Вариабельность иммунного ответа при бактериальной, вирусной и смешенной инфекциях

В ходе развития первичной  иммунной реакции на бактериальную  инфекцию из примированных В-лимфоцитов и активированных Т-лимфоцитов хелперов формируются В- и Т-лимфоциты «памяти», которые при повторной инфекции обеспечивают развитие иммунного ответа по вторичному типу.

      По мере  развития иммунного ответа происходит  переключение синтеза антител  с одного изотипа на другой. Этот процесс контролируется и регулируется, главным образом, Т-лимфоцитами хелперами через продукцию цитокинов – ИЛ-4, ИЛ-5, ИНФγ, ФНОβ и др.

      Вырабатываемые  в ходе иммунного ответа антитела  уничтожают бактерии в результате: а) бактерицидного действия, б)  опсонизации бактерий и усиления фагоцитоза. Механизм антительного бактериолиза заключается в следующем: антитела, взаимодействуя с бактерией, формируют иммунный комплекс антитело+бактерия, который, активируя систему комплемента, приводит к формированию мембраноатакующего комплекса (МАК). МАК, атакуя клеточную стенку бактерий, формирует в ней пору. Через образовавшуюся пору сывороточный лизоцим получает доступ к внутреннему пептидогликановому слою клеточной стенки бактерий, разрушает ее, тем самым вызывая гибель бактерий. Следует также помнить, что продукты активации комплемента (С3а, С4а, С5а) являются мощными хемотаксическими факторами для нейтрофилов и макрофагов. Эти факторы способны концентрировать клетки с фагоцитарными свойствами в месте проникновения бактерий и активировать фагоцитоз. Опсонизация бактерий антителами и комплементом (С3b) существенно облегчает и повышает процесс связывания микробов фагоцитами и их эндоцитоз. В этом случае антитела через свой специфический участок (F(ab)2 связывают микроб, а через Fc-фрагмент присоединяют его к фагоциту (FcR) [17].

      Специфические  антитела, вырабатываемые в ходе  развития гуморального иммунного  ответа, являются также главным  фактором защиты организма от  экзотоксинов, которые в развитии  ряда бактериальных инфекций (столбняка, дифтерии, газовой гангрены) играют основную патогенетическую роль. Нейтрализация токсинов антителами происходит в результате стереохимического блокирования активного центра токсина или аллостерических конформационных изменений в нем. Кроме того, взаимодействие антитела с токсином приводит к образованию молекулярных комплексов, которые не способны к диффузии в тканях и становятся легким объектом фагоцитоза.

4.2 Механизмы уклонениия бактерий от иммунной защиты

Бактерии выработали различные способы уклонения от защитных механизмов человека.

Так, некоторые бактерии (например, Neisseria gonorrhoeae, Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis) для избегания нейтрализующего действия секреторного IgА вырабатывают протеазы, способные разрушать молекулы иммуноглобулина на отдельные компоненты (Fab- и Fc-фрагменты), не способные к их агглютинации. Кроме того, N. gonorrhoeae для уклонения от нейтрализующего действия антител изменяют антигенные свойства пилей. Это происходит в результате генетических перестроек в локусе, контролирующем последовательность аминокислот в белке пилина, являющегося основным компонентом пилий. Локус пилина состоит из одного или двух экспрессированных генов и 10-20 «молчащих» генов [18]. Каждый ген в своем составе содержит шесть областей, названных миникассетами (minicassettes). Изменение свойств и поверхностных характеристик пилина является результатом генетической конверсии, во время которой одна или более миникассет из молчащих генов заменяет миникассету экспрессированного гена.

Таблица 2

Защитные механизмы  человека и способы уклонения  бактерий от их действия

Ряд бактерий для уклонения  от защитных сил организма формируют  поверхностные структуры, затрудняющие процесс фагоцитоза. Классическим примером такого способа уклонения является Streptococcus pneumoniae, которые содержат полисахаридную капсулу, предотвращающую их фагоцитоз. Другой микроб – Streptococcus pyogenes избегает фагоцитоза благодаря наличию в его капсуле М-протеина, способного блокировать аттракцию микроба к фагоциту и его эндоцитоз. Некоторые патогенные стафилококки создают вокруг себя защитную оболочку из белков хозяина. Секретируя фермент коагулазу, они индуцируют превращение фибриногена сыворотки в фибрин на своей поверхности, тем самым формируя вокруг себя защитный фибриновый слой.

Другим бактериям помогают выжить в организме человека нарушение  работы системы комплемента. Так, наличие  у некоторых грамотрицательных  бактерий в составе ЛПС-комплекса клеточной стенки длинных боковых ответвлений молекулы липида А затрудняет встраивание мембраноатакующего комплекса, тем самым защищая их от комплемент-зависимого лизиса [19]. Микроб Pseudomonas aeruginosa секретирует фермент эластазу, который инактивирует С3а и С5а, таким образом уменьшая локальную воспалительную реакцию и хемотаксис клеток, а также приток защитных антител.

