87370

Клінічна імунологія для практичних лікарів

Конспект

Медицина и ветеринария

Завдяки тому, що у відкритті багатьох імунологічних механізмів приймали участь вчені мікробіологи, біохіміки, патофізіологи та патоморфологи, імунологію довгі роки відносили до фундаментальних дисциплін. Тільки після другої світової війни, коли лікар Пітер Медавар встановив, що відторгнення трансплантату...

Украинкский

2015-04-19

2.15 MB

13 чел.

PAGE  1

      

Чоп'як В.В., Потьомкіна Г.О., Гаврилюк А.М.

ЛЕКЦІЇ З  КЛІНІЧНОЇ ІМУНОЛОГІЇ ДЛЯ ПРАКТИЧНИХ ЛІКАРІВ

(цикл лекцій - частина 1)

Львів – 2010

УДК 612.017:612:614.253.1

Ч 754

ББК 52.523.25

Чоп'як В.В., Потьомкіна Г.О., Гаврилюк А.М. Клінічна імунологія для практичних лікарів (цикл лекцій - частина перша).- Львів.-2010.- 229 с.

Автори:         Чоп'як Валентина Володимирівна – доктор медичних наук,

професор,  завідувач кафедри клінічної імунології та алергології

Львівського національного медичного університету імені Данила

Галицького,  Заслужений лікар України, заслужений діяч науки і

техніки України

 Потьомкіна Галина Олександрівна – кандидат медичних

наук, доцент кафедри клінічної імунології та алергології

Гаврилюк Анна Мирославівна – кандидат біологічних наук,

доцент кафедри клінічної імунології та алергології

 Рецензенти:    Бєлоглазов Володимир Олексійович – доктор медичних наук, професор,

завідувач кафедри внутрішньої медицини №2 Кримського  державного

медичного університету ім. С.І.Георгієвського

                                   Дріянська Вікторія Євгенівна - доктор медичних наук, професор, замісник

                                   директора з наукової роботи ДК «Інститут  нефрології   АМН  України»                                       

                                   

Підручник охоплює найважливіші розділи з фундаментальних основ клінічної імунології з урахуванням сучасних досягнень медичної науки і відповідає навчальній програмі циклу спеціалізації «Клінічна імунологія» та вибраним циклам тематичного удосконалення з цієї дисципліни. Особливу увагу в ньому відведено  викладу сучасних знань з базових механізмів функціонування імунної системи людини, вікових її особливостей, взаємозв’язків запалення, гіперергії, психонейроендокринологічних імунних механізмів  та актуальних напрямків клінічної імунології – онкоімунології, імунології репродукції та трансплантології. Грунтовно висвітлені шляхи формування імунопатології, яка спричинена  дією інфекційних та  ксенобіотичних факторів.

Підручник призначений для лікарів-слухачів клінічних імунологів та широкого кола лікарів інших спеціальностей – терапевтів, педіатрів, інфекціоністів, акушер-гінекологів, онкологів. Він також може бути корисним лікарям-інтернам різних спеціальностей та студентам медичних ВУЗів.

Рекомендовано Центральною методичною комісією ЛНМУ імені Данила Галицького, Протокол № 1 від 25.02.2010 р.

Рекомендовано до публікації Вченою Радою ЛНМУ імені Данила Галицького,

Протокол №  4-ВР від 27.05.2010 р.

Чоп’як В.В., Потьомкіна Г.О., Гаврилюк А.М., 2010

Видавництво ЛНМУ ім.Данила Галицького

ЗМІСТ

Передмова ……………………………………………………………. 4 Перелік умовних скорочень………………………………………....5

Лекція 1. Структура імунної системи.

                Природжений імунітет.…………………………………...9   

Лекція2.  Набутий мунітет……………………………………..…....36

Лекція 3.  Віковий імунітет…………………………………………54

Лекція 4.  Імунологічні основи запалення

                та гіперчутливості ………………………………………75

Лекція 5.  Взаємодія нервової, ендокринної

                та імунної систем ……………………………………….101

Лекція 6.  Імуногенетика …………………………………………..118

Лекція 7. Екологічна імунологія…………………………………135

Лекція 8  .Протиінфекційний імунітет…………………………...151

Лекція 9.  Онкоімунологія…………………………………………175

Лекція 10.Трансплантаційниий імунітет………………………..190

Лекція 11. Імунологія репродукції ………………………………205

Рекомендована література……………………………………….228         

         ПЕРЕДМОВА

        Коли з'явилася наука імунологія? У середньовіччі, коли лікар Едвард Дженнер запропонував оригінальний спосіб вакцинації проти віспи і врятував таким чином тисячі життів, чи на початку 20-го сторіччя, коли Ілля  Мечніков відкрив феномен фагоцитозу, а лікар Пауль Ерліх виявив  у сироватці крові гуморальні тільця? Власне, ХХ-те сторіччя можемо вважати основоположним у розвитку імунології та її клінічній реалізації, бо саме тоді відбулися відкриття вчених Карла Ландштайнера, Роберта Коха, Мекфарлейна Бернета, Джорджа Снелла,  Сумусу Танегава, Джін Доссе, Нільса Джерне та багатьох інших.  Необхідно нагадати, що найчастіше лауреатами Нобелівської премії в галузі медицини та біології ставали імунологи.

Завдяки тому, що у відкритті багатьох імунологічних механізмів приймали участь вчені мікробіологи, біохіміки, патофізіологи та патоморфологи, імунологію довгі роки відносили до фундаментальних дисциплін. Тільки після другої світової війни, коли лікар Пітер Медавар встановив, що відторгнення трансплантату - це  імунозалежний процес, імунологію врешті-решт  належно оцінили клініцисти і з цього часу почався її переможний марш у практичну медицину. Як галузь практичної медицини,  клінічна імунологія була введена в клініки США та Європи в 70-і роки ХХ століття. В Україні тільки  в 1991 році були затверджені такі клінічні спеціальності як дитячий імунолог, клінічний імунолог (імунотерапевт), лабораторний імунолог.

Сьогоднішній час є безперечно тріумфальним для клінічної імунології. Саме зараз у діагностиці та лікуванні багатьох хвороб пригодився інтегральний характер цієї дисципліни. Значний прогрес у лабораторній імунологічній діагностиці призвів до формування лікувально-діагностичних алгоритмів, використання яких полегшує встановлення  діагнозу і скеровує практичного лікаря в потрібне терапевтичне русло. Високий розвиток рекомбінантних технологій дозволив розробити методи синтезу in vitro багатьох цитокінових препаратів, моноклональних антитіл, проводити генно-інженерні операції на дефектних імунокомпетентних клітинах. Внаслідок цього,  практичні лікарі отримали нові імунотропні препарати для лікування важких ревматологічних, алергічних та онкологічних хвороб.

Безперечно, для практичних лікарів вивчення клінічної імунології є непростим з огляду на химерне переплетення багатьох механізмів із складною термінологією, наведеною в основному англійськими абревіа-турами. У своєму підручнику ми намагалися спростити це завдання, подавши в словнику тлумачні короткі переклади основних скорочень з короткими поясненнями.

         Шановні колеги! Бажаємо Вам успіхів у роботі над вивченням наших лекцій  і щиро віримо, що нові знання з питань клінічної імунології  принесуть  Вам користь у повсякденній роботі.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

AOA – антитіла проти тканини яйника та прозорої зони яйцеклітини

ASA – антиспермальні антитіла

BCR – В-клітинний рецептор

BAGE – пухлинний антиген

C – абріатура компоненту системи комплементу

CA –125 (19-9, 15-3) – пухлинні антигени

CAMEL пухлинний антиген

3΄5΄-cAMP - 3΄5΄- циклічний аденозинмонофосфат

CCL 3 (MIP-1α) – хемокін, який впливає на мієлопоез, лімфопоез,

            диференціацію гранулоцитів та моноцитів

CCL 5 (RANTES) – хемокін, який притягує еозинофіли у вогнище запалення

CD – кластери диференціації імунокомпетентних клітин

CD 40 – поверхневий глікопротеїн, присутній на мембранах моноцитів, В-

             лімфоцитів, дендритних клітин та ендотеліоцитів, відповідає за

              активацію та диференціацію В-лімфоцитів

CD 52 – поверхневий глікопротеїн, присутній на лейкоцитах та еозинофілах,

              відповідає за активацію В-лімфоцитів

CD 59 (протектин) – блокує мембраноатакуючий комплекс системи

              комплементу

CGRP – пептид, генетично зв’язаний з продукцією кальцитоніну

CpG  -   неметильована послідовність нуклеотидів у ДНК (характерна для

             Toll-like рецепторів типу 9)

C1qR –  рецептор до компоненту комплементу C1q

CR 3 -    рецептор до компоненту комплементу C3

CRAF-1 – специфічний білок, який приймає участь у тримеризації

             цитоплазматичних ділянок CD 40

CTLA-4 – сигнальна молекула-антиген 4, асоційована із Т-цитотоксичними

            лімфоцитами

СXCL 4-PF 4 – хемокін, який кодується геном PF 4, продукт синтезу

             тромбоцитів

CXCL- 8 (кодується геном для IL-8) – хемокін, нейтрофільний хемоатрактант

CXCL- 9 (синонім MIG)– хемокін, хемоатрактант Т-лімфоцитиів та NК-

             клітин

CXCL- 10 (синонім IP-10) -  хемокін, хемоатрактант Т-лімфоцитиів та NК-

             клітин

CXCL- 12 (MCP-5) – хемокін, хемоатрактант еозинофілів та тучних клітин

DAF (CD55) – фактор, який прискорює розпад С3- та С5-конвертаз (інгібітор

             комплементу)

DETOX - ад΄ювант, який використовується у вакцинації пухлинними

             антигенами

DNA – дезоксирибонуклеїнова кислота

EGF – фактор росту епітелію

ESC – ембріональні стовбурові клітини

FA-1 – фертилізуючий антиген-1 (антиген, асоційований із заплідненням)

Fas (CD 95 або Apo-1) – інтегральний мембранний білок та рецептор до   

            молекул надродини фактору некротизу пухлин

FasL (CD 178 або Apo-1L) – інтегральний  мембранний білок, який індукує

             апоптоз

FcγR – рецептор до кристалічного фрагменту молекули імуноглобуліну

FGF – фактор росту фібробластів

G-CSF – гранулоцитарний колонієстимулюючий фактор

GM-CSF – гранулоцитарно-макрофагальний колонієстимулюючий фактор

GCP-2 – хемокін, гранулоцитраний хемоатрактант

H (антиген Hakata) –фактор активації системи комплементу за пектиновим

            шляхом

HLAсистеми лейкоцитарних  антигенів людини

HPV – 16 (18, 33, 52, 5,6) – типи папіломавірусу людини

HSP – білки теплового шоку

HTLV-1 – людський Т-лімфоцитотропний ретровірус

I (синонім інактиватор С3в/С4в) – протеаза плазми крові, яка розкладає вільні і зв΄язані конвертазами С3b та С4b

ICAM – 1,2 – молекули міжклітинної адгезії типу 1 та 2

IDO – діоксигеназа індоламіну

IFN - α,β,γ - інтерферони α, β, γ 

IGF – інсуліноподібний фактор росту

IL– інтерлейкіни

IP-10 – білок, синтез якого індукується інтерфероном

KIR – імуноглобуліноподібний рецептор на кілерних клітинах

KIR2DL - інігбуючий кілерні клітини рецептор з двома

            імуноглобуліноподібними доменами та довгим цитоплазматичним

            фрагментом

KIR2DS – стимулюючий кілерні клітини рецептор з двома                       

            імуноглобуліноподібними доменами та коротким цитоплазматичним

            фрагментом

LTA - ліпоксин

LTC4 – лейкотрієн С4

LTD4 – лейкотрієн D4

LTE4 – лейкотрієн E4

LDL - 

LFA-1 – молекула інтегрину

LIF – фактор інгібіції лейкемії (за функцією подібний до IL-6)

LPS – ліпополісахарид стінки бактерії

LRR – позаклітинний домен в складі Toll-подібного рецептора, збагачений

           фрагментами лейцину

MАd CAM-1 – глікопротеїновий ліганд до селектинів, присутній на лейко-

           цитах та ендотеліоцитах

MAGE-A2 – пухлинний антиген

MCP-I (або хемокін CCL-2)- хемоатрактант для нейтрофілів, лімфоцитів,

            моноцитів та еозинофілів

MCP (CD 46) – мембранний білковий кофактор на сперматозоїдах

M-CSF – макрофагальний колонієстимулюючий фактор

MICA, MICB – некласичні молекули системи HLA I класу, які з’являються

             на епітеліоцитах після стресу різного генезу

MIF – фактор інгібіції міграції макрофагів

MIG (Mig) – монокін, продукцію якого індукує IFN - γ

Muci - муцин

NBS-LRR – внутрішньоклітинні нуклеотидзв΄язуючі фрагменти Toll-подіб-

             ного рецептора, багаті на лейцин

NLR – рецептори NOD -подібні

NOD - нуклеотидзв΄язуючі олігомеризаційні домени Toll-подібних рецеп-

           торів, які розпізнають чужорідні патерни (ділянки)

NK G2D – рецептори на NК клітинах, які одночасно володіють

            активуючими  та пригнічуючими властивостями

NTBA – імуноглобуліноподібні рецептори на NК клітинах, властиві також

             іншим типам лімфоцитів

NY-ESO – пухлинний антиген

OncoVAX – протипухлинна вакцина

OSM – онкостатин М

P-53 – пухлинний антиген раку сечового міхура

PA CAP – гіпофізарний пептид, активуючий аденілатциклазу

PAF – тромбоцитактивуючий фактор

PAMP – патоген-асоційовані молекулярні патерни (ділянки) на Toll-подібних

             рецепторах

PCOS – синдром полікістозних яйників

PD-L1 – молекула-індуктор апоптозу

PG (D, E, F, G, H) - простагландини D, E, F, G, H

PGE2 – простагландин Е2

PH-20 – спермальний антиген на акросомальній частині сперматозоїда

PH-30 – фертилін (спермальний антиген)

PLGF – фактор агіогенезу, який синтезують маткові uNК -клітини (фактор

              росту плаценти)

PRR (PRR-TLR) -  рецептори, які розпізніють молекулярні  патерни

              (ділянки) з групи Toll-подібних рецепторів

POF – синдром передчасного згасання яйників

PSA – простатоспецифічний пухлинний антиген

RAGE – пухлинний антиген

RNA – рибонуклеїнова кислота

SAGA-1 (CD 52) – антиген, індукуючий аглютинацію сперматозоїдів

SCA – антитіла до стероїдпродукуючих клітин наднирників, яєчок, плаценти

           та яйників

SCC – пухлинний антиген плоскоклітинного раку легень та сечового міхура

SDF1 (або CXCL- 12) – хемокін, хемоатрактант еозинофілів та тучних клітин

sE-selectin – секреторна форма Е-селектину

sICAM-1 – секреторна форма адгезивних молекул міжклітинної взаємодії

SRS-A – повільно реагуюча субстанція анафілаксії

sVCAM-1 - секреторна форма адгезивних молекул взаємодії ендотеліоцитів з              

             іншими клітинами в момент запалення

TCR – Т-клітинний рецептор

TIR – домени в складі Toll-подібних рецепторів

TGF -α,β – трансформуючі фактори росту α, β

TLRToll-подібні рецептори

TLX (CD 46) – трофобластично-лейкоцитарний кросреагуючий антиген

TRAIL – молекула з надродини факторів некрозу пухлин

TNF –α,β фактори некрозу пухлин α,β

UNK – маткові натуральні кілерні клітини

VCAM - адгезивні молекули взаємодії ендотеліоцитів з іншими клітинами в

            момент запалення

VEGF –1 – фактор росту ендотелію судин

VLA – “дуже пізні” інтегрини з групи β2

YLR-12 – мембранний білок сперматозоїдів

ZP 1,2,3 – антигени прозорої зони яйцеклітини 1,2,3

 

Л е к ц і я 1

CТРУКТУРА ІМУННОЇ СИСТЕМИ.

ПРИРОДЖЕНИЙ ІМУНІТЕТ

         Головною функцією імунної системи (лат. immunitas – вільний від будь-чого) – зберегти “своє” та видалити “чуже”. Носії “чужого”, з якими імунна система зустрічається кожний день -  це мікроорганізми, їх токсини,  ендо- та екзоантигени, що несуть ознаки чужорідної генетичної інформації.

    Окрім них, імунна система здатна видаляти з орґанізму злоякісні клітини та трансплантати чужих тканин. Для цього імунна система володіє складним набором постійно взаємодіючих неспецифічних та специфічних механізмів. Неспецифічні механізми відносяться до природжених, а специфічні набуваються в процесі “імунолоґічного навчання” протягом життя. Імунна система – це сукупність лімфоїдних органів, тканин та клітин, що забезпечують біохімічну, структурну та функціональну індивідуальність організму шляхом елімінації  носіїв чужорідної генетичної інформації.

         Органи імунної системи: центральні (тимус, кістковий мозок); периферичні (селезінка; лімфатичні вузли;  скупчення лімфоїдної тканини - MALT, SALT, GALT, BALT, NALT і т.п.; клітини крові.

Кістковий мозокцентральний  орґан кровотворення, в якому містяться стовбурові кровотворні клітини і відбувається проліферація та диференціація клітин мієлоїдного і лімфоїдного рядів кровотворення: утворюються еритроцити, тромбоцити, ґранулоцити, моноцити, В-лімфоцити, дендритні клітини, натуральні кілерні клітини (NK) та попередники Т-лімфоцитів. Лейкоцити, які покидають кістковий мозок, за винятком лімфоцитів, не проліферують, вони тільки активуються для виконаня своїх функцій.  У кістковому мозку починається та закінчується проліферація, дозрівання та диференціація В-лімфоцитів. Значна кількість В-лімфоцитів після контакту з патогеном у периферичних органах імунної системи, пройшовши курс імуногенезу, повертається назад у кістковий мозок і синтезує специфічні імуноглобуліни - антитіла. Тому, кістковий мозок для цих лімфоцитів є одночасно і центральним і периферичним органом. У дорослому орґанізмі червоний кістковий мозок розміщений в епіфізах трубчастих кісток і в губчастій речовині плоских кісток; загальна маса – 3-3,5 кг (4,0-5,0% маси тіла). Закладається кістковий мозок на 3-му місяці внутрішньоутробного життя, на 4-му місяці з’являються лімфоїдні елементи, на 5-му місяці – диференційоване кровотворення.

Тимус (вилочкова залоза) – спеціалізований лімфоїдний орган, який складається з двох долей, які, в свою чергу, складаються з дольок, до складу яких входять кірковий/кортикальний  шар і  мозковий/медулярний шар. У зовнішньому кірковому шарі розміщені незрілі Т-лімфоцити – тимоцити, на яких, в міру їх міграції в центральний мозковий шар, з’являються специфічні антигенні структури (рецептори). Більш зрілі Т-лімфоцити мають назву – наївні (naive) Т-лімфоцити – це неімунні Т-лімфоцити, які мігрують в периферичні органи імунної системи, де починають працювати з патогенами, формуючи клони імунних/ефекторних лімфоцитів – армовані  Т-лімфоцити (armed – озброєні). Тимоцити кіркового шару вилочкової залози володіють високим мітотичним темпом; клітинний цикл  триває тільки 3-6 год. Окрім тимоцитів, у тимусі виявляються епітеліальні та дендритні клітини, макрофаги. Епітеліальні клітини – це великі клітини з відростами, які називають клітинами-няньками, клітинами-годувальницями. Епітеліальні клітини  тимусу синтезують гормони: α-тимозин, β-тимозин, тимопоетин, тимулін, тимічний гуморальний фактор,  завдяки яким відбувається проліферація, дозрівання та диференціація Т-лімфоцитів. Аналогічно до гематоенцефалічного бар’єру в тимусі існує бар’єр між циркулюючою кров’ю і кірковим шаром, який забезпечує формування тимоцитів без участі антигенів. Тимус закладається на 1-му місяці внутрішньоутробного розвитку, значно раніше, ніж кістковий мозок.  З віком, починаючи з 10 років,  маса тимусу та  його функціональна активність зменшуються – фізіологічна інволюція тимусу. Однак, цей орган функціонує до кінця життя людини. Зворотня інволюція тимусу – зменшення маси та зниження його активності під впливом шкідливих факторів довкілля (іонізуючої радіації, ксенобіотиків), стресу, важких інфекційний та соматичних хвороб, тимоми тощо. Зворотна інволюція тимусу наступає в любому віці й найбільш небезпечно, коли   цей процес формується в ранньому дитячому віці.

У тимусі і кістковому мозку відбувається клональна селекція лімфоцитів (Т-лімфоцитів  - у тимусі, В-лімфоцитів – у кістковому мозку). У результаті цього процесу відбувається знищення автореактивних лімфоцитів шляхом апоптозу. Всього знищується близько 90-95% всіх лімфоцитів, які утворилися в центральних органах імунної системи.

Відомі два способи смерті клітини: некроз та апоптоз. Некроз - це смерть клітини під впливом різних чинників (механічних, хімічних, термічних, інфекційних тощо). Основні відмінності апоптозу та некрозу вказані в таблиці 1.

Таблиця 1

Порівняльна  характеристика  апоптозу та некрозу

Показник

Апоптоз

Некроз

Біологічне значення

+++

-

Зміни клітинної мембрани

Збереження цілісності, втрата мікроворсинок, утворення везикул

Порушення цілісності

Зміни ядерного апарату

Конденсація хроматину, пікноз,

фрагментація

Набухання

Зміни в цитоплазмі

Конденсація цитоплазми,

деградація білків цитоскелету

Аутоліз

Причина смерті клітини

Деградація ДНК, порушення енергетики клітини

Порушення цілісності мембрани

Швидкість розвитку

Від 10 сек.  до  12 годин

впродовж 1 години

Енергозалежність

+

-

Зворотність процесу

+

-

Запальна відповідь

-

+

Лімфатичні вузли – структурна одиниця – лімфоїдний фолікул, який складається з кіркового і мозкового шару. Т-лімфоцити розміщені в паракортикальній зоні, В-лімфоцити – в мозковому шарі лімфоїдного фолікула. У кірковому шарі знаходяться центри розмноження. Лімфатичні вузли через свої лімфатичні судини здійснюють очищення лімфи і відповідають значною мірою  за формування набутого імунітету за гуморальним типом.  

Селезінка – складається з білої і червоної пульпи; структурна одиниця – селезінкова долька; біла пульпа  (мальпігієві тільця), розміщена за ходом артеріол; анатомічна будова – аналогічна лімфатичному вузлу. Між червоною і білою пульпою розміщені регіони, які заселені Т- і В-лімфоцитами, що мігрували з кісткового мозку та тимусу.  У селезінці відсутні лімфатичні судини, циркуляція імунокомпетентних клітин здійснюється через трабекули та ретикулярну тканину синусів. Селезінка відповідальна за очищення крові, знищення старих, деформованих еритроцитів і тромбоцитів (гемокатерез) та формування набутого,  значною мірою гуморального імунітету. У цьому непарному органі  синтезуються тафтсин, який за своєю структурою нагадує Fc-фрагмент імуноглобуліну і відноситься до опсонінів та  спленін – речовина, яка сприяє лімфопоезу, посилює імунний захист, зменшує прояви запального процесу.

Лімфоїдна система, асоційована із слизовими оболонками – це капсульовані лімфоїдні утвори (мигдалики, аденоїди, апендикулярний відросток, пейєрові бляшки тощо) та некапсульована лімфоїдна тканина (MALT – мукозо-асоційована лімфоїдна тканина). До складу некапсульованої міжепітеліальної лімфоїдної тканини входять лімфоцити, макрофаги та плазмоцити, які синтезують IgA та IgE. У слизовій оболонці формуються секреторні форми цих імуноглобулінів. У склад MALT входять: SALT – лімфоїдна тканина, асоційована із шкірою;  GALT – лімфоїдна тканина, асоційована з ШКК; BALT– лімфоїдна тканина, асоційована з бронхами; NALT - лімфоїдна тканина, асоційована з носом тощо.

Основні фактори неспецифічного (природженого) імунітету

  1.  Механічні бар’єри та фізіологічні фактори (неушкоджена шкіра та слизові; секрети, котрі вкривають епітеліальні тканини; війчатий епітелій, волосяний покрив, рідкі середовища організму (слина, сльози, сеча, харкотиння)
  2.  Фізіологічні функції (чхання, кашель, блювота, пронос, гарячка, концентрація кисню, ендокринний та нейрогенний статус);
  3.  Хімічні та біохімічні реакції (продукти життєдіяльності сальних залоз – жирні кислоти, які володіють бактерицидними властивостями, антибактерицидні ферменти, оксидантні та антиоксидантні системи,   кисле   pH    секретів  та рідких середовищ  організму.
  4.  Клітинна ланка природженого імунітету (мононуклеарні фагоцити: моноцити, тканинні макрофаги; гранулоцити (нейтрофіли, еозинофіли, базофіли периферичної крові та тканинні); кілерні клітини (природні/ натуральні кілери, просто кілерні клітини – К-клітини та лімфокін-активовані кілерні клітини - ЛАК); - і -Т-лімфоцити.
  5.  Гуморальна ланка природженого імунітету: природні антитіла, гемаглютиніни, гемолізини, лізини, захистні ферменти, білки гострої фази запалення, компоненти система комплементу.
  6.  Цитокіни (інтерлейкіни, інтерферони, фактори росту, хемокіни, цитотоксини).
  7.  Система адгезивний молекул.
  8.  Система шаперонів.
  9.  Система  Toll- like рецепторів.

Фагоцитарна  система

         Фагоцитарна система - це система, яка забезпечує першу лінію захисту природженого клітинного імунітету і здатна здійснювати основну захистну функцію організму  -  фагоцитоз. До системи фагоцитів відносяться моноцити/макрофаги та гранулоцити (мікрофаги) - нейтрофіли, еозинофіли, базофіли.

         Моноцити походять від стовбурової клітини мієлопоезу кісткового мозку; поступають у кров, де циркулюють 2-5 дні, після чого вони мігрують через стінку судин у тканини, фіксуються там і стають макрофагами. У тканинах вони працюють від 20 днів до 7-ми місяців.  У залежності від локалізації тканинні макрофаги мають різну назву: плевральні, перитонеальні; купферівські клітини печінки; альвеолярні; тимічні; кістково-мозкові;  гліальні макрофаги мозку; дендритні клітини лімфатичних вузлів і шкіри; клітини Лангерганса шкіри і слизових оболонок тощо.

Основні рецептори і маркери моноцитів/макрофагів:

  1.  Рецептори до Fc-фрагменту IgG: FcγRI (CD64), FcγRII (CD32), Fcγ RIII (CD16), FcγRIV (CD16b) – забезпечують адсорбцію антитіл до мембрани макрофагів.
  2.  Рецептори до компонентів комплементу (С1q, С3а, С3b, C5a, фактори  B та D, пропердин).
  3.  Адгезивні білки ( інтегрини;  хемокіни; мембранні лектини – специфічні для залишків цукрів (маннози, фруктози тощо); рецептор до бактерійних ліпополісахаридів (CD14); рецептори до мікробних антигенів TLRs (Toll-like receptors).
  4.  Рецептори до цитокінів та інших біологічно-активних речовин (ІL-1, ІL-2 - CD25, ІL-6, ІL-10, ІL-12, ІL-15, ІL-18, TNF, IFN-α та β), рецептори для трансферину - CD71, гормонів і медіаторів.
  5.  Продукти генів HLA І і ІІ класів

 

Fc-рецептори, які активно експресуються  на моноцитах/макрофагах, відіграють особливо важливу роль  у запуску фагоцитозу екзоантигенів,  імунних комплексів та автоантитіл  (таблиця 2).

Таблиця 2

Рецептори для фрагменту Fc-антитіл на імунокомпетентних клітинах

Тип рецептора

CD

Зв΄язування Ig G

Експресія

FcγRI

CD64

Мономер

На моноцитах, макрофагах,  нейтрофілах та еозинофілах – в активованому стані

Fc γRII

CD32

В комплексах

На моноцитах, макрофагах, нейтрофілах, еозинофілах,  тромбоцитах, В-лімфоцитах

Fcγ RIII

CD16

В комплексах

На макрофагах, нейтрофілах, NK-клітинах, еозинофілах, мастоцитах, Т-γδ лімфоцитах

FcγRIV

CD16b

Мономер

На нейтрофілах

         Основні функції моноцитів/макрофагів наступні:

  •  кілерна (здатність до фагоцитозу);
  •  антигенпрезентуюча;
  •  регуляторна (синтез цитокінів);
  •  репаративна (посилення синтезу колагену через систему фіброгенезу, прискорення росту кровоносних судин);
  •  реологічна (синтез факторів згортання крові, компонентів системи комплементу, фібронектину тощо).

Фагоцитоз – процес поглинання, руйнування та виведення з організму  чужорідного матеріалу. Основні клітини, які здійснюють фагоцитоз – це моноцити/макрофаги та гранулоцити. Фагоцитоз може бути завершеним та незавершеним.  Етапи завершеного фагоцитозу: 1) активація фагоциту; 2) хемотаксис; 3) адгезія; 4) поглинання; 5) перетравлення (процесінг). При незавершеному фагоцитозі відсутній процесінг.

Лізосомальні ферменти моноцитів/макрофагів та гранулоцитів можуть руйнувати патоген двома шляхами:

  1.  кисневонезалежним – за допомогою  таких ферментів, як протеїнази, гідролази, катіонні білки, лізоцим, лактоферин тощо;
  2.  кисневозалежним – за участю мієлопероксидази з утворенням синглетного кисню, пероксиду водню, гідроксильних радикалів, атомарного хлору.

         Кисневонезалежний шлях руйнування патогену є більш вивченим, а ферменти, які його забезпечують -  більш відомі; кисневозалежний шлях  потребує більш детального вивчення та осмислення. Так, реактивні форми кисню працюють у фаголізосомі -  це редокс-системи; вони є токсичними не тільки для бактерій, але й для грибів, паразитів, а також пухлинних клітин. До найактивніших речовин належать гідроксильні групи та синглетний кисень. Пероксид водню є менш реактивний та швидко інактивується. Загалом реактивні форми кисню  можуть частково виділятися із фаголізосоми і ставати  потенційно токсичними як  для самої клітини, так  і для оточуючих клітин. Тому,   ці сполуки  швидко дезактивуються такими антиоксидантними ферментами, як супероксиддисмутаза, каталаза, глутатіон та тиреодоксини.

         Мієлопероксидаза міститься в азурофільних гранулах нейтрофілів та моноцитів, однак її мало   в макрофагах. Тому,  кисневозалежні бактеріовбивчі механізми макрофагів, в основному,  залежать швидше від реактивних форм кисню, а не від окислених галогенів. Еозинофіли замість мієлопероксидази мають пероксидазу, яка, використовуючи іони брому, утворює кислоту HOBr (вона реагує з перекисом водню, що призводить до утворення синглетного кисню, який не синтезують нейтрофіли).

До ефективних індукторів утворення реактивних форм кисню в макрофагах відносяться  IFN-γ та IL-4. IFN-γ індукує в макрофагах синтез TNF, IL-1, оксиду азоту (NO). NO  -  важливий медіатор, який, крім участі у знищенні мікроорганізмів, багатоклітинних паразитів та пухлинних клітин, виконує значну роль у багатьох інших біологічних процесах – зменшує тонус судинної стінки, зменшує агрегацію тромбоцитів, регулює функцію нейронів. NO утворюється внаслідок реакції  за участю NO-синтетази, L-аргініну, кисню, НАДФ та тетрагідробіоптерину.

Хоча фагоцитозу можуть підлягати молекули та клітини різного походження, найбільше значення для захисту організму має фагоцитоз мікроорганізмів. Початком фагоцитозу є розпізнавання і зв΄язування фагоцитами об΄єкту поглинання та оточення його своїми цитоплазматичними псевдоніжками. Завдячуючи відповідним рецепторам на фагоцитах, відбувається   розпізнавання  та безпосередньо визначається структура стінки збудника або розпізнаються певні імунні фактори, які вкривають чужорідну  клітину, посилюючи фагоцитоз. Такий процес посилення  фагоцитозу називають опсонізацією, а фактори, які посилюють фагоцитоз – опсонінами. Найважливішими опсонінами для моноцитів/макрофагів є антитіла, активований С3b компонент комплементу, фібронектин, лейкотрієни, тафтсин, маннозозв’язуючий білок,  для яких ці клітини  мають на своїй поверхні відповідні рецептори. Тому, індукований ними фагоцитоз називається імунофагоцитозом.

