Факторы иммунобиологической резистентности

Если возбудитель преодолевает поверхностные барьеры, его встречают факторы второй иммунобиологической линии неспецифических защитных механизмов. Такие защитные механизмы принято делить на гуморальные и клеточные. Комплекс конституциональных механизмов защиты тканей — эволюционно древняя форма организованной защиты — предшественник индуцированных (иммунных) реакций. Подтверждением этому служит факт, что значительная часть конституциональных компонентов защиты индуцибельна и находится в тканях в неактивной форме. Их активацию вызывают различные вещества-медиаторы воспаления. Ключевую роль в неспецифической защите внутренней среды организма играют комплемент и фагоцитирующие клетки. Их активность во многом дополняют различные БАВ (табл. 10 – 2).

Таблица 10 – 2. Основные гуморальные факторы иммунобиологической резистентности организма

Ионы и низкомолекулярные соединения	Источник	Результат
Снижение рО2 в тканях; супероксидные кислородные продукты (ОН^–, О2^–, Н2О2)	Фагоциты, иногда бактерии	Снижение содержания О2 угнетает рост многих бактерий; супероксиды проявляют антимикробный эффект
Ионы галогенов (преимущественно Cl^–)	Тканевые жидкости	Cl^– взаимодействует с миелопероксидазой и Н2О2, проявляя антимикробное действие
Ионы Н^+	Фагоциты и другие клетки	В высоких концентрациях проявляют антимикробный эффект
Жирные кислоты	Метаболиты фагоцитов и других клеток	Проявляют антимикробный эффект при низких значениях рН
Фактор активации тромбоцитов	Фагоциты и другие клетки	Вызывает агрегацию и дегрануляцию тромбоцитов, активирует макрофаги и ингибирует пролиферацию Т-клеток
Простые белковые молекулы
Лактоферрин	Полиморфноядерные лейкоциты	Подавляет рост бактерий, связывая Fe^2+
Трансферрин	Печень	Подавляет рост бактерий, связывая Fe^2+
ИФН	Клетки, инфицированные вирусами	Ингибируют размножение вирусов
ИЛ-1	Клетки макрофагально-моноцитарной системы	Вызывает развитие лихорадочной реакции и образование белков острой фазы воспаления, проявляющих антимикробный эффект; повышает адгезивность эндотелия
ИЛ-6	Фагоциты, эндотелиоциты	Стимулирует реакции острой фазы воспаления; фактор роста В-клеток
ИЛ-8	Активированные фагоциты и другие клетки	Хемоаттрактант для фагоцитов
Фактор некроза опухолей (ФНО)	Макрофаги	Проявляет множественный цитотоксический эффект, также активирует различные клетки воспаления
Лизоцим	Фагоциты	Проявляет множественное антимикробное действие, гидролизуя муреин
Фибронектин	Макрофаги, фибробласты	Опсонизирует стафилококки
Сложные белковые системы
Система комплемента	Макрофаги, гепатоциты	Повышает проницаемость сосудов, вызывает спазм гладкой мускулатуры, проявляет бактерицидный эффект, действует как хемоаттрактант и опсонин
Свёртывающая система крови	Печёночные кининогены, трансформированные специфическими протеазами (калликреинами)	Повышает проницаемость сосудов и вызывает их дилатацию, обусловливает проявление болевого синдрома
Фибринопептиды	Фибриноген	Проявляют свойства хемоаттрактанта и опсонина
Фактор ХЊгемана	Печень (?), свёртывающий каскад	Пусковой фактор для многих реакций, обусловливающих нарушение кровоснабжения в очаге воспаления

Система комплемента

Система комплемента — группа по меньшей мере 26 сывороточных белков (компонентов комплемента), опосредующих воспалительные реакции при участии гранулоцитов и макрофагов (табл. 10 – 3). Компоненты системы участвуют в реакциях свёртывания крови, способствуют межклеточным взаимодействиям, необходимым для процессинга Аг, вызывают лизис бактерий и клеток, инфицированных вирусами. В норме компоненты системы находятся в неактивной форме. Активация комплемента приводит к поочередному (каскадному) появлению его активных компонентов в серии протеолитических реакций, стимулирующих защитные процессы (рис. 10 – 1). Основные функции компонентов комплемента в защитных реакциях — стимуляция фагоцитоза, нарушение целостности клеточных стенок микроорганизмов мембраноповреждающим комплексом (особенно у видов, устойчивых к фагоцитозу, например гонококков) и индукция синтеза медиаторов воспалительного ответа (например, ИЛ-1; табл. 10 – 4). Кроме того, система комплемента стимулирует воспалительные реакции (некоторые компоненты — хемоаттрактанты для фагоцитов), участвует в развитии иммунных (через активацию макрофагов) и анафилактических реакций. Активация компонентов комплемента может происходит по классическому и альтернативному путям.

