вивчення взаємовідносини мікроорганізму та господаря у розвитку інфекційного процесу. Більше даних було накопичено з вивчення генів, регулюючих шлях синтезу інтерферону в людини, схильну до микобактериям туберкульозу. Перший ген, з яким пов’язують порушення метаболізму інтерферону, контролюють функціональну активність рецептора. Дефіцит проявляється у зниженні здібності рецептора зв’язуватися з лигандом. Цей дефект передається по аутосомно-рецессивному шляху. Інше генетичне порушення в обміні інтерферону належить до втрати здібності рецептора передавати біологічний сигнал. Аутосомно-доминантный тип генетичного порушення у регулюванні обміну інтерферону пов’язана з порушенням передачі до трансдукції і активації процесу транскрипції. Інтерлейкін 12 стимулює продукцію інтерферону, що з участю лімфоцитів. Описана мутація гена, з яким пов’язують порушення синтезу р40 субъединицы интерлейкина-12. У осіб чутливих до туберкульозу, описаний також генетичний дефект рецептора интерлейкина-12 (субъединица 1).

Список литературы.

1. Lazarevic V., Flynn J.: CD8 cells in tuberculosis, Am. J Respir Crit Care Med vol 166, pp1116 1121,2002.

2. WHO. The World Health Report. 1999.

3. Aleman M., Garcia A., Saab M. et al.: Mycobacterium tuberculosis — induced activation accelerates apoptosis in peripheral blood neutrophils from patients with active tuberculosis, Am. J Respir Cell Mol. Biol. Vol 27, pp 583−592, 2002.

4. Tsuchiya T., Chida K., Suda T: et al. Dendritic cell involvement in pulmonary granuloma formation elicited by bacillus Calmette-Guerin in rats Am J Respir Crit Care Med vol 165. pp 1640−1646, 2002.