         Нейтрофіли – складають одну з найбільших популяцій циркулюючих лейкоцитів. Це професійні фагоцити, які походять від клітини попередниці мієлопоезу (як і моноцити), проходять стадії дозрівання і диференціації:  мієлобласт – промієлоцит – мієлоцит – метамієлоцит (юний) – паличкоядерний  - сегментоядерний нейтрофіл. На стадії паличкоядерного нейтрофілу ці клітини починають мігрувати  з кісткового мозку в кров, де циркулюють 6-12 годин, після чого осідають у периферичних органах і тканинах. Загальна тривалість життя нейтрофілів не перевищує 3-4 днів, після чого вони гинуть через  апоптоз.

         Гранулоцити синтезують білки, здатні знищувати мікроорганізми. Більшість цих білків зконцентровані в особливих гранулах. Вже в промієлоцитах виявляються гранули,  які нагадують лізосоми і називаються азурофільними або первинними (містять лізоцим, мієлопероксидазу, галогени, катіонні білки, кислі гідролази,  фосфатази, нейтральні протеїнази). У метамієлоцитах формуються  специфічні гранули або вторинні (містять лізоцим, лактоферин, лужну фосфатазу, дефензини, нейтральні протеїнази). У дозрілих нейтрофілах формуються  вже третьорядні гранули, які містять багато желатинази. Через кілька секунд після поглинання антигену та утворення фагосоми гранули/лізосоми зливаються з фагосомою. Завдяки невеликому об΄єму фагосоми концентрація білків, виділених із гранул лізосоми, може бути дуже високою. Цей механізм сприяє знищенню гранулоцитами мікроорганізмів, в процесі  фагоцитозу яких не синтезуються реактивні форми кисню. Найактивнішими щодо  знищення мікроорганізмів є: BPI – бактеріовбивчий фактор, який посилює проникливість клітинних стінок бактерій; катепсин G – вбиває безпосередньо або опосередковано, посилюючи дію лізоциму та еластази; дефензини (катіонні білки) – діють антибактерійно, індукують хемотаксис, регулюють активність комплементу, гальмують синтез глюкокортикостероїдів, посилюють проліферацію лімфоцитів, нейтралізують бактерійні токсини, гальмують фібриноліз, сприяють дегрануляції мастоцитів, мають  антибластомні властивості.

         Активація гранулоцитів сприяє синтезу понад 100 різних факторів, а саме:

  •  IL-1, IL-6, IL-10, IL-12, IL-15, IL-18;
  •  хемокіни: CCL3 (MIP-1α), CCL4 (MIP-1β), CCL5 (RANTES), CXCL1 (GRO-α), CXCL8 (IL-8), CXCL-10 (IP10);
  •  інтерферони (IFN) α та β;
  •  TNF, TRAIL;
  •  фактори росту PDGF, FGF, G-CSF, GM-CSF, M-CSF; інсуліноподібні фактори росту;
  •  онкостатин М, еритропоетин, LIF, TGF-α та TGF-β;
  •  ферменти: колагеназа, аргіназа, активатор плазміногену, ліпази, фосфатази, нуклеази, глікозидази, цитолітичні протеази;
  •  інгібітори ферментів: інгібітори плазміну, α2-макроглобулін;
  •  компоненти комплементу C1, C2, C3, C4, C5, фактори  B та D, пропердин;
  •  реактивні форми кисню;
  •  трансферин та транскобаламін;
  •  інші: оксид азоту, неоптерин, фібронектин, фактор активації тромбоцитів, ендотеліни, PGE2, лейкотрієни.

Основні рецептори і маркери нейтрофілів:

  •  рецептори до Fc-фрагменту IgG: FcγRII (CD32), Fcγ RIII (CD16),– забезпечують адсорбцію антитіл до мембрани нейтрофілів;
  •  рецептори до компонентів комплементу (CR1, CR3, CR4, CR3a, CR5a);
  •  рецептори до   хемокінів; бактерійних ліпополісахаридів (CD14);

    β-інтегрину, лейкотрієну В4 тощо;

  •  продукти генів HLA І класу.

Основні функції нейтрофілів:

  1.  Фагоцитарна функція  (внутрішньоклітинний кілінг) – неспецифічно розпізнають і фагоцитують чужорідні об’єкти (аналогічно макрофагам).
    1.  Позаклітинний цитоліз – здійснюється в результаті секреції продуктів «респіраторного вибуху», а також  у результаті дегрануляції з своїх гранул токсичних речових.
    2.  Регуляторна функція - синтез хемоатрактантів, цитокінів, інших медіаторів.
    3.  Ініціація запальної реакції – нейтрофіли першими мігрують у місце знаходження патогену і, синтезуючи цитокіни, притягують у це місце інші імунокомпетентні клітини.
    4.  Ініціація проліферації лімфоцитів – нейтрофіли синтезують міогени, які сприяють бласттрансформації лімфоцитів (в основному  В-лімфоцитів).
    5.  Участь в процесах згортання крові – азурофільні гранули містять муколептоїди, які агрегують комплекси фібрин-мономер у згустки фібрину та речовини, які за своєю дією подібні до тромбопластину та деяких факторів системи згортання крові (фактори VIII, IX, XII).

Нейтрофіли відіграють важливу роль у розвитку бактерицидних і  цитолітичних реакцій, в розвитку  запалення і фібриногенезі. Ці клітини першими вступають у контакт з патогеном, досить мобільні й швидко діють. На відміну від макрофагів, зрілі нейтрофіли не синтезують нових ферментів, не відновлюють запаси енергії. У своїй діяльності нейтрофіли нагадують смертників-камікадзе. Опсонінами для нейтрофілів служать: антитіла, циркулюючі імунні комплекси (ЦІК), компоненти комплементу, лектини.

         Базофіли – походять з клітини-попередниці мієлопоезу; їх базофільні гранули містять гепарин, гістамін, серотонін, хондроітинсульфати, протеїнази, дегідрогенази, РНКазу, пероксидазу тощо. Базофіли синтезують простагландини, лейкотрієни, тромбоксани. Базофіли, які працюють у тканинах, називаються тучними клітинами (синоніми - лаброцити, мастоцити, опасисті клітини) і сконцентровані в слизових оболонках, бронхах, легенях, шкірі. На відміну від базофілів, тучні клітини – довгоживучі (термін життя становить місяці – роки), здатні до поділу, їх гранули містять велику кількість трипсиноподібних протеаз. Розрізняють дві субпопуляції тучних клітин: 1) тучні клітини сполучної тканини, для яких кофактором росту служить ІЛ-3; їх гранули містять більше гепарину; 2) тучні клітини слизових оболонок, для яких кофактором росту служать ІЛ-3 і ІЛ-4; їх гранули містять більше    хондроїтинсульфатів; проліферація цих клітин залежить від Т-лімфоцитів.

Основні рецептори і маркери нейтрофілів:

  •  рецептори до Fc-фрагменту IgE: FcεRI і FcεRIІ, Fcγ-рецептори;
  •  рецептори до компонентів комплементу (C3, C5);
  •  рецептори до   допоміжних молекул  В7-2  (CD86) -  на цій основі  можна припустити, що тучні клітини приймають участь у антигенпрезентації;  
  •  продукти генів HLA І і ІІ класів (тучні клітини).

Основні функції базофілів/тучних клтіин:

  1.  Позаклітинний цитоліз – здійснюється в результаті дегрануляції біологічно активних речовин алергії після приєднання алергену до IgЕ, фіксованому на мембрані  тучних клітин через рецептор FcεRI. Іншим ініціатором  такої реакції є приєднання імунних комплексів до рецепторів FcεRI і FcεRIІ. Дегрануляція може бути викликана підвищеним рівнем  3,5 – циклічного аденозинмонофосфату (сАМР), а також звязуванням рецепторів з компонентами комплементу. Тучні клітини при цьому не гинуть, а їх гранули відновлюються. Протеази, які виділяють тучні клітини, виявляють літичну дію на збудників інфекції.
    1.  Регуляторна функція - синтез  цитокінів: ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-10, ІЛ-12, ІЛ-13, GM-CSF i TNF-α   та інших медіаторів, які  сприяють розширенню судин та підвищеню міграції нейтрофілів і моноцитів у тканини.
    2.  Участь в процесах згортання крові – активізують фібриноліз, запускають калікреїн-кінінову систему, активізують тромбоцити та сприяють їх агрегації.

         Еозинофіли -  походять з клітини-попередниці мієлопоезу; в їх рості та диференціації активну участь приймає ІЛ-5; у крові циркулюють 30 хв. - 10  год., у тканинах – до 12 днів; містять великі та малі еозинофільні гранули; основними компонентами великих гранул  є токсичний протеїн (головний основний білок), еозинофільний катіонний протеїн; основними компонентами малих гранул є – арилсульфатаза В, гістаміназа, фосфоліпаза D, які володіють протиалергічною дією, нейтралізуючи гепарин, гістамін, серотонін. Ці клітини  володіють  антипаразитарними та антигельмінтними властивостями.  

Основні рецептори і маркери еозинофілів:

  •  рецептори до Fc-фрагменту IgG FcγRII (CD32), IgE і FcεRIІ (CD23);
    •  рецептори до компонентів комплементу (С3а, С3в,  C5a);
      •  маркери диференціації еозинофілів CD35, CD9, CD49;
      •  продукти генів HLA І класу

 Основні функції еозинофілів:

  1.  Фагоцитарна функція  – завдяки фактору еозинофілів  - хемотаксису, який синтезується Т-лімфоцитами, тучними клітинами і базофілами, еозинофіли швидко мігрують у місце проникнення паразитів, прикріплюються до них і, виділяючи катіонні білки, руйнують їхню щільну зовнішню оболонку. Це й стає причиною еозинофілії при цих інфекціях.
    1.  Позаклітинний цитоліз – комплексний вплив на патоген  продуктів «респіраторного вибуху» та  токсичних речових гранул.
      1.  Регуляторна функція - синтез антиалергічних ферментів сприяє пригніченню запального процесу, регулюючи його судинно-інфільтративну фазу.  

         Тромбоцити – окрім функції згортання крові, приймають участь в імунних  процесах, розвитку запальної реакції, підвищуючи проникливість капілярів та активуючи компоненти комплементу.

Еритроцити - забезпечують фагоцитарні клітини киснем для  нормальної роботи редокс-системи, транспортують імунні комплекси до органів, які їх елімінують.

Другою після фагоцитозу функцією фагоцитів є антигенпрезентуюча функція, яку здійснюють антигенпрезентуючі клітини - різновид фагоцитів макрофагального ряду.  

Антигенпрезентуючі клітини

Антигенпрезентація – здатність до презентації  - передачі інформації про структуру антигену Т-лімфоцитам. До антигенпрезентуючих клітин відносяться: моноцити/макрофаги, В-лімфоцити, дендритні клітини, ймовірно – тучні клітини; іноді ця функція під впливом TNF-α, INF-γ стає притаманною  кератиноцитам, тиреоцитам і ендотеліоцитам. Це клітини, які здатні: 1) експресувати на своїй поверхні молекули HLA ІІ класу; 2) забезпечувати індукцію стимулюючого сигналу.

Дендритні клітини (ДК) – клітини неспецифічного  природженого імунітету, які відносяться до професійних антигенпрезунтуючих клітин: мають довгий термін життя, присутні в крові і в тканинах,  володіють високою антигенперероблюючою  здатністю, довготривало зберігають інформацію про  антиген, презентують антиген Т-лімфоцитам. До ДК відносяться внутрішньоепітеліальні макрофаги  шкіри (клітини Лангерганса), інтердигітальні клітини лімфатичних вузлів, тимусу, лімфоїдних фолікулів/вузликів слизової оболонки. ДК походить з гемопоетичної поліпотентної стовбурової клітини кісткового мозку, яка під впливом цитокінів  диференціюється, проходячи стадію незрілої і зрілої ДК.  

Незріла ДК здатна до поглинання і перетравлення (процесінгу) антигену. У процесі її дозрівання ці властивості втрачаються, однак з’являється здатність презентувати антиген для його розпізнавання наївними CD4+- і CD8+-лімфоцитами. Захоплення антигену проходить за допомогою фагоцитозу, макропіноцитозу або ендоцитозу, опосередкованого Toll-подібними рецепторами на поверхні ДК. Важливим етапом дозрівання цих клітин  є зв’язування ліганду CD40 (CD40L) на активованих Т-хелперах з молекулою CD40, яка експресована на  поверхні незрілої ДК. Дозріванню ДК сприяють також: прозапальні цитокіни (TNF, IL-1), ліпополісахарид бактерійної клітини, циркулюючі імунні комплекси. Дозріла ДК мігрує з тканини в периферичні лімфоїдні органи, в яких відбувається презентація антигену наївним CD4+- і CD8+-лімфоцитам, у результаті чого проходить їх диференціація в Т-хелпери або Т-цитотоксичні лімфоцити. Цей процес є важливим моментом у розвитку протиінфекційного і протипухлинного імунітету.

Зріла ДК презентує антиген у комплексі з молекулами HLA І класу -  для ендогенних антигенів і ІІ класу – для екзогенних антигенів. Піcля розпізнавання чужорідного антигену Т-хелпери стимулюють  диференціацію В-лімфоцитів у плазматичні клітини, які продукують антитіла, а CD8+-лімфоцити – в Т-цитотоксичні лімфоцити (Т-ЦТЛ), які володіють кілерною активністю щодо вірус-інфікованих і пухлинних клітин. IL-12 та  IFN-α, які синтезуються ДК, активують натуральні кілери (NК). У свою чергу, ДК отримують зворотній сигнал  від Т-хелперів (CD40L зв’язується з  CD40 на ДК) і В-лімфоцитів (імунні комплекси фіксуються на  рецепторі для Fc-фрагменту імуноглобуліну), який стимулює дозрівання ДК.

ДК відіграють роль не тільки в ініціації, а й у регуляції Т-клітинного імунітету; наприклад,  регулюють співвідношення між Th1 і Th2; підтримують стан толерантності імунної системи до автоантигенів тощо.

ДК – це гетерогенна, невелика популяція лейкоцитів (до 0,6% числа циркулюючих лейкоцитів периферійної крові). Дендритні клітини  поділяються на  мієлоїдні і лімфоїдні ДК.

Мієлоїдна ДК  сприяє, в основному, дозріванню Th1 під впливом IL-12 у відповідь на стимуляцію ліпополісахаридом (або CD40L) і IFN-γ, який виділяють NК, а також індукує дозрівання  Th2  за допомогою IL-12, який синтезують ДК у відповідь на IL-10 і простагландин Е2.   Мієлоїдні ДК локалізовані в місцях попадання антигену в організм – шкіра і слизові оболонки. Найяскравішим представником цього типу ДК є клітини Лангерганса в епідермісі.

Лімфоїдна ДК морфологічно нагадує плазматичну клітину; інтенсивно експресує CD123 (α-ланцюг IL-3), хемокіновий рецептор CXCR3 і молекули  HLA ІІ класу; індукує імунну відповідь за участю Th2. Дослідження останніх років показали, що ДК у відповідь на вірусну інфекцію продукує велику кількість IFN-α, який сприяє дозріванню Th1. Окрім цього, лімфоїдні ДК можуть індукувати дозрівання CD8+-лімфоцити, які продукують IL-10. Лімфоїдні ДК містяться в Т-залежних зонах лімфоїдних клітин і здійснюють спеціалізоване розпізнавання автоантигенів і вірусів.

         Таким чином, дендритні клітини відіграють центральну  регуляторну роль в імунній відповіді, функціонально об’єднуючи механізми природженого і набутого імунітету.

 

         Кілерні клітини  (природні  кілери - NК,  просто  кілерні  клітини –

К-клітини, лімфокінактивовані кілерні клітини - LАК-клітини)

Клітини NК (натуральні кілери) – це лімфоцити, які здатні спонтанно (без попередньої імунізації) знищувати  клітини-мішені (пухлинні клітини, вірусінфіковані клітини,  клітини алогенного трансплантату тощо). NК клітини мають морфологічну будову великих гранулярних лімфоцитів – ВГЛ (large granular lymphocytes - LGL), з фенотипом - CD3-CD16+CD56+ і є  філогенетично молодшими, ніж Т- і В-лімфоцити.

Розрізняють наступні дві великі субпопуляції NК клітин: клітини з невеликою експресією CD56 і великою експресією CD16 – це  NК1 (субпопуляція CD56dimCD16+) та клітини з великою експресією CD56, які не мають на своїй поверхні молекул CD16 - це NК2 (субпопуляція CD56highCD16-). Серед клітин NК, які виявляються в периферичній крові, 90% становлять  CD56dimCD16+. Дві  субпопуляції NК клітин відрізняються не тільки  фенотипічними характеристиками, а й функціями. Клітини NК2 - CD56highCD16- синтезують у великій кількості  цитокіни  GM-CSF, TNF, IL-5, IL-13 та володіють незначно вираженими  цитотоксичними властивостями. Клітини NК1 CD56dimCD16+ після активації (наприклад, під впливом IL-12) синтезують великі кількості IFN-γ і мають виражену здатність  до знищення клітин-мішеней (це пов΄язано з експресією перфорину та гранзиму В в цитолітичних гранулах).

 NК можуть реалізувати цитотоксичний ефект безпосередньо (без сторонньої допомоги - самостійно)  або опосередковано за участю  антитіл. Цитотоксичний ефект NК клітин у безпосередньому механізмі регулюється двома типами протилежних сигналів: активуючих та гальмуючих. Їх передають відповідні рецептори на поверхні цих клітин. За посередництвом активуючих рецепторів запускаються цитолітичні механізми, які призводять до смерті клітини-мішені. Активація  гальмуючих рецепторів  призводить до блокування цитотоксичної реакції. У залежності від того, які сигнали переважають, клітина-мішень або знищується й  елімінується,  або зберігається. Переважно домінують сигнали, які передають гальмуючі рецептори. Лігандами для рецепторів NК можуть бути молекули HLA I класу -  класичні (Ia) і некласичні (Ib). Найкраще вивчені дві групи рецепторів NК: рецептори з надродини Ig–подібних та лектинові рецептори з групи CD94/NKG2. У рамках кожної групи є гальмуючі та активуючі форми. Рецептори з надродини Ig–подібних – це рецептори типу KIR: KIR2D (p58) та KIR3D (p70). Рецептори KIR2D та KIR3D   бувають кількох варіантів і містять довгий цитоплазматичний фрагмент (KIR2DL та KIR3DL), що відповідає за передачу гальмуючого сигналу. Рецептори KIR2DL розпізнають молекули HLA-C та HLA-G, а рецептори KIR3DL -   молекули HLA-Bw4 та HLA-A3.

Цитотоксичні властивості NК пов΄язані з наявністю  в цих клітинах азурофільних гранул, які містять перфорин, серинові протеази (гранзими), гранулізин та білок TIA-1. Клітина NК з΄єднується із клітиною-мішенню,  утворюється імунологічний літичний синапс, в якому через  адгезивні молекули  NК контактують з клітинами-мішенями. При цьому, вивільнюється вміст цитолітичних гранул та наступає смерть клітини-мішені – це процес називають “смертельним ударом”. Після цього NК вирушає на пошуки іншої жертви. Одна NК клітина може знищити до 10-12 патогенів. Клітини NК використовують й інші механізми. Подібно до Т-цитотоксичних лімфоцитів, на NК клітинах ідентифіковані молекули FasL та TRAIL, за участю яких ці клітини можуть індукувати апоптоз у пухлинних клітинах. Для  знищення клітин-мішеней NК клітини можуть також використовувати оксид азоту.  До факторів, які модулюють  активність NК, належать: IL-2 – стимулює проліферацію NК та посилює їх цитотоксичну активність; IL-15 – активізує розвиток клітин  NК в кістковому мозку та підтримує їх міграцію до тканин та органів; інтерферони (IFN-α та IFN-β). До факторів, гальмуючих активність NК клітин, належать: трансформуючий фактор росту бета (TGF-β) та простагландин Е2 (PGE2).

Просто кілерні клітини – К-клітини – це клітини, яким для реалізації їх цитотоксичних властивостей   необхідна допомога специфічними антитілами класу IgG. Процес цитотоксичності проходить   без участі компонентів комплементу. Цей механізм називається антитіло-залежною клітинно-опосередкованою цитотоксичністю. Термін К-клітини насамперед вживається щодо клітин NК та Т-лімфоцитів із фенотипом CD3+CD16+,  його можуть реалізовувати також моноцити, макрофаги, нейтрофіли, NК клітини, еозинофіли і навіть тромбоцити. К-клітини приймають активну участь у формуванні автоімунних процесів, знищуючи власні клітини.  

ЛАК-клітини (LАК лімфокінактивовані кілерні клітини)звичайні лімфоцити, які набувають кілерних властивостей під впливом ІЛ-2.

         - і -Т-лімфоцити

Гамма (-)  і дельта (-) Т-лімфоцити займають проміжне положення між факторами природженого і набутого імунітету і відіграють центральну роль у запуску захисних реакцій слизових оболонок. Ці клітини еволюційно більш давні, мають тимічне і позатимічне походження; реагують на автоантигени і/або бактеріальні компоненти з низькою афінністю без HLA-рестрикції і попередньої сенсибілізації; продукують IL-10,  TGF-β; експресують  рецептори до прогестерону, який контролює продукцію факторів-супресорів активності NК та індукують експресію Т-клітинного антигенрозпізнаючого рецептора (ТКР)  .  Відомо, що Т-лімфоцити периферичної крові, які складаються з двох основних субпопуляццій (Т-хелперів і Т-цитотоксичних) мають антиґенрозпізнавальний рецептор, який представлений - і -ланцюгами. За допомогою цього рецептора Т-лімфоцити в асоціації з молекулами HLA І і II класів розпізнають чужорідний антиґен. Існує інша група Т-лімфоцитів, антиґенрозпізнаючий рецептор яких складається з - і -ланцюгів. Це міжепітеліальні Т-лімфоцити. які знаходяться в епітеліальній тканині. У периферичній крові гама- і дельта-Т-лімфоцитів виявляється до 10,0%. У спокою ці лімфоцити не експресують маркерів CD4 і CD8, однак після антиґенної стимуляції вони перетворюються в Т-хелпери і Т-цитотоксичні лімфоцити і, відповідно, починають синтезувати цитокіни, такі як, наприклад, як INF- і TNF-. Окрім цього, для розпізнавання антиґену - і -Т-лімфоцитам не потрібні молекули HLA; антиґенна презентація для них відбувається при участі білків теплового шоку (HSP). - і -Т-лімфоцити відносяться до першої лінії захисту слизових оболонок, здатні розпізнавати і руйнувати патоґен, в т.ч. внутрішньоклітинний, власні епітеліальні клітини, стресовий рівень яких досягнув критичного рівня і  несумісний з подальшим їх функціонуванням. Окрім того, доведено, що ці Т-лімфоцити через синтез відповідних цитокінів реґулюють ріст епітеліальних клітин, сприяючи реґенерації слизової.

Вважається, що - і -Т-лімфоцити першими реагують на проникнення патоґену в епітеліальні клітини. Виділяючи цитокіни, вони сприяють активації, в першу чергу, клітинних факторів неспецифічного імунного захисту (макрофаґів, ґранулоцитів, кілерних клітин). Згодом в процес імунного захисту включаються - і -Т-лімфоцити, які формують розвиток адаптивної імунної відповіді. Дослідження показали, що кількість - і -Т-лімфоцитів у гострій фазі хвороби збільшується, а у випадку хронізації перебігу патолоґії їх число зменшується. Можливо, перехід хвороби в хронічну стадію перебігу в першу чергу зумовлюється зниженням рівня міжепітеліальних - і -Т-лімфоцитів.

Функції - і -Т-лімфоцитів при запаленні:

1) на ранніх етапах запалення:

  •  пряма цитотоксична дія;
  •  продукція цитокінів;
  •  дозрівання дендритних клітин;
  •  допомога В-лімфоцитам у синтезі антитіл;
  •  активація NК;
  •  стимуляція формування гранульоми Т-ефекторними клітинами;
  •  координація взаємодії факторів природженого і набутого імунітету.

2) на пізніх етапах запалення:

  •  протизапальна активність;
  •  цитотоксична активність активованих макрофагів;
  •  репаративна дія.

Гуморальний природжений імунітет

          Плазма і сироватка крові мають протиінфекційні  властивості, завдячуючи наступним факторам, які містяться в крові:

  •  α- і β-аглютиніни;
  •  гемолізини;
  •  природні та видові антитіла (антитіла Форсмана) - синтезуються навіть при відсутності антигенної стимуляції;  зв’язуються з ліпополісахаридом, активізуючи компоненти комплементу або з внутрішньоклітинним  пептидогліканом, який руйнується лізоцимом;  виступають у ролі опсонінів;
  •  β-лізин – білок, який вивільнюється з тромбоцитів при їх руйнуванні, володіє антибактеріальними властивостями відносно  грам (+) бактерій;
  •  білки гострої  фази  запалення (СРП, α2-макроглобулін, серомукоїди, амілоїд А тощо) - захисні білки, які продукуються під час гострої фази будь-якого запального процесу; синтезуються гепатоцитами під впливом монокінів; активізують компоненти комплементу, виступають у ролі опсонінів;
  •   лізоцим (мурамідаза) - синтезується нейтрофілами, моноцитами, макрофагами; міститься в біологічних рідинах організму (слина, сльози, спинно-мозкова рідина, молозиво, грудне молоко, кров тощо); сприяє розщепленню мурену - складового компоненту стінки бактерій;
  •  лактоферин і трансферин – білки, які зв’язують залізо,  яке необхідне  для метаболізму бактерій;
  •  лактопероксидаза;
  •  редокс-система - активні форми кисню;
  •  оксид азоту;
  •  дефензини (α і β) - ендогенні пептиди-антибіотики; α-дефензини містяться в гранулах нейтрофілів, β-дефензини - синтезуються епітеліоцитами дихальних шляхів та ШКК; механізм їх  дії - вбудовування в клітинні мембрани бактерій чи оболонку вірусів з наступним порушенням їх цілісності;
  •  система комплементу;
  •  пропердин  - білок, який приймає участь в активації системи комплементу за альтернативним шляхом;
  •  система ейкозаноїдів - похідних арахідонової кислоти. Простагландини і лейкотрієни володіють вазоактивним  властивостями (більш виражена в простагландинів), хемотаксичним  (більше виражена в лейкотрієнів), викликають розширення артеріол і звуження венул; посилюють  дію біологічно-активних речовин алергії, посилюючи проникливість судин; простациклін   - синтезується ендотелієм, сприяє вазодилятації, зниженню агрегації тромбоцитів,  активується при запальному процесі; тромбоксан А2 -  синтезується тромбоцитами, посилює агрегаційні властивості крові, викликає спазм судин;
  •  цитокіни, в т.ч. інтерферони;
  •  система адгезивних молекул (селектини, адресини, інтегрини, надродина Ig).

Система комплементу також відноситься до природженого імунного захисту Вона  доповнює, посилює  роль та активність  антитіл. Система комплементу охоплює біля 35 білків, розчинених та фіксованих на мембранах клітин. Компоненти комплементу позначаються літерою  С (complement) і відповідними цифрами. При їх розщепленні утворюються субодиниці, які позначаються літерами а-b (наприклад, С3а, С4b тощо).

Найважливіші функції системи комплементу

Функція

Компоненти комплементу

Опсонізація

C3, C4

Хемотаксис і активація лейкоцитів

C5a, C3a, C4a

Знищення бактерійних клітин та інфікованих клітин людини

Мембраноатакуючий комплекс (C5b-C9)

Посилення гуморальної відповіді

C3b, C4b зв΄язуються комплексом антиген-антитіло і фіксуються через рецептор CR2 на В-лімфоцитах

Формування імунологічної пам΄яті

C3b, C4b зв΄язуються комплексом антиген-антитіло і фіксуються через рецептори CR2 та CR3 на дендритних клітинах

Елімінація імунних комплексів

C1q та фрагменти компонентів C3 та C4

Знищення апоптичних клітин

C1q та фрагменти компонентів C3 та C4

Компоненти комплементу циркулюють у крові в неактивному стані, їх  активація відбувається трьома шляхами:

1) класичний (імунний),

2) альтернативний (пропердиновий),

3) маннозовязуючий (лектиновий).

  1.  Класичний  шлях активації системи комплементу починається із С1 з наступною послідовною активацією компонентів С4 С2 → С3 → С5 → С6 → С7 →С8 →С9 та формування мембран-атакуючого комплексу (C5b-C9). Для нього необхідні специфічні IgG, IgM та імунні комплекси, тому для запуску цього шляху активації системи комплементу необхідний певний час (5-6 днів).
  2.  Альтернативний шлях активації системи комплементу починається із С3 і розвивається настуним чином: С3→ С5 → С6 → С7 →С8 →С9 → мембран-атакуючий комплекс. У запуску ферментативно-каскадної реакції за цим механізмом  приймає участь пропердинова система (білок фактор В і фактор D), а для активації С3 компоненту комплементу необхідна присутність бактерійних ендо- чи екзотоксинів, агрегованих імуноглобулінів,  полісахаридів, ліпополісахаридів та  самих збудників (вірусів, вірусних часток, паразитів). Суть активації за альтернативним шляхом  полягає в тому,  що реакція відбувається моментально (його ще називають «швидкою допомогою»), і не потребує антитіл класів IgG, IgM та компонетів комплементу С1, С4, С2.
  3.  Маннозозв’язуючий  шлях активації системи комплементу стартує  зв’язуванням лектину плазми крові із залишками цукрів на поверхні мікроорганізмів (маннози, глюкози, фруктози). У результаті цього активуються ферменти, які, в свою чергу, активують С1-компонент комплементу. Надалі система комплементу активується за класичним шляхом.

Існують білки, які  контролюють активацію комплементу. До цих білків відноситься інгібітор С1-компонент комплементу -  α-глобулін, який пригнічує активність С1r,  C1s та перехід від С4 до С2. Відсутність C1 асоціюється з ангіоневротичним набряком. На активність комплементу та його ефекти впливають багато білків, асоційованих з мембраною - це клітинні рецептори для фрагменту С3, названі CR1, CR2, CR3, CR4 (комплемент-залежні рецептори 1, 2, 3, 4). CR1 є специфічним рецептором для С3b і присутній на еритроцитах, В-лімфоцитах, деяких Т-лімфоцитах, нейтрофілах, моноцитах, тучних клітинах, еозинофілах та гломерулярних подоцитах. Процес зв΄язування з цим рецептором є важливим для ефективного фагоцитозу. CR2 присутній на всіх В-лімфоцитах та епітеліальних клітинах та необхідний  для  диференціації  В-лімфоцитів. CR3 виявлений  на нейтрофілах, моноцитах та лімфоцитах і приймає участь у антитіло-опосередкованій клітинній цитотоксичності, є промотором клітинної адгезії. CR4 є подібним до С3-зв΄язуючої молекули.

Функції комплементу:

  •  опсонізуюча (посилення фагоцитозу: С3а – посилює адгезію, С3а, С4а, С5а – посилюють хемотаксис);
  •  прозапальна (формування запального вогнища - С3а, С4а та С5а стимулюють дегрануляцію базофілів і тучних клітин з виділенням біологічно активних речовин алергії, які посилюють запальний процес);
  •  цитотоксична  або літична (кінцевий продукт активації системи комплементу - мембрано-атакуючого комплекс - сприяє утворенню мікропор у мембрані патогену і перерозподілу електролітів з наступним  осмотичним лізисом);
  •  елімінаційна  - руйнування циркулюючих імунних комплексів при участі компонентів комплементу, лізосомальних ферментів, плазміну;
  •  фібринолітична - приймає участь у згортанні крові;
  •  анафілатоксична - утворює активовані форми компонентів комплементу (анафілотоксини С3а та С5а), які стимулюють виділення біологічно активних речовин алергії.

Цитокіни

         Цитокіни  – регулятори та ефектори імунної системи. Цитокіни – це спільна назва групи білків (факторів неспецифічної імунної відповіді), які продукуються різними клітинами та здатні стимулювати або пригнічувати диференціацію, проліферацію та  інші функції імунних клітин, регулюючи міжклітинну взаємодію.