Таблица 10 – 3. Компоненты системы комплемента

Компонент	Биологическая активность
Классический путь
C1q	Взаимодействует с Fc-фрагментами АТ иммунных комплексов; взаимодействие активирует C1r
C1r	C1r расщепляется с образованием протеазы C1s, гидролизующей компоненты С4 и С2
С4	С4 расщепляется с образованием С4а и С4b, адсорбирующегося на мембранах и принимающего участие в конвертировании С3
С2	С2 взаимодействует с С4b и конвертируется C1s в С2b (протеазный компонент С3/С5 конвертазы)
С3*	Расщепляется С2b на анафилатоксин С3а и опсонин C3b; также является компонентом С3/С5 конвертазы
Альтернативный путь
Фактор В	Аналог С2 классического пути активации
Фактор D	Сывороточная протеаза, активирующая фактор В путём его расщепления
Мембраноповреждающий комплекс
С5	Расщепляется комплексом С3/С5; С5а является анафилатоксином, С5b фиксирует С6
С6	Взаимодействует с С5b и образует фиксирующий комплекс для С7
С7	Взаимодействует с С5b и С6, затем весь комплекс встраивается в клеточную стенку и фиксирует С8
С8	Взаимодействует с комплексом С5b, С6 и С7; образует стабильный мембранный комплекс и фиксирует С9
С9	После взаимодействия с комплексом С5–С8 полимеризуется, что приводит к лизису клетки
Рецепторы к компонентам комплемента
С1-рецептор	Усиливает диссоциацию С3-конвертаз, стимулирует фагоцитоз микроорганизмов, опсонизированных С3b и С4b
С2-рецептор	Опосредует сорбцию комплемент-содержащих иммунных комплексов; рецептор для вируса ЭпстЊйна–Барр
С3-рецептор	Обусловливает адгЌзию (белок семейства интегринов), стимулирует фагоцитоз микроорганизмов, опсонизированных С3b
С4-рецептор	Белок семейства интегринов, стимулирует фагоцитоз микроорганизмов, опсонизированных С3b

* С3 также служит компонентом альтернативного пути активации.

Таблица 10 – 4. Основные эффекты белков системы комплемента и фрагментов их расщепления

Компонент	Активность
C2a	Эстеразная активность по отношению к некоторым эфирам аргинина и лизина
С2b	Кининоподобная активность, увеличение подвижности фагоцитов
C3a, C4a, C5a	Анафилатоксины, освобождают гистамин, серотонин и другие вазоактивные медиаторы из тучных клеток, увеличивают проницаемость капилляров
C3b, iC3b, C4b	Иммунная адгЌзия и опсонизация, связывают иммунные комплексы с мембранами макрофагов, нейтрофилов (усиление фагоцитоза) и эритроцитов (элиминация комплексов макрофагами селезёнки и печени)
C5a	Хемотаксис и хемокинез, привлечение фагоцитирующих клеток в очаг воспаления и увеличение их общей активности
С5b6789 (мембраноповреждающий комплекс)	Повреждение мембраны, формирование трансмембранных каналов, выход содержимого клетки. Клетки млекопитающих набухают и лопаются, бактерии теряют важные внутриклеточные метаболиты, но обычно не лизируются
Ba	Хемотаксис нейтрофилов
Bb	Активация макрофагов (прилипание и распластывание на поверхности)

Ы Вёрстка Рисунок 10–01

Рис. 10 – 1. Активация системы комплемента. Пояснения в тексте.

