Введение в клиническую иммунологию

Видео: SANAM RE Title Song FULL VIDEO | Pulkit Samrat, Yami Gautam, Urvashi Rautela | Divya Khosla Kumar

Бартон Ф. Хайнес, Антоны С. Фаучи (Barton F. Haynes, Anthony S. Fauci)



Фундаментальные исследования в области иммунологии способствовали большим успехам многих клинических дисциплин, таких как аллергология, ревматология, неврология и кардиология. Применение моноклональных антител привело к революционным преобразованиям в области исследований поверхностных антигенов эффекторных и регуляторных клеток иммунной системы и дало возможность получать моноспецифические реагенты фактически к любым мишене-вым молекулам. Выделение, клонирование и секвенирование генов, кодирующих антигенные рецепторы на В-клетках (иммуноглобулины) и Т-клетках (?- и ??цепи Т-клеточного антигенного рецептора) и продукты главного комплекса гистосовместимости (HLA-антигены), позволили иметь в руках исследователей зонды. необходимые для понимания эффекторных функций иммунной системы: многообразия антигенных свойств Т- и В-клеток, индукции аутотолерантности (ареактивность к собственным антигенам организма) и регуляции роста и дифференцировки клеток иммунной системы. Технологические возможности молекулярной биологии дают возможность уже сейчас использовать различные генетические зонды для исследования и получения больших количеств секретируемых молекул (продуктов лимфоцитов — лимфокинов, продуктов моноцитов — монокинов), регулирующих функции иммунокомпетентных клеток. Наконец, открытие человеческих Т-клеточно-лимфотропных вирусов (HTLV), принадлежащих к семейству ретровирусов (см. гл. 293), которые вызывают некоторые формы лейкозов (HTLV типа I — Т-клеточный лейкоз взрослых) и иммунодефицита [HTLV типа III/LAV (вирус, ассоциированный с лимфаденопатией) —синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД)], а также анализ генетических механизмов изменений Т-клеточного роста под воздействием HTLV во многом способствовали пониманию некоторых аспектов нормального и патологического роста клеток иммунной системы. Представления о существовании контроля роста и дифференцировки клеток иммунной системы открыли новые подходы к разработке специфических методов терапии заболеваний, связанных с расстройствами иммунорегуляции, среди которых можно назвать аутоиммунные и иммунодефицитные заболевания, а также злокачественные болезни иммунной системы. Цель данной главы — дать представление об основах иммунологии с особым рассмотрением тех принципов, которые помогут с базисных позиций понять многообразные клинико-лабораторные проявления расстройств иммунитета.

Фенотип и функция клеток иммунной системы. Двойственность иммунной системы состоит в сосуществовании происходящих из тимуса (Т-) и из костного мозга или аналога фабрициевой сумки (В-) лимфоцитов, ведущих свое происхождение из общей стволовой клетки. Другие типы клеток, такие как моноциты/макрофаги, играют основную роль в осуществлении индуктивной, регуляторной и эффекторной фаз иммунного ответа. К главным эффекторным и регуляторным клеткам иммунной системы относятся Т-, В-клетки, большие гранулярные лимфоциты и моноциты/макрофаги. Такие нелимфоидные клетки, как нейтрофилы, эозинофилы и базофилы, играют значительную роль в воспалительных реакциях, которые являются результатом активации иммунной системы и поэтому должны также рассматриваться как участники процессов выполнения клетками иммунной системы их функций (табл. 62-1). Количественный состав и распределение иммунокомпетентных клеток в различных тканях являются отражением процессов, связанных с транспортом клеток, их хоминг-характеристик и функциональных способностей. В костном мозге содержатся мультипотентные стволовые клетки, способные обеспечивать рост всем типам кроветворных клеток, а сам орган является основным депо в организме, где происходит созревание В-клеток, моноцитов/макрофагов и гранулоцитов. Т-клеточные предшественники также ведут свое происхождение из костно-мозговых стволовых клеток, однако покидают костный мозг незрелыми и для завершения дифференцировки мигрируют в тимус (хоминг-эффект). Зрелые Т-лимфоциты, В-лимфоциты и моноциты выходят в циркулягорное русло, а затем локализуются в периферических лимфоидных органах (лимфатические узлы, селезенка) и в ассоциированной с кишечником лимфоидной ткани (миндалины, пейеровы бляшки, аппендикс) и сохраняются там до момента активации их чужеродными антигенами. Зрелые миелоидные эффекторные клетки (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы) покидают костный мозг и циркулируют в периферической крови или мигрируют в ткани для осуществления эффекторных функций, ассоциированных с ответом на чужеродные антигены (рис. 62-1).