         Цитокіни володіють наступними  особливостями:

  •  один і той же цитокін може  продукуватися різними  клітини;
  •  одна клітина може продукувати більше одиного цитокіна;
  •  один і той же цитокін може мати вплив  на різні  типи клітин;
  •  різні  цитокіни можуть  індукувати однакову  відповідь і функцію конкретного  типу клітин

         Цитокіни поділяються на: 1) інтерлейкіни, 2) інтерферони, 3) фактор некрозу пухлин (фактори цитолізу), 4) трансформуючі фактори росту, 5) хемокіни.

         Інтерлейкіни ( їх нараховують 34): ІL-1 (лімфоцитатакуючий) синтезується в основному моноцитами/макрофагами,  активізує проліферацію сенсибілізованих антигеном Т- і В-лімфоцитів. ІL-1 - багатофункціональний прозапальний цитокін, який приймає участь у формуванні запалення, впливає на ЦНС (викликає сонливість, анорексію, гарячку), стимулює продукцію гострофазових білків;  ІL-2 (фактор росту Т-лімфоцитів) -  продукується Тh1, посилює проліферацію лімфоцитів; сприяє дозріванню Т-цитотоксичних лімфоцитів, проліферації і диференціації В-лімфоцитів, продукції антитіл; посилює функцію NК клітин, моноцитів, макрофагів; відіграє важливу роль у апоптозі; його рівень підвищується при автоімунних та алергічних хворобах; знижується – при онкопатології, імунодефіцитах (природжених і набутих), тяжких вірусних інфекціях, опіках, травмах, лікуванні цитостатиками і ГКС;  ІL-3 (колонієстимулюючий) -  стимулює  проліферацію  і   диференціацію   клітин-попередників  гемопоезу;

ІL-4 (фактор, який стимулює В-лімфоцити) - продукується Тh2, стимулює проліферацію активованих В-лімфоцитів, переключає синтез IgG1  на синтез  IgЕ; антизапальний; ІL-5 (еозинофільний фактор) -  продукується Тh2, моноцитами, макрофагами, ендотеліальними клітинами; переключає синтез IgG на IgЕ, синтез  сироваткового IgA  - на sIgA; стимулює антитілоутворення, антизапальний; ІL-6 (фактор диференціації В-лімфоцитів) -  за своєю дією подібний до ІL-1; ІL-7 (головний В-клітинний лімфопоетин) - продукується стромальними клітинами кісткового мозку; ростковий фактор пре-В- і пре-Т-лімфоцитів, активізує зрілі Т-лімфоцити; ІL-8 (нейтрофільний фактор) -  продукується моноцитами, Т-лімфоцитами; виконує роль індуктору гострої запальної реакції, стимулює адгезію і дегрануляцію нейтрофілів; ІL-9 (фактор росту Т-хелперів) - стимулює проліферацію Т-лімфоцитів, модулює синтез IgD i IgE; володіє аналогічною дією ІL-4; ІL-10 (супресивний фактор) -  володіє регуляторною функцією; продукується Тh2 та  Тh3,  моноцитами; пригнічує синтез цитокінів, які продукують Тh1 (інтерферонів, TNF, ІL1, ІL3, ІL12, хемокінів); антизапальний; ІL-11 (тромбоцитарний фактор) - стимулює тромбоцитопоез та антитілоутворення; ІL12 – продукується моноцитами, макрофагами; підтримує баланс між Тh1 і Тh2; посилює проліферацію Тh1, пригнічує проліферацію Тh2;  ІL-13 -   продукується Тh2; дія його  аналогічна  ІL-4; стимулює продукцію колагену через систему фібробластів; ІL14 – фактор В-клітинної пам’яті; ІL-15 – сприяє проліферації та диференціації Т-, В-лімфоцитів, NК (активованих); ІL-16 – продукується Т-цитотоксичними лімфоцитами, хемоаттрактант, фактор росту Т-хелперів; ІL-17 – продукується Т-хелперами; посилює продукцію ІFN-γ, ІL-6, ІL-8, CSF; ІL-18 – продукується макрофагами, клітинами печінки; посилює продукцію ІFN-γ, активність NК.   Існують цілі родини  таких  інтерлейкінів, як   ІL-10, ІL-12,  ІL-17.

Ростові фактори (відомо до 40 видів росткових факторів): G-CSF (гранулоцитарний колонієстимулюючий фактор), M-CSF моноцитарний колонієстимулюючий фактор), GМ-CSF (гранулоцитарнио-моноцитарний колонієстимулюючий фактор), TGF-β (трансформуючий фактор росту β) -  негативний регулятор імунної відповіді, сприяє регенерації ран,  росту судин у регенерованій тканині, стимулює утворення sIgA; еритропоетин – стимулятор еритропоезу.

Цитотоксичні фактори - найбільш відомими є  пухлинонекротизуючі фактори/туморнекротичні фактори  (TNF-α – кахектин), існує родина цього цитокіну; потужний прозапальний цитокін, володіє цитостатичною, імуномодулюючою, противірусною, протипухлинною дією; TNF-β (лімфотоксин) -  сприяє апоптозу.

Хемокіни – цитокіни спеціального призначення, сприяють міграції лімфоцитів та інших лейкоцитів з циркулюючої крові у вогнище патологічного процесу. Розрізняють 5 субкласів, 60 видів хемокінів.

Молекули клітинної адгезії (адгезивні молекули – селектини, інтегрини, адресини, суперсімейство імуноглобулінів (ІСАМ 1, 2, 3) – експресовані на клітинах імунної системи та на поверхні епітеліальних і ендотеліальних клітин, сприяють їх кооперації завдяки адгезії імунокомпетентних клітин до стінки судини та їх проникненню у вогнище запалення. Перехід (хомінг) наївних Т-хелперів у лімфатичні вузли здійснюється через взаємодію L-селектинів Т-лімфоцитів з муцин-подібними адресинами судин ( CD34), які експресовані на ендотеліальних клітинах.  Хомінг клітин імунної системи в тканини проходить за участі інтегрину LFA-1 і членів суперсімейства  імуноглобулінів (ІСАМ 1, 2, 3).

Інтерферони FN) -  група цитокінів, які синтезуються та вивільнюються імунокомпетентними та іншими клітинами у відповідь на вірусну інфекцію.

Види інтерферонів: альфа (α), бета (β), каппа (κ), омега (ω) та гамма (γ), які розділені на три типи. Перший тип (альфа, бета,  каппа) синтезується, в першу чергу, стимульованими вірусами лейкоцитами. ІFN –лейкоцитарний інтерферон, продукується макрофагами, ІFN-κ –продукується кератиноцитами; ІFN – фібробластичний інтерферон, продукується  фібробластами. ІFN – імунний  (тип 2), синтезується Т-лімфоцитами, які стимульовані антигенами, цитокінами або мітогенами; NК-клітинами, стимульованими цитокінами та в невеликих кількостях активованими макрофагами. ІFN-ω -   відноситься до 3-го типу, виявлений у плаценті, мало вивчений, дослідники вважають, що він приймає участь у виношуванні плода під час вагітності.

Людський організм синтезує більше як 20 видів ІFN-α (додатково види цього інтерферону позначаються  арабськими цифрами, наприклад -  ІFN-α 1) та по одному виду ІFN-β, κ, ω та γ. Натуральний ІFN-α є комплексом багатьох підтипів і може мати дещо відмінні властивості від “рекомбінантного” ІFN-α, який складається з ідентичних молекул одного підтипу.

ІFN-α та ІFN-β синтезуються не тільки вірус-інфікованими клітинами. Синтез цих інтерферонів  провокують: ендотоксини; певні синтетичні полімери (наприклад,  кополімер пірану); полісахариди; полінуклеотиди; деякі бактерії та найпростіші; цитокіни  (IL-1, IL-2 та TNF). Доведено, що головним джерелом ІFN-α в периферичній крові є дендритні клітини, які здатні продукувати його в  1000 разів більше, ніж інші лейкоцити.

ІFN-γ  синтезуються   NК-клітинами  та Т-лімфоцитами під впливом IL-2, IL-12, IL-15, IL-18 або IL-21. У залежності від стимулюючого фактору (антигени, мітогени чи віруси), Т-лімфоцити можуть продукувати інтерферони типу 2 чи типу 1. Для впливу на клітину інтерферони 1 типу використовують  один і той же рецептор. Необхідно відзначити, що ІFN-β порівняно з ІFN-α володіє значно менш вираженими  протипухлинними властивостями.

 Противірусна дія  (IFN-α та IFN-β)

Інтерферони не мають безпосередньої противірусної дії, вони синтезуються вірус-інфікованими клітинами, впливаючи  на інші клітини, індукуючи в них активацію противірусних факторів та “стану противірусної готовності”. Цей механізм є багатофакторним, він опосередкований ферментами та генами.

  1.  опосередкований ферментами: РНКаза – руйнує вірусну РНК; аденозинова дезаміназа - приводить до деградації двониткової РНК;  протеїнкініза R -   цей фермент активний у присутності двониткової РНК, діє тільки на певні віруси, гальмує трансляцію та синтез вірусних білків;
  2.  опосередкований генами: IFN-α та IFN-β індукують експресію гену Мх, який потужно гальмує реплікацію вірусів грипу та інших РНК-вірусів.

Основні функції інтерферонів:

  •  противірусна дія;
    •  протипухлинна дія;
    •  імуномодулююча дія;
    •  посилюють активність цитотоксичних клітин (NК-клітин, К-клітин, Т- цитотоксичних лімфоцитів), здатних до знищення власних заражених вірусами клітин,;
    •  посилюють цитотоксичну та фагоцитарну активність макрофагів, посилюють фагоцитоз, переводять незавершений фагоцитоз у завершений – особливо це стосується ІFN-γ;
    •  посилюють експресію молекул головного комплексу гістосумісності;
    •  посилюють експресію деяких поверхневих молекул та рецепторів (CD80, FcR);
    •  посилюють експресію цитокінів (ІL-1, ІL-6, TNF, IP10, MIG);
    •  посилюють  диференціацію В-лімфоцитів у плазматичні клітини, стимулюючи імунофагоцитоз та антитілозалежну цитотоксичність.

         ІFN-γ щодо впливу  на імунну систему,  виявився більш активним, ніж ніж ІFN-α   та ІFN-β; він є найсильнішим активатором експресії молекул HLA ІІ класу; посилює антигенпрезентацію Т-лімфоцитам.

Всі інтерферони, особливо ІFN-γ, посилюють синтез антигенів,  присутніх на пухлинних клітинах, чим полегшують їх розпізнавання факторами імунної системи. Такі пухлинні клітини  стають більш чутливими  до захисних імунологічних механізмів. Стимульовані ІFN-γ макрофаги,  набувають цитотоксичних властивостей,  наприклад,   проти пухлинних клітин; незавершений фагоцитоз трансформується в завершений, відбувається стимуляція синтезу реактивних сполук кисню та цитокінів. ІFN-γ у 1000 разів сильніше активує макрофаги, ніж ІFN-α   та ІFN-β.  Інтерферони гальмують також проліферацію та диференціацію багатьох клітин. Найбільш вираженими  антипроліферативними властивостями володіє ІFN-γ. Щодо гальмування проліферації існує синергічний вплив всіх типів інтерферонів, а також їх комплексний антипроліферативний вплив разом з  туморнекротичним фактором. Відомо, що інтерферони гальмують експресію протоонкогенів (Myc, Fos, Ras), зв΄язаних з ростом пухлинних клітин, можливо  активують фермент, який розщеплює триптофан. У зв’язку  антипроліферативною діяльністю інтерферонів, їх можна віднести до  інгібіторів кровотворення, а деякі дослідники вважають, що ІFN-γ приймають активну участь у патогенезі апластичної анемії. Окрім цього, ІFN-γ можуть змінювати  диференціацію мієлоїдних клітин в напрямку моноцитопоезу.

 Таким чином, до прозапальних цитокінів відносяться -  ІL-1, ІL-2, ІL-6, TNF-α, ІFN-γ;  до антизапальних – ІL-4, ІL-5, ІL-9, ІL-10, ІL-13; цитокіни, які сприяють деструкції клітин – ІL-2, ІL-15, TNF-α, ІFN-γ;  цитокіни, які посилюють синтез антитіл - ІL-4, ІL-5, ІL-9, ІL-10, ІL-13; цитокіни, рівень яких підвищується при алергічних хворобах - ІL-4, ІL-5, ІL-9,  ІL-13; цитокіни, рівень яких підвищується при автоімунних  хворобах - ІL-1, ІL-2, ІL-6,  TNF-α, ІFN-γ.

       Шаперони - білки-тілоохоронці, білки  теплового шоку (HSP -  heat shock protein), присутні в клітинах абсолютно всіх організмів, утворюються в екстремальних ситуаціях (стрес,   підвищення температури, кисневе голодування, дефіцит води,  поживних речовин тощо). В умовах стресу клітинам вигідно продукувати якомога більшу кількість шаперонів. Відомі наступні шаперони/білки  теплового шоку: HSP40,  HSP60,  HSP70, HSP90, HSP100 і т.д., кожен з яких виконує свою певну роль. Шаперони володіють наступними властивостями.

  1.  Допомагають клітинам підтримувати в робочому стані всі свої механізми,  запобігають смерті клітини й організму в цілому.
  2.  Контролюють якість клітинних білків (транспортують до іншого шаперону  новосинтезований поліпептид або денатуровану білкову молекулу -  HSP40; допомагають новосинтезованим амінокислотним ланцюгам приймати правильну просторову конфігурацію, завдяки якій вони можуть виконувати свою функцію, попереджають денатурацію білків при високих температурах -  HSP60 і  HSP70; демонтують ушкоджені білкові молекули - HSP70;  сприяють розгортанню білкової молекули для проведення її «ремонту» - HSP100; сприяють формуванню з білкових молекул якоїсь певної структури, наприклад,  рецептору - HSP90), оберігають білки від впливу негативних факторів;   руйнують аномальні комплекси між білками, підтримують корисні зв’язки між білками та іншими їх партнерами.
  3.  Приймають участь у роботі імунної системи, захищаючи організм від патогенів. Члени родини шаперонів - HSP60,  HSP70,  HSP90 - виконують роль транспортних засобів для  патогена, переносячи його     від уражених клітин (ракових клітин, вірусінфікованих клітин, клітин, які заражені  збудником туберкульозу чи  іншими мікроорганізмами)  до антигенпрезентуючих клітин. Коли антигенпрезентуюча клітина зустрічається з комплексом HSP/патоген, вона його захоплює, використовуючи для цього рецептор CD91, а згодом у комплексі з молекулами HLA І класу  представляє Т-лімфоцитам, які проліферують та руйнують дефектну клітину. У зв’язку з цим, доведено, що HSP, які виділені з організму хворого на рак, здатні викликати імунну відповідь на ракові клітини, а HSP здорової людини - не здатні до цієї функції.  Таким чином, шаперони беруть на себе функцію інформаторів про аномалію, яка сформувалася в організмі або про патоген, який потрапив у організм.
  4.  Шаперони посилають сигнал тривоги всім захисним факторам організму; сприяють формуванню запальної реакції - активують антигенпрезентуючі клітини через свою появу на поверхні клітини, де в нормі вони відсутні.  
  5.  Шаперон HSP90 сприяє видовій мінливості, прискорює еволюцію. Доведено, що пригнічення активності HSP90 сприяє демаскуванню більшості прихованих мутацій, ефект яких раніше не проявлявся завдяки шаперонам. Живі системи володіють потужним потенціалом щодо мінливості, яка не проявляється через роботу цих білків. Так, доведено, що завдяки HSP90 різні види грибів набувають нових ознак, а саме резистентності до  лікарських засобів. На основі цього, зроблений висновок, що видоспецифічні інгібітори HSP90 можна використовувати як антибіотики нового покоління або можна зробити ракові клітини більш чутливими до стресових чинників, в т.ч. до хіміотерапії.
  6.  У дуже високих дозах шаперони виявляють імуносупресивні властивості, у зв’язку з чим,  вони можуть бути ефективними при діабеті І типу (автоімунного ґенезу) й енцефаліті.  

         На сьогодні проводяться випробування кількох  лікарських препаратів на основі шаперонів. Одні з них відносяться до  інгібіторів цих білків (речовини, що пригнічують дію HSP, допомагаючи вижити раковим чи інфікованим клітинам),  інші -  до активаторів (під впливом теплових чи хімічних чинників підвищується синтез HSP). Доведена ефективність  застосування HSP-вакцинації в хворих на рак, геніальний герпес, туберкульоз. У основі  HSP-вакцинації лежить застосування очищеного комплексу HSP/пептид (у ролі пептида виступають антигени ракових пухлин, інфекційні збудники).

Формування  повноцінної  імунної  відповіді можливе тільки при синергічній взаємодії між факторами природженого та набутого імунітету. Особливу роль у цій взаємодії виконують Toll-like  рецептори (TLR).

         

         Toll -  подібні рецептори

До останнього часу практично нічого не було відомо про механізми розпізнавання чужорідного антигену клітинами природженого імунітету. Однак, відомо, що мікроорганізм, який проник в організм людини, істотно відрізняється за антигенною структурою від клітин макроорганізму, а макроорганізм повинен мати такі системи, за допомогою яких можна було би  відрізнити патоген від власних клітин. На теперішній час відомо, що існує примітивне розпізнавання чужорідного антигена системою природженого імунітету, тобто цей процес не є прерогативою Т- і В-лімфоцитів  - клітин специфічного імунітету. Однак, якщо клітини специфічного імунітету здійснюють високо специфічне розпізнавання патогена, то клітини природженого імунітету таке  розпізнавання здійснюють відносно неспецифічно. Клітини неспецифічного імунітету розпізнають молекулярні структури мікроорганізмів (патоген-асоційовані молекулярні ділянки – РАМР –pathogen-associated molecular patterns). До патернів-ділянок відносяться різні структури мікроорганізмів, які складаються з вуглеводів, ліпідів, білків і нуклеїнових кислот або їх сполук.

         Доведено, що  велика кількість клітин макроорганізму на своїй поверхні експресують патерн-розпізнаючі рецептори (PRRs), основна функція яких полягає в опсонізації фагоцитозу, активізації системи комплементу і  прозапальних сигнальних шляхів, індукукції апоптозу. До PRRs відноситься низка маркерів лейкоцитів таких як CD14, CD11bc/CD18, манозний рецептор, скавенджер-рецептори, сімейство  Toll-рецепторів, які розміщені на поверхні  мембрани клітин переважно природженого імунітету і розпізнають позаклітинні бактерійні патерни. Деякі рецептори, які забезпечують взаємодію природженого та набутого імунітету,  вказані в таблиці 2. Toll-рецептори практично не приймають участі в процесі поглинання мікроорганізму, однак за допомогою цих рецепторів здійснюється активація клітин імунної системи. Розпізнавання внутрішньоклітинних бактеріальних патернів здійснюється за допомогою рецепторів іншого сімейства – багатих на лейцин нуклеотидзв'язуючих фрагментів (NBS-LRR  - nucleotide-binding siteleucine-rich repeat). У таблиці 3 подані дані щодо основних рецепторів на клітинах природженого імунітету.

Таблиця 3

Рецептори на клітинах  природженого імунітету

Тип рецептора

Експресія на клітинах

Ліганди

Функції

TLR

Моноцити, макрофаги, дендритні, епітеліальні, тучні клітини, нейтрофіли

TLR-2 – пептидоглікан, ліпопептиди, грам(+) бактерії, дріжджі, зимозан, ЛПС

TLR-3 – реплікативні форми  dsRNA вірусів

TLR-4 – ЛПС, грам(-) бактерій, таксол, HSP –60, фібронектин,  антигенні структури різних вірусів

TLR-5 – бактерійний флагелін

TLR-7 – хімічні компоненти з антивірусною та протипухлинною активністю

TLR-9 – бактерійні DNA та структури HIV-1

Антибактерійні, антивірусні, анти пухлинні

Рецептори до маннози

Макрофаги, дендритні, печінкові,  ниркові ендотеліальні, епітеліальні клітини

Карбогідрати, присутні на виступаючих структурах вірусів (DNA- та RNA-), клітинній стінці бактерій, гормони

Фагоцитоз, синтез ІFN-α, вплив на набутий імунітет, елімінація апоптичних клітин

Рецептори для “сміття”

Макрофаги, дендритні, ендотеліальні клітини, клітини поперечно-смугастих м’язів

LTA, lipid A LPS, LDL, CpG DNA

Елімінація відпрацьованих компонентів, фагоцитоз бактерій

Рецептори, активуючі NК-клітини (CD 16, NKG2D, NKp30, 2B4, NTBA)

NК-клітини, макрофаги

Не ідентифіковані

протипухлинна та антивірусна активність

Cімейство Toll -рецепторів відіграє важливу роль у захисті організму від інфекції на різних етапах еволюції живої матерії. У людини ідентифіковано 12 Toll-подібних рецепторів (TLR - Toll -like receptors), кожен з яких розпізнає певний бактерійний патерн або їх групу. Так, TLR2 розпізнає білки теплового шоку і  пептидоглікан клітинної стінки грам-позитивних бактерій, TLR4 – ЛПС грамнегативних бактерій, TLR9 -  СрG-послідовності ДНК мікроорганізмів. TLR9 – єдиний із сімейства TLR, який розміщений внутрішньоклітинно.

TLR -  це трансмембранні білки, які складаються з позаклітинного домена, багатого на лейцинові фрагменти (leucine-rich repeat, LRR) і внутрішньоклітинного Toll /ІЛ-1 рецепторного (Toll /IL-1 receptor) домену, який дістав назву TIR-домена. LRR-домен здійснює розпізнавання бактерійних патернів і передачу сигналу, а  TIR-домен – це консервативний пептид, який здійснює  взаємодію між білками.

Вважається, що кожен мікроорганізм (бактерія чи вірус) можуть бути лігандами до одного чи кількох TLR.

Особливості регуляції мікроорганізмами активності TLR вказані в таблиці 4.

Таблиця 4

Експресія  TLR регулюється наступною  бактеріальною мікрофлорою

Види TLR

Діюча речовина

Збудники

TLR-1

Тріациліпопептиди, модулін, М. tuberculosis

Грам +/-

TLR-2

Бактеріальні ліпопротеїди, пепдитоглікани, ліпотейхоєві і мануронові кислоти, зимозан

Грам +/-, гриби, віруси

TLR-3

Двохланцюгова РНК

Віруси

TLR-4

Ліпополісахариди, HSP60, бактерії-коменсали, ЛПС, полімерні малуронові кислоти

Грам +/-, віруси

TLR-5

Флагелін

Грам +

TLR-6

Діацелінопептиди, ліпотейхоєва кислота, зимозан, модулін

Грам +, гриби

TLR-7

Синтетичні речовини, одноланцюгова РНК

Віруси

TLR-8

Синтетичні речовини, одноланцюгова РНК

Віруси

TLR-9

Неметильовані СрG-ДНК

Грам +/-

TLR-10

Невідомий

При стимуляції TLR активована імунокомпетентна клітина починає продукувати фактор некрозу пухлин (TNF-α). Рецептори до TNF-α  експресовані на всіх клітинах організму, їх помірна стимуляція викликає активацію кіназ і розвиток запалення в тканинах, а сильна стимуляція – активацію капсаз і апоптоз клітин.

Функція TLR в GALT:

  •  Реалізують можливість відрізнити патогенну і непатогенну мікрофлору, забезпечують розвиток запалення на патоген і толерантність на непатогенну мікрофлору.
  •  Активують транскрипційну активацію низки генів, які індукують імунну й запальну відповідь.
  •  Контролюють індукцію адаптивної (специфічної) Th1 відповіді і відіграють важливу роль в Th2-залежній імунній відповіді за рахунок посилення інтенсивності дозрівання дендритних клітин.
  •  Активація певних TLR сприяє зміні фенотипу і функції дендритних клітин. TLR на дендритних клітинах можуть моделювати синтез цитокінів (TNF-β, IL-6, TLR-12). Дендритні клітини, стимульовані TLR-2 і  TLR-4 продукують відповідно IL-12 і IL-10.
  •  Нормальні епітеліальні клітини конститутивно експресують TLR-2, TLR-5 і невелику кількість  TLR-4
  •  мРНК TLR-4 і СD14 експресуються  значною мірою в дистальних, TLR-2 – в проксимальних відділах кишки.

Природжений імунітет має наступі  переваги:

  •  фактори природженого імунітету відповідають на пошкоджуючий антиген дуже швидко і не потребують попередньої активації;
  •  на клітинах природженого імунітету експресуються  рецептори, які розпізнають мікроорганізми і  не змінюються  протягом  життя людини;
  •  фатори природженого імунітету виявляють селективні властивості, тобто не атакують  антигенні структури власних клітин;
  •  природжений імунітет формується незалежно від розвитку адаптивної специфічної імунної відповіді.

Суттєвими недоліками природженого імунітету є:

  •  з метою знищення чужорідного антигену  відбувається мобілізація одночасно всіх факторів природженого імунітету, що часто закінчується   неадекватноою  бурхливою реакцією та розвитком ускладнень;
  •  фактори природженого імунітету нездатні специфічно розпізнавати патоген та вибіркого впливати на нього;
  •  фактори природженого імунітету після контакту з патогеном не  формують імунологічну память.

Л е к ц і я  2

НАБУТИЙ ІМУНІТЕТ

__________________________________________________________________

Формування набутого (адаптивного. специфічного) імунітету пов’язане з реалізацією специфічних функцій лімфоцитів внаслідок  контактів з певними видами антигенів. Антигенспецифічні реакції цих клітин розвиваються і закріплюються у відповідь на масове проникнення антигенів у внутрішнє середовище організму. Такий тип імунітету починає формуватися з моменту народження дитини, набувається,  зміцнюється з віком та послаблюється в старості.

Особливості набутого імунітету:

  1.  Набутий імунітет реалізується через синтез специфічних антитіл (гуморальний) та активацією специфічних лімфоцитів (клітинний імунітет).
  2.  Індуцибельність набутого імунітету полягає в тому, що синтез специфічних антитіл та утворення специфічних лімфоцитів відбувається лише при попаданні патогенну в організм.
  3.  Імунна пам'ять виробляється за участю Т- і В-лімфоцитів пам’яті.
  4.  У розвитку набутого імунітету приймають участь наступні імунокомпетентні клітини: антигенпрезентуючі клітини (моноцити/макрофаги, дендритні клітини тощо), Т-лімфоцити і В-лімфоцити.

Традиційно розрізняють імунну відповідь за двома типами: гуморальним – продукція специфічних антитіл та клітинним – утворення клонів антигенспецифічних лімфоцитів. Суть відповіді за гуморальним  типом полягає в синтезі специфічних імуноглобулінів (антитіл) плазматичними клітинами, в які перетворюються В-лімфоцити, яким Т-лімфоцити передали інформацію про структуру патогенну, що потрапив у організм.  Суть відповіді за клітинним типом  полягає в тому, що в місце проникнення антигену, де вже активно працюють  макрофаги, гранулоцити, NК клітини,   мігрують та нагромаджуються специфічні імунні клітини (лімфоцити). При цьому типі   імунної відповіді головну роль відіграють Т-лімфоцити, які здатні  синтезувати  цитокіни  та  знищувати  клітини-мішені.         

Антигени – це чужорідні субстанції, які володіють наступними  властивостями: імуногенністю - здатністю викликати проти себе специфічну імунну відповідь у вигляді синтезу антитіл чи утворення специфічних лімфоцитів та антигенністю - здатністю специфічно з΄єднуватися з утвореними антитілами (як вільними, так і з  тими, які виконують роль рецепторів В-лімфоцитів) та з відповідними рецепторами Т-лімфоцитів. Антигени - це речовини, які можуть мати як екзогенне, так і ендогенне походження і  розпізнаються специфічними антитілами або Т-клітинним антигенрозпізнаючим рецептором (ТКР). Антигенність характеризується авідністю (ступінь відповідності та міцність зв’язку між епітопом антигену та специфічними антитілами) та афінністю (сумарна сила, з якою звязуються між собою епітопи та антитіла на всьому протязі антигену).  

         Епітоп (антигенна детермінанта) – це місце на антигені чи в його середині, яке специфічно реагує з антитілом. Розрізняють  лінійні епітопи (амінокислоти з’єднані послідовно) та конформаційні (амінокислоти утворюють клубочок). Антиген, який складається з великої кількості  епітопів, називається полівалентним.

        Гаптени – це прості хімічні структури  з малою молекулярною масою, які нездатні викликати імунну відповідь, однак вони здатні приєднуватися до  білкового антигену (глобулінів, альбумінів, синтетичних пептидів тощо), в результаті чого їх молекулярна вага збільшується, і вони переходять в клас антигенів,  набуваючи імунологічних властивостей. Таким чином, антиген, який володіє  тільки антигенністю, називається гаптеном. Імуногенність вони набувають тільки після з'єднання з носієм - молекулою білка. При цьому,  хімічну субстанцію гаптену розпізнає В-лімфоцит, а Т-лімфоцит розпізнає білкову частину.

Суперантиген – це антиген, який реагує з Т-клітинно-розпізнаючим рецептором (ТКР)  CD4+-лімфоцитів, оминаючи традиційний механізм презентації за допомогою молекул HLA ІІ класу, що приводить до утворення великого комплексу, до складу якого входять: неперетравлений патоген + Т-клітинний рецептор (ТКР) CD4+-лімфоциту+молекули HLA ІІ класу антигенпрезентуючої клітини. Це стає причиною надзвичайно сильної стимуляції як  Т-, так і В-лімфоцитів.

          За ступенем чужорідності антигени поділяються на: автологічні; сингенні; алогенні; ксеногенні; секвестровані; за специфічністю: видова, групова, стадіоспецифічна, органна, тканинна, органоїдна;  за хімічним складом: білки; ліпіди; нуклеопротеїни; глікопротеїни; полісахариди.            Найсильнішою імуногенністю володіють білки,  нуклеопротеїди і глікопротеїни; найслабшою– полісахариди і ліпіди (їх можна віднести до гаптенів). Гетерогенні антигени  (перехресно реагуючі) – антигени, які за своєю специфічністю є загальними для всіх видів організмів (тканин), наприклад, ДНК.  Мімікрія антигенів – це схожість антигенів вірусів, бактерій, інших інфекційних збудників з клітинними антигенами  людини.

         Антигени поділяються на тимуснезалежні та тимусзалежні.            Тимуснезалежними називаються ті антигени, синтез антитіл до яких здійснюється В-лімфоцитами без участі Т-хелперів; при цьому синтезуються лише антитіла класу IgM та не формується імунологічна пам’ять. Це антигени, які містять  у великій кількості епітопи однакової структури. Частіше до тимуснезалежних антигенів відносяться  гриби, ліпополісахариди бактеріальних стінок, декстран та PPD (очищений препарат туберкуліну). Тимуснезалежних антигенів є менше. Тимусзалежні антигени – це антигени, імунна відповідь на які здійснюється з обов’язковою участю макрофагів та Т-лімфоцитів-хелперів; при цьому синтезуються  антитіла всіх п’яти  класів та  формується імунологічна пам’ять.

         Ад΄юванти – це субстанції, які індукують  імунну відповідь за рахунок посилення експресії імуногенних молекул без зміни їх хімічних властивостей.

         Популяції та субпопуляції лімфоцитів, їх функції в імунній відповіді

         Усі клітини імунної системи походять з єдиної клітини-попередниці – поліпотентної гемопоетичної стовбурової клітини. Диференціація  клітин відбувається  під впливом різних  ростових факторів.  Клітини, які утворилися, відрізняються між собою  наявністю різних поверхневих маркерів – певних молекул, які формують фенотип клітини, в т.ч. імунокомпетентних клітин. Ці молекули формують  кластери диференціації (cluster of differentiation - CD) -  це  антигени, які можуть бути ідентифіковані за допомогою певної групи специфічних моноклональних антитіл (МКА). Так, наприклад, Т-лімфоцити мають на своїх мембранах наступні молекули (антигени) - CD2, CD3, CD4, CD5, CD6, CD7, CD8; Т-хелпери – CD4, Т-цитотоксичні лімфоцити – CD8, NК – CD16 і CD56, В-лімфоцити – CD19, CD20, CD21, CD22, CD23, CD24; активовані лімфоцити – CD69, CD25, CD71, CDHLA DR; маркер апоптозу CD95 і т.д.

         Т-лімфоцити

Розрізняють наступні субпопуляції Т-лімфоцитів: Т-хелпери, Т-цитотоксичні лімфоцити, Т-регуляторно/суп ресорні лімфоцити,  Т-лімфоцити пам’яті.

