Клеточный иммунитет

24.10.2015

На ранних этапах развития иммунологии Робертом Кохом — немецким бактериологом, лауреатом Нобелевсклой премии, в процессе изучения туберкулезной инфекции была открыта реакция гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) — одна из форм клеточного иммунитета, открытого И.И. Мечниковым. В 1942 году австрийский патолог Карл Ландштейнер и американский иммунолог Мерил Чейз доказали, что туберкулиновую реакцию Коха, характеризующую выраженность ГЗТ, можно перенести интактным животным с помощью сенсибилизированных лимфоцитов. Передача ГЗТ с помощью сыворотки невозможна. Это служило важнейшим доказательством того, что ГЗТ характеризуют иммунологические реакции клеточного, но не гуморального типа. Исследования английского иммунолога Руперта Биллингхема и соавторов показали, что любая пересаженная от донора реципиенту иммунологически активная ткань продолжает функционировать в организме реципиента. Был предложен термин «адаптивный (воспринятый) иммунитет», Джеймс Гоуэнс установил, что иммунологические реакции клеточного типа преимущественно ассоциируются с малыми лимфоцитами. В 1955 г. N.A. Mitchison разработал методологию воспроизведения реакций адаптивного иммунитета для опухолевых трансплантатов.
Несмотря на высокую научную значимость изучения механизмов клеточного иммунитета с помощью реакций ГЗТ, наиболее сильные импульсы к дальнейшему развитию иммунология получила в процессе изучения иммунологических реакций клеточного типа при отторжении чужеродной ткани, пересаженной между двумя генетически различающимися особями.
Исследование особенностей этих реакций вскрыло механизмы формирования клеточного иммунитета, привело к формулированию иммунологических законов отторжения трансплантированных тканей, к открытию генов главного комплекса гистосовместимости, контролирующих эти реакции, и к становлению иммуногенетики. В результате изучения механизмов переливания клеток между неродственными особями было открыто явление толерантности, существенно расширились границы изучения структурно-функционального строения системы иммунитета, индуцировалось развитие иммунофармакологии, открылись невиданные ранее возможности спасения миллионов жизней с помощью переливания крови, пересадок ткани, трансплантации органов.
Следует отметить, что замена с помощью трансплантаций дефектных органов новыми является давней мечтой человечества. Известна, например, гипсовая панель Алонсо де Седано с изображением братьев-близнецов святых Косьмы и Дамиана — покровителей врачей, которые, будучи сами врачами, в 300 г, предприняли операцию по замене пораженной гангреной нижней конечности белого человека ногой чернокожего (рис. 7). Английский врач Джон Хантер, получивший титул «отца экспериментальной хирургии», пересаживал зубы человека на петушиный гребень. В 450 году индийский врач Sushruta выполнял пластические операции, пересаживая кожу со лба, щеки и шеи на поврежденные нос, уши или губы. Техника пластических операций совершенствовалась в Александрийской школе врачей.

Клеточный иммунитет

В XIII-XIV столетиях хирургическому искусству обучала старейшая медицинская школа в Салерно. В XV столетии известностью пользовались сицилийский пластический хирург Бранка де Бранка и его сын Antonio. Однако, несмотря на совершенствование хирургических операций и их методологии, во всех случаях регистрировали отторжение трансплантированной ткани, если ее пересаживали между двумя особями. В то же время ткань не отторгалась при ее пересадке с одного места на другое у одной и той же особи. Французский хирург Нобелевский лауреат Алексис Каррель, основатель трансплантологии — учения о пересадке органов и тканей — разработал в начале 1900-х годов сосудистый шов, методы культивирования клеток вне организма и сохранения в питательных растворах в течение месяцев фрагментов сосудов, пригодных для последующей трансплантации. Несмотря на высокое хирургическое мастерство, А. Каррель получил абсолютно такие же результаты. Удаленные лапа или почка собаки полностью приживались, если их пересаживали той же собаке, однако при пересадке другому животному ткани отторгались или животные погибали от различных осложнений, сопутствующих операции. Явление отторжения пересаженной чужеродной ткани лежало за пределами мастерства хирурга и определялось функционированием системы иммунитета. Кошки с пересаженными A. Kappeлем почками жили 16 дней и более, но затем погибали.