Классический путь. Активация комплемента по классическому пути комплексами Аг – АТ. Включает поочередное образование всех 9 компонентов (от С1 до С9). Компоненты классического пути обозначают латинской буквой «С» и арабскими цифрами (С1, С2...С9), для субкомпонентов комплемента и продуктов расщепления к соответствующему обозначению добавляют строчные латинские буквы (С1q, C3b и т.д.). Активированные компоненты выделяют чертой над литерой (например, Ы Вёрстка! Вставлена формула. ), инактивированные компоненты — буквой «i» (например, iC3b). Первоначально с комплексом Аг–АТ взаимодействует С1 (субкомпоненты C1q, C1r, C1s), затем к ним присоединяются «ранние» компоненты С4, С2 и С3. Они активируют компонент С5, прикрепляющийся к мембране клетки-мишени (бактерии, опухолевые или инфицированные вирусами клетки) и запускающий образование литического комплекса (С5b, С6, С7, С8 и С9). Иначе он называется мембраноповреждающий (мембраноатакующий) комплекс, так как его образование на мембране вызывает разрушение клетки. Примеры микробных продуктов, активирующих систему комплемента по классическому пути, — ДНК и белок А стафилококков.

Альтернативный путь. Активация комплемента по альтернативному пути происходит без участия АТ и задолго до их появления. Факторы альтернативногo пути имеют буквенное обозначение: P (пропердин), B и D (ферменты системы комплемента). Запуск альтернативного пути осуществляет активация компонента С3, взаимодействующего с факторами B и D. Затем через образование компонента С5 (но без участия С1, С2 и С4) альтернативный путь также завершается образованием на поверхности клеток-мишеней мембраноповреждающего комплекса. Альтернативный путь активируется такими микробными продуктами, как эндотоксины бактерий, вирусы (например, гриппа).

Фагоцитирующие клетки

Фагоциты выполняют не только защитные (поглощают и разрушают чужеродные агенты), но и дренажные функции (удаляют погибшие и деградировавшие структуры организма). Фагоциты представлены клетками миелопоэтического ряда (полиморфноядерные лейкоциты) и макрофагально-моноцитарной системы (моноциты, тканевые макрофаги). Основные свойства фагоцитирующих клеток представлены в табл. 10 – 5.

Таблица 10 – 5. Характеристики фагоцитирующих клеток

Клетки	Источник	Формы участия в защитных реакциях
Нейтрофилы	Костный мозг; после дифференцировки выходят в кровоток	АдгЌзия к эндотелию и выход за пределы кровотока; хемотаксис; поглощение; дегрануляция; секреция О2-зависимых и О2-независимых микробицидных факторов
Эозинофилы	Тот же	Секреция О2-зависимых и О2-независимых микробицидных факторов, направленных против паразитов (простейшие и гельминты)
Моноциты	Костный мозг; после дифференцировки промоноциты выходят в кровоток	АдгЌзия к эндотелию и выход за пределы кровотока; хемотаксис; поглощение; дегрануляция; секреция О2-зависимых и О2-независимых микробицидных факторов (включая цитокины)
Макрофаги (клетки Кђпффера, альвеолярные макрофаги, гистиоциты, перитонеальные макрофаги, клетки микроглии, макрофаги селезёнки и др.)	Моноциты периферической крови	АдгЌзия к эндотелию и выход за пределы кровотока; хемотаксис; поглощение; дегрануляция; секреция О2-зависимых и О2-независимых микробицидных факторов; синтез компонентов комплемента, активатора плазминогена и других протеаз; секреция медиаторов и компонентов клеточных мембран, включая продукты I и II классов MHC; участие в иммунных реакциях

Полиморфноядерные лейкоциты имеют дольчатое ядро и множество мелких цитоплазматических гранул (поэтому их также называют гранулоциты). По окpашиванию гpанул выделяют три типа клеток: нейтpофилы, эозинофилы и базофилы. Нейтрофилы — основные эффекторные клетки острого воспаления; у взрослых лиц они составляют самую многочисленную популяцию лейкоцитов. Основная часть нейтрофилов циркулирует в крови в течение 6–7 ч. Затем они скапливаются в капиллярах, где формируют краевой пул, прикрепляясь к эндотелию (по периметру кровотока); в таком состоянии нейтрофилы находятся в готовности немедленно покинуть кровеносное русло (фенЏмен краевого стояния). НейтрофилЋя (увеличение их количества в периферической крови) часто указывает на наличие воспалительной реакции. Потенциал эозинофилов направлен не столько на фагоцитирование бактерий, сколько на нейтрализацию паразитов, особенно гельминтов (например, нематод). Поэтому, эозинофилия — признак, указывающий на возможную глистную инвазию. Кроме того, эозинофилы участвуют в разрушении гистамина, выделяя гистаминазу. Именно поэтому эозинофилию также наблюдают при аллергических заболеваниях. Определённая роль в подобной специализации эозинофилов принадлежит специфическим гранулам, содержащим пероксидазы и катионные белки (например, оснЏвный белок, катионные белки эозинофилов), активные именно в отношении паразитов. В активации эозинофилов важную роль играют IgE, образующиеся в ответ на сенсибилизацию организма аллергенами (в том числе микробными).