Пре-Т-клітини утворюються з клітини попередниці лімфопоезу і  мігрують з кісткового мозку до тимусу, де під впливом тимічного мікрооточення (епітеліальних клітин та гормонів тимусу - тимозину, тимопоетину, тимічного гуморального фактору, тимуліну) дозрівають до імунокомпетентних Т-лімфоцитів. Після закінчення етапу антигеннезалежного диференціювання в тимусі зрілі Т-лімфоцити через кровоплин розселяються в певних областях (тимусзалежних зонах) органів периферичної лімфатичної системи.

Етапи диференціації Т-лімфоцитів

         Перший  етап - кістково-мозковий: поліпотентна стовбурова клітина диференціюється в клітину-попередницю лімфопоезу, яка перетворюється в клітину-попередницю В-лімфоцитів (залишається для подальшої диференціації в кістковому мозку)  і клітину-попередницю Т-лімфоцитів (пре-Т-клітина), яка мігрує в тимус.

         Другий  етап - тимічний – пре-Т-клітина (тимоцит) мігрує в субкапсулярну зону тимусної дольки; з поверхні  тимоцитів зникають кістково-мозкові антигени і з’являються нові антигени (Thy-1);  тимоцити підлягаються подальшій активації,   диференціації та   проліферації. Вони  називаються «подвійні негативи» з наступним фенотипом  CD4-CD8-ТКР-. Надалі тимоцити мігрують у кіркову зону тимічної дольки, де на їх поверхні з’являються нові антигени і вони мають назву «подвійні позитиви» з фенотипом - CD4+CD8+ТКР+.  Після міграції в мозковий шар формуються дозрілі «одинарні позитиви» з наступними фенотипами CD4+CD8ТКР+ - це «наївні» Т-хелпери і  CD4-CD8+ТКР- - це «наївні» Т-цитотоксичні лімфоцити.  Надалі проходить ретельна клональна селекція, в результаті якої відбувається  знищення шляхом апоптозу  95% лімфоцитів, які володіють автореактивними властивостями. Решта лімфоцитів мігрують у периферичні органи імунної системи, де проходять навчання щодо роботи  з антигенами і мають назву -  «арміровані» (озброєні) Т-лімфоцити.  

Відносна кількість Т-лімфоцитів у крові становить 70-80% від загального числа лімфоцитів. У 80% Т-лімфоцитів - тривалість життя 100-200 днів, у 20% - 2-3 дні. Рециркулює в периферичній крові 0,2-0,3% Т-лімфоцитів (в основному,  це клітини-пам’яті,  тривалість життя яких вимірюється  роками), решта лімфоцитів  – знаходиться в тканинах.

         На поверхні всіх Т-лімфоцитів є інструмент, за допомогою якого відбувається розпізнавання чужорідного матеріалу – це Т-клітинний антигенрозпізнаючий рецептор (ТКР). ТКР – гетеродимер, який складається з двох поліпептидних ланцюгів. Більша частина кожного з двох ланцюгів рецептора знаходиться поза клітиною і скручена у вигляді двох доменів – варіабельного (V) та константного (С). Більшість Т-лімфоцитів несуть на своїй поверхні  рецептори, які складаються з α- і β-ланцюгів. Іноді  такі Т-лімфоцити називаються α-β-Т-лімфоцитами. Т-клітинний антигенрозпізнаючий рецептор зв’язаний в єдиний комплекс з 5 трансмембранними білками: γ (гамма), δ (дельта), ε (епсилон), ζ (дзета), η (ета), які на сьогоднішній день позначаються як єдина диференційна молекула  - CD3. Інша група Т-лімфоцитів несе на своїй поверхні рецептори, які складаються з гамма- та дельта-ланцюгів – це γ- δ-Т-лімфоцити.

         Таким чином, Т-клітинний антигенрозпізнаючий рецептор (ТКР/TCR) – це комплекс, який  складається з: 1) альфа-, бета-ланцюгів; 2)гамма-, дельта- ланцюгів; 3) молекули CD3, яка містить 5 трансмембранних білків.

         У залежності від будови TCR Т-лімфоцити можна поділити на:

  •  α- і β-Т-лімфоцити (Т-хелпери, Т-цитотоксичні та Т-регуляторні лімфоцити);
    •  - і -Т-лімфоцити  (інтраепітеліальні Т-лімфоцити)

Після розпізнавання антигену для реалізації повноцінної імунної відповіді Т-лімфоцит підлягає активізації  та проліферації (поділу), в результаті чого з одного Т-лімфоцита утворюється клон (група) клітин, які мають ту ж специфічність, що і їх предки.

На Т-лімфоцитах присутні певні антигени та рецептори.

Фенотип Т-лімфоцитів наступний :

  •  рецептори до еритроцитів барана (CD2), з якими Т-лімфоцити утворюють розетки (Е-РУК);
  •  Т-клітинний антигенрозпізнаючий рецептор (TCR);
  •  рецептори до відповідних  Т-лімфоцитарних мітогенів (CD69);
  •  рецептори до ІL-1, ІL-2;
  •  трансплантаційні антигени HLA І і ІІ класів;
  •  молекули CD2, CD3, CD4, CD5, CD6, CD7, CD8 тощо.

Функції Т-лімфоцитів:

  •  забезпечують  формування клітинного специфічного імунітету;
  •  приймають участь у регуляції клітинного і гуморального імунітету через хелперні й регуляторні (супресорні) субпопуляції та синтезовані ними цитокіни;
  •  забезпечують противірусний, протипухлинний, трансплантаційний імунітет.

        Популяція Т-лімфоцитів поділяється на кілька субпопуляцій: Т-лімфоцити хелпери, Т-цитотоксичні лімфоцити, Т-регуляторно/суп ресорні лімфоцити,   Т-лімфоцити пам’яті.

Т-лімфоцити-хелпери (CD 3+/4+)

         Відносна кількість Т-хелперів  у крові людини становить 55-60% від загального числа лімфоцитів.

Функції Т-хелперів:

  1.  допомагають  В-лімфоцитам перетворитися в плазматичні клітини;
  2.  допомагають  утворенню Т-цитотоксичних лімфоцитів;
  3.  стимулюють макрофаги, сприяючи  формуванню реакції       

       гіперчутливості сповільненого типу

У залежності від продукції цитокінів Т-хелпери поділяють на Т-хелпери 1-го типу (відповідальні за формування клітинного імунітету), Т-хелпери 2-го типу (відповідальні за формування гуморального імунітету), Т-хелпери 3-го типу – регуляторні клітини, чинять імунологічну супресивну дію, сприяють завершенню імунологічної відповіді (таблиця 1).

Таблиця 1

Основні функції Т-хелперів різних типів

Функції Т-хелперів

Т-хелпери 1-го типу

Т-хелпери

2-го типу

Синтез цитокінів:

IL-2

IL-3

IL-4

IL-5

IL-6

IL-9

IL-10

IL-13

IFN

TNF-α

GM-CSF

+

+

-

-

-

-

-

-

+

+

+

-

+

+

+

+

+

+

++

-

-

+

Допомога В-лімфоцитам у синтезі антитіл

IgM, IgA, IgG1

IgE

+

++

-

++

Участь у клітинній імунній відповіді

+

-

Здатність до активації макрофагів та NК

+

-

Стимуляція еозинофілів та мастоцитів

-

++

         Баланс між Т-хелперами 1 та Т-хелперами 2 типу підтримують IL-12  та IFN-γ.

         Т-хелпери через ТКР розпізнають антиген, який у комплексі з HLA ІІ класу представляє антигенпрезентуюча клітина (моноцит, макрофаг, дендритна клітина).         

   

         Т-цитотоксичні лімфоцити (CD 3+/8+)

    Функції Т-цитотоксичних лімфоцитів:

  1.  знищують клітини, які презентують з молекулами  HLA I класу чужі (алогенні) антигени;
  2.  знищують антигени, асоційовані  з власними (автоантигенними) молекулами HLA I класу;
  3.  знищують автологічні клітини, заражені вірусами та іншими внутрішньоклітинними мікроорганізмами;
  4.  знищують пухлинні клітини.

         Т-цитотоксичні лімфоцити знищують патоген, використовуючи наступні механізми:

  •  механізми, які залежать від продукції  перфоринів, гранзимів та гранулізину;
    •  механізми, які залежать від взаємодії молекул TNF на  мембранах Т-цитотоксичних лімфоцитів з TNF-рецепторами на мембранах клітин-мішеней (APO-1L/CD95L).

         Т-цитотоксичні лімфоцити  через ТКР розпізнають антиген при участі   антигенів  HLA І класу.         

         Відповідно до  фенотипу Т-цитотоксичні-лімфоцити поділяються на:

  •  α- і β-Т-лімфоцити (CD8+-лімфоцити);
  •  γ- і δ-Т-лімфоцити (інтраепітеліальні);
  •  лімфоцити NKT (за своєю функціональною активністю подібні до NK клітин природженого імунітету), а щодо  здатності синтезувати цитокіни  поділяються на: Т-цитотоксичні 1-го типу (синтезують IL-4, IL-5 і  не синтезують IFN-γ) та Т-цитотоксичні 2-го типу (синтезують такі ж цитокіни, як NK клітини).

Т-лімфоцити регуляторні (супресорні) - CD 3+/4+/25+

Функції Т-регуляторно/супресорних лімфоцитів:

  1.  гальмування активності автореактивних Т-лімфоцитів;
  2.  забезпечення толерантності до антигенів, які потраплили в організм людини через шлунково-кишковий канал (так звана “харчова толерантність”);
  3.  забезпечення толерантності  до “змінених” антигенів;
  4.  забезпечення толерантності  до алогенних трансплантатів (наприклад, при вагітності);
  5.  забезпечення “інфекційної” толерантності (перенесення толерантності від однієї особи до іншої);
  6.  гальмування запальної реакції (інфекційної, автоімунної, алергічної).

Ці функції виконують наступні Т-лімфоцити:

  •  Т-лімфоцити- хелпери 1-го типу, які синтезують IFN-γ  - гальмують реакції гуморального імунітету;
    •  Т-лімфоцити-хелпери 2-го типу, які синтезують IL-4  - гальмують реакції клітинного  імунітету;
    •  Т-лімфоцити-хелпери 3-го типу, які синтезують TGF-β – регулюють імунну відповідь
    •  Т-лімфоцити регуляторно/супресорні 1-го типу, які синтезують TGF- β та IL-10 (CD 3+/4+/25+);                       
    •  Т-лімфоцити CD4+CD25+CD62L+ - їх активність не залежить від синтезованих цитокінів;
    •  Т-лімфоцити CD8+CD28+ - приймають участь у гальмуванні цитолізу;
    •  Т-лімфоцити CD8+CD28- - приймають участь у розвитку трансплантаційної толерантності.

     Т-лімфоцити пам΄яті (CD 4+/40+)

          Продукція Т-лімфоцитів пам’яті (Тm) індукується первинною імунною відповіддю. Завдяки цим лімфоцитам формується вторинна імунна відповідь після повторного попадання антигену в організм, для якої характерна більш коротка латентна фаза та більш інтенсивне антитілоутворення з переважною продукцією специфічних IgG та високою активністю специфічних Т-цитотоксичних лімфоцитів. Ці клітини підлягають рестрикції молекулами HLA II класу; тривалість їх життя – біля 40 років, однак ефективна пам’ять утримується 10-15 років. Продовження її тривалості можливе через додаткову імунізацію антигеном.

Функції Т-лімфоцитів пам’яті:

  1.  Розпізнають специфічний антиген.
  2.  Приймають  участь у  розвитку вторинної (анамнестичної) імунної відповіді.

 

     В-лімфоцити

          В-лімфоцити походять  із поліпотентної стовбурової  клітини кісткового мозку, яка під впливом кістковомозкового мікрооточення спочатку диференціюється в клітину-попередницю лімфопоезу, потім – у клітину попередницю В-лімфоцитів. Дозрівання В-лімфоцитів відбувається в дві фази:

Перша  фаза – антигеннезалежна, відбувається у кістковому мозку з наступними послідовними етапами: поліпотентна стовбурова клітина  В-клітина-попередниця про-В-клітинапре-В-клітина → незрілий В-лімфоцит → зрілий В-лімфоцит.

         Друга  фаза – антигензалежна - В-лімфоцити після контакту   з антигеном активуються, трансформуються в плазмобласти, які починають проліферувати і формувати  клон специфічних плазматичних ефекторних клітин.

         Характерною особливістю В-лімфоцитів є наявність на їх поверхні В-клітинного антигенрозпізнаючого рецептора (ВКР/BCR) - це мономерний IgМ, який має важкі та легкі ланцюги, з’єднані між собою дисульфідними мостиками. Легкі ланцюги і частина важких ланцюгів формують антигензв’язуючі фрагменти (Fab), за допомогою яких відбувається розпізнавання та зв’язування антигену. На відміну від Т-клітинного антигенрозпізнаючого рецептора, В-клітинний рецептор не потребує перетворення антигену в пептиди, а може розпізнавати цільний антиген. Частина важких ланцюгів утворює Fc-фрагмент В-клітинного рецептора, який має бокові білкові молекули: Igα та  Ig-β. Вони виконують таку ж функцію, як і CD3 структура Т-клітинного антигенрозпізнаючого рецептора.  За  кластерами диференціації В-лімфоцитів поділяються на CD19+, CD20+, CD21+, CD22+,  CD23+, CD24+ тощо.

Фенотип В-лімфоцитів наступний:

  •  рецептори до Fc-фрагменту IgG (їх у 100 разів більше, ніж на Т-лімфоцитах);
  •  рецептори до С3b компоненту комплементу;
  •  рецептори до еритроцитів миші;
  •  рецептори до відповідних мітогенів (CD69);
  •  антигени HLA ІІ класу;
  •  молекули  CD19,CD20, CD21, CD22,  CD23, CD24;

В-лімфоцити  поділяються  на дві групи (В1 та В2) в залежності від класу імуноглобулінів/антитіл, які вони  синтезують.

  •  В1-лімфоцити  – синтезують в основному антитіла класу IgМ із широкою специфічністю до різних антигенів та природні антитіла (без стимуляції антигеном).
  •  В2-лімфоцити – переважають у дорослих осіб, характеризуються  антигенспецифічною  проліферацією  та диференціацією, відповідальні за синтез імуноглобулінів різних класів високої специфічності, переважають при вторинній імунній відповіді, приймають участь у формуванні імунологічної пам’яті.

Функції В-лімфоцитів:

  •  диференціація в плазматичні клітини, які  продукують  антитіла;
  •  В-лімфоцити виступають у ролі антигенпрезентуючих клітин для запуску NК клітин та Т-ЦТЛ;
  •  забезпечують антибактеріальний захист;
  •  забезпечують антитоксичний захист.

Імуноглобуліни, їх будова,  види та функції

        Молекула імуноглобуліну складається з двох фрагментів: Fab (F antigen binding) – будуючого (взаємодіє з антигеном) та   Fc- кристалічного (взаємодіє з компонентами комплементу та відповідними рецепторами). Кожний з цих фрагментів складаються з двох ідентичних важких ланцюгів (Н - heavy) та  двох  ідентичних легких ланцюгів (L - light). Легкі ланцюги можуть бути двох типів: лямбда ( λ ) та каппа (κ), а важкі –5 типів: альфа (α), мю (μ), гама (γ), дельта (δ), епсилон (ε). Важкі ланцюги визначають клас імуноглобулінів (IgА, IgМ, IgG, IgЕ, IgD). Легкі і важкі ланцюги зв’язані між собою дисульфідними (ковалентними) і нековалентними зв’язками. Кожна молекула імуноглобуліну має варіабельну зону, яка змінюється відповідно до структури антигену та константну зону, яка стабільна протягом життя і характерна для кожної особи. Відповідно до кількості та  структури важких ланцюгів імуноглобуліни поділяються на підкласи: IgGIgG1, IgG2, IgG3, IgG4; IgMIgM1, IgM2; IgAIgA1, IgA2. Найбільш специфічні антитіла – це антитіла класу IgG, найменш специфічні – IgM.

Ig М – вміст у сироватці крові коливається в межах  0,4-2,2 г/л, що дорівнює 10% від загального об’єму всіх імуноглобулінів; фетальний IgM починає утворюватися на 22-й день гестації; період напіврозпаду 4-5 днів; час дозрівання – до 1-го року життя дитини; пентамер;  мало специфічний; утворює великі імунні комплекси; володіє високою аглютинуючою і комплементарною активністю;   приймає участь у формуванні первинної імунної відповіді (при першому контакті антигену з В-лімфоцитами); не проникає через судинну стінку та плаценту; активує систему комплементу за класичним  шляхом. Ig М входить до складу  бактеріолізинів, цитолізинів, резус-фактору, ревматоїдного фактору, ізогемаглютинінів, антитіл проти грамнегативних бактерій, шигел тощо.

          Ig G – вміст у сироватці крові  коливається в межах 5-18 г/л, що дорівнює  75% від загального об’єму всіх імуноглобулінів; період напіврозпаду 21-28 днів; час дозрівання – до 4-5-го року життя дитини; мономер з різними конформаціями важких ланцюгів; проникає через плаценту та  судинну стінку в тканини; функціонує у вигляді 4 ізотипів (IgG1- 60% - 5,0-12,0 г/л; IgG2 – 30% - 2,0-6,0 г/л; IgG3 - 7% - 0,5-4,0 г/л; IgG4 – 3% - 0,1-1,0 г/л); IgG1 і IgG4 – опсоніни, IgG2 – антитіла до ліпополісахаридів, IgG4 – антитіла до факторів зсідання крові, блокують рецептори для IgE на тучних клітинах); 35% IgG знаходиться в крові, 65% - в тканинах; високо специфічний; приймає участь у формуванні  вторинної імунної відповіді (при повторному контакті антигену з В-лімфоцитом); активує систему комплементу за класичним шляхом; викликає активну аглютинацію та преципітацію білків; забезпечує пасивний специфічний імунітет дитини протягом перших 8-ми місяців життя; ізотопи IgG1 та  IgG3 приймають участь у антитілозалежній цитотоксичності та в процесах нейтралізації різних токсинів; активує фагоцитоз як опсонін (IgG1 та  IgG3); входить до складу імунних комплексів. До класу IgG відносяться: антитіла проти вірусів, нейротоксинів, правця, грампозитивних бактерій, малярійного плазмодія, автоантитіла тощо.

         Ig А – вміст у сироватці крові  коливається в межах  0,5-3 г/л, що дорівнює 15% від загального об’єму всіх імуноглобулінів; період напіврозпаду 5-6 днів; час дозрівання – до 10-13 років життя дитини; сироватковий IgА -  мономер; функціонує у вигляді 2 ізотипів (IgА1 – 0,5-3,0 г/л; IgA2 – до 0,5 г/л); активує систему комплементу за альтернативним шляхом, руйнує мікроорганізми і токсини;  формує секреторний sIgА, який функціонально більш активний. Секреторний sIgА – це димер; він приєднує  секреторний компонент «s», який синтезується епітеліальними клітинами слизових оболонок і захищає білкову молекулу імуноглобуліну від впливу протеолітичних ферментів; основний фактор місцевого гуморального набутого імунітету слизових оболонок; не проникає через плаценту. Найбільша концентрація sIgА виявлена  в сльозах, слині, грудному молоці, молозиві, інших секретах. Основні функції sIgА: формування протиінфекційного імунітету; попереджує розвиток автоімунних і алергічних хвороб; посилює неспецифічні гуморальні антибактеріальні фактори захисту; володіє протизапальною активністю (не активізує систему комплементу, знижує здатність  IgG активізувати компоненти комплементу та активність опсонінів щодо фагоцитозу).

         IgЕ – концентрація в крові становить 0,001-0,004 г/л; період напіврозпаду 2-3 дні; час дозрівання – до 15 років життя дитини; мономер. Це  антитіла вогнища альтерації, які активують макрофаги, тучні клітини та еозинофіли, посилюють фагоцитоз та активність нейтрофілів; забезпечують антигельмінтний та антипаразитарний захист; не активують систему комплементу, не проникають через плаценту; міцно зв’язуються з відповідними рецепторами на базофілах/тучних клітинах, викликаючи їх дегрануляцію з виділенням біологічно активних речовин алергії (гістамін, гепарин, серотонін тощо). ІgЕ разом з sIgА формують  місцевий захист  слизових оболонок.

         IgD – концентрація в крові становить 0-0,5 г/л; період напіврозпаду 3 дні; мономер; функція повністю не досліджена, володіє антивірусною активністю, впливає на диференціацію В-лімфоцитів,  рівень його  зростає при вагітності та при онкопатології; виявляється в тканині мигдаликів та аденоїдів; не активує систему комплементу;  є маркером зрілих В-лімфоцитів. Деякі дослідники стверджують, що IgD приймає участь у формуванні місцевого захисту та формуванні автоімунних процесів.

Імуноглобуліни виконують в організмі функцію антитіл,  синтезуються плазматичними клітинами, які є кінцевим етапом диференціювання В-лімфоцитів внаслідок антигенного стимулу та хелперного сигналу. Імуноглобуліни відносяться до поліфункціональних білків та реалізують наступні основні функції:

  •  специфічно розпізнають різноманітні антигени та гаптени;
  •  взаємодіють з іншими імунокомпетентними клітинами, які  мають до них відповідні рецептори;
  •  активують систему комплементу, фагоцитоз, натуральні кілерні клітини тощо.

Специфічність антитіл зумовлена  первинною послідовністю розташування амінокислот у варіабельній області Fab-фрагменту, яка забезпечує зв’язок з антигеном і вважається активним центром молекули імуноглобуліну. Здатність імуноглобулінів зв’язуватися з антигенами забезпечується такими властивостями як авідність та афінінність.

          Окрім,  вищевказаних функцій імуноглобулінів, позв’язаних з їх біохімічною структурою та здатністю зв’язувати антиген, виділяють групи антитіл відповідно до їх  функціональних особливостей та  участі в різних імунологічних процесах: аглютиніни, преципітини, гемолізини, опсоніни.

         Т-залежна та Т-незалежна продукція антитіл

         Т-залежна продукція антитіл базується на тому, що   для дозрівання В-лімфоцитів і формування їх клону необхідні наступні умови:

  •  звязування антигену з  В-клітинним антигенрозпізнаючим рецептором (ВКР);
  •  поглинання, процесінг антигену та подача (презентація) його у вигляді мікропептиду на поверхні клітини в поєднанні з молекулою HLA класу II;
  •  розпізнавання цього антигенного мікропептиду Т-клітинним  антигенрозпізнаючим рецептором CD4+лімфоцита (Т-хелпера);
  •  продукція Т-хелпером ІЛ-2, ІЛ-4, ІЛ-5, які впливають на В-лімфоцити;
  •  взаємодія з костимулюючими молекулами CD40L (Т-лімфоцитів) та  CD40 (В-лімфоцитів);
  •  синтез В-лімфоцитами спочатку IgM, а згодом переключення синтезу цього імуноглобуліну за допомогою IgD на IgG і далі на IgA, а при необхідності на  IgЕ;
  •  формування імунологічної памяті.

Т-незалежна продукція антитіл (незалежна від Т-лімфоцитів-хелперів)- це – швидкий спосіб збільшення концентрації  природних антигенспецифічних антитіл класу IgM з наступними  особливостями:

  •  у якості антигенпрезентуючої клітини виступає В-лімфоцит, який після процесінгу патогену трансформується в плазмобласт, а далі в плазмоцити без участі Т-хелперів;
  •  цей тип продукції антитіл можливий при одночасному зв’язуванні В-клітинних антигенрозпізнаючих рецепторів (ВКР) з  великою кількістю одинакових антигенних детермінант (епітопів)  збудника;
  •  при цьому синтезується тільки  IgM;
  •  відсутнє  формування  імунологічної пам’яті.

        

         У залежності від продукції різних класів антитіл розрізняють два варіанти імунної відповіді: первинна і вторинна.

         Первинна імунна відповідь характеризується наступними особливостями:

  •  біосинтез антитіл починається не відразу після контакту з антигеном, а після латентного періоду тривалістю 3-5 днів;
  •  швидкість синтезу антитіл відносно невелика;
  •  титри синтезованих антитіл не досягають максимального значення;
  •  першими синтезуються антитіла класу IgM, а пізніше -  IgG;
  •  найпізніше з’являються (незавжди) антитіла класів IgА та   IgЕ

         Вторинна  імунна відповідь характеризується наступними особливостями:

  •  латентний період дуже короткий (в межах кількох годин);
    •  крива, яка характеризує швидкість накопичення антитіл, є  більш  крутішою, ніж при первинній імунній відповіді і має логарифмічний характер;
    •  титри антитіл досягають максимальних значень;
    •  відразу синтезуються більш специфічні антитіла класу IgG.

         Однією з найважливіших біологічних функцій імуноглобулінів є їх зв’язування з антигеном з утворенням імунного комплексу (ІК). Утворення ІК – один із компонентів нормальної імунної відповіді, перманентно перебігаючий в організмі людини та cкерований  на підтримку стабільності його внутрішнього середовища. Формування та біологічна активність ІК, в першу чергу,  залежать від природи антитіл, особливостей антигену та співвідношення між ними. У  першу чергу мають значення: 1) властивості антитіл (клас, афінність, валентність, здатність зв’язувати комплемент, швидкість синтезу антитіл); 2) властивості антигену (розмір, валентність, заряд, розчинність, просторове розміщення,  щільність та структура епітопів); 3) присутність в імунному комплексі компонентів комплементу (C3, C4, C1q). Імунні комплекси транспортуються еритроцитами, фагоцитуються моноцитами та макрофагами, які депоновані в печінці, селезінці, нирках, легенях.

         Гіперімунокомплексемія  (високий рівень ІК в сироватці крові) формується при: 1) підвищеній швидкості утворення імунних комплексів 9наприклад, при автоімунній патології); 2) зниженій здатності імунної системи до їх елімінації; 3) дефіциті компонентів комплементу; 4) дефекті фагоцитозу. Помірний вміст імунних комплексів стимулює імунну відповідь, надмірна їх концентрація  – пригнічує імунну відповідь, сприяє формуванню імунного запалення, підвищує проникливість судинної стінки, активує систему згортання крові, може спровокувати розвиток ДВЗ-синдрому; осліплює рецептори на ефекторних лімфоцитах, що сприяє розвитку пухлин.

         При  формуванні  специфічної імунної відповіді необхідно розрізняти чотири стадії:

         1 стадіяіндукції, активації (аферентна), в якій приймають участь антигенпрезентуючі клітини, які після процесінгу здійснюють презентацію антигену Т-лімфоцитам;

         2 стадіяімунорегуляторна та проліферативна, в реалізації якої приймають участь Т-хелпери 1 і 2 типів, Т-цитотоксичні лімфоцити; активуються диференціаційні й проліферативні процеси; у залежності від типу патогенну визначається домінуючий тип імунної відповіді (клітинний чи гуморальний);

         3 стадіяефекторна (продуктивна), для якої характерна диференціація імунокомпетентних клітин у ефекторні клітини (Т-лімфоцити, які діють на антиген цитотоксично  і синтезують цитокіни)  та синтез специфічних антитіл; визначається перебіг  і закінчення інфекційного процесу; в цій стадії задіяні Т-хелпери 3-го типу та інші регуляторні клітини;    

         4 стадіяформування імунологічної пам’яті  - утворюються Т- і В-лімфоцити пам’яті.

Типи регуляції імунної відповіді людини.

         Найбільш відомі наступні  типи регуляції імунної відповіді:

  1.  клітинна,
  2.  цитокінова,
  3.  ідіотип-антиідіотипічна,
  4.  нейроімуно-ендокринна,
  5.  генетична,
  6.  регуляція імунної відповіді із залученням механізмів апоптозу.   

         Регуляція імунної відповіді – це дотримання рівноваги між стимуляцією та супресією імунологічних процесів. Імунологічні механізми були б неефективними без відповідно скерованих процесів стимуляції чи супресії, а при  відсутності негативної регуляції  - фактори імунної системи працювали б   проти автоантигенів, що привело б  до автоагресії.

1. Клітинна регуляція  імунної відповіді

Відомі різні субпопуляції Т-регуляторних лімфоцитів, які працюють в асоціації з активованими популяціями та субпопуляціями лімфоцитів. Вони  продукують, в основному TGF- β та  IL-10, які гальмують імунну відповідь:

  •  натуральні регуляторні (r) Тr-клітини – CD4+CD25+FoxP3+;
  •  Tr1 клітини – синтезують в основному IL-10, а також TGF- β;
  •  Тr3 клітини – синтезують TGF- β.

Регуляторн/супресорні функції виконують також наступні  клітини:

  •  Т-лімфоцити хелпери 2-го типу, які синтезують IL-4 і пригнічують активність Т-лімфоцитів хелперів 1-го типу та імунну відповідь за клітинним типом;
    •  деякі CD8+-лімфоцити;
    •  деякі γ- і δ-Т-лімфоцити та НКТ.

2. Ідіотип-антиідіотипічна регуляція імунної відповіді

        Ідіотип – це ділянка амінокислотних послідовностей у межах варіабельного регіону антитіл або Т-клітинного антигенпрозпізнаючого рецептору, яка є для них специфічною і здатна викликати продукцію антиідіотипічних антитіл. Ідіотип-антиідіопатична сітка – це регуляторна взаємодія, яка грунтується на тому, що антиідіопатичні антитіла та ідіотипи, які знаходяться на імуноглобулінах та Т-клітинних розпізнаючих рецепторах, взаємодіють між собою та регулюють “вираженість”  та інтенсивність імунної відповіді.

         3. Цитокінова регуляція  імунної відповіді

         Цитокіни в імунній відповіді можуть виявляти наступні ефекти:

  •  автокринну дію, звязуючись з рецепторами на мембранах тих самих цитокінпродукуючих клітин;
    •  паракринну дію, з’єднуючись з рецепторами на клітинах-мішенях, які знаходяться безпосередньо біля цитокінпродукуючих клітин;
    •  ендокринну дію,  виходячи  в циркуляцію і зв’язуючись з віддаленими клітинами.

Вплив цитокінів на імунну відповідь залежить від їх виду, функції та клітин-продуцентів (таблиця 2).

Таблиця 2

Вплив цитокінів на імунну відповідь

Функція цитокінів

Цитокін

Клітина-мішень

Дія

Плейотропність

Т-хелпер 2-го типу

IL-4

В-лімфоцит

активація, проліферація, диференціація

IL-4

Тимоцит

проліферація

IL-4

Тромбоцит

проліферація

Надлишковість

Т-хелпер 1-го типу

IL-2

Т-лімфоцит

Проліферація

Т-хелпер 2-го типу

IL-4

В-лімфоцит

Проліферація

Т-хелпер 2-го типу

IL-5

В-лімфоцит

Проліферація

Синергізм

Т-хелпер 2-го типу

IL-4+IL-5

В-лімфоцит

Переключення синтезу IgG та IgА на синтез IgЕ

Антагонізм

Т-хелпер 2-го типу

IL-4

В-лімфоцит

Блокування переключення синтезу IgG на синтез  

IgЕ, індукований IL-4  

Т-хелпер 1-го типу

IFN

В-лімфоцит

  1.  Генетична регуляція імунної відповіді

         Суть генетичної регуляції: трансплантаційні антигени детермінують міжклітинну кооперацію і забезпечують реалізацію  імунної відповіді. HLA-регіон визначає в цілому  імунологічну реактивність організму та схильність до низки хвороб.

         Генетична регуляція імунної відповіді відноситься до групи найважливіших. Цей тип регуляції здійснюється молекулами головного комплексу гістосумісності (HLA). У літературі часто вживається англійська абревіатура MHC (major histocompability complex). Це – комплекс генів на короткому плечі 6-ї хромосоми, який кодує молекули білків, частина з яких приймає участь у презентації антигенів при імунному розпізнаванні. Розрізняють три класи молекул гістосумісності. Перший та другий клас молекул головного комплексу гістосумісності об’єднаний спільною назвою – HLA-система (Human Leukocyte Antigens) або система лейкоцитарних антигенів людини (ЛАЛ). Однак,  частіше користуються  назвою цієї системи англійською мовою (HLA). Білки, які кодуються генами HLA, відіграють надзвичайно важливу роль у формуванні імунної відповіді. У першу чергу, вони є маркерами “свого” (self) для імунної системи, за допомогою чого  імунна система розрізняє “своє”(self) від чужого (non-self). Молекули HLA І класу присутні на всіх ядерних клітинах організму і кодуються “класичними” локусами A, B, C. Відомі також “некласичні” локуси Е, F, G. Перший клас антигенів гістосумісності приймає участь у презентації антигену  Т- цитотоксичним лімфоцитам (CD8+-лімфоцити). Молекули HLA ІІ класу експресуються на антигенпрезентуючих клітинах – макрофагах, В-лімфоцитах та дендритних клітинах і кодуються локусами DR, DP, DQ. Другий клас антигенів гістосумісності приймають участь у презентації антигенів для Т-лімфоцитів-хелперів (CD4+-лімфоцитів). Третій клас молекул головного комплексу гістосумісності приймають участь у детермінації синтезу компонентів комплементу С2 та С4, пропердину, фактору В, TNF-α , β2-мікроглобуліну, ензиму цитохрому Р450, білків теплового шоку HSP, які також активно впливають на регуляцію імунної відповіді.