Уникальные хирургические операции были выполнены отечественными хирургами. Анастас Георгиевич Лапчинский в конце 30-х годов XX века пересаживал заднюю лапку крысенка на место ампутированной лапки другому грызуну. В феврале 1964 года А.Г. Лапчинский пересадил лапу от одной собаки другой. Собака по кличке Братик жила с чужой задней лапой более двух лет. Московский хирург Владимир Петрович Демихов, демонстрируя в Лейпциге хирургическое мастерство, в декабре 1958 года пересадил собаке второе сердце, которое билось, как и основное, в течение 17 дней. Собака по кличке Гришка, оперированная В.П. Демиховым, жила с двумя сердцами 141 день. Другая собака с ампутированным сердцем, замененным сердцем другой собаки, жила 6 дней. В.П. Демихов пересаживал собаке вторую голову от менее крупного животного вместе с передними лапами, грудной клеткой и шеей. Пересаженная половина тела, как и сама собака, хорошо функционировала, принимала пищу, двигала ногами. Однако, несмотря на гениальную оперативную технику, преодолеть иммунологический барьер не удавалось. Животные погибали. Несмотря на это, следует отметить важность и огромную перспективность проведенных работ. Разработанная методология пересадок стала большим подспорьем при разработке пересадок жизненно важных органов у человека. Валерий Иванович Шумаков был первым хирургом в России, успешно пересадившим сердце пациентке, которая прожила после операции 18 лет. Широко известными были также работы по пересадке сердца Кристиана Бернарда, начатые им в 1967 г. в госпитале Гроте-Схюр (Южная Африка, Кейптаун). Первой была пересадка сердца 55-летнему Луису Вашканскому от 25-летней слркащей Денис Дарваль, погибшей в автомобильной катастрофе. За первой операцией последовали другие, к 1969 г. в мире было проведено свыше 150 операций по пересадке сердца, однако общая смертность пациентов составляла около 80%. Непродолжительность жизни реципиентов не стала препятствием для развития трансплантологии и пересадок других органов. В 1963 году была проведена первая операция по пересадке печени. В 1965 году в клинике академика Б.В. Петровского была произведена первая операция по пересадке почки. Советские хирурги Б.В. Петровский, Ю.М. Лопухин, Н.А. Лопаткин, Г.М. Соловьев и В.И. Шумаков были удостоены Государственной премии России за разработку важнейших теоретических и клинических проблем пересадки почки. Встал вопрос и о необходимости развития проблемы лечебных переливаний костного мозга. Успешная трансплантация в 1959 году костномозговых клеток от неродственных доноров югославским физикам, облученным в результате взрыва атомного реактора, продемонстрировала высокую лечебную эффективность метода. Трансплантацию клеток осуществил французский гематолог Ж. Матэ. Пионерами костномозговых трансплантаций в России являются академик Р.В. Петров и профессор Ю.М. Зарецкая, начавшие экспериментальную иммуногенетическую разработку этой проблемы в самом начале 60-х годов прошлого века. Дальнейшее беспрецедентное развитие трансплантологии в значительной степени зависело от успехов в области создания эффективных иммунодепрессантов, подавляющих реакции отторжения пересаженных тканей. Индуцировали развитие трансплантологии Нобелевские лауреаты Э. Томас и Д. Мюррей (США), применяя различные способы подавления иммунологических реакций. Д. Мюррей в 1954 году впервые провел успешную пересадку почки между генетически идентичными близнецами. Двумя годами позже Э. Томас впервые осуществил успешную пересадку костного мозга. С 1963 г. Э. Томас с соавторами провел более 4000 трансплантаций костного мозга больным с различными гематологическими заболеваниями (лейкозы, апластическая анемия, генетические дефекты кроветворения и др.). Д. Мюррей при пересадке почки, в т.ч. трупной, подавлял реакции отторжения методом общего облучения реципиента, впоследствии с помощью азатиоприна. Р. Шварц и В. Дамешек впервые продемонстрировали возможность формирования лекарственно-индуцированной толерантности к сывороточным белкам с помощью цитостатических средств, в частности 6-меркаптопурина. Л.А. Певницкий и соавт. разработали метод индукции толерантности к эритроцитарным антигенам с помощью цитостатика циклофосфана.