Макрофаги и моноциты. В поглощении и элиминации патогенов участвуют также макрофаги и моноциты. Последние представляют предшественники макрофагов и циркулируют в кровотоке 1–2 дня. Затем они мигрируют за пределы сосудистого русла и заселяют различные ткани, превращаясь в резидентные макрофаги и формируя, в отличие от полиморфноядерных лейкоцитов, фиксированные линии тканевой защиты. Выделяют альвеолярные и лёгочные (интерстициальные) макрофаги, макрофаги печени (клетки фон Кђпффера), соединительной ткани (гистиоциты), почек (мезангиальные клетки) и др. Активация макрофагов возможна лишь в присутствии конкретных стимулов (например, бактериальных продуктов, C3b,?-ИФН). Подобная особенность позволяет некоторым бактериям, грибам и простейшим персистировать в цитоплазме неактивированных макрофагов. Активация макрофагов протекает бурно, сопровождаясь интенсивным выходом микробицидных веществ, а также цитокинов, регулирующих уровень воспалительной реакции и индуцирующих развитие иммунного ответа.

Фагоцитоз — процесс поглощения и переваривания фагоцитами микроорганизмов, других клеток, фрагментов некротизированной ткани и чужеродных частиц. Механизмы активации фагоцитов обоих типов (полиморфноядерные лейкоциты и моноциты/макрофаги) принципиально одинаковы. Активирующими стимулами могут быть бактериальные продукты (например, ЛПС, N-формиловые пептиды и др.), компоненты комплемента (например, С3 и С5), многие цитокины и АТ, рецепторы к которым присутствуют на мембранах фагоцитов. Фагоцитоз состоит из четырёх последовательных стадий: хемотаксис, прикрепление к объекту, поглощение и уничтожение.

Хемотаксис [от греч. chemеа, химия, + taxis, упорядоченное концентрирование] — амёбовидное передвижение фагоцитов по градиенту концентрации активирующих стимулов (хемотаксинов, или факторы хемотаксиса). Свойством активировать миграцию макрофагов обладают C3b, C5a, C5b, С6-, C7- и Ва-компоненты комплемента, бактериальные ЛПС, продукты деградации клеток, хемокины. Скорость привлечения клеток при хемотаксисе легко представить, оценив, например, время образования гноя и его объём после попадания занозы (рис. 10 – 2).

Ы Вёрстка. Вставить рисунок 10–02

Рис. 10 – 2. Схема хемотаксиса полиморфноядерных лейкоцитов в очаг поражения, вызванный проникновением в кожу бактерий (например, с инородным телом).

АдгЌзия [от лат. adhaesio, приклеиваться]. Одно из условий успешного поглощения возбудителя — эффективная адгЌзия к микробу. Жгутики позволяют микробам быстро перемещаться в жидкой фазе, а фагоциты не умеют «плавать», но хорошо «бегают», то есть свои поглотительные свойства они способны реализовывать только на какой-либо плотной поверхности (например, на эпителии). Опсонины [от греч. opson, лакомство], такие как АТ, C3b, фибронектин, сурфактант, обволакивают микроорганизмы и существенно ограничивают их подвижность. Опсонины делают поглощение более эффективным, что связано со стабильностью взаимодействий опсонинов с соответствующими рецепторами (к Fc-фрагментам АТ, компонентам комплемента, фибронектину и др.) на мембране фагоцита (рис. 10 – 3). Отсутствие этих рецепторов приводит к резкому снижению функциональной активности фагоцитов (например, врождённый дефицит C3b-рецепторов сопровождается высокой частотой бактериальных инфекций и даже выделен в отдельную нозологическую форму — недостаточность адгЌзии лейкоцитов).