5. Нейро-ендокринний тип регуляції імунної відповіді

         Активація імунної відповіді відбувається при участі: соматотропного гормону, вазопресину, окситоцину, мелатоніну, тимозину, тироксину, інсуліну, альдостерону, пролактину.

         Пригнічення імунної відповіді відбувається при участі: адренокортикотропного гормону, α-меланоцитостимулюючого гормону, кортикостероїдів, катехоламінів,  гестагенів, андрогенів.

          Лімфатичні органи багаті нервовими закінченнями (норадренергічними, холінергічними та пептидергічними). Найчастіше це норадренергічні закінчення. У той же час,  лімфоцити, як і макрофаги, мають адренергічні рецептори (1, 2 і β2), пептидергічні та опіоїдні. Серед адренергічних рецепторів найчисельніша та найкраще вивчена  група β2-адренергічних рецепторів. Норадреналін, звязуючись з цими рецепторами, призводить до росту рівня циклічного АМР (сАМР) у клітині з наступною активацією каскаду кіназ. Безпосереднім ефектом впливу  норадреналіну на Т-лімфоцити є гальмування їх проліферації в відповідь на міогени з пригніченням синтезу IL-2 та IFN-γ. Акумуляція сАМР є також пов’язана із збільшеною продукцією IL-4, IL-5, IL-6 та IL-10, що вказує на активацію Тh2 адренергічними рецепторами. Макрофаги відповідають на стимуляцію β-адренегічних чи опіоїдних  рецепторів зменшенням синтезу IL-6. Відповідь В-лімфоцитів є дуже диференційованою. Стимуляція β2-адренорецепторів гальмує їх проліферацію, індуковану ліпополісахаридами (LPS) або анти-імуноглобуліновими антитілами, однак, ці клітини зберігають здатність до проліферацію під впливом  мітогену лаконосу та іономіцину.

Кортиколіберин (CRH), впливаючи на Т-, В-лімфоцити, NК-клітини, макрофаги, посилює проліферацію В-лімфоцитів і активність NК-клітин; індукує вивільнення ендорфінів лімфоцитами і макрофагами. Тиреоліберин (TRH), впливаючи на В-лімфоцити, посилює гуморальну імунну відповідь,  індукує синтез тиреотропного гормону (TSH). Пролактин (PRL), впливаючи на Т-, В-лімфоцити, моноцити, NК-клітини, посилює імунну відповідь, модулює активність NК-клітин. Вплив цього гормону    залежить від місця формування імунної відповіді. Так, наприклад, на рівні плаценти він має імуномодулюючий вплив. Пролактин виділяється під впливом стресу. Діє протилежно до глюкокортикостероїдів, які відносяться до  імунодепресантів.  Тиреотропін (TSH), впливаючи на Т-, В-лімфоцити, посилює гуморальну імунну  відповідь. Вазопресин, впливаючи на Т-лімфоцити, посилює синтез IFN-γ; метенкефалін - через Т-, В-лімфоцити, макрофаги, NК-клітини, стимулює гуморальну відповідь, посилює активність NК-клітин та хемотаксис макрофагів. β-ендорфін - через Т-, В-лімфоцити, NК-клітини, володіє імуномодулюючим  впливом на фактори природженого та специфічного імунітету.

         Мелатонін -гормон, який відповідає за добові цикли організму,   синтезується епіфізом; володіє  протипухлинною функцією;  може нівелювати деякі токсичні дії хіміо- та імунотерапії  (індукує відновлення кісткового мозку після хіміотерапії).

6. Апоптоз, як один із механізмів регуляції імунної відповіді

          У 1972 році – J.F.R. Kerr запропонував термін “апоптоз” для визначення активного процесу руйнування клітини. Апоптоз (від грецького apoptosis – листопад) – біологічно запрограмована смерть клітини. Це процес  елімінації клітин, які вичерпали ліміт поділу і завершили виконання своїх функцій. Біологічне значення апоптозу наступне -  підтримка тканинного гомеостазу шляхом усунення надлишкових і/або аномально функціонуючих клітин, регуляція імунної відповіді тощо.

Фази апоптозу наступні: сигнальна, ефекторна та фаза деградації. Природно, що в кожній живій клітині проходять протилежні процеси, наприклад, активація та гальмування. Одним із варіантів гальмування активності імунокомпетентних клітин є запуск апоптозу, для чого необхідний зовнішній сигнал, який сприймається спеціальними рецепторами, наприклад,  Fas/APO-1 (CD95). Для входження клітини в першу фазу апоптозу додатково необхідна відсутність сигналів на виживання клітини (наприклад, відсутність зв’язку ТКР з молекулами HLA I і II класів; відсутність контакту IL-2 з його рецепторами на лімфоцитах тощо). Клітини тканини, якій властива пожиттєва фізіологічна регенерація, в процесі диференціації запускають  програму на апоптоз. Лімфоцитам необхідні процеси апоптозу в зв’язку з тим, що це єдині клітини, які проліферують в кістковому мозку та тимусі, а також діляться на периферії при ініціації імунної відповіді.  На території тимусу при клональній селекції тимоцитів апоптоз реалізується двома шляхами: 1) через індукцію  Fas-лігандів, які експресовані на дендритних клітинах тимусу; 2)  стимуляція апоптозу шляхом синтезу епітеліальними клітинами тимусу глюкокортикостероїдів, які зв’язуються з відповідними рецепторами на лімфоцитах, сприяючи їх смерті.

Механізми апоптозу: мітохондріальні, ядерні, мембранні. При мітохондріальних механізмах апоптозу в процесі задіяні цитохром С, ендонуклеаза G (в цитоплазмі) під контролем системи білків родини Bcl-2 (антиапоптичних  - bcl-2, bcl-X1, bcl-w   та проапоптичних - bax, bak, bid, bim, bnip3). При реалізації ядерних механізмів -   величезне значення належить білку р53, який активується у відповідь на пошкодження ДНК.  Рецепторно-опосередкований механізм апоптозу відіграє вирішальне значення в регуляції імунної відповіді. Існують спеціальні рецептори апоптозу (рецептор TNF, Fas/APO-1 - CD95), які зв’язуються з  відповідним лігандом FasL, у результаті чого активуються  специфічні протеїнази  (каспази), ендонуклеази які, в свою чергу, запускають апоптоз. У клітині, яка ввійшла в апоптоз порушується цитоскелет, відбувається фрагментація ядра, клітина зменшується в розмірі (зморщується), утворюється апоптичне тільце, яке фагоцитується та  елімінується з організму. Апоптоз регулює процеси активності імунної відповіді. У хворих на онкопатологію він сповільнюється, а при автоімунних хворобах - посилюється.  

7. Інші механізми регуляції імунної відповіді          

         Відомо, що певні мембранні системи сприяють  передачі регулюючих сигналів всередину клітини.  Найбільш активними є  простагландини, лейкотрієни та ліпоксини. Передачу  міжклітинних сигналів здійснюють  цитокіни, а також медіатори, які походять з ліпідів клітинних мембран – ейкозаноїди та тромбоцит-активуючий фактор, які синтезуються мембранними ліпідами запалених клітин. Ейкозаноїди – це окислені продукти арахідонової кислоти, з яких під впливом різних внутрішньоклітинних ферментів утворюються наступні  речовини: простагландини (фермент – циклооксигеназа); лейкотрієни та ліпоксини (фермент-ліпоксигеназа); гідроксиейкозаноїдна   та епоксиейкозаноїдна кислоти (фермент – епоксигеназа).

         Арахідонова  кислота синтезується в організмі з жирів та лінолевої кислоти. Вона міститься в мембрані і естерифікується в фосфоліпіди (фосфатидилхолін, фосфатидилетаноламін, фосфатидилінозитол). Порушення цілісності мембрани клітини (фізична, хімічна та імунологічна травма) викликає активацію мембранних механізмів. PGE2 (простагландин Е2) пригнічує  функції Т- та В-лімфоцитів та активність натуральних кілерних клітин. Простагландини є модуляторами клітинного та гуморального імунітету.

Процес формування набутого (адаптивного) імунітету є складним і має наступні етапи: 

1) антигенна стимуляція;

2) процесінг та презентація антигену;

3) антигенспецифічне диференціювання Т-лімфоцитів;

4) формування  субпопуляцій Т-лімфоцитів, продукція цитокінів;

5) передача інформації про структуру антигенів В-лімфоцитам та Т-

   цитотоксичним лімфоцитам;

6) антигенспецифічна диференціація та проліферація В-лімфоцитів та

    Т-цитотоксичних лімфоцитів;

7) утворення плазматичних клітин,  синтез ними специфічних

    імуноглобулінів та реалізація специфічних механізмів кілінгу;

8) формування первинної та вторинної імунної відповіді;

9) утворення імунних комплексів;

       10) формування імунологічної пам’яті.

                  

Л е к ц і я  4                             

ВІКОВИЙ ІМУНІТЕТ

 

Формування та становлення імунної системи – це процес, який залежить і визначається через  взаємодію генної регуляції імунної системи з факторами (антигенами) зовнішнього середовища. Згідно до  концепції Solomon J.B. (1978), в онтогенезі людини та тварин існують віхи, які визначають перехідні періоди загального розвитку та еквівалентні стани імунної системи. При  внутрішньоутробному розвитку - це вік 8-12 тижнів, коли відбувається закладка органів та розвиток клітин і молекул імунної системи. Важливе значення в цей період належить спадковим факторам, які в подальшому можуть визначати особливості функціонування імунної системи людини. Так, спадкові фактори визначають силу чи слабкість імунної відповіді на певні антигени; схильність до формування різних типів імунопатологічних реакцій та станів; визначають так званий “конституційний” імунітет, тобто стійкість (резистентність) організму до різних хвороботворних патогенів. Тобто,  існує сума генів, які регулюють особливості імунної відповіді конкретної особи.

Особливості внутрішньоутробного розвитку імунної системи впливають на стан її функціонування після народження дитини.

Онтогенез імунної системи

         Кістковий мозок – закладається на 4-5 тижні внутрішньоутробного розвитку, починає функціонувати на 11-12 тижні, забезпечуючи: 1) постачання самопідтримуючої популяції поліпотентних стовбурових клітин для всіх ростків кровотворення (еритро-, моноцито-, лімфо- та гранулоцито-, тромбоцитоезу); 2) дозрівання В-клітин  у В-лімфоцити, на яких експресовані  поверхневі Ig  певної специфічності (кістковий мозок  є аналогом сумки Фабриціуса). Стовбурові клітини на 3-8 тижні ембріогенезу спочатку з’являются в печінці. Існує низка генетично детермінованих хвороб, які пов’язані з порушенням диференціації стовбурових клітин кісткового мозку, що приводить до відсутності в організмі клітин однієї чи кількох ліній гемоцитопоезу. Ці хвороби об’єднані під назвою важкий комбінований імунодефіцит.

         Тимус – як центральний орган імунної системи,  закладається і розвивається раніше інших (на 4-тижні внутрішньоутробного розвитку) і здійснює вирішальний вплив на становлення, структуру і функцію периферичних органів імунної системи.

         Динаміка змін тимусу в ембріональному періоді:

  •  в ембріональному тимусі на 10 тиждень внутрішньоутробного розвитку  розрізняють кіркову та мозкову речовини, в петлях сітки виявляються круглі вільні клітини;
    •  в ембріональному тимусі на 16 тиждень внутрішньоутробного розвитку  починається потужна васкуляризація (в глибину тканини вростають вузькі тонкостінні судини, які утворюють сплетіння в мозковій речовині);
    •  в ембріональному тимусі на 20 тиждень внутрішньоутробного розвитку  відзначається щільна інфільтрація лімфобластами, середніми та малими лімфоцитами;
    •  після 21 тижня внутрішньоутробного розвитку формується  сітчаста основа тимусу та  одночасно з’являються незрілі лімфоцити  - тимоцити.

         Динаміка змін тимусу в різних вікових періодах розвитку дитини:

  •  у новонародженого тимус добре розвинутий, чітко помітне розділення на кіркову ти мозкову речовину з переважанням коркової речовини;
    •  у віці 4-6 місяців зона кіркової речовини зменшується, а мозкової збільшується, в якій здійснюється дозрівання  двох категорій Т-лімфоцитів: імунологічно незрілих -  в кірковій речовині та імунологічно активних -  у мозковій речовині; у мозковій речовині з віком стає  більше тілець Гассаля;
      •  з 3-х річного віку в центральних відділах тілець Гассаля відзначається гіаліноз;
      •  ознаки вікової інволюції починаються в 10-річному віці: зменшення кількості лімфоцитів у залозі з редукцією кіркової речовини, зменшення числа тілець Гассаля, збільшення кількості жирових клітин, поява сполучної тканини.

         Тимус є центральним органом імунної системи організму, який визначає її розвиток і функціонування, особливо активно в фазі ембріогенезу, в період  антенатальному розвитку та в період новонародженості. Розміри тимусу, продукція тимічних гормонів максимальна в антенатальному періоді в момент народження, тоді як формування лімфовузлів та селезінки – в постнатальному періоді.

Аплазія та гіпоплазія тимусу характерні для природжених імунодефіцитів; часто супроводжуються ендокринопатіями. Тиміт - гостре запалення тимусу,  часто супроводжує ГРВІ в дітей, зустрічається при автоімунних реакціях та хворобах й характеризується зниженою чи підвищеною активністю Т-цитотоксичних клітин.  Тимомегалія (природжена та набута)  - збільшення об’єму паренхіми тимусу, результат порушення функціонування нейро-імуно-ендокринної регуляторної системи організму. Природжена (первинна) тимомегалія - імунно-ендокринна недостатність з гіпофункцією тимуса та ендокринними порушеннями, гіпокортицизмом (зниження рівня АКТГ і глюкокортикостероїдів на тлі підвищеного рівня соматотропного і тиротропного гормонів) та генералізованою гіперплазією лімфоїдної тканини. У хворих виявляються   напади апное,  раптова задишка, ціаноз та набряк шкіри голови і шиї, набухання шийних вен. Характерним є  розвитком резистентних до традиційної терапії інфекційних хвороб та можливою раптовою смертю хворого.  Для  сімейного анамнезу характерні часті автоімунні, алергічні, окологічні  хвороби, ендокринопатії в батьків та родичі. Набута тимомегалія - часто розвивається при набутому гіпокортицизмі любого ґенезу (тиреотоксикоз, акромегалія тощо). Виявляються наступні зміни функціонування  імунної системи: зниження числа CD3+-лімфоцитів, зменшення активності реакції бласттрансформації лімфоцитів (РБТЛ), зниження синтезу IgA  та IgG. Слизова ШКК замість sIgA  та IgG продукує IgM. Спостерігається  затримка переключення синтезу IgM на синтез IgG тощо.

Всі периферичні органи імунної системи  розташовуються на шляхах можливого потрапляння в організм чужорідних речовин, мікроорганізмів або на шляхах пересування їх по організму.

Лімфатичні вузли забезпечують бар’єрну захисну функцію, очищаючи лімфу. Відомі наступні етапи їх формування:

  •  закладка лімфатичних вузлів відбувається на 3-4 місяці внутрішньоутробного розвитку плода; спочатку  утворюються шийні, підключичні, легеневі, ретроперитонеальні та  пахові лімфатичні вузли;
  •  утворення капсули лімфатичних вузлів відбувається на 5-му місяці внутрішньоутробного розвитку;
  •  остаточне формування фолікулів, строми, синусів лімфовузлів продовжується вже в  постнатальному періоді;
  •  в перші два роки життя бар’єрна роль лімфатичних вузлів досить незначна;
  •  у віці 4-8 років відбувається інтенсивний  розвиток лімфоїдної тканини, в т.ч. лімфатичних вузлів;
  •  до 12 років закінчується формування лімфатичних вузлів.

Селезінка хоча й закладається на 5-6-му  тижні  ембріогенезу, однак  досягає функціональної зрілості тільки через кілька років після народження. Селезінка захищає організм від інфекційних агентів, які потрапили в організм гематогенним шляхом.

Значення селезінки як периферичного органу імунної системи наступне:

  •  в білій пульпі селезінки відбувається синтез імуноглобулінів, проліферація лімфоцитів та плазматичних  клітин; селезінка є резервуаром для В-лімфоцитів (до 70%), тому цей орган, в основному,  відповідальний за формування гуморального імунітету;
  •  в червоній пульпі селезінки відбувається депонування тромбоцитів, еритроцитів, гранулоцитів; знаходяться фагоцитуючі клітини, які руйнують та  утилізують чужорідні для організму речовини та  власні пошкоджені клітини крові;
  •  клітини селезінки володіють імунологічною  пам’ятю, мігруючи з селезінки в інші органи,  лімфоцити можуть перетворюватися в специфічні антитілопродукуючі клітини;
  •  селезінка приймає участь у формуванні імунологічної толерантності організму.

Лімфоїдна система слизових оболонок

Лімфоїдна система слизових оболонок  - це капсульована (мигдалики, пейєрові бляшки, аденоїди, апендикулярний відросток) та некапсульована лімфоїдна тканина, яка розміщена безпосередньо в слизовій оболонці та підслизовому шарі.

Мигдалики прилигового кільця починають закладатися з 9-14-го тижня внутрішньоутробного розвитку; спочатку формується піднебінний і прилиговий мигдалики. Язиковий та трубний мигдалики закладаються відповідно з 24-25-го  та 28-32-го тижня. Мигдалики  складаються з первинних і вторинних фолікул, які заповнені В-лімфоцитами.   

Значення мигдаликів як периферичного органу імунної системи наступні:

1)тканина мигдаликів містить Т- і В-лімфоцити, макрофаги, які інтенсивно взаємодіють з антигенами і передають інформацію в центральні органи імунної системи;

2) у лакунах і криптах мигдаликів містяться імуноглобуліни різних класів, лізоцим, інтерферони, простагландини, які виконують місцеву захисну функцію;

3) мигдалики регулюють продукцію sIgА для забезпечення захисту слизової оболонки верхніх дихальних шляхів.

Лімфоїдні скупчення кишківника (солітарні лімфатичні фолікули, пейєрові бляшки, апендикс, плазмоцити слизової оболонки) закладаються на 9-15-му  тижні вагітності і до 20-го тижня внутрішньоутробного розвитку. Перші скупчення лімфоїдної тканини в шлунково-кишковому каналі з’являються в апендиксі та тонкій кишці на 3-4-му місяці внутрішньоутробного розвитку. Пейєрові бляшки (групові лімфатичні фолікули)  - розміщені в слизовій кишки та складаються з трьох відділів: 1) епітеліальний купол - епітелій, асоційований з фолікулом, який не містить  кишкових ворсинок та  М-клітини, які  виконують функцію трансепітеліального транспортера, захоплюючи антигени шляхом ендоцитоза і фагоцитоза  та  презентуючи їх імунокомпетентним клітинам; 2)  первинні і вторинні фолікули з центрами розмноження, де містяться В-лімфоцити, які синтезують, в основному, sIgA; 3) міжфолікулярна зона клітин, до складу якої входять  переважно Т-лімфоцити. Дифузна лімфоїдна тканина слизових оболонок  становить собою Lamina propria (це пластинка, яка  містить В-лімфоцити, на яких експрнсовані IgA;  велику кількість дендритних клітин, CD4-лімфоцитів і лаброцитів, які  забезпечують локальний гомеостаз) і міжепітеліальні лімфоцити (в основному - це  Т-лімфоцити). Значення лімфоїдних скупчень як периферичних органів імунітету:       забезпечують синтез імуноглобулінів (більшою мірою sIgA); здійснюють місцевий імунний захист (комплемент, лізоцим, інтерферони); здійснюють захист від антигенного впливу фізико-хімічними та біологічними чинниками (муциновий шар на епітеліальних клітинах, шлунковий сік, пристінкове травлення, нормальна мікрофлора тощо).

         У процесі розвитку людського організму особливе значення мають анатомічні та фізіологічні бар΄єри захисту від хвороботворних інфекційних чинників, які запобігають їх вторгненню та розповсюдженню в організмі. Наприклад, важливим неспецифічним бар΄єром є шкіра (виділення поту, шкірного жиру та кислої субстанції), яка тільки у виняткових випадках стає проникливою для мікроорганізмів. Лімфоїдна система шкіри (SALТ) містить наступні значущі клітини: клітини Лангерганса (білі епідермоцити з відростками) - поглинають і презентують патогени Т-лімфоцитам лімфатичного вузла; лімфоїдні клітини епідерміса - це Т- і В-лімфоцити;  кератиноцити, які  виконують роль механічного бар’єру та продукують цитокіни (IL-1, IL-3, Il-6, IL-7 тощо).  

         Лімфоцити вперше виявляються в тимусі на 9-му тижні внутрішньоутробного розвитку, на 12-15-му  тижні -  в селезінці. У крові лімфоцитоподібні клітини визначаються на 8-10 тижні ембріогенезу. Лімфоїдні клітини з функцією Т-лімфоцитів виявляються на 9-10-му тижні, В-клітини виявляються в печінці з 10-12-го тижня, в селезінці - з 12-го тижня ембріогенезу. На  16-му тижні починається диференція Т-лімфоцитів на Т-хелпери і Т-цитотоксичні лімфоцити, цитотоксична функція яких є значно зниженою.

          Фагоцитоз починає активізуватися з 20-го тижня, але  поглинальна і перетравлююча здатність фагоцитів значно  пригнічені.

Синтез і секреція IgM реєструється в клітинах на 11-му, IgG - на 22-му тижні ембріогенезу. Рівень IgM складає 1/10 рівня материнських антитіл, а рівень IgG -  ще більш менший.

Утворення компонентів комплементу починається в плода на 8-му тижні вагітності; компоненти С2 і С4 синтезуються макрофагами, С5 і С4 - у печінці, легенях, перитонеальних клітинах, С3 і С1 - в тонкій і товстій кишці. На 18-му тижні ембріогенезу в крові плода виявляються всі компоненти комплементу, однак активність цієї системи складає лише 30-50% показників дорослого.  На 13-м тижні  виявляється здатність до відторгнення трансплантату, значно пізніше - реакція гіперчутливості сповільненого типу. На тлі достатнього числа В-лімфоцитів, у крові плода є значна кількість плазматичних клітин, які синтезують антитіла. Більшою мірою це пов’язано з недостатнім синтезом цитокінів, активністю супресивних факторів (хоріонічного гонадотропіну, α-фетопротеїну, α-2-глобуліну). Окрім цього, відсутній вплив В-лімфоцитів на функцію Т-лімфоцитів і макрофагів.    

Відомо, що раніше інших у дітей з’являються антитіла проти  антигенів вірусів, бактеріофагів, антгенів грамнегативних мікроорганізмів шкіри, пізніше - до антигенів грампозитивних бактерій. На синтез імуноглобулінів значний вплив має мікрофлора організму дитини. Основним представником кишкової мікрофлори в цей період є біфідум-бактерії. Тому, будь-які несприятливі фактори (штучне вигодовування, застосування антибіотиків тощо) призводять до видового порушення складу мікрофлори та зміни спектру синтезу антитіл. Досить повільно здійснюється переключення синтезу антитіл з класу IgM  на синтез IgG (протягом 20-40 днів, а в дорослих - пртягом 5-20 днів).

Після народження дитини формування імунної системи проходить поетапно і протягом цього періоду виділяються п’ять критичних періодів її розвитку. Першим критичним періодом після народження є період новонародженості; другим критичним періодом є вік 3-6 місяців; третій – 2-й рік життя; четвертий – 4-6 роки життя; п΄ятий критичний період – підлітковий вік (у дівчаток з 12-13 років, у хлопчиків з 14-15 років).

          

         Період новонародженості з точки зору імунології має особливе значення для формування в майбутньому адекватної імунної відповіді. Саме в цей час розвиток імунологічних механізмів і встановлення зв’язків між фаторами імунної системи відбувається стрімко і визначає функціонування імунної системи в майбутньому.

          Після народження лімфоїдна тканини дитини отримує потужний  стимул для розвитку: на організм спрямовується потік антигенів через шкіру, дихальні шляхи, шлунково-кишковий канал, які активно заселяються різноманітною мікрофлорою вже в певші години після народження. У результаті такої антигенної стимуляції   швидкими темпами проходить  розвиток лімфоїдного апарату організму, а саме:

  •  швидке заселення лімфоцитами периферичних лімфовузлів (особливо мезентеріальних лімфовузлів та лімфатичних вузлів  брижейки);
  •   збільшення  маси лімфатичних вузлів;
  •   інтенсивний розвиток в лімфатичних вузлах центрів розмноження;
  •   ріст числа антитілопродукуючих плазматичних клітин.

         Важливою особливістю даного періоду становлення імунної системи  є загальна супресія (пригнічення)  клітинних реакцій імунної системи (незалежно від фенотипу клітин),  метою якої є:

  •  попередження важкої (можливо фатальної) імунокомплексної патології після контакту з величезною кількістю антигенів, з якими зустрічається організм дитини після народження;
  •  попередження інтенсивного розвитку субпопуляції Т-хелперів, які необхідні для запуску  синтезу власних антитіл.

         У момент народження дитини фагоцити і сироватка крові володіють певною бактерицидною активністю проти низки мікроорганізмів. Хемотаксис та функціональна здатність макрофагів зменшені. Частково це компенсується збільшеним вмістом гранулоцитів. Однак, через незрілість ферментів, їх перетравлююча здатність знижена. Найбільш ефективно в організмі новонародженої дитини, в т.ч. в ШКК,  працює лізоцим, який відіграє роль захисного антибіотичного фактору та входить до спектру ферментів, які забезпечують засвоєння молочних білків і стабілізацію мікрофлори кишки. Найбільша концентрація лізоциму знаходиться в слині дітей, у віці 1-6 років вона знижується майже в 3 рази, до 7-15 років - збільшується, але не досягає вихідного рівня.  

Після народження дитини розвиток та дозрівання імунної системи продовжується довгі роки, що створює аналогію з розвитком мозку та нервової системи. Імунологічна пам’ять, як і нейронна, не успадковується, а набувається кожним організмом самостійно з часом.

Таким чином, для першого критичного  періоду - періоду новонародженості - характерні наступні особливості: неповноцінні механічні бар’єри шкіри і слизових, що потребує ретельного догляду за ними, фагоцитоз в основному незавершений; рівень компонентів компоненту, синтез важливих цитокінів і sIgA знижений; кількість  NK зменшена. У організмі новонародженого основну захисну роль відіграють лізоцим, який потрапляє в організм дитини з молозивом і грудним материнським молоком та материнські антитіла класу ІgG. Характерними є слаба резистентність до умовнопатогенних бактеріальних мікроорганізмів, схильність до генералізації гнійно-запальних процесів, висока чутливість до вірусів (таблиця 1).

Таблиця 1

                         Особливості імунної системи в період новонародженості

Вид імунної відповіді

Клінічне значення

Неспецифічний (природжений) імунітет

клітинні фактори:

    фагоцитоз

Незавершеність фагоцитозу (високий рівень захворюваності на пневмонію,  розвиток ускладнень).

загальні гуморальні фактори:      ферменти (лізоцим), система      пропердину

Найбільш ефективний і активований у перші дні життя; низький рівень лактоферину та фібронектину (схильність до інфекційних запальних захворювань).

система комплементу

Активація комплементу за класичним та альтернативним шляхом знижена; дефіцит С5 комплементу (зниження антибактеріального захисту, схильність до накопичення продуктів запалення та блокади ретикулоендотеліальної системи

цитокіни

Обмежена секреція цитокінів, особливо IL, IFN (слабкий противірусний захист, схильність до ранньої генералізації вірусної та бактерійної інфекції (Pneumococcus, Klebsiella, Hemophilis influencae, стафілококи, гонококи)

натуральні кілери

Зниження  числа  та  цитотоксичної активності NК-клітин (слабкий протипухлинний та противірусний захист)

Специфічний (набутий) імунітет

клітинні фактори

лейкоцитарна формула

У перші 29 днів життя (на 5-7 добу) відбувається перша зміна лейкоцитарної формули крові (нейтрофільоз змінюється відносним та абсолютним лімфоцитозом)

Т-лімфоцити

Т-лімфоцити незрілі, посилення супресивної  функції лімфоцитів (попередження розвитку автоагресії); цитотоксична активність Т-лімфоцитів знижена

В-лімфоцити

Кількість В-лімфоцитів у 4-5 разів вища, ніж у дорослих, але їх активність ослаблена, що приводить до дуже низької продукції специфічних антитіл

Функціональна активність лімфоцитів

Реакція бласттрансформації лімфоцитів на мітогени проявляється слабо (слаба відповідь на інфекційні антигени)

гуморальні фактори

              Ig G

Власні антитіла продукуються недостатньо, особливо низька продукція субкласів IgG2 та IgG4; захисну роль виконують тільки материнські IgG (захист від дифтерійного токсину, вірусів поліомієліту, кору, краснухи, мікробних інфекцій – стрептококів, менінгококів, частково від правцю)

          

                Ig А

Знижений синтез сироваткового та секреторного IgА (слабкий захист слизових дихальних шляхів, ЛОР-органів, ШКК; схильність до вірусних інфекцій); рівень сироваткового IgА до кінця 1-го року становить 28% його рівня в дорослих осіб

                          

               Ig М

Синтез IgМ зростає до 2-3 тижня життя, в подальшому знижується,  повільно підвищуючись досягає максимуму до 1-го року; схильність до бактерійних інфекцій; ослаблений антитоксичний імунітет

Ig Е

              

Відносно високий рівень, в результаті чого явища імунного запалення посилюються

            

              Ig D

    

З’являється тільки на 6-му тижні життя, досягає рівня дорослих осіб на 5-10-15 році життя; у пуповинній крові виявляється велика кількість В-лімфоцитів, на яких експресовані IgD.

          

         У період новонародженості за умов конфлікту за системою резус між матір’ю та плодом можливе гальмування специфічної імунної відповіді  при пасивній імунізації. Введення антитіл анти-RhD+ матерям, які є RhD-, безпосередньо після народження RhD+ дитини, дозволяє усунути RhD+-еритроцити, які могли б потрапити до кровоплину матері. Одночасно це запобігає гемолітичній хворобі новонародженого, яка могла б розвинутися під час наступної вагітності. У випадку усунення антигену (RhD+-еритроцити) в організмі матері не сформуються лімфоцити імунної пам΄яті на RhD антиген. Важливо, що відсутність у новонародженого здатності відповідати на деякі антигени можна пов΄язати із пасивною імунізацією, отриманою від матері.  Перехід через плаценту IgG матері призводить до того, що дитина в момент народження має всі види антитіл класу IgG, які утворилися в організмі матері в результаті її імунної відповіді. Особливо  важливу роль відіграють IgА матері, які новонароджений отримує із молозива та молока під час грудного годування. Ці антитіла фіксуються на слизовій травної системи дитини, посилюючи пасивний імунітет, пов΄язаний із слизовими оболонками. Ці пасивно отримані антитіла підлягають деградації або використовуються з користю -  вони можуть зв΄язувати антиген та елімінувати його.

Грудне молоко  відноситься до важливих факторів адаптації новонародженої дитини до нових умов життя.   Протягом одного дня  дитина споживає разом з молоком 108 клітин імунної системи - це макрофаги, в т.ч. макрофаги, які містять жир (молозивні тільця), нейтрофіли, лімфоцити (5-27%) з переважанням Т-лімфоцитів (співвідношення CD4+/CD8+=1:1). Молозиво за якісним і кількісним клітинним складом відрізняється від грудного молока. Так, до складу молозива входять 40-50% макрофагів, 40-50% - нейтрофілів і 5-10%  лімфоцитів, а клітинний  склад грудного молока - в основному формують макрофаги (біля 85%). У 1 мл молозива міститься 5 млн. лейкоцитів, а в  1 мл грудного молока - тільки 100 тис. лейкоцитів. Окрім імунокомпетентних клітин, грудне молоко містить імуноглобуліни, в основному - sIgA, інтерлейкіни, інтерферони, колонієстимулюючі фактори, цитотоксичні фактори (TNF), ферменти тощо.