width="780" alt="Характеристики иммунных и воспалительных эффекторных клеток человека" />

width="780" alt="Медиаторы, освобождаемые из тучных клеток и базофилов" />

Таблица 62-3. Характеристики иммуноглобулинов человека

width="650" height="215" alt=". Характеристики иммуноглобулинов человека" />

Видео: Конференция "Микробиология и иммунология". Доклады о Симбитере.

` IgM находится в циркуляции в виде пентамерной молекулы. 2 Секреторный IgA является димером.

Из: D. J. Jeske, J. D. Capra. Immunoglobulin: Structure and Function. — In: Fiindumental

width="780" alt="Растворимые медиаторы иммунного ответа и мишени, на которые распространяется их действие" />

Система комплемента.

Система комплемента представляет собой набор ферментов, регуляторных белков и белков, способных лизировать клетки. В системе комплемента имеется два звена (рис. 62-6). Активация классического пути комплемента через С1, С4, С2 и активация альтернативного пути комплемента через фактор D, С3 и фактор В приводит к расщеплению и активации С3. С3 — это белок, продукты которого играют решающее значение в опсонизации (антитела и комплемент участвуют в покрытии поверхности частиц при подготовке к фагоцитозу) бактерий и других чужеродных антигенов. При активации С3 образуется белковый фрагмент (С3B), необходимый для активации конечных компонентов комплемента. Эти компоненты (С5—С9) при активации образуют молекулу, называемую мембраноатакующим комплексом, который при внедрении его в клеточные мембраны приводит к осмотическому лизису клетки. Аналогичным образом С3b может соединяться с продуктом расщепления фактора В (называемого Вb) с формированием комплекса С3bВb, также известного под названием С3-конвертазы альтернативного пути. При активации комплемента по классическому пути происходит расщепление С4 и С2 с образованием комплекса фрагментов, называемого С4b2а, также известного как С3-конвертаза классического пути. Функция и классической С3-конвертазы, и С3-конвертазы альтернативного пути заключается в расщеплении С3 с образованием активного фрагмента С3b, который, таким образом, запускает активацию терминальных компонентов комплемента от С5 до С9 мембраноатакующего комплекса. То, что С3b может соединяться с Вb и образовывать альтернативную С3-конвертазу, создает все условия для обеспечения позитивного звена механизма обратной связи при продукции С3b, в результате чего наблюдается непрерывная активация конечных компонентов комплемента. Активация комплемента по классическому пути включает в себя взаимодействие антигена и антител с формированием иммунных комплексов, которые присоединяют C1q, субъединицу С1. Среди иммуноглобулинов, способных присоединять C1q и активировать классический путь, можно назвать IgM, IgGI, IgG2 и IgG3, тогда как IgAl, IgA2 и IgD активируют комплемент через альтернативный путь. Помимо этого, в сыворотках некоторых больных с мембранно-пролиферативным гломерулонефритом имеется нефритогенный фактор (IgG-аутоантитела против С3bВb, т. е. против С3-конвертазы альтернативного пути), который, присоединяясь к С3bВb, стабилизирует его ферментативную активность, благоприятствуя тем самым позитивному звену механизма обратной связи при активации комплемента по альтернативному пути. Классический путь активации комплемента IgG- или IgM-содержащими иммунными комплексами является быстрым и эффективным процессом, приводящим к активации терминальных компонентов комплемента. Активация по альтернативному пути, через IgA-содержащие иммунные комплексы или посредством бактериальных эндотоксинов, происходит намного медленнее и менее эффективна при активации конечных компонентов комплемента. Таким образом, изотип иммуноглобулинов, входящих в состав иммунных комплексов, является ключевым фактором в достижении активации комплемента и, следовательно, в обеспечении эффективности клиренса иммунных комплексов несущими Fc-peцепторы клетками, существующими внутри иммунной системы (см. гл. 261).