Ряд бактерий для избегания  защитных механизмов организма приспособились к обитанию внутри клеток. Для уклонения  от внутриклеточного киллинга они используют самые разнообразные приемы. Listeria monocytogenes выходит из фаголизосомы в цитоплазму фагоцита, где она становится недоступной действию бактерицидных систем клетки. Mycobacterium avium блокирует слияние лизосомы с фагосомой, что позволяет ей избегать воздействия лизосомных бактерицидных факторов. Некоторые микобактерии проявляют высокую устойчивость к действию кислородзависимых механизмов разрушения микробных клеток.

4.3 Вариабельность иммунного ответа

Существование различных механизмов развития ИО в случае бактериальной инфекции может быть обусловлено наличием у бактерий антигенов различной химической природы – белков, липидов, гликолипидов, полисахаридов и др., что определяет пути их презентации иммунокомпетентным клеткам, а так же вовлеченность в процессы активации клеток-эффекторов вспомогательных клеток.  Так для антигенов белковой природы в зависимости от локализации бактерий будет характерна презентация антигенов в комплексе с молекулами МНС: I класса – в случае внутриклеточной локализации и II класса – в случае внеклеточной локализации. Способностью презентировать липидные и гликолипидные антигены обладают молекулы CD1a, b и c в результате чего происходит активация двойных негативных Т-лимфоцитов фенотипов CD4^-CD8^-CD161⁺abTCR⁺ и CD4^-CD8^-gdTCR⁺, а также CD8⁺ab⁺CD1-рестрицированных Th1. Молекулы CD1b и CD1d способны взаимодействовать с различными антигенами, в т.ч. церамидами и фосфатидилинозитолами, что указывает на возможность презентации внутриклеточных антигенов, происходящих из разных компартментов эндолизосомальной системы. Хотя CD1+ молекулы не обладают таким широким полиморфизмом как МНС молекулы I и II классов, однако их способность представлять гликолипиды уникальна, а наличие определенной субпопуляции NК рестриктированных к взаимодействию с антигенами этими CD1+ молекулами и опосредующих цитотоксическую Тh1 и Тh2 функции указывает на существование иммунных механизмов "параллельных" классическому. Наличие таких «параллельных» механизмов презентации приобретает особое значение в случаях, когда  возбудитель использует для уклонения от протективных реакций снижение экспрессии молекул МНС обоих классов или, как в случае с хламидиями синтезирует пептиды наружной мембраны которых не включаются в презентирование ни по классу I, ни по классу II. Так, CD8⁺ клетки демонстрируют 2 модели распознавания хламидийных антигенов: опосредованную через образование комплекса с молекулами MHC I класса и неопосредованную. Для неопосредованного через MHC механизма также показано, что этот механизм неопосредован через СD1 рецептор, как происходит в случае с гликолипидными антигенами. И в том и в другом случае следствием распознавания антигенов является усиление продукции ИНФ-γ цитотоксических лиифоцитов и усиление продукции ИЛ-12 дендритных клеток. При этом сама цитотоксическая функция CD8⁺-клеток практически не реализуется. Обе популяции СD8⁺ лимфоцитов обнаруживаются в периферической крови инфицированных Chlamydia trachomatis и обеспечивают лизис инфицированных клеток в различные периоды после инфекции. Усиление продукции ИЛ-12 дендритными клетками приводит к поляризации ИО на более поздних стадиях в сторону Тh1 [20]. Таким образом, существование возможности презентировать различные антигены одного и того же возбудителя обусловливает с одной стороны вариабельность развития ИО в его отношении, а с другой стороны обеспечивает его эффективность.

Антигены некоторых бактерий обладают способностью активировать клетки-эффекторы напрямую, т.е. в отсутствие МНС-рестриктированной кооперации с Тх. Это, так называемые ТН-антигены, которые в свою очередь подразделяются на 2 класса в зависимости от отвечаемости на них мышей с мутацией xid. К Тh1-антигенам относятся вещества, митогенные для В-лимфоцитов. К Тh2-антигенам относятся поливалентные конъюгаты гаптенов с фиколлом, леваном,  полисахариды пневмококка S3 и S4, Vi-антиген сальмонелл и др. В основе независимости ИО на Тh1-антиген от Т-лимфоцитов лежит митогенность названных антигенов в отношении В-лимфоцитов. Эффективность же Тh2-антигенов связывают с их способностью к многоточечному взаимодействию с мембраной В-лимфоцита, обусловливающем перекрестное сшивание их рецепторов и активацию клеток.

Механизмы развития ИО на Тh-антигены обоих классов остаются недостаточно изученными. В общем случае при ответе на Тh1-антиген преобладают IgM, обычно не происходит переключение классов антител и повышение сродства антител к эпитопам в процессе развития ответа, отсутствует или слабо выражена иммунологическая память. Поскольку перечисленные особенности связаны с преобладанием наименее зависящих от Т-клеток звеньев гуморального ИО, считается, что при ответе на Тh-антигены участие Т-лимфоцитов каким-то образом блокируется [21].