Для другого критичного періоду, який припадає на період 3-6 місяців, характерні лімфоцитоз  з активацією CD8+-лімфоцитів, транзиторна гіпогамаглобулінемія (рівень материнських антитіл знижується, а власні імуноглобуліни синтезуються недостатньо), знижений рівень IFN, секреторного sIgA. Формування імунної відповіді відбувається за первинним типом через синтез малоспецифічним антитіл класу IgM без формування імунологічної пам’яті. Такий тип імунної відповіді формується після вакцинації проти правця, дифтерії, кашлюка (АКДП), кору  та поліомієліту. Вторинна імунна відповідь з утворенням антитіл класу IgG та формуванням імунологічної пам’яті розвивається тільки після 2-3 ревакцинації (таблиця 2).

Таблиця 2

 Особливості імунної системи в другий критичний період (3-6 місяців)

Вид імунної відповіді

Клінічне значення

Неспецифічний природжений імунітет

цитокіни

Низька здатність до синтезу інтерферонів (часті гострі респіраторні вірусні інфекції)

Специфічний (набутий) імунітет

клітинні фактори

Т-лімфоцити

Зберігається переважання супресорної активності (пригнічуються реакції автоагресії при різних антигенних перевантаженнях)

гуморальні фактори

Ig G

Суттєво знижується рівень IgG за рахунок катаболізму антитіл, отриманих від матері, в результаті чого ослаблюється пасивний гуморальний імунітет

Ig А

Підвищується синтез sIgА (з 3-х місяців), рівень сироваткового IgА низький

Ig М

На більшість антигенів розвивається первинна імунна відповідь, в результаті чого має атиповий перебіг  кору, кашлюку; після перенесених інфекцій не формується стійкий імунітет;  гепатиту В  перебігає без жовтяниці, часто є причиною синдрому Джанотті-Крості

         

Третій критичний період формування імунної системи (2-3 роки) характеризується тим, що на тлі первинної імунної відповіді підвищується чутливість В-лімфоцитів до цитокінів (в першу чергу до інтерлейкінів), активується система Т-хелперів. Супресорна скерованість імунологічних  механізмів змінюється на хелперну. Нормалізується синтез більш специфічних антитіл класу IgG, однак синтез субкласів IgG2  і IgG4 затримується. Через знижену активність місцевого імунітету, який забезпечується sIgA, діти цього віку чутливі до бактерійних і вірусних інфекцій органів дихання та ЛОР-органів (таблиця 3).  

Таблиця 3

Особливості імунної системи в третій критичний період

(2-й рік життя)

Вид імунної відповіді

Клінічне значення

Специфічний (набутий) імунітет

клітинні фактори

В-лімфоцити

Підвищується чутливість В-лімфоцитів до інтерлейкінів, активізується їх хелперна функція, проявляються аномалії імунітету

гуморальні фактори

Ig М

Зберігається первинний характер імунної відповіді (дитина погано адаптується в дитячих колективах).

Ig G

Зберігається дефіцит IgG2 і IgG4, підвищена чутливість до вірусних інфекцій, поступово дозріває гуморальний імунітет

Ig А

Недостатній рівень, діти чутливі до вірусних інфекцій, спостерігаються часті захворювання дихальної системи та ЛОР-органів

У віці 4-6 років (четвертий критичний період) відбувається другий перехрест числа лімфоцитів і нейтрофілів, починає активно формуватися вторинна імунна відповідь  через синтез IgG, розвиток імунологічної пам’яті.  Залишається зниженою активність місцевого імунітету. Середня концентрація IgM і  IgG у крові дітей аналогічна їх концентрації в дорослих осіб; рівень  IgA у крові залишається зниженим; вміст  IgE - збільшується. Таким чином, до 6-8 років завершується становлення набутого специфічного імунітету. Для цього періоду характерна висока частота атопічних, паразитарних, імунокомплексних хвороб (таблиця 4).

Особливості імунної системи в четвертий критичний період (4-6 роки)

         У цей період відбувається другий перехрест числа лімфоцитів та нейтрофілів крові: знижується вміст лімфоцитів, підвищується вміст нейтрофілів (таблиця 4).

         Важливо! Система неспецифічного та місцевого імунітету в основному завершує свій розвиток. Формуються чисельні хронічні захворювання полігенної природи.

Таблиця 4

Особливості імунної системи в четвертий  критичний період

(4-6 років життя)

Вид імунної відповіді

Клінічне значення

Специфічний (набутий) імунітет

клітинні фактори

Т-лімфоцити

Збільшується кількістьТ-хелперів, зменшується кількість Т-супресорів, підвищується імунорегуляторний індекс

В-лімфоцити

Зменшується абсолютна кількість В-лімфоцитів

гуморальні фактори

  •  

Ig G

Формується вторинна імунна відповідь на більшість антигенів (висока частота паразитарних, імунокомплексних хвороб, маніфестують пізні природжені імунодефіцити).

Ig А

Зберігається недостатність місцевого імунітету слизових, sIgА нижчий рівня дорослої людини (часті рецидивуючі захворювання носоглотки)

Ig М

Ig М досягає рівня дорослого людини

Ig Е

Підвищується рівень Ig Е (висока частота атопічних захворювань)

         Особливості імунної системи в  п΄ятий критичний період (12-13 років)

         Підлітковий вік є п΄ятим критичним періодом у розвитку імунної системи людини. У дівчаток він починається в 12-13 років, у хлопчиків – у 14-15 років.  Для цього періоду характерно  зменшення маси лімфоїдних органів. Починаючи з підліткового віку, органи імунної системи починають анатомічно “старіти”, у лімфоїдних органах змінюється співвідношення клітин лімфоїдного ряду. Активна лімфоїдна тканина замінюється на  жирову. Так, до 17 років кількість лімфоїдних  пеєрових бляшок зменшується на 15% порівняно з 12 роками. Кількість лімфоїдної тканини в апендиксі в юнацькому віці порівняно з раннім дитячим віком  знижується вдвічі. Підвищується секреція статевих гормонів (андрогенів, естрогенів), що призводить до пригнічення клітинної ланки імунної системи і стимуляції гуморальної ланки. Частота розвитку  атопічних хвороб зменшується. Відзначається збільшення частоти хронічних запальних та лімфопроліферативних хвороб. У хлопчиків зростає стимуляція секреції статевих гормонів (андрогенів), що  призводить до пригнічення клітинного імунітету (підвищується чутливість до мікобактерій туберкульозу, інших інфекцій, від яких захищає переважно клітинна  ланка імунної системи  - вірусних, грибкових, паразитарних, гельмінтних);  формування автоімунних хвороб через активацію гуморальної ланки.

         У дівчаток через  недосконалу регуляцію рівня  естрогенів та прогестерону знижується  супресорна функція Т-лімфоцитів, підвищується імунорегуляторний індекс, характерний ускладнений перебіг автоімунних та алергічних хвороб.

Загальні закономірності розвитку імунної системи у дітей:

  1.  Становлення імунної системи – це нелінійний процес, який безпосередньо не корелює, наприклад, з  антропометричними або функціональними                   характеристиками організму дитини.
  2.  Абсолютний та відносний лімфоцитоз у крові дітей включно до препубертатного періоду відображає процес навчання чисельних клонів В- та Т-лімфоцитів, які за допомогою антигенрозпізнаючих рецепторів розпізнають  чужі антигени (в комплексі із власними антигенами HLA). На час завершення цього процесу (в основному до 5-7 років) відбувається   зміна формули крові: нейтрофіли  починають переважати над числом лімфоцитів, багато лімфоцитів перетворюються в Т- і В-лімфоцити-пам’яті.
  3.  Морфологія лімфоїдних клітин і навіть їх фенотипи не відображають вікової динаміки їх функцій.
  4.  Система фагоцитів незріла, фагоцитоз незавершений.
  5.  Синтез цитокінів, в пешу чергу інтерферонів, знижений.
  6.   Активність натуральних кілерних клітин знижена.
  7.  Знижений синтез всіх імуноглобулінів, особливо класу IgA (сироваткового і секреторного).

Вікові зміни маси лімфоїдних органів у дітей подані в таблицях 5,   вікові темпи росту концентрації імуноглобулінів та кількості лімфоцитів, які складають популяції та субпопуляції  в крові дітей подані в таблиці 6, 7 і 8.

Таблиця 5

Маса лімфоїдних органів та вміст лімфоцитів у крові

дітей різного віку (Стефані Д.В., 1996 )

Вік

Середня маса тимуса (г)

Середня маса селезінки (г)

Число лейкоцитів у крові  (Г/л)

Лімфоцити (%)

Плід (5 міс.)

        1,2

        1,6

         -

             -

Новонароджений

       11,0

        11,0

        18,1

      (9-31)

          31

3 місяці

   19,5-31

        13,0

         11

      (5,5-18)

          57

1 рік

          -

         26,0

        11,4

     (6-17,5)

          61

2 роки

    23-55

         33

        10,6

     (6-17)

          59

6 років

      28,5

         58

          8,5

     (5-14,5)

          42

Підлітки 14-16 років

       21

          93

          7,8

     (4,5-13)

          35

Дорослі люди

       18,6

          150

          7,5

     (4,5-11,5)

          33

Таблиця 6

Концентрація імуноглобулінів в крові дітей та дорослих

( Weimann E., 2004)

Вік

Ig G (г/л)

Ig M (г/л)

Ig A (г/л)

Новонароджені

6-16

0,06-0,25

0,014-0,36

1 місяць

2,5-9

0,17-1,0

0,013-0,5

2-4 місяці

1,8-6

0,3-1,2

0,04-0,8

5-12 місяців

1,7-10,7

0,4-1,7

0,1-1,0

1-5 років

3,5-12,4

0,43-2,1

0,15-1,6

6-10 років

6-15,7

0,5-2,4

0,3-2,3

Дорослі

6,4-13,5

0,56-3,5

0,7-3,1

Таблиця 7

Норми субпопуляцій лімфоцитів у відносних цифрах

(Weimann E., 2004)

Вік

CD19+ (%)

CD3+ (%)

CD4+ (%)

CD8+ (%)

NK (%)

1 тиждень-2 міс.

4-26

60-85

41-68

9-23

3-23

2-9 місяців

13-39

48-77

33-58

11-26

2-14

9-15 місяців

15-39

54-76

31-54

12-28

3-17

15 місяців-5 років

14-44

39-76

25-50

11-33

3-23

5-10 років

10-31

55-78

27-53

19-34

4-26

10-16 років

8-24

52-78

25-48

9-35

6-27

Дорослі

6-19

55-83

28-57

10-39

7-31

Таблиця 8

Норми субпопуляцій лімфоцитів в абсолютних числах

(Weimann E., 2004)

Вік

CD19+

CD3+

CD4+

CD8+

NK

1 тиждень-2 міс.

600-1900

2300-7000

1700-5300

400-1700

200-1400

2-9 місяців

600-3000

2300-6900

1400-5100

500-2200

100-1300

9-15 місяців

600-2700

1600-6700

1000-4600

400-2100

200-1200

200-3100

900-8000

500-5500

300-2300

100-1400

5-10 років

200-1600

700-4200

300-2000

300-1800

90-900

10-16 років

200-600

800-3500

400-2100

200-1200

70-1200

Дорослі

100-500

700-2100

300-1400

200-900

90-600

         Процеси становлення імунної системи можуть сповільнюватися під впливом багатьох факторів, які в ранньому віці зумовлюють “пізній імунологічний старт” або в будь-якому іншому  віці призводять до розвитку імунодефіциту.

Причини “пізнього імунологічного старту”:

  •  вплив ксенобіотиків на імунну систему в період закладки та диференціації її органів та тканин;
  •  внутрішньоутробні інфекції, викликані різними інфекційними агентами, особливо лімфотропними ДНК-вірусами (цитомегаловірус, вірус простого герпесу людини 1 і 2 типів, вірус  Епштейн-Барр, герпесвірусами людини 6 і 7 типів),  вірусами краснухи та ВІЛ;
  •  повторні РНК-вірусні інфекції органів дихання та шлунково-кишкового каналу;
  •  успадковані конституційні порушення імунної системи;
  •  незначні  (компенсовані) аномалії імунної системи;
  •  класичні природжені імунодефіцити;
  •  ятрогенні впливи на імунні систему дитини в критичні періоди її розвитку.

         Імунний захист – це здатність організму боротися  з інфекційними агентами  або чужорідними  антигенами. Розвиток інфекційних хвороб – це найбільш поширена причина відвідування дітьми-пацієнтами  лікарів-педіатрів. Лікареві, який працює з дітьми, необхідно професійно проводити диференційну діагностику  “схильності” до інфекцій, яка пов΄язана з віковими особливостями розвитку імунної системи дитини  з первинними та набутими імунодефіцитами. Визначення поняття “схильність до інфекцій” є досить проблематичним. Дитина в перші роки життя знаходиться  під пильним наглядом родини та  охороняється материнськими антитілами, які поступають  в кров дитини через плаценту, молозиво, грудне молоко.  У зв’язку з цим, частіше причинами формування хвороб у дітей  є інфекції, які виникають через   підвищену їх концентрацію в навколишньому средовищі, після виходу дитини з дому (з закритого екосередовища), наприклад, відвідування  ясел, дитячого садочку  чи школи.

Відомо, що інфекційний процес  може сприяти алергізації дитячого організму та загостренню вже існуючих алергічних хвороб. Існує так звана “гігієнічна гіпотеза”, згідно до якої зниження мікробного навантаження на дитячий організм зменшує можливість переключення функціональної активності з  Тh2-лімфоцитів на  Тh1-лімфоцити, що сприяє розбалансованості імунної відповіді та розвитку алергічних реакцій. Наприклад, гельмінти, які транзиторно перебувають у кишківнику, сприяють формуванню адекватної імунної відповіді. У якості прикладу можна ткож навести “банальну” гостру респіраторну вірусну інфекцію (ГРВІ). При занадто швидкому призначенні противірусних препаратів у дітей відсутні  шанси сформувати нормальну противірусну імунну відповідь. Тому,  при відсутності супутніх хвороб у дітей з атопією лікування повинно бути тільки  симптоматичним. Гарячка в цих випадках носить пристосувальний характер.  Найчастіше в дітей-атопіків зустрічається інфекція, виклтикана Mycoplasma pneumoniae та Chlamidia pneumoniae. Якщо в цих випадках наявна грибкова інфекція, виникає особлива загроза  щодо можливого розвитку специфічних варіантів хвороби (наприклад,  алергічного аспергильозу). Плісеневі гриби і дріжджі можуть бути джерелом суперантигенів, що стає причиною довготиривалого запального процесу, зокрема на шкірі та формуванню автоімунної патології.  Щодо паразитарних інфекцій та алергії, ми не можемо не визнати, що нашарування гельмінтозу (наприклад,  токсокарозу) на тлі бронхіальної астми обтяжує її перебіг.

 Діагностика інфекційної хвороби, а також дані анамнезу про  численні інфекції протягом року не є підставою для висновку щодо наявності в організмі активного джерела інфекції та  схильності дитини до інфекцій. У дітей з первиннми імунодефіцитами перша та єдина інфекційна хвороба може маніфестувати значно пізніше. Обов’язково необхідно визначити  чи інфекційна хвороба має типовий характер перебігу,  чи часто рецидивує, важкий чи легкий перебіг, чиє ризик розвиток ускладнень, визначити ефективність традиційного лікування. Так, наприклад,  розвиток інфекційного процесу з багатовогнищевим  характером ураження, правдоподібно буде   вказувати на імунний дефект, а наявність тільки одного вогнищевого ураження -  на місцеві порушення (наприклад, рецидивуюче запалення вуха може бути супутнім при збільшенні  горлового мигдалика).

Часто хворіюча дитина  і первинні імунодефіцити

         Первинні імунодефіцити – досить рідкісна патологія. На відміну від них, інфекційні захворювання є найбільш частою причиною звернення хворих за медичною допомогою. Якщо інфекції в дитини спостерігаються часто, то постає питання пошуку причини підвищеної хворобливості пацієнта. Проте, саме визначення поняття „часто хворіюча дитина” є проблематичним.

Адже захворюваність на інфекції залежить від величезної кількості факторів і чинників.

У перші роки життя дитина захищена материнськими антитілами, отриманими трансплацентарно та через грудне молоко, а контакт з патогенними мікроорганізмами доволі обмежений. Максимальна частота захворюваності (до 10-12 разів на рік) припадає на вік 1-5 років, коли дитина починає відвідувати дитячі дошкільні установи і зазнає впливу підвищеної експозиції патогенів. Тому,  в більшості випадків інформація про кількість перенесених інфекцій протягом року не дає підстав говорити про наявність імунодефіциту.

Національний інститут здоров’я США виділяє 10 насторожуючих ознак, що дають підстави підозрювати у хворого імунодефіцит:

більше 8 випадків інфекційних захворювань за останній рік;

більше 2-х рецидивів синуситу за останний рік;

більше 2-х місяців лікування інфекції антибіотиками з незначним

         ефектом;

більше 2-х пневмоній за останній рік;

відставання у фізичному розвитку;

рецидивуючі глибокі абсцеси шкіри або внутрішніх органів;

персистуючий афтозний стоматит;

необхідність довенного введення антибіотиків для ерадикації

         інфекційного агента;

два і більше епізодів таких важких інфекцій, як менінгіт, остеомієліт,

         целюліт або сепсис;

   10) наявність у сім’ї хворих з первинними імунодефіцитами.

При наявності двох і більше вказаних ознак, діагноз імунодефіциту ймовірний

Особливості анамнезу!

         Підозра на імунодефіцит може виникнути при зборі індивідуального та сімейного анамнезу, об’єктивному огляді дитини, аналізі додаткових  даних.

Сімейний анамнез

Чи наявні в родині випадки захворювання з подібними симптомами?

Чи наявні в родині близькоспоріднені шлюби, спадкові чи хромосомні захворювання  (генеалогічне дерево)?

Чи є в родині випадки дитячої смертності? Які причини смерті родичів у дитячому та молодому віці?

Чи наявні в родині випадки автоімунних захворювань, ендокринопатій, новоутворів?

Соціально-економічний статус.

Інфекції матері, особливо  під час вагітності та пологів.

Наявність факторів ризику для зараження ВІЛ-інфекцією.

         Необхідно підкреслити велику складність оцінки імунного стану дитини в клінічних умовах. Ясно, що методи “статичної” імунології (визначення кількості Т- та В-лімфоцитів, вміст імуноглобулінів в крові), в т.ч. в  абсолютний цифрах видаються  недостатніми. Необхідні дослідження щодо  визначення функціональної активності  імунокомпетентних клітин,  що  дозволить отримати об΄єктивну інформацію. Недостатній об’єм та якість проведення імунологічних обстежень  на сьогоднішній день обмежує можливості виявлення  незначних аномалій імунної системи.

   Імунологія старіння

         Cучасні зміни демографічної структури населення привело до збільшення частки осіб похилого віку, кількість яких за останні десять років зросла більше, ніж у два рази. Більше половини госпіталізованих хворих становлять старші особи. Це пов’язано з тим, що в осіб після 65 років різноманітні  хвороби зустрічаються в 60% обстежених, а після 80 років - у 80% обстежених, причому на одного хворого припадає 10-11 діагнозів.

При вивченні імунологічних показників у людей, які дожили до глибокої старості, необхідно  враховувати той факт, що в цей період починає проявлятися ефект популяційної селекції: залишаються тільки найбільш здорові індивідуми, які відносяться до так званої “імунологічної еліти”. Якщо максимальна імунна відповідь реєструється в період статевого дозрівання, то в осіб похилого віку вона становить тільки 1-2% від неї. Вікові зміни імунної системи в осіб похилого віку призводить до того, що в патологічний процес втягується не одна, а кілька систем організму. Це стає причиною приймання великої кількості лікарських середників на тлі зниженої здатності організму до детоксикації, що призводить до непередбачених наслідків.

До своєрідних моделей передчасної інволюції імунної системи та прискореного старіння організму відносять синдром Вернера і Гетчинсона-Гілфорда. Синдром Вернера - спадкова форма шкірної атрофії, маніфестує після 20 років; характерні катаракта, швидке посивіння, облисіння, зниження гостроти слуху, старечі зміни голосу, обмеження рухомості суглобів, дистрофія нігтів, атрофія м’язів, пригнічення функції статевих залоз, ранній атеросклероз, висока частота формування злоякісних пухлин, зниження інтелекту.  Маніфестація хвороби Гетчинсона-Гілфорда припадає на 8-12 місяців життя і вже в 3 роки спостерігаються: карликовий ріст, посивіння, облисіння,  пігментація та  атрофія шкіри, катаракта, глаукома, порушення обміну речовин. До 18 років такі хворі зазвичай помирають.

Старіння має серйозні наслідки для організму:

  •  підвищена чутливість до інфекцій;
  •  схильність до хронічного перебігу інфекційного процесу (часті внутрішньошпитальні інфекції, інфекції, причиною яких є умовнопатогенні мікроорганізми; розвиток  ускладнень у вигляді пневмоній, циститів, пієлонефритів тощо);
  •  підвищення схильності до формування  пухлин, атеросклерозу, амілоїдозу, деменції, порушення функції опорно-рухового апарату;
  •  підвищення частоти автоімунних процесів (більше, ніж у 50% осіб похилого віку), поява автоантитіл (до органоспецифічних антигенів – тиреоїдних, інсулярних, мозкових та  до органонеспецифічних – ДНК, ядерних гістонів, імуноглобулінів); у жінок рівень автоантитіл вищий, ніж у чоловіків, однак пік їх активності в жінок спостерігається на 10 років пізніше.

              З іншої сторони, в осіб  похилого віку з’являється  багато хвороб, які пов΄язані з порушенням обміну речовин, поганим харчуванням, несприятливими умовами життя, стресами через втрату близьких тощо.  Саме тому запропоновано розділяти вікові зміни в старечому віці на первинні та вторинні.

У  міру старіння значно пригнічується  головна функція імунної системи – забезпечення генетичного гомеостазу, у зв’язку з чим розпізнавання чужих антигенів  та автоантигенів стає менш точним і ретельним.

При вивчення окремих популяцій та субпопуляцій лімфоцитів у старших осіб було доведено, що:

  1.  значно знижується активність факторів природженого імунітету, особливо лізоциму, загальної бактерицидної активності  сироватки крові;
  2.  рівень компонентів комплементу в чоловіків збільшується на шостому десятку життя, у жінок - на 10 років пізніше, в подальшому спостерігається його поступове зниження;
  3.  функціональна активність NK клітин  знижена на тлі нормального чи збільшеного їх числа, що призводить до зниження противірусного та протипухлинного захисту;  
  4.  найбільш інтенсивним  кількісним та якісним змінам підлягають Т-лімфоцити – Т-хелпери та Т-цитотоксичні лімфоцити;   на цих клітинах  з’являються поверхневі антигени, які  характерні для клітин пам’яті; вміст “наївних” Т-лімфоцитів знижується;
  5.  у зв’язку з віковою інволюцією тимусу змінюється внутрішньотимічна диференціація Т-лімфоцитів, що впливає на зв’язування з Т-клітинним антигенрозпізнаючим рецептором та передачу костимуляційних сигналів;
  6.  зменшується  кількість  та функціональна активність  стовбурових клітин (зниження здатності до міграції з кісткового мозку в тимус, висока радіочутливість тощо);
  7.  знижується продукція специфічних антитіл та титр ізогемаглютинінів, що затруднює визначення групової належності крові в осіб похилого віку;
  8.  порушується процес активації специфічних тирозинкіназ, інозитол-фосфатного каскаду, мобілізація кальцію, активація та транслокація протеїнкінази С;
  9.  з віком на клітинах зменшується експресія ІL-2 та його рецепторів, що впливає на активацію імунокомпетентних клітин;
  10.  у відповідь на антиген-активацію зменшується продукція ІL-2, IFN-γ, TNF-α, TNF-β та збільшується продукція ІL-4, ІL-5, ІL-6 та ІL-10, що певною мірою пояснює більшу збереженість В-лімфоцитарного імунітету порівняно з Т-лімфоцитарним;
  11.  макрофаги та моноцити володіють значно слабшою активністю при стимуляції лімфоцитів, синтезують  менше ІL-1, оксиду азоту та перекису водню, що призводить до зниження їх фагоцитарної активності, що проявляється в збільшенні рівня імунних комплексів (порушення  їх поглинання та елімінації) та зниження протипухлинної активності;
  12.  зменшується синтез ІL-1 та TNF, що  негативно впливає на синтез гострофазових протеїнів, що призводить до  суттєвого сповільнення і зменшення температурної реакції та несприятливо  впливає на перебіг інфекційного процесу;
  13.  ІL-1 продукується  нестимульованими  макрофагами, що відіграє основну патогенетичну роль у розвитку “хвороб старості” – остеопорозу, аденоми простати, амілоїдозу тощо.

        

Як було вказано вище, найбільших змін зазнають Т-лімфоцити. Досліджено, що з віком знижується експресія на Т-лімфоцитах костимулюючих молекул CD28, які відіграють важливу роль у проліферації та активації клітин. Зменшення експресії молекул CD28 на Т-цитотоксичних лімфоцитах приводить до високого ризику розвитку вірусних інфекцій та хвороб, викликаних внутрішньоклітинними збудниками та тлі різкого пригнічення цитотоксичної функції цих клітин. Зменшення експресії молекул CD28 на Т-хелперах сприяє підвищеному синтезу IL-2, IFN-γ, підвищеної частоти інфекцій різного генезу, автоімунних реакцій,  онкопатології в осіб похилого віку.

З віком спостерігається  зменшення довжини теломерних послідовностей хромосом. Досліджено, що довжина теломер хромосом найдовша в «наївних» Т-лімфоцитах, найкоротша - в Т-лімфоцитах «пам’яті».

Т-лімфоцити осіб похилого віку стають більш чутливими   до апоптозу, ніж Т-лімфоцити молодих осіб. Механізмам апоптозу відводиться одна з провідних ролей при старінні щодо розвитку лімфопенії та дисфункції імунної системи. Лімфоцити периферичної крові  осіб похилого віку швидко знищуються шляхом апоптозу, індукованого TNF-α.

         У осіб похилого віку спостерігається пригнічення імунокомплексних реакцій третього типу та пригнічення синтезу IgE (реакція гіперчутливості негайного типу, IgE-залежна). Разом з цим, зниження бар’єрної функції шкіри і слизових оболонок швидко призводить до  розвитку сенсибілізації організму на хімічні речовини, збудники, їх токсини і т.п., що збільшує ризик розвитку в осіб похилого віку бронхіальної астми та іншої алергопатології.

        У старості змінюється реакція організму на вакцинацію – число антитілопродукуючих клітин знижене, зменшена їх здатність синтезувати антитіла, скорочується період існування антитіл. Це частіше антитіла  класу IgM, які  мають низьку афінність. З’являється широка перехресна реактивність антитіл, що зменшує їх захисний ефект проти інфекційних антигенів, формуються умови для появи автореактивних антитіл. Для формування повноцінного поствакцинального імунітету необхідна повторна імунізація (ревакцинація). Якщо вакцинація була проведена замолоду, то при вакцинації в похилому віці спостерігається незначне порушення антитілоутворення. Парадоксальність ситуації полягає  в тому, що в осіб похилого віку зниження вираженості імунної відповіді спостерігається на тлі підвищеного рівня імуноглобулінів.  

         Наявність високого рівня автоантитіл не проходить для організму безслідно. Показано, що серед пацієнтів з діабетом, гіпертензією та органічними ментальними синдромами (хворобою Альцгеймера) частіше, ніж у інших, визначалися високі концентрації антитіл до інсуліну, клітин гіпофізу, які продукують пролактин. У пацієнтів з цереброваскулярними порушеннями, інсультом, діабетом та хворобами  нирок спостерігається  статистично підвищена частота антитіл до васкулярного гепарин-сульфат-протеїн-глікану, який відіграє важливу роль у підтримці  структури та функції судин, включаючи нормальний тромбоцитостаз, ліполіз, адгезію до ендотелію судин та їх відновлення. Ці антитіла, що з’являються в старості, сприяють атеросклеротичним пошкодженням.

         Останнім часом в літературі все більше з’являється робіт, присвячених імунним порушенням при хворобі Альцгеймера. При цьому вираженість імунних порушень корелює з глибиною деменції при цій хворобі.  Відома послідовність імунологічних  змін, які відбуваються  при хворобі Альцгеймера, а саме: при легкій  та середній деменції спостерігається підвищення продукції ІL-1, а  при важкій деменції -  рівень ІL-1 не відрізняється від його вмісту  в здорових осіб такого ж  віку. Однак, у цих хворих не відбувається   проліферації Т-лімфоцитів під впливом  ІL-1.

Сформовано кілька  імунологічних теорій старіння, суть однієї з яких полягає в наступному. Старіння починається з інволюції тимусу, слідом за яким починається старіння інших органів, ймовірно,  при участі автоімунних механізмів. Це відбувається в результаті пригнічення супресорних механізмів та зміни просторової структури антигенів HLA системи, яка з часом починає набувати елементів чужорідності, запускаючи реакцію відторгнення.

На жаль,  методи корекції вікових змін імунітету не розроблені, однак проводяться  активні пошуки «еліксиру молодості».

 

Л е к ц і я 4

ІМУНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ  ЗАПАЛЕННЯ ТА ГІПЕРЧУТЛИВОСТІ

__________________________________________________________________

Запалення - це каскад реакцій, які формують перший  неспецифічний етап захисту організму. Суть цього процесу полягає в продукції особливих білків крові та  виході з кров’яного русла клітин імунної системи, їх міграції в місце локалізації  пошкоджую чого фактору, деструктивної дії проти нього та знищення  патогену або нейтралізації його дії.  

До основних механізмів знищення  патогену в вогнищі запалення відносяться: фагоцитоз, позаклітинний цитоліз, неспецифічний контактний кілінг, а також гуморальні реакції, в першу чергу,   цитолітичні реакції системи комплементу.

Для запалення характерний швидкий розвиток, низька специфічність, що призводить до значного руйнування власних тканин.  Запалення відноситься до еволюційно давніх реакцій захисту організму. У основі розвитку цих реакцій зазвичай лежить примітивне (лектиноподібне) розпізнавання чужорідних речовин фагоцитами та білками плазми крові. Об’єктами такого розпізнавання за умови інфекцій можуть виступати основні мажорні антигени мікроорганізмів - це ліпополісахариди грамнегативних бактерій, пептидоглікани грампозитивних мікроорганізмів, маннани грибів та інші мікробні антигени. З іншого боку можуть розпізнаватися зруйновані та денатуровані білки власного організму, макромолекули нуклеїнових кислот або вуглеводневі залишки на пошкоджених клітинах (при відсутності їх покриття сіаловими кислотами). Таким чином,  всі подібні об’єкти можуть служити ініціаторами запальних реакцій.

Причини розвитку  та  особливості  відповіді організму на  гостру фазу запалення

Пошкоджуючі фактори:

  1.  Операція,  пологи, травми.
  2.  Інфекції.
  3.  Ішемічний некроз.
  4.  Хімічні речовини.
  5.  Автоантигени.
  6.  Пухлинний ріст.

Клінічними проявами запальної реакції є:

  •  Підвищення температури.
  •  Гіперемія.
  •  Набряк.
  •  Біль.
  •  Порушення функції органу, тканини, в яких формується запальне вогнище.

         Усі вище вказані  прояви зумовлені певними місцевими та системними реакціями організму.

Місцева реакція зумовлена:

  •  розширенням судин та  підвищенням їх проникливості;
  •  агрегацією тромбоцитів та посиленим  тромбоутворенням;
  •  акумуляцією нейтрофілів та макрофагів;
  •  вивільненням протеаз та інших лізосомальних ферментів;
  •  вивільненням медіаторів (гістаміну, серотоніну, простагландинів,  лейкотрієнів, кінінів, ІL-1, інших прозапальних цитокінів тощо);
  •  стимуляцією фібробластів

          Відповідь організму на пошкоджуючий чинник  (гостра фаза) – це системні реакції,  результатом яких є смерть клітин (некроз) та початок репаративних процесів.

