Слизистых оболочек

Лекция 12. СЕКРЕТОРНЫЕ АНТИТЕЛА И ИММУНИТЕТ

· Факторы и механизмы, определяющие особую позицию мукозальнорго иммунитета в

защите от антигенной агрессии.

· Феномен хоминга и понятие об общей системе мукозального иммунитета.

· Взаимоотношения между мукозальным и системным иммунитетом.

· Функциональная кооперация специфических и неспецифических факторов в системе мукозального

иммунитета.

· Структурная и функциональная организация лимфоидной ткани, ассоциированной со

слизистыми оболочками. Понятие о пространственной разобщенности индуктивных и эффекторных

зон секреторного иммунитета.

· Значение нормальной микрофлоры в дифференцирорвке мукозальных лимфоцитов.

· Структура и механизм образования секреторного IgA

· Ареактивная (бесконфликтная) и реактивная элиминация антигенов в системе мукозального

иммунитета

Учение об иммунитете слизистых оболочек, или мукозальном иммунитете, занимает особое место в иммунологии. Это объясняется несколькими причинами. Во-первых, слизистые оболочки служат местом внедрения (входными воротами) для большинства антигенов, прежде всего инфекционных агентов; поэтому устойчивость мукозального тракта к микробной агрессии во многом определяет противоинфекционную резистентность организма. Во-вторых, слизистые оболочки располагают уникальным механизмом гуморального иммунитета, эффектором которого служат секреторные антитела своеобразной конструкции, особым способом мобилизуемые на мукозальную поверхность. В-третьих, индуктивные и эффекторные зоны гуморального иммунного ответа (т.е. участки, где происходит антигенная стимуляция лимфоцитов и образование антител) пространственно разобщены, хотя и представляют единый в функциональном отношении механизм. В-четвертых, лимфоидная ткань слизистых оболочек отличается известной самостоятельностью. В ходе рециркуляции ее лимфоциты, сенсибилизированные к антигенам (т.е. клетки памяти), имеют тенденцию возвращаться назад или оседать в других отделах мукозального тракта. Благодаря такого рода хоминг-эффекту (от англ. homing – «возвращение домой») лимфоидная ткань слизистых оболочек сопряжена в относительно автономную систему, которую принято называть «общей системой мукозального иммунитета»1.

Отмечая своеобразие иммунитета слизистых оболочек, следует понимать, что его механизмы являются частью интегральной иммунной системы. Это проявляется в том, что реакции мукозального иммунитета не ограничиваются продукцией местных антител, но, как правило, выходят на системный уровень. При помощи мукозальных апликаций антигена можно инициировать образование сывороточных антител и «центральную» иммунологическую память. Справедливо и обратное: иммунный ответ слизистых оболочек усиливается на фоне предварительной парентеральной иммунизации. Кроме того, антигены, пенетрирующие мукозальный эпителий, проникают в регионарные лимфатические узлы и инициируют здесь «обычный» иммунный ответ, в частности, образование сывороточных IgG антител. Сывороточные антитела «профильтровываются» на мукозальную поверхность, принимая участие в элиминации антигенов. Процесс усиливается при воспалении благодаря повышению проницаемости микрососудов2. Это определяет возможность усиления мукозального иммунитета путем парентеральных манипуляций (вакцинация, введение готовых антител).

Главное назначение мукозального иммунитета – защита слизистых оболочек от колонизации потенциально опасными микробами и предупреждение антигенных перегрузок, возможных при избыточном поступлении антигенов во внутреннюю среду. Элиминация антигенов предполагает ограничение их субэпителиальной инвазии, создающей прецедент для воспалительной реакции1. Среди эффекторов специфического иммунитета основная роль принадлежит антителам, секретируемым на поверхность слизистых оболочек. Они функционируют в содружестве с барьерными факторами антиинвазивной защиты, таким как (1) резидентные бактерии, подавляющие «приживление» болезнетворных микроорганизмов; (2) перистальтика и мерцание эпителиальных ресничек, содействующие «вымыванию» потенциальных патогенов мукозальными секретами; (3) вещества типа соляной кислоты и желчных кислот, создающих неблагоприятную среду для микробов; (4) мукозальные секреты (муцины), защищающие эпителиоциты от контакта с инфекционными агентами; (5) биоцидные и биостатические факторы (лактоферрин, пероксидаза, лизоцим, катионные белки и др.).

