Механизмы участвующие в иммунном ответе

Активным участником воспалительной реакции являются эндотелиальные клетки сосудов. Они играют важную роль в регуляции сосудистого тонуса и тканевой перфузии, обусловленной действием сосудорасширяющих (например, ПГI2, аденозина, NO) и сосудосуживающих (например, эндотелина) веществ. Нарушение функции эндотелиальных клеток или их деструкция приводят к агрегации тромбоцитов, лейкоцитов и формированию внутрисосудистых тромбов. Эндотелиальные клетки являются продуцентами ряда биологически активных веществ и цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-8, ИЛ-6). Под влиянием микробных факторов и медиаторов воспаления функции эндотелиальных клеток нарушаются. В нормальных условиях эндотелий сосудов регулирует и контролирует движение макромолекул и лейкоцитов в ткани, где лейкоциты осуществляют контроль за антигенным гомеостазом организма. Этот процесс обеспечивается гликопротеиновыми молекулами, получившими название молекул клеточной адгезии (САМ), которые экспрессированы на поверхности эндотелиальных клеток. На эндотелиальных клетках экспрессированы Ри Е-селектины, муциноподобные адрессины — CD34, GlyCAM-1, MadCAM-1, молекулы суперсемейства иммуноглобулинов — ICAM-1, ICAM-2, VCAM-1.

При развитии воспаления происходит повышенная экспресия адгезивных молекул на эндотелиоцитах, они обеспечивают аккумуляцию лейкоцитов в микроциркуляторном русле зоны воспаления и их экстравазацию в ткань. Воздействие на эндотелиальные клетки микробных токсинов, провоспалительных цитокинов, тромбина, гистамина, оксидантов, компонентов комплемента С5b-С9 приводит к повышенной экспрессии Р-селектинов. Экспрессия этих гликопротеиновых молекул на клетках является самым ранним событием воспалительного процесса. Это, вероятно, связано с тем, что синтеза этих макромолекул de novo не требуется, так как они всегда имеются в клетке в готовом виде. Экспрессия Е-селектинов на эндотелиоцитах несколько запаздывает по сравнению с Р-селектинами. Их экспрессия требует синтеза этих молекул de novo. Под влиянием различных факторов воспаления на эндотелиоцитах повышается экспрессия VСАМ-1 (например, под воздействием Н2О2), ICAM-1 (например, под воздействием лизофосфатидилхолина). На активированных лейкоцитах также, в свою очередь, повышается экспрессия молекул, отвечающих за межклеточные взаимодействия (LFA-1, MAC-1 (CD116/CD118), VLA-4, LFA, L-селектина). Повышенная экспресия молекул межклеточных взаимодействий на эндотелиальных клетках сосудов и лейкоцитах обеспечивает эффективное и более плотное «сцепление» клеток, что, в свою очередь, способствует концентрированию нейтрофилов, базофилов, эозинофилов, моноцитов, лимфоцитов в области «воспаленных» сосудов и концентрации патогена. Отсюда клетки под влиянием хематаксических факторов мигрируют в воспаленную ткань. Процесс эксвазации лейкоцитов является активным событием. Первичное взаимодействие активированных лейкоцитов (нейтрофилов, лимфоцитов) с эндотелиальными клетками сосудов осуществляется благодаря взаимодействию L-селектинов лейкоцитов и Ри Е-селектинов эндотелиоцитов с соответствующими контрлигандами. L-селектины лейкоцитов взаимодействуют с GlyCAM-1, CD34, MadCAM-1- адрессиновыми молекулами эндотелия, а Ри Е-селектины-с сивалилом Левиса лейкоцитов. Это взаимодействие обеспечивает «роллинг» (прокатывание) лейкоцитов по стенке сосуда. Взаимодействие интегринов лейкоцитов LFA-1, VLA-4, VLA-5, Mac-1 (CD11b/CD18) с молекулами ICAM-1,2,3, VCAM-1, MadCAM-1 эндотелиоцитов обеспечивает плотный контакт между клетками и закрепление лейкоцитов на стенке сосуда. Воздействие дополнительных активационных сигналов на лейкоциты, которыми могут являться и хемокины, инициирует миграции клеток сквозь сосудистую стенку в ткань. Эндотелиальные клетки, стимулированные бактериальными эндотоксинами и провоспалительными цитокинами также секретируют низкомолекулярные пептиды с хемотаксическими свойствами.