Исследуя механизмы трансплантационного иммунитета, М. Симонсен в 1957 году описал реакцию лимфоидных клеток взрослых кур, помещенных на хорионаллантоисную мембрану куриных эмбрионов. Через несколько дней после переноса клеток на мембране появлялись очаги воспаления — пустулы («pocks»), образованные размножающимися лимфоцитами. Цыплята, вылупившиеся из таких эмбрионов, характеризовались спленомегалией, развивались медленнее, отставали в росте и погибали. М. Симонсен обозначил эту реакцию как реакцию «трансплантат против хозяина» — PTПX (Graft-versus-host disease — GVHD). Эта реакция вошла в литературу под названием «феномен Симонсена». Другой вариант РТПХ описали на мышах в 1957 году Руперт Биллингхэм и Лесли Брент. Лимфоциты половозрелых мышей, пересаженные новорожденным аллогенным мышатам, развивали иммунологическую реакцию, в результате которой у мышат через 10-12 дней наблюдалась спленомегалия, регистрировались диарея, дерматиты, кровоизлияния. Мышата отставали в росте и погибали. Этот вариант РТПХ был назван «Рант-болезнью» (Runt-disease — болезнь малорослости, карликовости). Впоследствии было доказано, что РТПХ развивается во всех случаях трансплантации иммунокомпетентных лимфоцитов ареактивным реципиентам, например, гибридам (AхB)F, при трансплантации родительских лимфоцитов генотипа А или В. Обычно выраженность болезни Рант количественно оценивают по величине селезеночного индекса — отношения массы селезенки к массе тела данного животного. RB. Петров и соавт. разработали количественный метод оценки РТПХ у половозрелых мышей по инактивации трансплантированными лимфоцитами родительских линий — CBA или C57BL/6J процессов пролиферации и дифференцировки эндогенных стволовых кроветворных клеток, формирующих видимые на глаз клеточные колонии в селезенке сублетально облученных мышей-гибридов (CBAxC57BL/6J)F. Эта модельная система затем была использована PB. Петровым и соавт. для одновременной количественной оценки митостатического и избирательного лимфотоксического действия иммунодепрессивных лекарственных средств и цитостатиков.
Необходимо отметить, что в период расцвета трансплантологии пересадка клеток, тканей или органов между генетически неидентичными особями рассматривалась не только в качестве перспективного приема лечения патологических состояний у человека, но и в качестве наиболее эффективного приема изучения механизмов клеточного иммунитета. Наибольшее внимание уделялось изучению генетических факторов, контролирующих развитие иммунологических реакций клеточного типа и обеспечивающих отторжение пересаженной ткани. Наиболее распространенным экспериментальным методом изучения реакций трансплантационного иммунитета была пересадка кожи между мышами различных инбредных линий. Термин «трансплантационный иммунитет» ввел в 1912 году Георг Шён (Georg Schone) в книге « Heteroplastic and Homoplastic transplantation». Были сформулированы также основные законы трансплантаций:
• собственные трансплантаты (аутотрансплантаты) всегда приживаются;
• гомопластические трансплантаты (между животными в пределах вида, аллогенные) отторгаются в большинстве случаев. Первичный трансплантат по сравнению с вторичным от того же донора живет дольше. Кровное родство способствует удлинению жизни трансплантата;
• гетеропластические трансплантаты (между животными разных видов, ксеногенные) всегда отторгаются.
Было заключено, что эти законы характеризуют продолжительность жизни не только трансплантатов нормальных тканей, но трансплантаты опухолей.
В последующие годы на основании генетической теории трансплантаций, впервые выдвинутой К. Литтлом, и исследований Дж. Биттнера, Стронга, Клаудмана и др. Г. Снелл, Нобелевский лауреат, существенным образом дополнил законы трансплантаций. Помимо тех, которые были сформулированы К, Литтлом, были введены новые положения. Эти законы используются и в наши дни.
— На гибридах первого поколения (F1) успешно приживаются трансплантаты любой из родительских линий (гибриды F1 содержат изоантигены каждой из родительских линий).
— Трансплантаты гибридов F1, пересаженные на любую из родительских линий, отторгаются (отсутствуют изоантигены второго родителя, имеющиеся у гибридов F1).
— На гибридах второго поколения (F2)5 полученных от скрещивания двух конгенных линий мышей, частота приживления трансплантата родительских линий характеризуется частотой 3:1 и соответствует законам менделевского закона расщепления признака.
Другое направление в трансплантологии, использующей для лечения человека и животных переливания крови или эритроцитарной массы от одних особей другим, нуждающимся в такой операции, было индуцировано открытием групп крови.
Группы крови А, В, О у человека открыл австрийский патолог Карл Ландштейнер в 1900 году (удостоен Нобелевской премии в 1930 г.), в 1901 году описал цитрат натрия в качестве антикоагулянта, в 1926-1928 гг. совместно с российско-американским иммуногематологом Филипом Левиным открыл системы групп крови М, N, F и в 1940 году совместно с Александром Винером — фактор Резус (Rh). Благодаря этим исследованиям стала возможной терапия резус-гемолитической болезни новорожденных. Она считается болезнью, искорененной иммунологией. В 1902 г. А. Стюрли и А, Дескастелло, ученики К. Ландштейнера, в дополнение к группам крови А, В, О, описали четвертую группу, которая четыре года спустя стала известной благодаря ее повторному и независимому открытию чешским врачом-психиатром Яном Янски. Впоследствии она была обозначена как группа AB. К. Ландштейнер и его ученики не только открыли миру способ безопасного переливания крови, но и являются основоположниками учения об изоантигенах тканей. В России существенный вклад в изучение изоантигенов тканей внесли академик АМН России Павел Николаевич Косяков и академик РАМН Евгений Алексеевич Зотиков.