Особенности врожденного иммунитета

25.10.2015

Врожденный иммунитет характеризуется как наследуемый, В связи с этим он функционирует независимо от наличия элементов генетической чужеродности и опосредуется через ряд факторов — физических, химических, гуморальных и клеточных. Клетки врожденного иммунитета (моноциты/макрофаги, дендритные клетки, естественные киллеры, гранулоциты) не имеют классических антигенраспознающих рецепторов, позволяющих узнавать индивидуальные эпитопы антигена, и не формируют память на чужеродное начало. Вместе с тем они способны распознавать с помощью специальных рецепторных структур (паттернов) группы молекул, характеризующие общую молекулярную мозаику патогена. Такое распознавание сопровождается быстрой активацией клеток, определяющей их способность и готовность к осуществлению защитных эффекторных функций. Однако эти процессы существеннейшим образом отличаются от таковых, развивающихся при формировании адаптивного иммунитета. Активация эффекторов врожденного иммунитета осуществляется в результате прямого действия чужеродного начала на их рецепторы, не требующего развития процессов клеточных взаимодействий, размножения и созревания эффекторных клеток. В отличие от врожденного иммунитета адаптивный иммунитет без развития этих про цессов не формируется. Важным следствием врожденного иммунитета является видовая резистентность (невосприимчивость) к отдельным инфекциям. Поскольку иммунитет по определению не может быть неспецифическим, устаревшим и ныне не используемым синонимом врожденного иммунитета является «неспецифический иммунитет» (Non-specific immunity).
Адаптивный иммунитет принципиально отличается от врожденного. Адаптивный иммунитет является единственной формой тонкой специфической защиты организма от генетической чужеродности самого широкого спектра, не наследуется, формируется только при наличии генетически чужеродных антигенов, опосредуется через гуморальные и клеточные факторы. Клеточные факторы адаптивного иммунитета экспрессируют (несут на поверхности) ан-тигенраспознающие рецепторы и формируют память на чужеродное начало, с которым они контактировали. Как уже отмечалось, к принципиально важным механизмам адаптивного иммунитета относятся процессы клеточных взаимодействий, размножение предшественников эффекторных клеток и их дифференцировка. Принципиальные различия врожденного и приобретенного (адаптивного) иммунитета показаны в табл. 8.1.

Защитные факторы врожденного иммунитета подразделяются на две основные группы (табл. 8.2). Одна из них — это «Факторы врожденной или естественной резистентности», формирование и функционирование которых не зависит от попадания в организм чужеродных антигенов, строения или формы антигенного материала. Более того, эти факторы не активируются под влиянием антигенов. По сути дела такие факторы являются физиологическими барьерами, защищающими организм от антигенной агрессии. Они функционируют на протяжении его борьбы с инфекцией, но наибольшая эффективность действия факторов проявляется в первые 3-4 часа после инфицирования организма. В основном это физические и химические факторы. Они не оказывают влияния на формирование адаптивного иммунитета.