Масштаб работы впечатляет: под контролем находится около 400 м² общей поверхности слизистых оболочек (для сравнения площадь кожных покровов взрослого человека – 1,8 м²). Лимфоидные образования слизистых оболочек объединяют более половины всей лимфоидной ткани, а ежедневная секреция иммуноглобулинов в полость кишечника человека превосходит дневную продукцию сывороточных иммуноглобулинов (~ 40 мг кг^-1 для секреторного IgA и ~ 30 мг кг^-1 для IgG крови). Это говорит о том, что по крайней мере в количественном отношении слизистые оболочки (прежде всего кишечника) – наиболее важный орган гуморального иммунитета.

В систему мукозального иммунитета входят лимфоидные ткани, ассоциированные со слизистыми оболочками пищеварительного, респираторного и мочеполового тракта. С морфологической и функциональной точки зрения их можно разделить на две основных категории – организованные и диффузные скопления клеток. Первые представлены множеством одиночных узелков в подслизистой оболочке, которые не отграничены соединительнотканной капсулой и напоминают фолликулы лимфатических узлов (рис. 1-12). Наиболее мощного развития они достигают в кишечнике, где при слиянии образуют групповые фолликулы, которые в классическом виде представлены пейеровыми бляшками тонкого кишечника (рис. 2-12) и аппендикса. С известным приближением сюда можно отнести и миндалины глоточного лимфоидного кольца Вальдеймера-Пирогова.

Диффузная ткань состоит из лимфоцитов, располагающихся над базальной мембраной между эпителиальными клетками (межэпителиальные лимфоциты) и в субэпителиальной ткани (собственная пластинка, lamina propria, слизистой оболочки). Большинство межэпителиальных лимфоцитов представлено различными вариантами Т-клеток, в собственной пластинке доминируют В-лимфоциты и плазматические клетки. Именно здесь происходит образование основной массы антител, мобилизуемых на поверхность слизистых оболочек (cм. ниже). Межэпителиальные лимфоциты выполняют вспомогательные функции, участвуя в дифференцировке антителопродуцирующих клеток, а также поддерживают слизистую оболочку в состоянии «физиологического воспаления», что необходимо для опережающих антиинвазивных реакций.

Решая общую задачу, лимфоидные фолликулы и «неорганизованные» лимфоциты выполняют разные функции. Первые обеспечивают индукцию иммунного ответа, вторые – его реализацию, т.е. представляют соответственно индуктивные и эффекторные зоны иммунного ответа. И те и другие отличаются рядом особенностей, характерных для мукозального иммунитета. Это прежде всего касается его главного содержания – секреторных антител, образование которых зависит от антигениндуцированной дифференцировки В-лимфоцитов, стартующей в лимфоидных фолликулах. Ее своеобразие связано с костимулирующими (хелперными) сигналами, получаемыми из микроокружения (цитокины, контактные взаимодействия). Определенный вклад вносят стимулы, исходящие из нормальной микрофлоры, часть из которых имеет региональную специфику.

О значении нормальной микрофлоры для развития лимфоидной ткани слизистых оболочек говорит резкое сокращение мукозального лимфоидного аппарата у безмикробных животных и его увеличение при переходе на нестерильный рацион. Кроме прямого воздействия, лимфоцитотропные эффекты микробных продуктов могут быть опсоредованы через цитокины, секретируемые дендритными и эпителиальными клетками.