width="780" alt="Биологическая активность некоторых компонентов комплемента" />

Таблица 62-6. Механизмы иммунологически опосредованного воспаления

width="780" alt="Механизмы иммунологически опосредованного воспаления" />

Образование иммунных комплексов (реакция типа III). Клиренс антигена в результате образования иммунных комплексов между антигеном и антителом представляется чрезвычайно эффективным механизмом защиты хозяина. Однако способность вызывать или не вызывать повреждающее действие на чужеродные клетки или ткани хозяина находится в зависимости от уровня образования иммунных комплексов и их физико-химических свойств. После взаимодействия с антигеном некоторые виды растворимых комплексов антиген — антитело свободно циркулируют в крови и, если они не подвергаются клиренсу ретикулоэндотелиальной системой, откладываются на стенках кровеносных сосудов, в почечных клубочках или в других тканях организма. Сущность механизмов, способствующих повреждению иммунными комплексами тканей, особенно кровеносных сосудов, подробно изложена в гл. 261 и 269.

lgE-опосредуемые аллергические реакции и анафилаксия (тип I). Тучные клетки и базофилы несут на своей поверхности рецепторы для Fc-фрагмента IgE и присоединяемый к клеткам IgE эффективным образом «армирует» («вооружает») базофилы. Высвобождение медиаторов из базофилов стимулируется взаимодействием антигена со связанным через Fc-рецепторы IgE- высвобождающиеся медиаторы ответственны за патофизиологические изменения, наблюдаемые при аллергических заболеваниях (см. табл. 62-2). Медиаторы, продуцируемые тучными клетками, можно подразделить на три большие категории в зависимости от вызываемых ими эффектов.

1. Вызывающие увеличение проницаемости сосудов и сократительной способности гладких мышц (гистамин, SRS-A, ВК-А).

2. Вызывающие хемотаксис или активацию других воспалительных клеток (ECF-A, NCF, лейкотриен В4).

3. Вызывающие модуляцию высвобождения других медиаторов (ВК-А, тромбоцитактивирующий фактор).

Цитотоксические реакции антител (тип II). Для этого типа иммунологического повреждения характерно присоединение комплементфиксирующих (С1-связывающие) антител против нормальных или чужеродных тканей или клеток (IgM, IgGI, IgG2, IgG3) к комплементу по классическому пути и инициирование цепи последовательных событий аналогично тому, что происходит при отложении иммунных комплексов, в результате чего происходит лизис клеток или повреждение ткани. В качестве примеров антителоопосредованных цитотоксических реакций типа II можно назвать лизис эритроцитов при трансфузионных реакциях, синдром Гудпасчера с образованием антител против базальных мембран почечных клубочков и, возможно, ювенильный сахарный диабет с продукцией антител к клеткам островков Лангерганса.

Классические реакции гиперчувствительности замедленного типа (тип IV).

Воспалительные реакции, инициируемые не только антителами, но и мононуклеарными лейкоцитами, получили название реакций замедленной гиперчувствителькости. В отличие от реакции немедленной гиперчувствительности, обычно наблюдаемой через 10—12 ч после встречи с антигеном и инициируемой высвобождением медиаторов из базофилов или преформированными антителами- реакция замедленной гиперчувствительности характеризуется наличием вторичного клеточного ответа, возникающего через 48—72 ч после контакта с антигеном. Например, если человеку, который в прошлом был инфицирован микроорганизмами Mvcobacterium tuberculosis, внутрикожно ввести очищенный туберкулезный белок (PPD), то через 48-72 ч в месте инъекции образуется зона индурации, что можно рассматривать как свидетельство прошлого контакта организма с микобактериями туберкулеза. В этих процессах, приводящих к развитию классических реакций замедленной гиперчувствительности, принимают участие Т-метки, их растворимые продукты и макрофаги. Как следует из приведенной схемы (см. рис. 62-5), переработанный макрофагами антиген представляется Т-клеткам, которые несут на своей поверхности специфические для антигена рецепторы. Секретируемый макрофагами ИЛ-1 амплифицирует антиген-индуцированную активацию Т-клеток- происходит клональная экспансия антигеноспецифических Т-клеток- и, наконец, секретируемые лимфокины осуществляют неспецифическую активацию макрофагов и других Т-клеток для участия в воспалительных реакциях. Вовлекаясь в эти реакции, макрофаги часто подвергаются эпителиоидно-клеточной трансформации и становятся гигантскими клетками. Этот тип мононуклеарноклеточного инфильтрата обычно называют гранулематозным воспалением. Гиперчувствительность замедленного типа играет основную роль в таких процессах, как инфекции, вызываемые грибами (histoplasmosis), микобактериями, хламидиями (lymphogranuloma venereum), гельминтные инвазии (schistosomiasis), реакции на токсины (berylliosis) и реакции гиперчувствительности со стороны дыхательных путей на органические пылевые частицы. Кроме этого, они имеют определенное значение при ревматоидном артрите и гранулематозе Вегенера.



