Травматология и ортопедия. В трёх томах. Шапошников Ю.Г. / Травматология и ортопедия. Руководство для врачей. Том 1. Шапошников Ю.Г

Продолжение

172

Продолжение

173

Продолжение

174

Продолжение

175

Г Л А В А 9

ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Нервная, эндокринная и иммунная системы являются интегративными системами организма, обеспечивающими его целостность и саморегуляцию на протяжении всей жизни. Иммунная система осу­ ществляет «самоузнавание» всех клеточных элементов тела, необ­ ходимое для согласованной деятельности клеток и органов в пределах единого организма. Кроме того, иммунная система обеспечивает противомикробную защиту, способствует репарации поврежденных участков, регулирует процессы регенерации и развития клеточных элементов. Состояние иммунной системы в значительной мере от­ ражает «качество здоровья» каждого организма, определяет особен­ ности течения заболеваний и анатомо-функциональное восстанов­ ление.

9 . 1 . ИММУНОРЕАКТИВНОСТЬ В НОРМЕ

Антигены гистосовместимости. Все живые организмы обладают рас­ познающими рецепторами или клеточными системами, способными отличать белки организма-хозяина от чужеродных. Распознавание происходит на клеточной поверхности, где осуществляется широкий обмен ионов, метаболитов и биомолекул. Открытие одной из таких систем у позвоночных было основано на обнаружении способности организма отторгать чужеродный трансплантат. У мышей она по­ лучила название системы белков тканевой совместимости — Н (от Histocompatibility), включающей Н-гены и их производные Н-ан- тигены. Благодаря дальнейшему прогрессу в области иммуногенетики был открыт суперген — Major Histocompatibility Complex (МНС), контролирующий синтез сильных трансплантационных, или лейко­ цитарных, антигенов. У людей такой комплекс генов/антигенов называют HLA, у мышей Н-2, у крыс RTLA, у свиней SLA и т. д.

МНС-подобные структуры найдены и у беспозвоночных, что свидетельствует об их давнем эволюционном происхождении. Есть основания думать, что система МНС возникла в процессе Эволюции вместе с половым способом размножения и достигла высокой дифференцировки при внутриутробном способе вынашивания по­ томства.

В зависимости от биологического происхождения МНС-антигены (и антитела к ним) подразделяют на аутологичные (собственные), сингенные (отличия в пределах одной инбредной линии), аллогенные (отличия в пределах одного биологического вида) и ксеногенные (межвидовые отличия). В таком же смысле используют термины

176

Рис. 9.1. Строение антигенов гистосовместимости человека (HLA) I и II классов (схема). Объяснение в тексте.

«сингенные, аллогенные, ксеногенные антитела, лимфоциты» — при их искусственном переносе, «виды иммунизации» и т. д. Термин «полуаллогенный» относится к плоду, который всегда наполовину совместим с матерью.

МНС-антигены располагаются на плазматической мембране всех содержащих ядро клеток, они одинаковы для всех органов и тканей данного индивидуума, варьирует лишь плотность этих антигенов (их экспрессия) на клеточной мембране. Иногда эти антигены ча­ стично замаскированы, что характерно для некоторых тканей опор­ но-двигательного аппарата. Уникальна способность МНС-антигенов вызывать пролиферацию аллогенных лимфоцитов в культуре клеток; по интенсивности пролиферативного ответа культивируемых лим­ фоцитов можно судить о силе МНС-антигенов, их иммуногенности, степени несовместимости донора и реципиента. МНС-антигены мож­ но также идентифицировать по их взаимодействию со специфиче­ скими антителами, поэтому моноклональные антитела служат наи­ более распространенным реагентом при типировании МНС-антиге­ нов.

МНС-гены и их белковые продукты подразделяют на три основ­ ных класса (рис. 9.1). Антигены I класса, выявляемые с помощью антител, экспрессированы почти на всех клетках, имеют тяжелую полипептидную цепь, нековалентно связанную с /?-микроглобули­ ном. Последний обеспечивает стабильную связь МНС-антигенов с

177

клеточной мембраной. Эти антигены взаимодействуют с микробными и неинфекционными продуктами, а такой комплекс распознается цитотоксическими Т-лимфоцитами.

МНС-антигены II класса экспрессированы преимущественно на иммунокомпетентных Т-клетках и В-лимфоцитах, моноцитах, ре­ зидентных макрофагах. Антигены этой серии гетеродимеры вклю­ чают две полипептидные цепи. Экспрессия МНС-антигенов II класса определяется генами иммунного ответа (Jr-генами) и влияет на интенсивность иммунологических реакций. Гены этого класса вли­ яют не только на взаимодействие иммунокомпетентных клеток и уровень иммунного ответа, но и на такие феномены, как миелопоэз, метаболизм в опухолях, уровень репарации и регенерации клеточной ДНК, размеры тела, степень плодовитости. Антигены МНС II класса чаще определяют в культуре лимфоцитов, т. е. с помощью клеточ­ ных, а не серологических тестов.