У новорожденных лимфоидные фолликулы в стенке кишечника отсутствуют. Они появляются в конце первой недели жизни и численно возрастают к подростковому возрасту. Стимулами, исходящими из микрофлоры, можно объяснить максимальное развитие лимфоидных фолликулов в слизистой оболочке кишечника, где микробная нагрузка особенно велика. Напротив, в мочевыводящей системе, которая в норме почти стерильна, лимфоидные фолликулы единичны.

Рис. 1. Лимфоидные фолликулы (темные точки) в стенке поперечной ободочной кишки девочки 4 лет. Макропрепарат, окраска по Hellman. Увел. 0,7 (М.Р. Сапин. Иммунные структуры пищеварительной системы. М., Медицина.1987).

Рис. 2. Групповые фолликулы (пейеровы/лимфоидные бляшки) различной формы и величины в стенке подвздошной кишки девочки 6 мес. 1 – лимфоидные бляшки, 2 – одиночные лимфоидные фолиикулы. Макропрепарат, окраска по Hellman. Увел. 0,7 (М.Р. Сапин. Иммунные структуры пищеварительной системы. М., Медицина.1987).

Завершив дифференцировку, мукозальные В-лимфоциты обретают два важных признака – они закрепляют в своей памяти программу о синтезе полимерных (обычно димерных) IgA-антител и получают рецепторы хоминга (возврата), позволяющие им возвращаться в слизистые оболочки. Процесс завершается выселением В-лимфоцитов в диффузную лимфоидную ткань, т.е. в эффекторные зоны мукозального иммунитета. Кроме слизистых оболочек пищеварительного, респираторного и урогенитального трактов, в зону действия механизма «возврата» входят слюнные и слезные железы, конъюнктива, евстахиева труба, среднее ухо, параназальные синусы, молочные железы, т.е. по сути все ткани, снабженные аппаратом внешней секреции.

Предпочтение отдается тому отделу, где В-лимфоциты прошли первичную дифференцировку (например, большинство клеток, активированных в пейеровых бляшках эмигрирует в собственную пластинку кишечника). Кроме того функциональная стыковка между различными отделами слизистых оболочек неодинакова, отражая компартментализацию (специализацию) общей системы мукозального иммунитета. Это проявляется в том, что количество антител в разных секретах колеблется в зависимости от места апликации антигена.

Индуктивная фаза. Поступление антигенов в лимфоидную ткань слизистых оболочек происходит через специализированные эпителиальные клетки, покрывающие лимфоидные фолликулы. Они были впервые обнаружены над пейеровыми бляшками и благодаря особенностям своей мембраны (отсутствие щеточной каймы и тонкий слой гликокаликса), получали название «М-клеток». Избирательность их локализации объясняется тем, что дифференцировка М-клеток из стволовых клеток эпителия возбуждается цитокинами лимфоидных фолликулов. Лишенные лизосомальных протеаз, характерных для энтероцитов, М-клетки обладают способностью к везикулярному транспорту нативных макромолекул в субэпителиальную ткань. Этим обеспечивается доставка антигенов в зоны индукции иммунного ответа и их взаимодействие с клетками иммунной системы1. Кроме тонкого и толстого кишечника, М-клетки обнаружены в эпителиальном покрове миндалин, аденоидов и респираторного тракта. Наряду со значительным числом лимфоидных фолликулов это говорит о том, что именно здесь сконцентрированы главные зоны индукции мукозального иммунитета.

Образование секреторных антител складывается из нескольких этапов. После первичной дифференцировки, вызванной реакцией на антиген, антигенчувствительные В-лимфоциты субэпителиальных лимфоидных фолликулов эмигрируют в региональные лимфатические узлы (мезентериальные, бронхиальные и пр.), где продолжают специализацию в направлении IgA-клеток памяти. Затем через грудной проток они попадают в кровяное русло и, используя механизм возврата, выходят в диффузную лимфоидную ткань слизистых оболочек, завершая созревание в клетки, нацеленные на продукцию IgA2. Подвергаясь антигенной реактивации, В-лимфоциты трансформируются в плазматические клетки, секретирующие IgA-антитела.