Аутоиммунные заболевания.

В основе аутоиммунных заболеваний лежат две основные причины: продукция аутоантител, реагирующих с тканями хозяина, и появление аутореактивных иммунных эффекторных Т-клеток. Вследствие того что для развития В-клеточных реакций у человека, как правило, необходимы индукторные Т-клетки, продукция аутоантител В-клетками напрямую связана с нарушениями Т-клеточного иммунорегуляторного контроля. Яркими клиническими примерами продукции аутоантител являются антитиреоидные антитела при тиреоидите, а также антитела к ДНК, антиэритроцитарные и антитромбоцитарные антитела при системной красной волчанке.

В 1949 г. для объяснения явления аутоиммунитета Бернетом была предложена клонально-селекционная теория, согласно которой контакт антителообразующих клеток с соответствующими антигенами в течение эмбрионального или раннего постнатального периода сопровождается их элиминацией. Таким образом, в организме не имеется аутореактивных клонов клеток, однако не исключается, что они могут возникнуть на более поздних этапах в результате соматических мутаций лимфоцитов. Потомство таких мутантных клеток и служит источником аутореактивных антител. По мере изучения аутоиммунитета стало ясно, что генез аутоиммунных Т- и В-клеток намного сложнее, чем предполагалось первоначально. Некоторые лекарственные препараты (прокаинамид, фенитоин) и инфекционные агенты (вирус Эпстайна — Барра, Mycoplasma pneumoniae) могут вызвать продукцию аутоантител к широкому спектру антигенов даже у здоровых людей. Более того, у нормальных мыш.ей наблюдается продукция аутоантител при введении животным неспецифических активаторов лимфоцитов (митогенов). Во всех этих случаях аутоантитела реагируют с повсеместно представленными антигенами: ДНК, IgG (мишень для IgM-ревматоидного фактора), фосфолипиды (кардиолипины), эритроциты, лимфоциты или компоненты цитоскелета (виментин, кератины). Таким образом, продукция аутоантител—это неотъемлемое свойство нормальной иммунной системы и контролируются посредством целой сети механизмов обратной связи, осуществляемых Т- и В-клетками. Считается, что в нормальных условиях терминальной дифференцировке В-клеток препятствуют супрессорные Т-клетки, отсутствие индукторных Т-клеток или оба эти фактора вместе. В случае аутоиммунитета дисбаланс между двумя типами Т-клеток приводит к нарушениям в иммунорегуляторной цепи, причем это может быть ассоциировано с активацией аутореактивных В-клеток. В некоторых случаях аутоантитела могут явиться следствием нормального ответа Т- и В-клеток на активацию чужеродными организмами или субстанциями, содержащими антигены, в особенности полисахариды, у которых выявляется перекрестная реактивность с аналогичными полисахаридами в тканях организма человека.