Другая группа факторов врожденного иммунитета — это «факторы, формирующие процесс доиммунного воспаления». Они представлены гуморальными и клеточными факторами, которые также образуются и функционируют независимо от попадания в организм чужеродных антигенов, но они способны активироваться под их действием и оказывать влияние как на формирование специфического адаптивного иммунного ответа, так и на его функции. Эти факторы также действуют на протяжении борьбы организма с инфекцией, но наибольшая их эффективность отмечается через 72-96 часов после инфицирования. Развивая процессы доиммунного воспаления и одновременно с этим формируя ранний индуцибельный ответ, эти факторы и каскадным образом развивающиеся защитные реакции врожденного иммунитета локализуют микроорганизмы в очаге воспаления, предотвращают их распространение по организму, поглощают и убивают их. Перерабатывая частицы поглощенного антигена и представляя их антигенраспознающим инициаторам адаптивного иммунитета, клеточные факторы врожденного иммунитета являют ту основу, на которой формируется специфический адаптивный иммунный ответ, т.е. иммунитет второй линии защиты. Более того, участвуя в реакциях адаптивного иммунитета, указанные факторы повышают его эффективность. Основные отличия этих факторов показаны в табл. 8.2.
Как уже отмечалось, формирование специализированного иммунного ответа приводит к завершению защитных реакций, к разрушению антигена и к выведению его из организма. Это сопровождаются завершением процессов воспаления.
Характеризуя факторы врожденного иммунитета, необходимо отметить характерную для них многокомпонентность, различную тканевую локализацию, генетически контролируемый индивидуальный уровень.
В целом все эти процессы реализуются в реакциях организма на любые антигены. Однако степень их вовлечения, выраженности и эффективности действия определяется рядом параметров. Среди них основными являются особенности строения антигена, характер его попадания в организм (проникновение микроба через поврежденные кожные покровы или через слизистые оболочки, трансплантация клеток, тканей или органов, внутрикожная, внутримышечная или внутривенная инъекция разного рода растворимых или корпускулярных антигенов и др.), генетический контроль конкретной реактивности организма.
Одним из сильных, индуцирующих развитие воспаления, факторов являются активирующие компоненты самих микроорганизмов, таких как липополисахарид (ЛПС) грамотрицательных бактерий, липотейхоевые кислоты грамположительных бактерий, пептидогликан грамотрицательных и грамположительных бактерий, минимальным компонентом которого являются мурамилдипептид, маннаны, бактериальная ДНК, двуспиральная РНК вирусов, глюканы грибов и др. Распознавание этих структур резидентными макрофагами сопровождается активацией клеточных факторов врожденного иммунитета и индукцией воспалительного ответа. Другими продуктами, активирующими клеточные компоненты врожденного иммунитета, в т.ч. клетки эндотелия мелких сосудов, является действие компонентов (гистамин, тромбин, ИЛ-1, ФНОα и др.), вырабатываемых поврежденной тканью в местах внедрения микроба.
Мощным фактором, определяющим развитие доиммунного воспаления, является последующая активация подвижных макрофагов воспалительного экссудата, созревающих из циркулирующих в крови моноцитов и вовлекаемых в воспалительный очаг. Активацию фагоцитов обеспечивают не только распознавание частиц в качестве чужеродных, захват и поглощение антигена, но и происходящие в результате развития этих процессов образование и секреция растворимых продуктов — цитокинов. Секретируемые цитокины, бактериальные компоненты, продукты повреждения тканей активируют клетки плоского эндотелия кровеносных капилляров, принимающего форму высокого (кубического) эндотелия. Активация клеток эндотелия сопровождается синтезом и секрецией ряда цитокинов, прежде всего хемокинов, проявляющих свойства хемоаттрактантов и необходимых для диапедеза (проникновения) лейкоцитов через стенку кровеносных сосудов в очаг формирующегося воспаления. Результатом является развитие локальной сосудистой реакции, основные стадии которой включают:
• первоначальное кратковременное (от нескольких секунд до нескольких минут) замедление кровотока, в конечном итоге усиливающее повреждение тканей и образование медиаторов воспаления;
• последующее усиление проницаемости стенок капилляров, расширение сосудов, усиление лимфо- и кровотока, транспорт белков плазмы, эмиграция лейкоцитов из кровеносного русла в воспалительный очаг, усиление секреции цитокинов клетками воспаления, формирование местного отека и активной гиперемии;
• усиление воспаления в пропитанной экссудатом ткани, превращение под действием цитокинов фибриногена в фибрин, сеть которого тромбирует лимфатические протоки и предотвращает диссеминацию микробов за пределы очага воспаления. Этому способствует постепенная смена повышенного кровотока на формирование венозного застоя крови с тромбозом венул, обеспечивающее отграничение воспалительного очага от окружающих тканей. Возникают классические признаки воспаления — опухоль, покраснение, боль, жар с повышением температуры тела, также способствующим очищению организма от индуцировавшей воспаление микрофлоры.
Эмиграция лейкоцитов из кровеносного сосуда в ткани (диапедез)
Процесс эмиграции клеток из кровеносного сосуда через эндотелий сосудистой стенки в ткани именуется диапедезом. Это важнейшая реакция, благодаря которой клетки получают возможность мигрировать в участки поврежденной ткани и формировать очаг воспаления для локализации патогена и его уничтожения. Процесс диапедеза иллюстрируется ниже, на примере нейтрофилов (рис. 8.1).