Адгезия и эксвазация лейкоцитов находятся под контролем множества факторов, в том числе и цитокинов. ИЛ-1, ФНО-б, ИЛ-4, ИЛ-8, ИНФ-г стимулируют эти процессы, а ТФРв и ГМ-КСФ — подавляют.

Хемотаксис является тем процессом, благодаря которому лейкоциты покидают сосудистое русло и мигрируют в поврежденную ткань. Ведущую роль в хемотаксисе играют хемотаксические вещества (хемоатрактанты). Хемотаксические факторы могут быть плазменного и клеточного происхождения, представлять собой продукты активации комплемента, метаболиты обмена арахидоновой кислоты и низкомолеклярные пептиды, происходящие из бактерий или клеток организма. Например, в качестве хемоатрактантов могут выступать N-формилпептиды бактерий, С3а и С5а, лейкотриены, ИЛ-8, ФАТ. Лейкоциты на своей поверхности содержат хемотаксические рецепторы. Реагируя на хемоатрактанты, лейкоциты образуют выпячивания, которые ориентируются в направлении стимула. В результате поляризации мембраны хеморецепторы перемещаются на переднюю поверхность. Такое перераспределение рецепторов способствует восприятию лейкоцитами градиента концентрации хемоатрактанта.

Движение лейкоцитов вдоль градиента повышающихся концентраций хемоатрактанта обеспечивается фиксацией части плазматической мембраны клетки с бесклеточным матриксом, что происходит в силу связывания специфических рецепторов с компонентами матрикса и хемоатрактанта. Хемотаксис инициируется низкими концентрациями хемоатрактантов, при высоких их концентрациях, наблюдаемых в месте повреждения ткани, происходит дегрануляция лейкоцитов, сопровождающаяся активацией метаболических процессов, респираторным взрывом, повышением обмена фосфолипидов и освобождением метаболитов арахидоновой кислоты, ФАТ и активных форм кислорода. Градация форм ответов лейкоцитов в зависимости от концентрации хемоатрактанта предотвращает повреждение нормальных, невоспаленных тканей и позволяет сконцентрировать активность клеток в местах, где это необходимо в наибольшей степени.

Явление фагоцитоза было открыто И. И. Мечниковым в 1883— 84 гг. Оно представляет собой захват чужеродных частиц определенными клетками организма с последующим их ферментативным разрушением. У человека способностью к фагоцитозу обладают дифференцированные клетки мононуклеарно-фагоцитарной системы (МФС, старое название — ретикуло-гистоцитарная система, РГС) и гранулоциты. Способность клеток к фагоцитозу у разных биологических видов существенно различается. Так, например, для полиморфно-ядерных лейкоцитов (ПМЯЛ) крупного рогатого скота характерна очень высокая активность фагоцитоза, для ПМЯЛ человека и лошади — средняя, а ПМЯЛ барана, морской свинки и кролика вообще лишены ее.

Процесс фагоцитоза можно разделить на 5 стадий.

• 1. Миграция фагоцитов к очагу инфекции (пассивная по кровотоку и активная за счет хемотаксиса).
• 2. Адгезия фагоцита с чужеродной частицей.
• 3. Поглощение чужеродной частицы в виде фагосомы.
• 4. Слияние фагосомы с лизосомами с образованием переваривающей вакуоли (фаголизосома).
• 5. Переваривание захваченного материала.