Как уже упоминалось выше, часть вариабельной области иммуноглобулиновой молекулы, к которой присоединяется антиген, называется идиотипом, а антитела, специфическим образом реагирующие с идиотипической областью молекулы антител, получили название антиидиотипических. Специфичность молекул антител и регуляция антителопродукции была испытана на кроличьих античеловеческих идиотипических антителах. Показана возможность образования аутологичных антиидиотипов (аутоантиидиотипы) в ходе развития нормального иммунного ответа. Например, при введении человеку столбнячного анатоксина в крови появляются аутоантиидиотипы против образующихся противостолбнячных антител, которые могут служить в качестве «выключающих» сигналов, адресованных В-клеткам для прекращения секреции этих антител. Идиотипы и аутоантиидиотипические антитела — это важные звенья иммунорегуляторной цепи. Антиидиотипические антитела играют значительную роль при двух типах аутоиммунитета: 1 — дисфункция системы идиотип-антиидиотипических антител может привести к гиперреактивности В-клеток из-за отсутствия «выключающих» сигналов по отношению к В-клеточной дифференцировке и 2 — некоторые антирецепторные антитела, продуцируемые при аутоиммунных заболеваниях (антитела против ацетилхолиновых рецепторов при тяжелой миастении, антитела против инсулиновых рецепторов при сахарном диабете типа I и антитела, против тиреотропиновых рецепторов при тиреотоксикозе), могут быть антиидиотипическими антителами, вырабатываемыми против активного центра (идиотипа) аутоантител.

В генезе аутоиммунных заболеваний, вероятно, велико значение генетических факторов, влияние которых проявляется в своеобразной селекции, присущей В-клеточной гиперреактивности, с тенденцией в сторону аутоантителообразования или за счет других еще неизвестных причин. Вызывают огромный научный интерес данные о сцепленности аутоиммунных нарушений с известными генетическими локусами, в частности с ГКГС. Такие заболевания, как тяжелая миастения, тиреотоксикоз и злокачественная анемия, — яркие примеры их взаимосвязи с экспрессией аллоантигенов HLA-B8 (класс I) и HLA-DR3 (класс II) (гл. 63), а также с аллотипическими маркерами некоторых тяжелых цепей иммуноглобулинов. Эта связь аутоиммунитета с системами генетических маркеров (HLA-типы и аллотипические антигены тяжелых цепей иммуноглобулинов) свидетельствуют о том, что в ряде случаев имеется генетическая предрасположенность к активации клеток иммунной системы против собственных антигенов хозяина. Таким образом, в возникновении и развитии аутоиммунного состояния большая роль отводится многообразным генетическим факторам.



Клиническая оценка иммунитета.

Для клинической оценки иммунитета необходимо исследование четырех главных компонентов иммунной системы, принимающих участие в защите организма и патогенезе аутоиммунных заболеваний: гуморальный иммунитет (В-клетки), клеточно-опосредованный иммунитет (Т-клетки, моноциты), фагоцитарные клетки ретикулоэндотелиальной системы (полиморфно-ядерные клетки,.макрофаги) и комплемент. Состояние иммунитета необходимо оценивать при хронических и рецидивирующих инфекциях, редко встречающихся инфекциях и некоторых аутоиммунных синдромах. Особенности клинического проявления болезни дают начальную информацию о возможных иммунных дефектах. Нарушения клеточного иммунитета, как правило, приводят к вирусным, микобактериальным и микотическим инфекциям. Крайней степенью проявления дефицита клеточного иммунитета является синдром приобретенного иммунодефицита (см. гл. 256). Следствием нарушения антителообразования являются в основном бактериальные инфекции, часто вызываемые такими микроорганизмами, как Streptococcus pneumoniae и Haemophilus influenzae (гл. 256). Расстройства фагоцитарной функции часто проявляются в виде рецидивирующих кожных инфекций, чаще всего вызываемых Staphylococcus aureus (гл. 56). Наконец, недостаток ранних компонентов комплемента ассоциируется с аутоиммунными нарушениями, а дефицит поздних—с рецидивирующими инфекциями, вызываемыми Neisseria (табл. 62-7). В табл. 62-8 в обобщенной форме приведены первичные скрининговые тесты для контроля иммунной функции. Оценивая антитело-опосредуемый иммунитет, определяют уровень сывороточных иммуноглобулинов, титры специфических антител к антигенам, с которыми человек непременно сталкивался в своей жизни (например, столбнячный анатоксин), титры изогемагглютининов, что дает достаточную информацию для выбора соответствующей терапии. В некоторых случаях гипо?глобулинемии полезными являются тесты по количественному подсчету клеток с В-клеточными маркерами и по оценке функциональной активности В-клеток in vitro.

При оценке клеточно-опосредованного иммунитета подсчет общего количества лимфоцитов параллельно с внутрикожным введением соответственным образом подобранных антигенов позволяет получить представление об активности Т-клеток и макрофагов in vivo.