Генетически детерминированная чувствительность организма к некоторым заболеваниям связана преимущественно с МНС-генами II класса. Установлена связь генотипа с такими заболеваниями, как анкилозирующий спондилоартрит, ревматоидный полиартрит, рас­ сеянный склероз, инсулинзависимый диабет, миастения и некото­ рыми другими. Некоторые гены II класса, наоборот, определяют резистентность организма к ряду заболеваний, служат генами-про­ текторами, в отличие от первых — факторов риска. Так, ревмато­ идный полиартрит чаще встречается у людей, несущих антигены HLA-DR3 и DR4, и реже — у носителей HLA-DR5.

МНС-антигены человека, называемые HLA (Human leukocyte antigen), локализуются в дистальном отделе 6-й хромосомы на уча­ стке в 1—1,5 сантиморганов, включающем 105—10* генов. HLA-ан- тигены I класса контролируются тремя так называемыми классиче­ скими локусами: HLA-A, HLA-B и HLA-C. Недавно описаны еще три локуса генов I класса: HLA-E, HLA-F и HLA-G. Известно, что антигены HLA-G обнаруживают на плаценте человека, клетки ко­ торой обычно не экспрессируют другие антигены I класса. Возможно, растворимые HLA-G-антигены блокируют реакции трансплантаци­ онного иммунитета либо активируют лимфоциты-супрессоры.

Антигены II класса контролируются несколькими локусами, из которых лучше других изучены HLA-DR, HLA-DQ и HLA-DP. Ан­ тигены II класса менее полиморфны, чем антигены I класса, но общее сочетание их образует такую прихотливую мозаику, которая практически неповторима у особей одного биологического вида. Продукты, контролируемые МНС-генами III класса, имеют отно­ шение к сывороточному комплементу и иным неспецифическим иммуномодуляторам.

Антигены II класса образуют прочный комплекс с молекулами чужеродного белка после его переработки макрофагами, входят в состав Т-клеточного рецептора (ТКР) лимфоцитов, с помощью ко­ торого и распознается комплекс чужеродный антиген + МНС • антиген II класса. Из этого следует, что распознавание чужеродных молекул возможно только при условии полной совместимости мак-

178

Плазматическая

клетка

Антитела

Клетки памяти

Рис. 9.2. Взаимодействия иммунекомпетентных клеток и их продуктов (схема). Объяснение в тексте.

рофагов и Т-лимфоцитов (хелперов) по МНС-антигенам II класса. Эффекторные Т-лимфоциты (киллеры/супрессоры) взаимодейству­ ют с чужеродными клетками-мишенями (клетки трансплантатов, опухолей, очага воспаления, инфицированные клетки или подверг­ шиеся мутации) только при условии их совместимости по МНСантигенам I класса. Это свидетельствует о том, что МНС-антигены играют важную роль в регуляции и оптимальном развитии всех иммунологических функций. Для того чтобы избежать иммуноло­ гического истребления, клетки злокачественных опухолей, напри­ мер, меняют состав своих антигенов I класса («сбрасывают» их или приобретают, экспрессируют новые).

Иммунокомпетентные клетки. Главную роль в иммунологиче­

•ских реакциях играют лимфоциты — подвижные носители гене­ тической информации. Лимфоциты свободно проходят через эндотелиальные клетки, стенки капилляров, мигрируют в ткани и способны возвращаться в кровоток и родственные им лимфатиче­ ские узлы. Способность этих клеток приобретать и реализовывать иммунокомпетентность, передавать ее другим клеткам, свободно перемещаться, дифференцироваться и специализироваться обеспе­ чивает функциональное единство иммунной системы и ее цело­ стность (рис. 9.2).

Семейство лимфоцитов включает три главных класса: тимуезависимые Т-лимфоциты, тимуснезависимые В-лимфоциты и естест­ венные киллеры. Клетки, не несущие маркеров указанных разно-

179

видностей, относят к О-лимфоцитам. Т-лимфоциты имеют поверх­ ностные маркеры CD (cellular detected). CD3 — общие Т-лимфоциты первоначально возникают в корковом слое тимуса. В процессе со­ зревания и дифференцировки они приобретают маркеры CD4 (Т-хелперы/индукторы), CD8 (киллеры/супрессоры) и т.д. Зрелые Т-лимфоциты несут на поверхности также ТКР, с помощью которого происходит распознавание чужеродного антигена в комплексе с соб­ ственными МНС-антигенами.