Ы Вёрстка. Вставить рисунок 10–03

Рис. 10 – 3. Фагоцитоз. Схема участия опсонинов в фагоцитарных реакциях. Бактерии опсонизируются молекулами АТ и C3b-компонента комплемента, рецепторы к которым экспрессируются на поверхности фагоцитов. Взаимодействие соответствующих рецепторов с лигандами облегчает поглощение бактерии в ходе фагоцитоза.

Поглощение. Поглощение микробов идентично таковому у амёб; в результате образуется фагосома с заключённым внутри объектом фагоцитоза (рис. 10 – 4, А). К фагосоме устремляются лизосомы и выстраиваются по её периметру. Затем мембраны фагосомы и лизосом сливаются (фагосомо - лизосомальное слияние), и ферменты лизосом изливаются в образовавшуюся фаголизосому. Поглощению способствует взаимодействие поверхностных рецепторов фагоцитов с Аг или фрагментами опсонинов, сорбированных на поверхности бактерии. Эта реакция напоминает действие замка-молнии (так называемый зЋпперный механизм поглощения [от англ. zip, замок-молния]). Фагоцитированные микроорганизмы подвергаются атаке комплекса различных микробицидных факторов, разделяемых на кислородзависимые и кислороднезависимые.

Ы Вёрстка. Вставить рисунок 10–04

Рис. 10 – 4. Фагоцитоз. Этапы поглощения (А) и внутриклеточного уничтожения микроорганизмов (Б) фагоцитами. Пояснения в тексте.

Кислородзависимая микробицидная активность реализуется через образование значительного количества продуктов с токсическим действием, повреждающих микроорганизмы и окружающие структуры. За их образование ответственны НАДФ - оксидаза (флавопротеин цитохромредуктаза) плазматической мембраны и цитохром b; в присутствии хинонов этот комплекс трансформирует О₂ в анион супероксида (О₂^–). Последний проявляет выраженное повреждающее действие, а также быстро трансформируется в перекись водорода по схеме: 2О₂^– + Н₂О = Н₂О₂ + О₂ (процесс катализирует фермент супероксид дисмутаза). Пероксид водорода (Н₂О₂) проявляет меньший повреждающий эффект, но в его присутствии фермент миелопероксидаза конвертирует ионы Сl^– в ионы HClO^–, обладающие бактерицидным действием, во многом аналогичным эффекту хлорной извести (NaClO).

Кислороднезависимые механизмы активируются в результате контакта опсонизированного объекта с мембраной фагоцита. В процессе фагосомолизосомального слияния первыми с мембраной фагосомы сливаются гранулы, содержащие лактоферрин и лизоцим, затем к ним присоединяются азурофильные гранулы, содержащие катионные белки (например, САР57, САР37), протеиназы (например, эластазу и коллагеназу), катепсин G, дефензины и др. Эти продукты вызывают повреждение клеточной стенки и нарушение некоторых метаболических процессов; в большей степени их активность направлена против грамположительных бактерий.

Завершённость фагоцитарных реакций. Поглощённые фагоцитами бактерии обычно погибают и разрушаются (рис. 10 – 4, Б). Некоторые бактерии, снабжённые капсулами или плотными гидрофобными клеточными стенками, могут быть устойчивы к действию лизосомальных ферментов; другая часть патогенов способна блокировать слияние фагосом и лизосом. В подобных случаях фагоцитоз носит незавершённый характер, и возбудитель выживает в цитоплазме поглотившей его клетки. Многие факультативные и облигатные внутриклеточные паразиты не только сохраняют жизнеспособность внутри клеток, но и способны размножаться. Персистирование патогенов опосредуют три основных механизма.

Блокада фагосомолизосомального слияния. Подобный механизм отмечен у вирусов (например, вируса гриппа), бактерий (например, микобактерий) и простейших (например, токсоплазм).

Резистентность к лизосомальным ферментам (например, гонококки и стафилококки).

Способность патогенных микроорганизмов быстро покидать фагосомы после поглощения и длительно пребывать в цитоплазме (например, риккетсии).