Начальные этапы этого процесса характеризуются движением катящихся маргинальных нейтрофилов (rolling-effect) вдоль малых кровеносных сосудов по поверхности интактных клеток эндотелия. Взаимодействие этих клеток с клетками эндотелия индуцируется молекулами адгезии (Р-селектин, CD62P), появляющимися на эндотелиальных клетках под влиянием бактериальных продуктов или продуктов поврежденной ткани. Обычно Р-селектин содержится в гранулах клетки, но при ее активации перемещается на поверхность мембраны. Взаимодействие Р-селектина с мембранными молекулами адгезии фагоцита — L-селектином (CD62L) — является низкоаффинным (малопрочным), поскольку L-селектин легко слущивается с мембраны нейтрофила. Поэтому нейтрофил продолжает катиться по клеткам эндотелия вдоль кровеносного сосуда, но скорость его движения падает.
Полная остановка движения нейтрофила характеризует формирование второй стадии адгезии, обусловленной секрецией клетками эндотелия липида — фактора активирующего тромбоциты — PAF (Platelet-activating factor). Этот фактор активирует нейтрофилы и индуцирует на их поверхности экспрессию интегрина CD11a/CD18, известного как антиген LFA-1 (Lymphocyte function-associated antigen-1, адгезивный антиген типа 1, ассоциированный с функцией лимфоцитов). Происходящие при этом конформационные изменения мембраны нейтрофила обеспечивают повышение аффинности этого рецептора для лиганда ICAM-1 (CD54), экспрессируемого клетками эндотелия. Интегрин CD11a/CD18 (LFA-1) связывается также с лигандом эндотелиальных клеток ICAM-2 (CD102), однако этот мембранный гликопротеид экспрессируется преимущественно на покоящихся клетках эндотелия. Адгезию нейтрофилов к клеткам эндотелия усиливает лиганд миелоидных клеток PSGL-1 (P-selectin glycoprotein ligand-1) или SELPLG (Selectin P ligand) — CD162, связывающийся с Р-селектином клеток эндотелия. Взаимодействие лиганд-рецептор стабилизирует взаимодействие нейтрофилов с клетками эндотелия, нейтрофил вытягивает псевдоподии и с их помощью мигрирует между клетками эндотелия из кровеносного сосуда в ткань. Рецепторы и лиганды нейтрофилов, связывание которых определяет процесс эмиграции нейтрофилов из кровеносного сосуда и очаг воспаления, показаны на рис. 8.2,

В процессе эмиграции нейтрофилов из кровеносного сосуда важную роль играют цитокины, секретируемые активированными макрофагами, клетками эндотелия и самими нейтрофилами. ИЛ-1 или ФНОα, вырабатываемые макрофагами, активируют клетки эндотелия и индуцируют экспрессию Е-селектина (CD62Е), связывающего гликопротеины лейкоцитов и усиливающего клеточную адгезию. Поскольку селектины являются углевод-связывающими белками, их взаимодействие с мембранными гликопротеидами осуществляется через концевой разветвленный углевод (трисахарид) — sialyl Lewis (Le, CD15), входящий в состав гликолипидов и многих гликопротеинов клеточной мембраны. Под влиянием ИЛ-1 усиливается также выработка клетками эндотелия ИЛ-8, обладающего хемотаксическими свойствами и способствующего миграции новых нейтрофилов в воспалительный очаг. ФНОα стимулирует процесс секреции эндотелиальными клетками ИЛ-1, усиливая разворачивающиеся реакции, В конечном итоге это интенсифицирует воспалительный процесс, приводит к вазодиляции, усилению прокоагулянтной активности, тромбозу, повышению экспрессии белков адгезии и продукции хемотаксических факторов.
Мигрирующие в очаг воспаления из периферической крови моноциты и нейтрофилы фагоцитируют внедрившиеся и размножающиеся микробы так же, как разрушенные клетки поврежденной ткани и погибающие клетки в процессе развития воспаления. Моноциты дифференцируются в макрофаги, умножая численность фагоцитирующих в очаге воспаления клеток и поддерживая спектр секретируемых ими цитокинов с различными свойствами, в т.ч. бактерицидными. При массированном инфицировании в очагах воспаления формируются гнойные массы, содержащие остатки тканей, живые и мертвые лейкоциты, живые и мертвые бактерии, остатки фибрина, лимфы, сыворотки.
Необходимо отметить, что характер доиммунного воспаления и его выраженность в значительной степени определяются природой вызвавшего его микроорганизма. Так, при инфицировании организма микобактериями и грибами развиваются процессы гранулематозного воспаления, глистные инвазии и аллергенные воздействия сопровождаются воспалением с преимущественной инфильтрацией поврежденной ткани эозинофилами, ряд бактериальных инфекций, например, устойчивые к лизоциму грамположительные бактерии, индуцирует развитие острого воспалительного ответа без необратимого повреждения ткани. Применение лекарственных средств способствует очищению и заживлению очага воспаления.