Таблица 62-7. Клинические синдромы, ассоциированные с дефицитом комплемента

width="780" alt=". Клинические синдромы, ассоциированные с дефицитом комплемента" />

СКВ — системная красная волчанка, PA -- ревматоидный артрит.



Таблица 62-8. Первичные скринирующие тесты иммунной функции



Гуморальный иммунитет

Количественное определение уровней иммуноглобулинов IgG, IgM, IgA, IgE Тесты специфического антителообразования (против столбнячного токсоида) Титры изогемагглютининов (анти-А, анти-В): оценка IgM-ответа



Клеточно-опосредованный иммунитет

Лейкоцитоз с подсчетом дифференциальной формулы: оценка общего количества лимфоцитов Кожные тесты замедленной гиперчувствителыюсти: оценка специфического ответа Т-клеток и макрофагов на антиген



Фагоцитоз

Лейкоцитоз с подсчетом дифференциальной формулы: оценка общего количества нейтрофилов

Тест с нитросиним тетразолием (NBT), продукция супероксидов: оценка метаболической функции

Хемотаксис: оценка подвижности клеток

Количественное измерение внутриклеточного киллинга бактерий



Комплемент

Общая гемолитическая активность (СН50): оценка активности комплемента Определение отдельных компонентов комплемента: оценка дефицита компонентов комплемента



Из: A. J. A m m а л п. Immunodeficiency diseases. — In: Basic and Clinical Immunology 5th ed./Eds. D. P. Stites et al. Los Altos: Lange Medical, 1984.





Анергия— это отсутствие адекватной реакции гиперчувствительности замедленного типа. Анергия может быть генерализованной — отсутствуют Т-клеточные реакции на многие типы антигенов, или специфической — реакции Т-клеток не выявляются только на один тип антигена. Анергию определяют по отсутствию реактивности при тестировании кожной гиперчувствительности замедленного типа на антигены, против которых больной сенсибилизирован. Например, имеется набор антигенов для постановки кожных тестов, в который входят: Candida, гистоплазмин, трихофитин и Mycobacterium tuberculosis. У многих людей при внутрикожном введении этих антигенов развивается реакция хотя бы на один из них. В том случае, если при двукратном проведении исследовании ответная реакция не возникла, говорят о наличии анергии. Характер анергии определяется природой вызвавшего ее заболевания. Так, для хронических микотических и туберкулезных инфекций, а также для саркоидоза характерна гене рализованная анергия. В качестве примера специфической анергии можно привести хронический кожно-слизистый кандидоз (неспособность Т-клеток отвечать на антиген из Candida).

В ряде случаев клинически значимыми могут быть подсчет общего количества Т-клеток, а также Т4- и Т8-субпопуляций. Вместе с тем изменения в соотношении Т4/Т8 могут возникать при многих патологических состояниях и поэтому не являются специфичными. В некоторых ситуациях, таких как подбор донора и реципиента при трансплантациях, целесообразно определять активацию лимфоцитов реципиента посредством измерения включения 3Н-тимидина в ДНК лимфоцитов в ответ на антигены донора или на митогены.

При обследовании больных с рецидивирующими кожными инфекциями (например, синдром Джоба и хроническая гранулематозная болезнь) требуется определение количества нейтрофилов и тестирование их функций. Функциональные тесты на активность нейтрофилов включают тест с нитросиним тетразолием, генерацию супероксидов, хемотаксис и оценку способности нейтрофилов уничтожить бактерии (гл. 56).

Определение общей гемолитической активности комплемента (CH50) свидетельствует о способности тест-образца сыворотки лизировать 50% стандартной суспензии эритроцитов барана, сенсибилизированных кроличьими антителами против эритроцитов барана. Эта реакция требует активации комплемента по классическому пути с привлечением всех компонентов системы комплемента. CH50 — это надежный скрининговый метод выявления гомозиготных дефицитов. Однако нормальные показатели CH50 не исключают наличия гетерозиготных частичных дефицитов классических компонентов комплемента. В случае выявления у больного субоптимальных уровней CH50 следует проводить определение отдельных компонентов комплемента (обычно радиоиммунологическими методами) для диагностики, какой специфический компонент комплемента находится в состоянии дефицита<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!