         Системні реакції:

  •  гарячка та біль;
  •  лейкоцитоз;
  •  збільшення секреції певних гормонів;
  •  активація системи комплементу та каскаду системи згортання крові;
  •  зменшення вмісту  заліза й цинку в сироватці крові;
  •  транспорт  амінокислот із м’язів у печінку;
  •  збільшення синтезу білків гострої фази.

У розвитку реакції запалення можна виділити наступні послідовні етапи розвитку:

  1.  Судинна реакція та ексудація.
  2.  Міграція лейкоцитів у вогнище запалення.
  3.  Нейтралізація та елімінація збудника.
  4.  Включення механізмів специфічного  (набутого) імунітету.
  5.  Завершення або хронізація запального процесу.

У зв’язку з тим, що найбільш вираженою є захисна запальна реакція за умови проникнення в організм інфекційного збудника, на цьому прикладі ми розглянемо етапи цієї реакції.

1. Розвиток судинної реакції та ексудації

Каскад запальних реакцій після проникнення інфекційного агенту в організм починається з розвитку судинних змін, для яких характерні розширення артеріол та посилення кровопостачання зони запалення, гіперемії (почервоніння),  гіпертермії (підвищення температури) з наступним підвищенням проникливості судинної стінки. У результаті цього з кровоносних мікросудин витікає велика кількість рідини, багатої різними білками плазми крові, що стає причиною набряку навколишніх тканин,  підвищення  їх тургору, стиснення нервових закінчень, що викликає біль.

У відповідь на антигени і токсини мікроорганізмів, а також інші пошкоджуючі фактори,  навколишні клітини (лейкоцити, епітелій, ендотелій судин, нервових закінчень тощо) локально синтезують судинорозширюючі медіатори (гістамін, брадикінін, простагландин Е2 тощо). Гістамін    і брадикінін викликають скорочення мікрофіламентів ендотелію, в результаті чого клітини ендотелію  стають  високими і кубоподібними. Це приводить до  тимчасового збільшення відстані між міжепітеліальними клітинами та  підвищення судинної проникливості. Перехід рідкої частини крові в міжклітинний простір здійснюється, в основному,  через невеликі посткапілярні венули.  Натомість, тромбоцити і/або серотонін звужують ці проміжки. За останній час з’явилися повідомлення про механізми виходу з судин білків плазми  крові шляхом включення їх до складу везикул з подальшим транспортуванням цих білків через цитоплазму ендотеліальних клітин. Формуванню набряку також сприяють нейрогенні медіатори, які вивільняються в місцях пошкодження клітин. Завдяки учасників запальної реакції (екзо- та ендотоксинів інфекційних збудників, інших пошкоджуючих чинників) формуються умови для   втягнення  великих площ тканини в некротичний процес, що приводить до порушення  місцевого постачання крові. Такі зміни можуть привести до  формування абсцесу, флегмони складовими частинами яких стають позаваскулярний конгломерат нейтрофілів, некротичні тканини та білки рідкої частини крові. Часто наявність таких ускладнень потребує  хірургічного втручання.

         До медіаторів запалення, які збільшують судинну проникливість належать: гістамін, серотонін, С3а, С5а компоненти комплементу, брадикінін, лейкотрієни (LTС4, LTD4, LTЕ4), тромбоцитактивуючий фактор тощо.

  1.  Міграція лейкоцитів у вогнище запалення

        Першими у вогнище запалення поступають нейтрофіли, на другу добу - макрофаги, дендритні клітини  і лімфоцити; пізніше  - Т-цитотоксичні лімфоцити (CD8+) і В-лімфоцити. Усі вище перераховані клітини та фактори природженого імунітету злагоджено співпрацюють між собою. Так, компоненти комплементу вкривають мікроорганізми,  та,  виступаючи у ролі опсонінів,  сприяють  їх фагоцитозу. Активовані макрофаги при цьому синтезують опсоніни. Макрофаги і нейтрофіли продукують  чисельні хемокіни та цитокіни. Метою гострої запальної реакції є не тільки спроба стримати розвиток інфекції, а й створення умов для розвитку специфічної імунної відповіді.

Міграція клітин у запальне вогнище мінлива й залежить від анатомічної області, в якій формується патологічний процес; від присутності хемотактичних молекул, від наявності різних цитокінів у тканинах, від характеру активації мігруючих клітин тощо.

У процесах міграції виділяють кілька етапів: 1) адгезія лейкоцитів до ендотелію судин; 2) трансендотеліальна міграція; 3) хемотаксис - скерована міграція в міжклітинному просторі.

Адгезія лейкоцитів до ендотелію судин. Лейкоцити контактують з ендотелієм венул завдяки наявності на них молекул адгезії (селектинів та інтегринів). На клітинах високого ендотелію венул експресуються  наступні молекули адгезії  - ICAM-1, ICAM-2, VCAM, MadCAM-1 тощо. Після взаємодії міжклітинних молекул адгезії, лейкоцити прикріплюються (адгезуються) до клітин ендотелію судин. У процесі адгезії лейкоцитів виділяють три фази: 1) фаза «місцезнаходження скраю» - лейкоцити котяться по ендотелію, сповільнюючи свій рух; цей процес пов’язаний з взаємодією селектинів та вуглеводневих лігандів, які гальмують рух лейкоцитів; 2) фаза активації - лейкоцити активуються цитокінами, хемокінами та іншими агентами; 3) фаза прикріплення - повна зупинка лейкоцитів, їх прикріплення до ендотелію судин і підготовка до проникнення в міжепітеліальний простір.

Черговість експресії молекул адгезії на поверхні епітеліальних клітин впливає на фази міграції різних клітин у вогнище запалення.   Так, рання експресія Е-селектинів на поверхні ендотеліальних клітин забезпечує адгезію до них нейтрофілів. Для лімфоцитів та макрофагів, які другими за чергою з’являються в зоні запалення, важливу роль відіграє експресія на їх поверхні молекул β2-інтегринів (LFA-1, CR3), які  зв‘язуються з ендотеліальними адгезинами     ICAM-1 і ICAM-2. Такий механізм забезпечує чітку черговість міграції лейкоцитів через ендотелій судин та поетапну появу різних клітин у вогнищі запалення.

Трансендотеліальна міграція - проникнення лейкоцитів через стінку судин та їх вихід у міжклітинний простір. Цей процес відбувається завдяки зв’язування лейкоцитів через молекули адгезії з клітинами базальної мембрани. Виділяючи колагеназу та інші ферменти, лейкоцити «розплавляють» базальну мембрану судин і проникають у тканини.  

Хемотаксис - скерований рух лейкоцитів у міжклітинному просторі. Лейкоцити, які вийшли з кровоносного русла втрачають адгезини і експресують нові молекули - рецептори для хемотактичних факторів. В умовах міжклітинного матриксу переміщенню лейкоцитів сприяють адгезивні молекули з  групи  β2-інтегринів, які отримали назву «дуже пізні» інтегрини (VLA - very late antigen). Ця група адгезинів включає молекули для взаємодії з колагеном (VLA-2 і  VLA-3), ламініном (VLA-3 і  VLA-6), фібронектином  (VLA-3,  VLA-4 і  VLA-5) тощо. Тобто, названі структури служать рецептором до того субстрату, з яким лейкоцити будуть взаємодіяти в процесі руху в міжклітинному середовищі. Скерованість руху лейкоцитів визначається поступовим зростанням концентрації різних хемотаксичних речовин  в міру наближення до вогнища запалення. Роль хемоаттрактантів виконують наступні речовини: 1) продукти життєдіяльності чи деструкції мікроорганізмів (ліпополісахариди, токсини, фрагменти нуклеїнових кислот); 2) N-формілметіонінові пептиди - синтезуються мікроорганізмами; 3) цитокіни (IL-1β), лейкотрієн В4, сАМР, гістамін, С-реактивний білок); 4) компоненти комплементу С3а і С5а; 5) продукти розпаду імуноглобулінів; 6) ушкоджені та денатуровані білки; 7) ферменти білків системи зсідання крові (тромбін, фібрин); 8) хемокіни - активні хемоаттрактанти, які відносяться до цитокінів (α- і β-хемокіни, які відрізняються  різним розміщенням залишків цистеїна біля N-кінця молекули).  На мембранах мігруючих лейкоцитів експресуються рецептори для хемоаттрактантів, при взаємодії яких з відповідними лігандами (хемоаттрактантами) клітина отримує активізаційний сигнал  для скерованого руху клітини. Більшість цих рецепторів зв’язані з мембранним  протеїном G, який виконує роль провідника активізаційного сигналу з поверхні всередину клітини. У результаті складних біохімічних реакцій відбувається реструктуризація клітини, яка набуває форму краплі чи трикутника, а зі сторони активованого рецептора висувається відросток цитоплазми (ламелоподіум), який скерований в сторону запального вогнища. За допомогою повторних скорочень мікрофіламентів клітина починає рухатися вперед. У центрі запального вогнища скерований рух клітин сповільнюється і вони розпочинають виконувати свої безпосередні функції. Хемотаксис пригнічується певними цитокінами  (MIF - migration ingibition factor) та фармацевтичними препаратами.

 

  1.  Нейтралізація та елімінація збудника.

         Знищення збудника здійснюють імунокомпетентні клітини, розчинні гуморальні фактори - білки гострої фази, білки компонентів комплементу, ферменти, активні форми кисню та азоту. Клітинні та гуморальні фактори доповнюють один одного, посилюючи кілінговий ефект.

         Виділяють наступні механізми нейтралізація та елімінація збудника при запальній реакції:

1) нейтралізація й опсонізація збудника гуморальними факторами імунної системи;

2) позаклітинний цитоліз/кілінг;

3) фагоцитоз (внутрішньоклітинний кілінг);

4) контактний кілінг.

       Нейтралізація й опсонізація збудника гуморальними факторами імунної системи.  

Білки гострої фази запалення (СРБ, фібронектин, природні імуноглобуліни тощо) та білки системи комплементу (С3b) потрапляють у вогнище запалення раніше, ніж нейтрофіли і сприяють «обгортанню» (опсонізації) мікроорганізмів, завдяки чому полегшується прикріплення та поглинання збудника нейтрофілами та макрофагами, знищення NК-клітинами.

         Після проникнення в організм  причинного фактору (наприклад, бактерії), відразу за участю  рецепторів PRRTLR (патерн-розпізнаючі рецептори - Toll-like рецептори) та NLR,  рецепторів до компонентів комплементу індукується гостра запальна реакція. Ці рецептори знаходяться на багатьох типах клітин, активацію яких індукує низки запальних медіаторів, з яких найважливішими є хемокіни, дефензини (катіонні білки) та деякі цитокіни. У цей же час активується система комплементу класичним шляхом за участю широкоспецифічних природніх антитіл або лектинів. Окрім цього,  стимулюється активація система  комплементу за альтернативним шляхом. Ці механізми сприяють  знищенню мікроорганізмів та водночас стимулюють  притягненню гранулоцитів, макрофагів та дендритних клітин до місця локалізації патогенну й формування запальної реакції.

Позаклітинний цитоліз/кілінг - процес знищення патогену токсичними факторами, які продукують у позаклітинний простір кілерні клітини. До цих токсичних факторів відносяться:

1) Продукти «респіраторного вибуху» -  активні форми кисню, перекис водню та їх похідні. Споживання кисню фагоцитами при цьому зростає в десятки разів. До ферментів, які ініціюють «респіраторний вибух» відноситься оксидаза плазматичної мембрани, яка використовує відновлену нікотинаденілдифосфорну кислоту (НАДФ).

2) Продукти дегрануляції лейкоцитів (нейтрофілів, макрофагів, мастоцитів, еозинофілів). На теперішній час відомі біля 120 активних білків і ферментів, які приймають участь у процесах кілінгу та руйнуванні мікроорганізмів: а) ферменти з пероксидазною активністю (мієлопероксидаза, лактопероксидаза); б) білки, які ушкоджують мікробні мембрани (катіонні білки/дефензини, катепсин D, лізоцим); в) лактоферин, трансферин. На ранніх етапах найбільш активні ті ферменти, які діють у нейтральних або в слабо лужних умовах (еластаза, колагеназа, катепсин D). В умовах закислення, яке  відбувається при реакціях лізису тканин і/або утворення гною, більш ефективними виявляються кислі гідролази (β-гліцерофосфатаза, α-маннозидаза тощо).  Особливо важливу роль у позаклітинному кілінгу відіграє так звана «токсична  тріада»: Н2О2-мієлопероксидаза-галоген (J-  або Cl-), яка забезпечує інтенсивне перекисне окислення, галогенізацію та інактивацію збудника. Нейтрофіли стимулюють синтез метаболітів арахідонової кислоти (в т.ч. лейкотрієнів) та тромбоцитактивуючого фактору, який ще більше  посилює запальну відповідь. Людська нейтрофільна еластаза руйнує еластин, а в комплексі з катепсином G   - протеолітично модифікує колаген, який остаточно знищується колагеназою. Окрім,  прямого пошкоджую чого впливу на  тканини, людська нейтрофільна еластаза інактивує  IgG, IgM та С3-компонент комплементу; скорочує їх активність як опсонінів; гальмує  фагоцитоз мікроорганізмів і сприяє  персистенції інфекції.

3) Продукти метаболізму окису азоту - у макрофагах, нейтрофілах, ендотеліоцитах та інших клітинах відбуваються реакції метаболізму аргініну до цитруліна під впливом NO--синтази при активній  участі іонів Са++, НАДФ і LТB4, в результаті чого утворюється окис азоту, який володіє сильним бактерицидним ефектом, особливо проти мікобактерій, лістерій та інших збудників.

         Фагоцитоз (внутрішньоклітинний кілінг) - складається з наступних етапів: 1) активація фагоцита, 2) хемотаксис, 3) адгезія, 4) поглинання, 5) процесінг (перетравлення). Адгезія зумовлена взаємодією рецепторів мембрани фагоцита з відповідними лігандами на поверхні клітини-мішені (збудника). Існує кілька груп рецепторів, які найбільш важливі для адгезії: 1) маннозозв’язуючий білок і селектини - розпізнають кінцеві вуглеводневі залишки (глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза тощо) на поверхні бактерій та власних клітин із зруйнованим сіаловим покриттям; 2) інтегрини (β1 і β2) - розпізнають рецептори клітин ІСАМ-1, 2, 3, а також колаген, фібронектин, ламінін тощо; 3) рецептори до компонентів комплементу (С3b, меншою мірою - С4b,  С5b і фактор Н); 4) рецептори до Fc-фрагменту імуноглобулінів; 5) електростатичні та гідрофобні взаємодії фагоцита та клітини-мішені.

Неспецифічний контактний кілінг -  процес знищення клітини-мішені шляхом її прямого контакту з клітиною кілером (NК-клітини, макрофаги, нейтрофіли). Ці реакції особливо важливі на ранніх етапах інфекційного процесу, причинами якого стають віруси та  внутрішньоклітинні збудники. На першому етапі клітина-мішень фіксується на поверні клітини-кілера за допомогою адгезивних молекул типу інтегринів, манозозв’язуючих, Fc- і CR- рецепторів. У випадку відсутнього пошкодження власної клітини, на якій експресовані молекули HLA І класу, процес кілінга не розвивається; якщо клітина пошкоджена і на ній відсутні молекули HLA І класу, включаються механізми знищення клітини через апоптоз. Гранули NK-клітин містять перфорин і гранзими. Дискутується участь у контактному кілінгу активних форм кисню, перекису водню, оксиду азоту та його метаболітів, катіонних білків, гідролітичних ферментів та низки інших речовин, які продукуються в місці контакту. На противагу Т-цитотоксичним лімфоцитам, NK-клітини не використовують Fas-залежний механізм кілінгу, а також TNF-α.

  1.  Включення механізмів специфічного  (набутого) імунітету.

Основні події розгортаються в регіональному лімфатичному вузлі або селезінці, куди антиген доставляється антигенпрезентуючими клітинами або плином лімфи (крові) безпосередньо з вогнища запалення. Важливу роль у запуску набутого імунітету відіграють прозапальні цитокіни (IL-1, TNF-α, IFN-γ, IL-6 тощо), які активують лімфоцити та клітини їх мікрооточення, що формує сприятливі умови для кооперативної роботи різних клітинних популяцій. Сучасні уявлення не виключають можливості включення процесів проліферації і диференціації лімфоцитів безпосередньо в вогнищі запалення. Ці процеси забезпечують цільову специфічну імунну відповідь – завершення запального процесу та знищення збудника.

  1.  Завершення або хронізація запального процесу.

У випадку повного знищення збудника запальної реакції відбувається виздоровлення.

Якщо організм не здатний ліквідувати збудника інфекції, розвивається хронізація процесу. При затуханні реакцій антигенної стимуляції в вогнищі запалення починають переважати цитокіни, які принічують міграцію нових клітин,  активність респіраторного вибуху, дегрануляцію клітин і попереджують поширення запальної реакції. На завершальному етапі запалення значну роль відіграють макрофаги, які сприяють синтезу нових колагенових структур,  регенерації рани та капілярів, відновлюючи кровопостачання в ураженій ділянці.

У випадку  тривалої персистенції антигену процес переходить у хронічну стадію. Змінюється клітинний склад ексудату (майже відсутні нейтрофіли, багато лімфоцитів та макрофагів), макрофаги диференціюються і  синтезують велику кількість TNF-α. Хронічне запалення часто завершується формуванням гранульом.  IL-23 виконує координуючу роль при взаємодії  природженого та набутого імунітету. Цей інтерлейкін  контролює перебіг інфекційного процесу, активує Т-клітини пам’яті, володіє вираженою протипухлинною дією.

Механізми регуляції імунної відповіді.

Існують наступні механізми регуляції імунної відповіді на запальний процес:

  1.  Самопосилення імунної відповіді.
  2.  Самообмеження імунної відповіді.
  3.  Гальмування імунної відповіді.

         Самопосилення імунної відповіді відбувається поетапно: 1) після антигенпрезентації Т-хелпери 1 типу починають активно продукувати IL-2 (фактор росту Т-лімфоцитів), який викликає проліферацію самих Т-хелперів (аутокринний механізм) та аналогічних клітин (паракринний механізм), що сприяє утворенню такої кількості Т-лімфоцитів, яка перевищує число причинних антигенів; 2) система IL-2 - ІL-12, в основі якої лежить синтез Т-хелперами 1 типу  IL-2стимуляція  синтезу макрофагами  ІL-12дозрівання Т-хелперів 1 типупродукція нових порцій  IL-2посилення Т-хелпер-1 імунної відповіді.

         Також двоетапно відбувається самообмеження  імунної відповіді : 1) активовані макрофаги синтезують простагландин Е2, який пригнічує активність специфічних та неспецифічних Т-лімфоцитів; 2) під впливом γ-IFN макрофаги продукують фермент, який сприяє синтезу вітаміну D3 (кальцитріолу), який, в свою чергу, пригнічує активність Т-лімфоцитів та обмежує утворення гранульоми. Клінічний ефект  кальцитріолу виявляється в хворих з тривалим існуванням гранульом (саркоїдоз, туберкульоз) у вигляді гіперкальціємії та гіперкальцитурії, що стає причиною кальцифікації судин, сполучної тканини внутрішніх органів та нефролітіазу.

         Гальмування імунної відповіді на запальний процес відбувається в основному за рахунок діяльності моноцитів/макрофагів, які,  як відомо, здійснюючи фагоцитоз, презентують антиген Т-лімфоцитам. У випадку повного знищення патогену, ці клітини припиняють синтез прозапальних  цитокінів, утворення адгезивних молекул. Цприврдить до  зупинки фагоцитозу та антигенпрезентації. Всі вище вказані фактори та механізми гальмують апоптоз Т-лімфоцитів у вогнищі запалення. Після закінчення роботи моноцитів/макрофагів лімфоцити, які  задіяні в імунній відповіді, гинуть і залишаються тільки клітини-пам’яті. Окрім цього, моноцити/макрофаги синтезують трансформуючий фактор росту β (TGF-β), який, активуючи фібробласти, сприяє посиленому синтезу колагену, колагенових волокон, регенерації ушкоджених тканин, посиленому росту судин та нервів у регенерованій тканині, утворенні sIgA. Суттєвий внесок у гальмування імунної відповіді вносить IL-10, який синтезується Т-хелперами 2 та 3 типів.

Реакція гострої фази, або так звана гостра фаза запалення реалізується  завдяки факторам природженої імунної відповіді й включає в себе зміни, які, в першу чергу,  стосуються власне відповіді на пошкодження тканин. Ця реакція проявляється в вигляді підвищеного синтезу білків, які називаються   білками гострої фази або  реактантами позитивної гострої фази. Білки, які синтезуються з метою  нейтралізації запалення, називаються негативними гострофазовими реактантами.

          Більшість білків гострої фази синтезується в печінці,  менша частина таких білків синтезуються ендотеліоцитами, фібробластами та адипоцитами. Головним стимулятором синтезу цих білків є  IL-6, а також LIF, OSM та IL-11, IL-1 і TNF-α. Функції імунокомпетентних клітин щодо синтезу цитокінів та їх впливу на формування імунної відповіді подані в таблиці 1.

Таблиця 1

Цитокінпродукуюча функція імунокомпетентних клітин у формуванні імунної відповіді

Які клітини синтезують цитокіни/функ-ції клітин

IL-6

IL-11

LIF

OSM

Активовані Тh2, макро-фаги, ендоте-ліоцити, фіб-

робласти

Клітини

кісткового мозку

Т-лімфоци-ти,  макро-фаги, фібро-бласти

Т-лімфоци-ти, макро-фаги

Спільні функції

реакція гострої фази

+

+

+

+

синтез антитіл

+

+

-

-

кровотворення

+

+

+

+

зростання числа лейкозних клітин

+

+

зростання числа  ендотеліоцитів

+

?

+

+

Унікальні функції

Костимуляція Т-лімфоцитів, кахексія, резорбція кістки, пірогенна дія

-

Гальмування проліферації лейкозних клітин

Проліфера-ція гладенько-м΄язових клітин та фібробластів

 

         Під час ініціації запальної відповіді розвивається динамічна взаємодія розчинних тканинних медіаторів  із стінкою судин, клітинами запалення та компонентами плазми. Однією з клінічних ознак  маніфестації цього процесу відноситься є почервоніння. Почервоніння супроводжується збільшенням проникливості посткапілярних венул завдяки ретракції ендотеліальних клітин і утворенням “пробілів”. Посилення  проникливості судин сприяє тому, що  рідка частина крові проникає в позасудинний простір, формуючи набряк  та пошкоджуючи   клітини тканини. При цьому активується адгезія лейкоцитів до ендотеліальних клітин.

На реакцію гострої фази однозначно  впливають цитокіни, які синтезуються моноцитами/макрофагами: ІЛ-1 та TNF-α (кахектин), IL-4 та IFN-β2.  У гострій фазі запальної відповіді відбувається зміна функції печінки (порушується метаболізм жирів із збільшенням синтезу ліпопротеїнів дуже низької густини і зменшення синтезу ліпопротеїнів  високої густини). Гепатоцити синтезують внутрішньоклітинні цинкзв’язуючі білки, які збільшують використання сироваткового цинку та ведуть до зменшення рівня цинку в сироватці крові. Одночасно  відзначається підвищення рівня феритину. Змінюється також синтез інших неспецифічних білків. Так, знижується  вміст  ферментів, які задіяні в глюконеогенезі - глюкозо–6–фосфатази.

Білки, які синтезуються  гепатоцитами та клітинами Куппфера, можна умовно поділити на дві категорії: 1) білки, рівень яких збільшується в реакції гострої фази («позитивні»); 2) білки,  рівень яких зменшується («негативні»).

“Позитивні” білки

         «Позитивні» білки  гострої фази можна поділити на 4 групи:

1 група - С-реактивний білок, сироватковий амілоїд А (SAA):

  •  їх концентрація збільшується через 6-8 годин від початку патологічного процесу;
  •  максимальна концентрація спостерігається через 2 дні;
  •  зниження та нормалізація рівня спостерігається на 6-10 день;
  •  рівень збільшується в 100-1000 разів

2 група - α-1-кислий глікопротеїн (орозомукоїд), гаптоглобін, фібриноген,  

         α-1-інгібітор протеаз,  α-1-інгібітор хімотрипсину,  α-2-макроглобулін,   

         α-1-інгібітор трипсину:

  •  концентрація збільшується через 24 години від початку патологічного процесу;
  •  зниження та нормалізація рівня відбувається  повільно;
  •  рівень збільшуються в 2-5 рази

3 група  - церулоплазмін, С4, С3, В-копоненти комплементу, інгібітор С1-естерази:

  •   концентрація починає збільшуватися через 48 годин від початку патологічного процесу;
  •  деякі з вказаних білків підвищуються тільки до верхньої межі норми,  що затруднює інтерпретацію результатів та потребує динамічного спостереження;
  •  зниження та нормалізація рівня спостерігається на 6-10 день;
  •  рівень збільшуються в 0,5 рази

4 група – специфічні  імуноглобуліни та неспецифічні природні антитіла.

 

До фракції α-1-глобулінів входять: α-1-антитрипсин, α-1-ліпопротеїн, кислий α-1-глікопротеїн; ця фракція збільшується при гострому та хронічному запаленні, ураженні печінки, тканинному розпаді, клітинній проліферації.

До фракції α-2-глобулінів входять: α-2-макроглобулін, гаптоглобін, аполіпопротеїни А, В, С, церулоплазмін; підвишується при ексудативному та гнійному запальному процесі, при хворобах, для яких характерно втягнення в патологічний процес сполучної тканини (колагенози, ревматизм, автоімунні хвороби), онкопатологія, стадія відновлення  після термічних опіків, нефротичний синдром, гемоліз еритроцитів; знижується - при цукровому діабеті, панкреатиті (інколи), токсичному гепатиті.

β-глобулінова фракція складається з трансферину, гемопексину, компонентів комплементу, IgA, ліпопротеїдів; підвищується при  хворобах печінки, нефротичному синдромі, виразковій хворобі шлунку з кровотечею, гіпотиреозі.

γ-глобулінова фракція - складається з IgM, IgG, IgE, IgD.

Таблиця 2

  Функції “позитивних” білків гострої фази

Функція «позитивних» білків  гострої фази

«позитивні» білки  гострої фази

Пригнічення протеаз

Макроглобуліни, α-1-протеазінгібітор, α-1-антихімотрипсин, гаптоглобін

Утворення тромбу і фібриноліз

Фібриноген, С-1 інгібітор еластази, орозомукоїд, С-реактивний білок

Знищення чужорідного матеріалу

С-реактивний білок, сироватковий амілоїд А, С3-компонент комплементу, фібриноген

Модуляція імунної відповіді

Інгібітори протеаз, С3 компонент комплементу, орозомукоїд, С-реактивний білок, фібриноген, гаптоглобін

Антизапальний  вплив

Інгібітори протеаз, гаптоглобін, церулоплазмін, фібринопептиди

Зв’язування та транспорт макро- та мікроелементів  й біологічно активних компонентів

Гаптоглобін, церулоплазмін, орозомукоїд, макроглобулін

         Орозомукоїд (кислий α-1-глікопротеїн) - білок плазми, багатий вуглеводами; складає  30% від загального об’єму  фракції α-1-глобулінів; відповідає за взаємодію з клітинною мембраною, пригнічує агрегацію тромбоцитів,  зв’язує інактивований гепарин,  деякі медикаменти (пропранолон) та гормони (прогестерон); володіє  антипротеазними та  імуномодулюючими  властивостями; знижує імунну реактивність організму. Рівень цього білка підвищується при запальних процесах  різного ґенезу (інфекційні, автоімунні тощо), при  травмах, після хірургічних втручань, онкопатології (особливо при метастазах); знижуєтся - при вагітності, тяжких ураженнях печінки, нефротичному синдромі, прийманні  естрогенів, контрацептивів; низький рівень орозомукоїду спостерігається в дітей раннього віку.  

         Інгібітор α-1-протеази (РІ) - складає 70% α-1-фракції глобулінів, володіє наступними властивостями: 1) пригнічує хімотрипсин, трипсин, катепсин, еластазу лейкоцитів, колагеназу, урокіназу, лейкоцитарну нейтральну протеазу, протеазу системи комплементу; 2)  активатор плазміногену, реніну, акрозину сперми, гіалуронідази; 3) пригнічує  калікреїн, плазмін, тромбін, фактор Хагемана. α-1-РІ зв’язує секреторний та сироватковий IgА і захищає їх від впливу  протеаз Neisseria gonorrhoeae, N. meningitis, Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae. α-1-РІ пригнічує  функції Т- і В-лімфоцитів, NК та К-кілерних клітин;  знижує синтез ІL-1.

         α-1-хімотрипсин впливає на активність колагенази, катепсину, хімазу, лейкоцитарну еластазу, імунодепресивно діє  на NК та К-кілерні клітини.

          α-1-антитрипсин - глікопротеїн, синтезується печінкою; гальмує дію трипсину, хімотрипсину, калекреїну, катепсинів та інших тканинних протеаз; підвищується - при інфекційних хворобах, гострих гепатитах, цирозі печінки (активна форма), некротичних процесах, при операціях, після термічних опіків, вакцинації, панкреатитах, злоякісних пухлинах (в першу чергу, рак шийки матки, лімфогранульоматозі, метастазах); знижується - при вродженій антитрипсиновій недостатності, нефротичному синдромі, гастроентеропатіях з втратою білку, гострій фазі термічних опіків, вірусних гепатитах, гострих панкреатитах, коагулопатіях.

α-2-макроглобулін -  основний компонент  фракції  α-2-глобулінів; підвищується при цукровому діабеті, гепатитах, цирозі печінки, недостатності α-1-антитрипсину, вагітності, ішемічному інсульті, після фізичного навантаження; знижується - при хворобах легень, мієломній хворобі, ревматоїдному артириті.

Церулоплазмін відноситься до фракції α-2-глобулінів; приймає участь у транспорті заліза (перетворює з гемоглобіну двохвалентне залізо  в трьохвалентне, яке  входить до складу   трансферину); недостатність цього білку призводить до розвитку хвороби Вільсона-Коновалова (гепатоцеребральна дегенерація), сприяє зниженню вмісту  міді в організмі; підвищується - при шизофренії, запальних процесах, онкопатології.  

         Гаптоглобін (складає 25% фракції α-2-глобулінів);  зв’язує гемоглобін сприяє концентрації  гемоглобіну в місцях запалення (подібно до дії церулоплазміну на залізо);  володіє антипротеазною, імуномодулюючою та природною бактеріостатичною  активністю; гальмує перикисне окислення ліпідів;  впливає на синтез простагландинів; підвищується при онкопатології (рак молочної залози, ШКК, геніталій, легень).

         α-2-глікопротеїн - асоційований з вагітністю (збільшується в першому  триместрі вагітності до 1000 мг/л); пригнічує активність урокінази та плазміну, комплементіндукований цитоліз (зменшує активність Т-ліифоцитів).

         В, С3-, С4- компомпоненти клементу (β-глобуліни) мають опсонізуючу, хемотактичну, вазодилятаторну та цитолітичну дії.

          Фібриноген (входить до складу β-глобулінів);  найбільш відомий коагуляційний  протеїн; важливий  опосонін для стафілококів та стрептококів; блокує Т-лімфоцити, хемотаксис макрофагів;  фрагменти фібриногену (фібропептиди А і В) мають протизапальну активність.

          Металопротеїнази (ММП) матриксні - сімейство цинкмістких ендопептидаз, які розщеплюють основні компоненти матрикса. Металопротеїназа-1(інтерстиціальна колагеназа-1) - розщеплює більше  40% білків екстрацелюлярного простору, в основному - це  колагени І і ІІІ типів. Загальна активність ММП-1 залежить від швидкості її синтезу, активації і балансу між концентрацією активного ферменту та його інгібітору. Наприклад, при гіпертонічній хворобі загальна активність ММП-1 знижується, а рівень тканинного інгібітора ММП підвищується, що веде до підвищеного  розпаду    протеїнів екстрацелюлярного матриксу і подальшого їх нагромадження в інтерстиції. Гіпертрофія міокарду супроводжується ремоделюванням екстрацелюлярного матриксу на тлі  відсутнього росту кардіоміоцитів, що стає причиною зниження еластичності міокарду, формування  його дисфункції та серцевої недостатності.   