Предпосылкой фагоцитоза бактериальных клеток является их способность к адгезии. Подлежащий фагоцитозу материал вначале адсорбируется на поверхности фагоцита. В месте контакта с бактерией мембраны фагоцита формируют углубление, затем начинает образовываться псевдоподия, которая в конце концов полностью охватывает микроорганизм. Охватывающая микроорганизм часть мембраны отпочковывается в виде отдельной вакуоли (фагосома). Довольно часто можно наблюдать объединение нескольких фагосом в одну. Амебоидное движение фагоцита и захват им частиц объясняется частично электростатическими эффектами, частично структурными изменениями внутриклеточных коллоидов. Захваченные частицы, как правило, внутри фагосомы полностью разрушаются. Крайне редко наблюдается выталкивание микроба за пределы мембраны или его персистенция внутри вакуоли. Уже через несколько минут после захвата частицы лизосомы выбрасывают свое содержимое внутрь фагосомы, которая превращается таким образом в фаголизосому. Внутри ПМЯЛ наблюдаются 2 типа гранул, специфические и азурофильные. Азурофильные гранулы образуются на стадии програнулоцита; они берут начало от вогнутой поверхности пластинчатого комплекса. Они больше и плотней специфических гранул, в них содержится 90% активности миелопероксидазы и, кроме того, кислая фосфатаза, арилсульфатаза, в-глюкуронидаза, эстераза и 5'-нуклеотидаза. Специфические гранулы, как правило, не содержат миелопероксидазы, но в них находится почти весь лактоферрин и около 50% лизоцима клетки. Они образуются на выпуклой поверхности пластинчатого комплекса на стадии миелоцита. Иногда они сливаются с фагосомами раньше, чем азурофильные гранулы. Защитные механизмы фагоцита в настоящее время являются объектом многочисленных исследований, предварительные данные представлены в виде схемы.

Фагоцитоз является неотъемлемой частью любого воспалительного процесса, вызванного патогеном. Реакция направлена на элиминацию возбудителя воспаления. Фагоцитоз представляет собой активный процесс, присущий клеткам миелоидного ряда: полиморфноядерным лейкоцитам, моноцитам, макрофагам.

В фагоцитозе различают стадию адгезии частиц или молекул на фагоците, стадию поглощения, в результате которой поглощенные частицы заключаются в фагосому и в дальнейшем сливаются с лизосомами, образуя фаголизосому, стадию переваривания, на которой поглощенные частицы под влиянием лизосомных ферментов и активных форм кислорода подвергаются дезинтеграции. Процесс фагоцитоза практически одинаков у всех миелоидных клеток. Основные различия состоят в используемых лизосомных ферментах, в разрушении и переваривании патогенов. Благодаря фагоцитозу, патогены надежно изолируются внутри клетки, а микробицидные факторы, действующие на них, не оказывают повреждающего действия на окружающие ткани. Распознавание патогенов фагоцитами осуществляется как неспецифическими, так и специфическими механизмами. Неспецифическое распознавание происходит через лектинотропные рецепторы и C3bкомпонент комплемента, специфическое — через антитела. Опсонизация микробов значительно ускоряет и облегчает процесс распознавания и поглощения патогена фагоцитами. Нейтрофилы, участвующие в фагоцитозе, живут недолго (часы, дни, часто погибают в процессе фагоцитоза); моноциты и макрофаги, напротив, способны осуществлять фагоцитоз неоднократно. Макрофаги используют этот процесс для резорбции клеточного детрита как в воспаленной, так и в невоспаленной ткани. Посредством фагоцитоза макрофаги изолируют некоторые микроорганизмы, устойчивые к лизису, такие, как M. tuberculosis, и таким образом предотвращают диссеминацию этих бактерий. Секвестрация специфических патогенов и корпускулярного материала внутри макрофагов лежит в основе образования гранулемы. Следует заметить, что некоторые этапы фагоцитоза могут активно подавляться микробами или быть дефектными в результате генетических нарушений, что в обоих случаях приводит к неспособности эффективно удалять микроорганизмы и вследствие этого — к развитию хронического воспаления.