Ответ на Тh-антигены рассматривается как независящий от генов гистосовместимости и по этой причине избегающий Ir-генного контроля. В тоже время степень вовлеченности в такой ИО вспомогательных клеток остается спорной. В настоящее время полагают, что, при ответе на Тh2-антигены обязательно участие вспомогательных клеток. Такую хелперную функцию могут выполнять NК, макрофаги, фолликулярно-дендритные клетки и др. До сих пор неоднозначна оценка роли макрофагов в ИО на Тh2-антигены. В исследованиях in vitro и in vivo было показано, что для индукции ИО на такие антигены необходимо взаимодействие В-клеток с макрофагами. Однако позднее были получены противоположные результаты. Отсутствие МНС-рестриктированной Т-помощи при ИО на Тh2-антигены не означает, что эти антигены не способны стимулировать Т-клетки

Физико-химические свойства антигенов и пути их поступления в лимфоидные органы могут также оказаться предопределяющими для развития конкретной формы ИО. Растворимая форма антигена, доставляемая в лимфоидный орган с током крови, лимфы или тканевой жидкости, наиболее приемлема для презентации В-лимфоцитов, что способствует развитию гуморальных реакций. В противоположность этому доставка антигенов вспомогательными клетками ведет к включению Т-клеточных реакций. При непосредственном же поступлении корпускулярного антигена в лимфоидный орган, такой как селезенка, решающее значение в обработке и презентации антигена приобретают макрофаги [22].

Таким образом, вариабельность ИО на бактериальную инфекцию возникает уже на этапе стартовой ситуации для развития его антиген-специфической фазы. Понимая под стартовой ситуацией присутствие в региональном лимфатическом узле вспомогательных клеток, экспрессирующих на своей поверхности комплекс Аг с молекулами МНС и находящихся на начальной стадии своей активации, и набора клонов лимфоцитов всех функциональных субпопуляций, вовлекаемых в ответ на данный антиген , можно выделить множество ее вариантов. Разнообразие путей распознавания антигенов, приводящих к индукции и развитию ИО получило название антигенраспознающей сети.

5. ИММУННЫЙ ОТВЕТ ПРИ  ГРИБКОБЫХ ИНФЕКЦИЯХ

      В элиминации  грибов принимают участие фагоциты, Т-клетки, НК-лимфоциты (Рис.6). В фагоцитозе грибов и их уничтожении среди фагоцитирующих клеток основную роль играют полиморфноядерные клетки (ПМЯЛ). В этом процессе антитела и комплемент (С3b) могут выступать в роли опсонинов. Любые нарушения функции ПМЯЛ, связанные либо с генетическими дефектами или приобретенные в результате неблагоприятного воздействия на организм физических, химических или других факторов (лекарств–кортикостероидов, антибиотиков) способны создавать основу для развития рецидивирующих грибковых инфекций.

Рис.6. Схема иммунного ответа при грибковых инфекциях

Некоторые грибы уничтожаются в результате прямого литического (фунгицидного) действия NK-клеток и Т-лимфоцитов. На примере криптококков эта способность NK-клеток продемонстрирована in vitro. Многие грибковые инфекции сопровождаются развитием реакций гиперчувствительности I и IV типов. Развитие гиперчувствительности существенно осложняет течение инфекционного заболевания, способно придавать ему новый характер. Так, при грибковых поражениях легких это может приводить к хроническому гранулематозу и фиброзу [23].

Грибковые инфекции развиваются, как правило, при снижении общей иммунореактивности организма или дефектности Т-звена иммунитета. При врожденном Т-клеточном иммунодефиците часто наблюдается поражение кожи и слизистых оболочек Candida albicans, мозга и мозговых оболочек криптококками, легких пневмоцистами [24]. Пневмоцистные пневмонии являются одним из опасных осложнений при СПИДе. Известно также, что снижение функциональной активности полиморфноядерных лейкоцитов (ПМЯЛ) и Т-лимфоцитов, наблюдаемое при переутомлении, недоедании, алкоголизме, дефиците микроэлементов (Fe, Cu, Zn), сахарном диабете, туберкулезе, нередко сопровождается развитием такого безобидного гриба, постоянно обитающего на коже и слизистых покровах, как Candida albicans [25]. При грибковых инфекциях, как правило, выявляются сниженные показатели клеточного звена иммунитета, и наоборот, развитие грибковой инфекции (например, появление молочницы) является первым достоверным клиническим признаком расстройства в клеточном звене иммунитета. Дети с врожденной недостаточностью гуморального иммунитета проявляют высокую устойчивость к грибковым поражениям. Вероятно, антитела не являются сколько-нибудь значимым фактором в защите от грибковой инфекции. Эти данные указывают на то, что при развитии грибковой инфекции иммунотерапия должна быть направлена в первую очередь на нормализацию и стимуляцию работы Т-звена иммунной системы.