          Сироватковий амілоїд А (САА) - синтезується в печінці; попередник фібрилярного тканинного білку амілоїда А. При формуванні імунної відповіді ІL-1, який продукується макрофагами, сприяє синтезу САА, а при завершенні запального процесу за допомогою цих же клітин відбувається деградація САА. При довготривалому перебігу запального процесу макрофаги не  руйнують цей білок, що приводить до утворення фібрил амілоїда.  ССА при запаленні збільшується в 100-1000 разів;  сприяє  елімінації похідних мікроорганізмів ліпідів чи токсинів, зв’язаних з ліпопротеїнами. Рівень САА збільшується при амілоїдозі, хронічних інфекціях (туберкульоз), гнійно-деструктивних процесах, онкопатології, ревматизмі.

          С-реактивний білок сприяє преципітації та аглютинації мікроорганізмів, стимулює фагоцитоз як опсонін, зв’язує некротизовану тканину; запобігає утворенню автоантитіл та формуванню  автоімунних хвороб, блокує рецептори імунокомпетентних клітин; здатний  змінювати  активність NК-клітин та В-лімфоцитарну  імунну відповідь; викликає агрегацію тромбоцитів, захищає від інфекцій та зменшує ріст пухлин.

Цистатин С сироватки - продукується всіма ядерними клітинами; маркер порушення клубочкової фільтрації нирок; його вміст у хворих на гостру ниркову недостатність збільшується раніше, ніж рівень креатиніну.  

Інгібітор α-1-протеази («позитивний» білок запалення) - найбільший потужний інгібітор  еластази і катепсину G; захищає від деградації тканини та білки плазми. Інактивація цього інгібітору за допомогою протеолітичного (плазмін) та кисневого механізмів (нейтрофільна мієлопероксидаза) підвищує швидкість руйнування тканини.

β-2-мікроглобулін - низькомолекулярний білок поверхневих антигенів клітинних ядер, легкий ланцюг антигенів головного комплексу гістосумісності (HLA). Рівень цього білку в крові вказує на проліферативну активність лімфоцитів. Елімінується з крові через нирки, де підлягає фільтрації та повній реабсорбції і катаболізму в проксимальних канальцях нирок. Рівень β-2-мікроглобуліну підвищується при запаленні всіх типів, автоімунних, лімфопроліферативних хворобах, вірусних інфекціях (ВІЛ-, цитомегаловірусна- EBV-інфекції), нирковій недостатності, відторгненні ниркового трансплантату, в хворих, які знаходяться на гемодіалізі, діабетичній нефропатії, інтоксикації важкими металами (солі кадмію).

Тафтсин - тетрапептид, який входить до складу  Fc-фрагменту важкого ланцюга IgG1 та IgG3. Рецептори до тафтсину експресуються на моноцитах/макрофагах, нейтрофілах, NK-клітинах. Біологічна дія тафтсину пов’язана з його здатністю стимулювати утворення супероксидних і нітрооксидних радикалів, що сприяє  завершеному фагоцитозу. Таким чином, тафтсид відноситься до опсонінів - стимуляторів фагоцитозу. Окрім цього, цей білок оптимізує клітинну кооперацію макрофагів з Т- і В-лімфоцитами, посилює гемопоез у кістковому мозку, активізує цитотоксичну здатність  NK-клітин, сприяє продукції IFN-γ  та TNF-α, посилює міграцію та диференціацію макрофагів. Відомий комерційний препарат «Тафтсин», який  почали використовувати в хворих на онкопатологію: 1) в першу фазу активації макрофагів для посилення продукції цитотоксичних протипухлинних агентів; 2) в якості носія для цільової доставки в пухлину медикаментозного препарату в комплексі «тафтсин-препарт».

         Дискутується питання про синергізм впливу  білків гострої фази та  факторів  імунної відповіді, а також вплив цих білків  на малігнізацію та  ріст пухлини. Дослідженнями показано, що продукція білків гострої фази – це відповідь на некроз. Загалом, у здоровому організмі вони є інгібіторами активації Т-клітинної ланки імунітету і сприяють  регенерації та відновленню росту тканин.

 

         “Негативні” білки

         До «негативних» білків гострої фази відносяться: альбумін, трансферин, транстиретин. Рівень цих білків під час гострої фази запального процесу завжди знижується.

Альбумін – вміст у сироватці крові складає 60% загального білку; синтезується в печінці; час напіврозпаду - 17 діб. Онкотичний тиск плазми на 65-80% зумовлений альбуміном. Ці білки виконують важливу функцію щодо транспорту біологічно активних речовин, в т.ч. гормонів. Вони здатні звязуватися з холестерином, білірубіном,  кальцієм, медикаментами. Підвищення рівня альбумінів спостерігається  при дегідратації у випадку важких травм, опіку, холері; гіпоальбумінемія первинна (у новонароджених через незрілість печінкових клітин) та вторинна (патологічні стани аналогічні гіпопротеїнемії).

Трансферини – приймають участь у  транспорті заліза від місця його всмоктування (12-пала  та тонка кишка) до місця його використання і зберігання (кістковий мозок, печінка, селезінка), попереджають нагромадження в крові токсичних іонів заліза. До групи  тансферинів відноситься власне білок під назвою трансфери,  а також овотрансферин, лактоферин, меланотрансферин, інгібітор вуглецевої ангідрази тощо. Особливо важливу роль трансферин відіграє в активному поділі клітин, наприклад, при кровотворенні. Рівень трансферину підвищується при дефіциті заліза в організмі, що стає причиною розвитку залізодефіцитної анемії.   Трансферин приймає участь у забезпеченні природженого імунітету, володіє бактерицидними властивостями.  Цей білок присутній на слизових оболонках, де звязує іони заліза. На тлі  зниженої концентрації вільних іонів заліза тільки незначна частина бактерій здатна розмножуватися. Концентрація трансферину знижується при запальних процесах.  

Транстиретин (TTR, PALB) - білок, який забезпечує транспорт тироксину та ретинолу. Цей білок синтезується в печінці, судинному сплетінні шлуночків мозку, в пігментному епітелії сітчатки ока. Найбільша концентрація транстеритину виявлена в спинно-мозковій рідині. На ранніх стадіях онтогенезу пік синтезу транстиретину в ЦНС співпадає з періодом максимальної проліферації нейробластів, безпосередньо перед початком активного формування нових ділянок мозку. При дослідженні СМР хворих на шизофренію виявлено зниження рівня транстиретину та його підвищення після 30-хвилинної розмови по мобільному телефону. Транстиретин зв’язаний з такими хворобами, як старечий системний амілоїдоз, сімейна амілоїдна полінейропатія, сімейна амілоїд на кардіоміопатія.

Активація системи комплементу відноситься до  базових механізмів запалення. Система комплементу включає білки, завдяки яким здійснюється  класичний, альтернативний, лектиновий  шляхи активації компонентів комплементу та білки, які контролюють активацію системи комплементу. До білків, які контролюють активацію комплементу, відноситься С1-інгібітор. За  своєю ферментативною активністю С1-інгібітор відноситься до α-глобулінів,  пригнічує активність С1r та C1s та перехід від активації С4- до активації  С2-компонентів комплементу. Відсутність чи низька активність C1-інгібітору асоціюється з таким клінічним проявом,  як ангіоневротичний набряк. Процес активації контролюють два білки - I та Н. Фактор I є протеазою-інактиватором С4b та С3b (розщеплює до вільних форм і до зв’язаних з конвертазами). Фактор Н є кофактором для фактору I, стимулює  розпад С3b та Bb. За допомогою такого механізму  здійснюється контроль за  класичним і альтернативним шляхами активації системи комплементу.

Сироватка крові містить фермент-інактиватор анафілатоксину, який змінює карбокситермінальний аргінін з С3а на С5а, що істотно  скорочує хемотактичний ефект С5а та анафілатоксичні ефекти С3а та С5а. На активність комплементу та його ефекти впливає багато білків, асоційованих з клітинною мембраною, які відносяться до клітинних рецепторів для фрагменту С3 - це CR1, CR2, CR3, CR4. CR1 є специфічним рецептором для С3b і присутній на еритроцитах, В-лімфоцитах, деяких Т-лімфоцитах, нейтрофілах, моноцитах, тучних клітинах, еозинофілах та гломерулярних подоцитах. Зв΄язування з цим рецептором важливо для здійснення фагоцитозу. CR2 присутній на всіх В-лімфоцитах та епітеліальних клітинах,  важливий у процесі диференціації В-лімфоцитів. CR3 присутній  на нейтрофілах, моноцитах та лімфоцитах, приймає участь у антитілозалежній  клітинно-опосередкованній  цитотоксичності, відноситься до  промоторів клітинної адгезії. CR4 є подібним до С3-зв’язуючої молекули.

Система комплементу виконує багато функцій, однак  найбільш важливою  з них є руйнування клітин, ініціація запалення та вплив на імунітет. Ефекти комплементу пов’язані з  вивільненням вазоактивних медіаторів та хемоатрактантів, нейтралізацією ендотоксину, знищенням імунних комплексів, стимуляцією опсонізації, формуванням мікропор у  клітинній мембрані.

Розвиток запалення  - це  первинний  процес захисту і принциповий механізм регенерації, за допомогою якого організм  відновлює  пошкоджені тканини. Клітинні і гуморальні фактори імунітету  втягуються  в комплексний процес запалення, який ініціюється та  реалізується не тільки компонентами комплементу, а й компонентами системи коагуляції, кінінів, фібринолізу.

Контактний шлях внутрішньої коагуляції базується на 4 основних білках: фактор XII (фактор Хагемана), прекалікреїн (фактор Флетчера), фактор  ХІ (попередник тромбопластину), високомолекулярний кініноген (фактор Вільямса-Фітцджеральда-Флуерака). Активація цих білків відбувається під впливом певних речовин (скло, каолін, тальк, сульфат целюлози, диоксид силікону, декстрансульфат) та натуральних субстанцій (уратні кристали, кристали пірофосфату кальцію, сульфат холестеролу тощо). З цим процесом  асоційовані циркулюючі імунні комплекси та бактеріайний ліпополісахарид. Фактор ХІІ може без участі факторів імунної системи  запустити класичний шлях активації системи комплементу. Надмір імунних комплексів впливає на  систему згортання крові, внаслідок чого формується ХІІа, який запускає внутрішньосудинний каскад активації. Прокалікреїн перетворюється у  калікреїн, який активує С1-, С5-компоненти комплементу, фактор В  з наступною активацією фактору ХІІ. Прекалікреїн  - маркер підвищеного тромбопластинового часу, відноситься до фракції  γ-глобулінів в комплексі з високомолекулярним кініногеном та у вільній формі. До  інгібіторів прекалікреїну відносяться  С1-інгібітор, α-2-макроглобулін та антитромбін-3. Фактор ХІ (попередник тромбопластину плазми) -  відноситься також  до γ-глобулінів;  інгібіторами  цього фактору є  α-1-інгібітор протеази та антитромбін-3. Фактор Вілямса-Фітцджеральда-Флауерса – високомолекулярний кініноген плазми; відноситься до γ-глобулінів; синтезується в печінці; присутній в тромбоцитах, нейтрофілах,  ендотеліоцитах після їх активації; підвищує рівень трьох вище перелічений факторів.

Взаємодія між контактною системою та нейтрофілами. 

Фактор ХІІа стимулює агрегацію та дегрануляцію нейтрофілів. Калікреїн відноситься до  хемоатрактантів для нейтрофілів (у присутності Ca2+ та Mg2+), стимулює респіраторний вибух у нейтрофілах. Калікреїн та фактор ХІІ індукують вивільнення з азурофільних гранул нейтрофілів еластази. Фактор ХІІа знижує на моноцитах експресію імуноглобулінових рецепторів.

Кінінова система

Основним представником цієї системи є брадикінін  - ”повільний стимулятор гладеньких м΄язів”,  впливає  на гладкі  м΄язи та ендотеліальні клітини.  Брадикінін відноситься до вазоактивного  пептиду,  сприяючи  скороченню гладеньких м΄язів, підвищенню проникливості судин, розширенню вен, синтезу електролітів, транспорту іонів, проліферації клітин, активації фосфоліпази А2. До наслідків впливу  брадикініну відносяться: скорочення матки та гладеньких м’язів, спазм судин серця та легень, спазм бронхів, запалення слизових оболонок, набряк, гіпотензія, почервоніння, біль, риніт. Брадикінін часто  втягується  в патогенез септичного шоку. Наприклад, підвищення рівня ендотоксину, який виділяє  E.coli при сепсисі,  веде  до зменшення в плазмі рівня фактору ХІІ, прекалікреїну та високомолекулярного кініногену. Аналогічні зміни можливі при залученні механізму,  опосередкованого TNF-α. Цей цитокін впливає на мембрану ендотеліальних клітин,  компоненти якої  активують фактор ХІІ. При цьому можливе дисеміноване внутрішньосудинне зсідання крові (ДВЗ-синдром), асоційоване з септицемією. Відсутність у крові  плазматичного кініногену – несприятливий  прогностичний критерій, який  вказує на можливість летального кінця. У хворих на  алергічний риніт брадикінін сприяє розширенню судин, підвищенню секреції слизу,  формуванню набряку. У хворих на гострі  алергічні реакції  знижується рівень високомолекулярного кініногену. Після гострих епізодів  спадкового ангіоневротичного набряку (синдром Ослера) у хворих зменшується рівень прекалікреїну та високомолекулярного кініногену, однак підвищується концентрація калікреїну який викликає утворення брадикініну. Нефротичний синдром, поліцитемія, цироз печінки, гострий респіраторний дистрес-синдром пов’язані із зменшенням фактору ХІІ, прекалікреїну та високомолекулярного кініногену.

Фібринолітична система – антипод системи згортання крові, яка забезпечує розчинення фібринових ниток, у результаті чого в судинах відновлюється нормальний кровоплин. Компоненти системи фібринолізу: плазмін (фібринолізин), активатори фібринолізу, інгібітори фібринолізу. Плазміноген –  профермент, який синтезується печінці, кістковому мозку, нирках; виявляється в плазмі крові,  плаценті, спермі, міометрії, ендометрії. Під впливом активаторів плазміноген перетворюється в плазмін, який відноситься до глобулінової фракції; розщеплює фібрин, фібриноген, деякі фактори згортання крові (ХІІ, VІІІ), гормон росту, γ-глобулін. Активатори фібринолізу поділяються на плазменні (фосфатази, ХІІ фактор,  трипсин),  тканинні (лізокінази), активатор бактерійного походження (стрето- і стафілокінази),  активатори фібринолізу з сечі (урокіназа), а також активатори плазміногену, які виділяються культурами нормальних, ракових і трансформованих онкогенних клітин. Фібриноліз може бути ініційований нейтрофільно-залежним механізмом. Протеази, які вивільняють нейтрофіли під час міграції, сприяють  деградації  фібриногену в зоні запалення. Нейтрофіли в комплексі з  фібриногеном причетні до процесу розсмоктування згустка. Інгібітори фібринолізу - це  речовини, які попереджують перетворення плазміногену в плазмін (швидкодіючий антиплазмін, інтер-α-антитрипсин, α1-антитрипсин, α2-макроглобулін, антитромбін-3, С1-активатор) та перешкоджають дії активного плазміну (кислотолабільний інгібітор фібринолізу). Фази ферментативного фібринолізу: 1) активація неактивних активаторів; 2) активація плазміногену; 3) розщеплення плазміном фібринових ниток до продуктів деградації фібрину та фібриногену (ПДФФ), які відносяться до вторинних антикоагулянтів. Фібринолітична система забезпечує видалення фібрину з судинного русла, приймає участь у репарації тканин, злоякісній трансформації, макрофагальних реакціях, овуляції та імплантації ембріону.  

Простагландини, лейкотрієни, ліпоксини та фактор, активуючий тромбоцити

Для гострого запалення характерні біль, почервоніння, набряк, гарячка та втрата функції тканини. Певною мірою ці прояви  опосередковані медіаторами, які походять з мембранних ліпідів запалених  та пошкоджених клітин – ейкозаноїдами та тромбоцитактивуючими факторами.

Ейкозаноїди – це окислені продукти арахідонової кислоти, з яких  під впливом різних внутрішньоклітинних ферментів утворюються наступні речовини:

  1.  Простагландини (фермент – циклооксигеназа).
  2.  Лейкотрієни та ліпоксини (фермент- ліпоксигеназа).
  3.  Гідроксиейкозаноїдна   та епоксиейкозаноїдна кислоти (фермент – епоксигеназа).

         Арахідонова кислота синтезується в організмі з жирів та лінолевої кислоти,  міститься в мембрані і естерифікується в фосфоліпіди (фосфатидилхолін, фосфатидилетаноламін, фосфатидилінозитол). Перший крок в біосинтезі ейкозаноїдів – це вивільнення арахідонової кислоти з естерифікованих форм (запас яких є  в клітинних мембранах) за допомогою специфічної фосфоліпази А2 в присутності Са2+. Біосинтез ейкозаноїдів відбувається в результаті:

  •  рецепторно-опосередкованих сигнал-трансдукованих механізмів (наприклад,  завдяки впливу гормонів);
    •  порушення цілісності клітинної мембрани (фізична, хімічна,  імунологічна травма тощо);
    •  механізмів,  які посилюють активацію фосфоліпази.

Простагландини: шляхи біосинтезу та клітинні джерела 

Базова  структура простагландинів – це простаноїдна кислота. Простагландини відрізняються між собою за розміщенням кисню в циклопентановому кільці (PGD, PGE, PGF, PGG, PGH). Номер в номенклатурі простагландинів відповідає номеру в подвійному зв’язку їх структури. Простагландини 1 серії походять з лінолевої кислоти, 2 серії – з арахідонової кислоти. Простагландини, які  походять з  арахідонової кислоти, утворюються під впливом  циклооксигенази. PGG2 та PGH2  відносяться до  нестабільних сполук і перетворюються в  такі активні продукти, як: тромбоксан TXA2, простациклін PGI2, PGD2, PGE2, PGF1-α в клітинно-специфічній манері. Так, клітини, які утворюють TXA2 з PGH2, не можуть генерувати PGI2. PGH2 перетворюється в  PGE2 за участю ферменту PGE2-ізомерази. Цей фермент експресується на нейтрофілах і макрофагах. Фермент PGF-редуктаза (наявний  у тканині матки)  перетворює  PGH2 в PGF2-α.

Біологічні дії простагландинів – простагландини діють локально (автокринно), нестабільні,  підлягають швидкому метаболізму в циркуляції. PGE2 потенційно розширює судини; PGF1, навпаки, сприяє спазму судин; PGD2 пригнічує  агрегацію тромбоцитів і сприяє скороченню гладеньких м’язів. Простациклін і тромбоксан мають опосередковану дію на тонус судин та здатність тромбоцитів до агрегації.

Роль простагландинів у запаленні

У зоні запалення синтез простагландинів підвищується. Аспірин та інші нестероїдні протизапальні препарати пригнічують  циклооксигеназу – фермент, який приймає участь  у синтезі простагландинів. До причинних факторів, які сприяють збільшенню синтезу простагландинів, відносяться фізичні, хімічні та імунологічні фактори. Наприклад, у хворих на  ревматоїдний артрит у синовіальній рідині спостерігається  підвищення рівня PGE2. Цей простагландин  не провокує біль, не змінює  проникливість  клітинної  мембрани, не провокує  набряк, однак потенціює дію інших автокринних факторів, таких як гістамін та серотонін. У місці запалення виявляються  високі концентрації простацикліну, тромбоксану, PGD2 та  PGF1-α. Простациклін  сприяє розширенню судин та сильний біль. PGE2 пригнічує  функції Т-, В-лімфоцитів та активність натуральних кілерів in vitro. Простагландини є модуляторами клітинного та гуморального імунітету  in vivo.

Лейкотрієни також походять з арахідонової кислоти. Номери, які входять до абревіатури лейкотрієнів (4 або 5) означають кількість подвійних зв΄язків. Лейкотрієни утворюються під впливом ферменту 5-ліпоксигенази. Суміш лейкотрієнів (LTC4, LTD4, LTE4) відома під назвою  повільно-реагуюча субстанція анафілаксії (SRS-A). Ця субстанція виділяється мастоцитами (тучними клітинами) внаслідок антигенного подразнення і IgЕ-опосередкованого трансдуктивного сигналу. Лейкотрієни сприяють більш сильному спазму гладеньких м΄язів у різних тканинах, особливо в бронхах; відіграють  важливу роль у патогенезі бронхіальної астми. Лейкотрієни вивільняються разом з гістаміном з тучних клітин, еозинофілів, базофілів і є потужними медіаторами запалення та реакції гіперчутливості негайного типу. LTB4 є стимулятором функціональної активності нейтрофілів (генерація вільних радикалів кисню і лізосомальних ферментів) та нейтрофільного хемотаксису в місце запалення для здійснення процесу фагоцитозу. Окрім цього, активовані нейтрофіли синтезують багато ейкозаноїдів. LTB4 взаємодіє з нейтрофільним поверхневим рецептором і стимулює адгезію, діапедез, міграцію, вивільнення кисневих радикалів та лізосомальних ферментів. Простагландини та лейкотрієни діють синергічно в промоції запалення.

          Лейкотрієни (особливо LTB4) впливають  на функції імунної системи наступним чином:

  1.  Посилюють  активність NК-клітин, продукцію цитокінів моноцитами, проліферацію Т-цитотоксичних лімфоцитів.
  2.  Знижують  синтез імуноглобулінів, проліферацію Т-хелперів, мітоген-індуковану проліферацію лімфоцитів.

         Ліпоксини – так звані “нові “ ейкозаноїди, які відрізняються від лейкотрієнів структурою та біологічною активністю. Ліпоксини приймають участь у  розвитку гострого запалення та впливають  на кількість запальних клітин. Ліпоксин А4 сприяє нейтрофільному  хемотаксису, однак  не впливає на агрегацію нейтрофілів. Ліпоксин А4 може пригнічувати активність  LTB4 та  індуковати нейтрофільну міграцію. Загалом, ліпоксини  виконують протизапальну та обмежуючу функції. Ліпоксини А4 та В4 пригнічують  активність NК-клітин. Ліпоксин А4 стимулює розширення судин, ліпоксин В4 сприяє спазму судин. Ліпоксини можна назвати природніми ендогенними антагоністами лейкотрієнів; вони  виявляються  в бронхоальвеолярній рідині хворих на саркоїдоз та пневмонію.

         Тромбоцитактивуючий фактор – його продукція збільшується активованими запальними клітинами як аккомпонемент продукції простагландинів та ліпоксигенази. Цей фактор продукують гранулоцити (нейтрофіли, базофіли, еозинофіли), макрофаги, мастоцити  та тромбоцити. До його біосинтезу причетні також незапальні клітини – ендотеліальні та епітеліальні. Тромбоцитактивуючий фактор відноситься до важливого фізіологічного регулятору клітинних функцій та медіатору гострого запалення (ендотоксичний шок, васкуліти, артеріальний тромбоз тощо). Цей фактор стимулює адгезію нейтрофілів, вивільнення лізосомальних ферментів, утворення  активних форм кисню та ейкозаноїдів. Тромбоцитактивуючий фактор може бути прямим та непрямим регулятором функцій лімфоцитів (через простагландини та лейкотрієни).

 Гіперчутливість – це процес, подібний до запалення,  який може привести до пошкодження біоструктур, володіючи при цьому захисними властивостями. Гіперчутливість характерна для   запальних реакцій певних типів – алергічної, автоімунної, неопластичної.

Типи пошкодження біоструктур

(типи реакцій гіперчутливості)

Стан імунної відповіді, який веде до пошкодження тканин та ініціює патологічний процес, називається гіперчутливістю.

Цей термін вживається насамперед для окреслення “неправильності” імунної відповіді на зовнішні фактори. Патологічні стани, причинами яких є формування імунологічних реакцій стосовно автоантигенів, призводять до  автоімуноагресії. Організм, клітини і тканини, які здатні реагувати реакціями гіперчутливості, прийнято називати сенсибілізованими, тобто такими, які мають підготовлену чутливість до даного антигену.

Оскільки в основі реакцій гіперчутливості лежать імунологічні механізми, ці реакції відносяться до високоспецифічних. Такий сенсибілізований організм реагує реакцією тільки на ті антигенні структури (детермінанти), які були використані для його сенсибілізації (імунізації) або ж на власні змінені структури.

Умовно всі реакції гіперчутливості можна розділити на три типи в залежності від періоду між моментом контакту сенсибілізованого організму з антигеном та розвитком клінічних проявів алергічної реакції  (біологічного пошкодження тканин). Це реакції  негайні, пізні (відтерміновані) та сповільнені. Негайні реакції виникають через кілька хвилин після контакту з антигеном; пізні - через кілька годин; сповільнені - через 2-3 доби. Цілком очевидно, що такі істотні часові відмінності клінічних проявів реакцій повинні бути зумовлені різними механізмами. Реакції негайного і пізнього типів формуються при участі різних видів антитіл, які присутні в крові хворого, а реакції сповільненого типу зв’язані з присутністю сенсибілізованих клітин.

У 1964 році Gell і Coombs сформували 4 типи реакцій гіперчутливості. Пізніше був виділений п’ятий тип реакцій гіперчутливості (Roitt, 1980).

Гіперчутливість типу I (IgE-опосередкована, реагінова реакція), в основі якої лежать реакції антигену (алергену) з антитілами класу  IgE, які зв΄язуються  з поверхневими рецепторами FcέRI  на мастоцитах та базофілах. Клінічний ефект реакції  зв΄язаний, в основному, з процесами дегрануляції цих клітин та виділенням  ними  біологічно активних речовин алергії (гістамін, гепарин, серотонін, ацетилхолін, повільно реагуюча субстанція алергії), які провокують спазм гладеньких м’язів, набряк, підвищену проникливість судин, гіперсекрецію слизу, подразнення периферичних чутливих нервових рецепторів тощо. У реакції гіперчутливості негайного типу приймають участь еозинофільний і нейтрофільний хемотаксичні фактори, тромбоцитактивуючий фактор, фосфоліпаза, простагландини, кініни тощо. Типовими прикладами цієї реакції є бронхіальна астма, алергічний риніт, алергічний кон’юнктивіт, алергічна кропив’янка, анафілактичний шок тощо.

Реакції І типу поділяються на ранні та пізні, які розвиваються через 3 години і тривають до 12-24 годин. Часто в хворих на бронхіальну астму, які сенсибілізовані алергенами домашнього  пилу, розвиваються подвійні реакції (ранні та пізні). Пізня відповідь посилює підвищену чутливість до неалергічних (неспецифічних) подразників - стресу, холоду і т.д.    

З реакцією І типу тісно пов’язано таке поняття як  атопія. Воно вживається в двох значеннях. У ширшому значенні атопія - це генетично детермінована  схильність до надмірної продукції антитіл класу IgE, які розпізнають широко розповсюджені в зовнішньому середовищі алергени. Не завжди підвищений рівень IgE призводить до формування клінічних симптомів алергії. У 10% осіб на тлі високої концентрації загального сироваткового IgE відсутні симптоми алергії.  У вужчому значенні термін атопія вживається як синонім хвороби, в основі якої лежать механізми гіперчутливості першого типу. Найчастіше реакції гіперчутливості негайного типу діагностується на основі: наявності специфічних IgЕ-антитіл в сироватці крові, позитивних шкірних проб та відповідних клінічних проявів.

До основних причин розвитку атопії  можна віднести  генетично детерміновані  особливості організму, певні  фактори довкілля  (макро- та  мікрофлора, харчові зв’язки, дієта тощо), контакт з інфекційними агентами (гігієнічна гіпотеза), токсичними  факторами (забруднення довкілля), тривалістю експозиції до алергену.

Пошук генів, відповідальних  за розвиток  надмірних (гіперчутливих) реакцій на нешкідливі антигени довкілля, відбуваються у двох керунках. Перший керунок – дослідження кореляції певних НLA-антигенів з відповіддю на певний  алерген. Виявлені  численні корелятивні  зв΄язки. Наприклад,  у осіб, які успадковують алель HLA-DRBI*1501, частіше розвивається алергія на алергени амброзії,  у осіб з HLA-DRB3*0101 –  розвивається реакція на алергени пилку берези. Проведені дослідження однозначно вказують на те, що не існує єдиного гену, відповідального за алергію. Розвиток алергічних реакцій швидше всього виникає при комплексній взаємодії багатьох генів, відповідальних за кодування білків, які приймають участь в імунних реакціях цього типу.

Загалом  ідентифіковано кілька десятків генів та хромосомних маркерів, зв΄язаних з розвитком алергії, особливо бронхіальної  астми. У багатьох випадках вдалося вияснити, чому власне даний ген та  його алель, формує  схильність до алергії. Дослідники вважають, що неодноразові зміни поодиноких нуклеотидів у  регіоні промотора гену сприяюють більш інтенсивній експресії визначеного білка, в особи, яка успадковує дану конкретну алель. Якщо, наприклад,  особа успадковує алель причинного гену алергії  (IL-4 або IL-4R), який сприяє  експресії/синтезу даного білка, то очевидно, що цей факт збільшить  ризик захворювання на алергію. Можливе формування й  зворотної  ситуації – успадкування “дефективної” алелі білка, відповідального за резистентність до алергії (наприклад IFN-γ). 

Гіперчутливість типу II (цитолітичні реакції).

         Патологічні зміни при цьому типі гіперчутливості розвиваються за наступними механізмами:

  •  при руйнуванні  клітин крові або клітин певних органів у результаті дії антитіл (IgG та IgM) в процесі антитілозалежної клітинної цитотоксичності за участю фагоцитів, просто кілерних клітин (К-клітин) та NK клітин;
  •  при знищенні клітин крові або клітин певних органів у результаті дії антитіл IgG та IgM за активації компонентів  комплементу (ефекториними клітинами при цьому виступають FcR+-клітини);

Згідно  цього  типу  реакції розвиваються хвороби з групи автоімунних захворювань (синдром Гудпасчера, міхурчатка, автоімунна тромбоцитопенія),  надгостре відторгнення трансплантату, посттрансфузійні реакції, серологічні конфлікти мати-плід, медикаментозні цитопенії. Ці реакції можуть розвиватися  протягом кількох годин.

Гіперчутливість III типу – імунокомплексні реакції. При цьому типі реакції розчинні антигени взаємодіють з преципітуючими антитілами класу IgG не на поверхні клітин, а в рідких середовищах. У  результаті цього утворюються імунні комплекси, які активують систему комплементу,  посилюють агрегацію тромбоцитів,  сприяють  деструкції тканин.   До складу імунних комплексів входять  антиген,  антитіла і фрагменти комплементу, які здатні фіксуватися  в тканинах, місцево ініціюючи запальні процеси. Цьому сприяють наступні  фактори:

  •  величина імунних комплексів (особливо патогенними є комплекси середнього розміру, які легко преципітують у тканинах);
  •  авідність та субклас  антитіл (значну деструкцію тканин викликають   імунні комплекси, до складу яких входять  інтенсивно активуючі систему  комплементу антитіла (IgG1, IgG3);
  •  компоненти  комплементу – посилюють  запальний процес після їх приєднання до комплексів антиген-антитіло, які вже фіксовані в тканинах; відкладенню імунних комплексів у тканинах сприяють також зниження  активності системи комплементу або дефіцит його компонентів;
  •  місцеві особливості мікроциркуляції - осіданню імунних комплексів  у тканинах сприяють   порушення кровоплину,   високий тиск крові в судинах (наприклад, в клубочках нирки), локальний запальний процес та підвищена проникливість судин;
  •  специфіка тканини  - наприклад, на клітинах клубочків нирки присутні  рецептори для фрагменту компонентів комплементу CR1+, що сприяє посиленій  елімінації імунних  комплексів з організму через нирки.

Ініціація відкладення імунних комплексів у тканинах знаменує початок  запального процесу. Активується система комплементу, яка  ініціює етапи запалення, пов΄язані з впливом  анафілактоксинів та хемотактичних факторів. Далі  в процес  втягуються нейтрофіли, базофіли та тромбоцити, а синтезовані ними медіатори підтримують вже розпочатий процес відкладення імунних комплексів. Деструкція тканини  зв΄язана також  з діяльністю тромбоцитів (утворення мікротромбів), гранулоцитів (нейтрофіли вивільнюють ферменти, активні форми кисню) та фібробластів. Завдяки діяльності фібробластів, які стимулюють синтез колагену, пошкоджені тканини заміщаються  сполучною тканиною. У випадку довготривалої експозиції антигену можуть сформуватися  незворотні зміни - відкладення сполучнотканинних тяжів.

Фіксація імунних комплексів у тканинах відбувається   двома шляхами: 1) утворення та фіксація імунних  комплексів in