О целеустремленности, с которой идет дифференцировка мукозальных В-лимфоцитов, говорят следующие показатели, характеризующие содержание IgA-позитивных клеток в лимфоидной ткани кишечника по ходу миграционного маршрута: пейеровы бляшки (индуктивная зона) ~ 2 %, брыжеечные лимфоузлы и грудной проток ~ 50 %, собственная пластинка слизистой оболочки (эффекторная зона) – 75-90 %.

Период полужизни лимфоцитов после их возвращения в слизистую оболочку варьирует от нескольких дней до нескольких месяцев. Это соответствует распространенному мнению об относительно короткой памяти секреторного иммунитета, хотя есть данные, что она сохраняется в течение нескольких лет.

Эффекторная фаза. При стимуляции антигеном В-лимфоциты памяти, закрепившиеся в диффузной лимфоидной ткани слизистых оболочек, превращаются в плазматические клетки, синтезирующие IgA-антитела.Мукозальный IgA является полимером двух (реже более) молекул, скрепленных пептидной J-цепью (от англ. join – соединять). Такая конструкция обеспечивает транспорт антител на поверхность слизистых оболочек через эпителиоциты (рис. 3-12). Этот непростой механизм, называемый «трансцитозом», позволяет преодолеть эпителиальный барьер, межклеточные

контакты которого плотно скреплены между собой, препятствуя прохождению макромолекул1.

Рис. 3. Транспорт IgA через эпителиальную клетку (трансцитоз). J – пептид, образующий IgA-димеры; pIgR – полимерный Ig-рецептор; S – секреторный компонент. Синтез S-компонента эпителиальными клетками (показан в виде спиралей) не зависит от IgA-транспорта, т.е. выделение S-компонента происходит в свободной форме или после связывания с IgA (D.P. Stites, A.J. Terr (eds.). Basic and Cellular Immunology. 7^th ed. Appleton & Lange. 1991).

Трансцитоз начинается с взаимодействия между J-цепью и ее рецептором на базолатеральной поверхности эпителиоцита (участок, обращенный к собственной пластинке). Он называется полимерным Ig-рецептором (рIgR), так как связывается с полимерными иммуноглобулинами, т.е. J-содержащими молекулами IgA и IgM. Комплексы pIgR-IgA подвергаются эндоцитозу и в составе эндоцитарных везикул транспортируются в апикальную часть клетки2. pIgR подвергается протеолизу и после слияния везикулярной и плазматической мембран IgA с фрагментом pIgR (он называется «секреторным компонентом») переходит в мукозальный секрет. Комплекс IgA (обычно в димерной форме) и секреторного компонента называется «секреторным IgA» (sIgA). S-компонент защищает sIgA от действия протеаз мукозальных секретов, в том числе бактериальной природы.

Иммуноглобулины мукозальных секретов действуют как нейтрализующие антитела. Связываясь с антигенами, они препятствуют проникновению патогенных агентов (живых микроорганизмов, токсинов, аллергенов) в субэпителиальную ткань, содействуя их удалению с экскретами. Не исключено, что нейтрализующая активность антител проявляется и внутри эпителиальных клеток, по ходу трансцитоза. Допускается, например, что, связывая внутриклеточные вирионы и вирусные субкомпоненты, они возвращают их на поверхность слизистых оболочек, содействуя элиминации.

Секреторные антитела действуют без подключения дополнительных эффекторов иммунитета, таких как фагоциты и комплемент. Это определяет бесконфликтность элиминационного процесса, который ограничивается поверхностью слизистых оболочек. При субэпителиальной инвазии в процесс включаются гуморальные факторы и клетки крови. Это требует воспалительной реакции, которая при высокой агрессивности инвазивного агента ведет к патологии.

Тесты для самоконтроля

Дата добавления: 2014-01-14