Около 70% лимфоцитов крови относятся к Т-лимфоцитам. Все они экспрессируют маркеры CD3, CD5, CD6, CD7 и CD38. Т-хел- перы (С1)4-клетки) составляют приблизительно 60% перифериче­ ских Т-лимфоцитов, Т-киллеры/супрессоры (С08-клетки) — 25%. Маркер CD3 образует комплекс с ТКР, играющий важную роль не только в распознавании экзогенных антигенов, но и в приобретении толерантности к эндогенным антигенам. ТКР существует в двух изоформах — а/р и у/6; первый, который чаще обнаруживают на мембране лимфоцитов крови, связан с функцией распознавания, второй, характерный для лимфоцитов селезенки, тимуса и лимфа­ тических узлов, имеет отношение к цитотоксическому, киллерному, эффекту и секреции лимфоцитами цитокинов.

Маркер CD4 имеет близкое сродство к иммуноглобулинам, его относительная масса колеблется от 46 до 58 KD. Этот трансмемб­ ранный белок кодируется единственным геном, расположенным на 2-й хромосоме. Маркер CD4 играет решающую роль в дифференцировке тимоцитов, он способен распознавать МНС-антигены II класса. Т-хелперы обеспечивают активацию и пролиферацию В-лимфоцитов и Т-хелперов, большое значение при этом имеет продуцируемый С04+-клетками интерлейкин-2 (ИЛ-2). Они также могут участвовать в реакции отторжения алл©трансплантатов, по­ скольку антитела к CD4 подавляют кризы отторжения. С04+-лим- фоциты неоднородны, среди них выделяют Ti- и Тг-хелперы, раз­ личающиеся по продукции интерлейкинов, интерферонов и других цитокинов. Т-хелперы играют основную роль в развитии иммуни­ тета, при их недостаточности нарушаются взаимодействие Т-клеток с антигенраспознающими клетками, противомикробная защита, про­ дукция антител В-лимфоцитами. Молекула CD4 является мишенью для действия ВИЧ, выраженный дефицит Т-хелперов сопровождает развитие СПИДа.

CD8+-Т-лимфоциты, называемые также цитотоксическими, или киллерными, Т-клетками, играют главную роль в формировании иммунитета к действию бактерий, вирусов, эндогенных и экзогенных паразитов. Активация CD8+ происходит под комплексным влиянием ИЛ-2, адгезивных добавочных молекул и сигналов ТКР. Т-киллеры под влиянием сигнализирующих факторов продуцируют белок—пер- форин, который способствует нарушению целости мембран клетокмишеней; вслед за этим следует цитотоксический удар. Один киллер может лизировать несколько мишеней, совместимых с ним по МНСантигенам I класса. CD8+-T-mierKH продуцируют также у-интерфе- рон и другие цитокины.

180

Подобное же цитотоксическое действие на клетки и опухолевые элементы, инфицированные вирусами и бактериями, оказывают ес­ тественные киллерные клетки (ЕКК), не относящиеся к Т-лимфо- цитам, не имеющие ТКР и не распознающие МНС-антигены. ЕКК присутствуют в организме изначально, для их активации нет не­ обходимости в синтезе ДНК и специфического белка или сигнала от антигенраспознающих макрофагов. Эти клетки являются самой древней первичной системой защиты от инфекционных и мутагенных воздействий.

ЕКК образуются в печени эмбриона, затем «выселяются» в ко­ стный мозг, где участвуют в регуляции процессов пролиферации и дифференцировки кроветворных клеток, предупреждают малигнизацию. Морфологически это большие гранулярные лимфоциты, их характерными поверхностными маркерами являются CD56 и NK1.1. ЕКК могут продуцировать цитокины и активируются под влиянием интерферонов, интерлейкинов, продуктов бактериального происхож­ дения.

Наряду с хелперными и киллерными Т-клетками существуют Т-супрессоры (также CD8+-клетки), ограничивающие избыточную активность иммунологических реакций. Содержание этих клеток в крови (обычно 10—12% от общего количества Т-лимфоцитов) уве­ личивается при злокачественном опухолевом росте и уменьшается при аутоиммунных заболеваниях. С08+-супрессоры продуцируют растворимые супрессорные факторы, поступающие в кровь. Особенно много этих супрессорных продуктов содержится в крови при травмах. Выделяют также альтернативные ЕКК — естественные супрессорные клетки (ЕСК), неспецифически подавляющие дифференцировку лимфоцитов-киллеров и усиленную продукцию ИЛ-2. Наиболее вы­ сокая концентрация этих клеток отмечается в костном мозге и селезенке.

Цитокины представляют собой обширную группу протеинов и по­ липептидов, регулирующих межклеточные взаимодействия. Проду­ центами их являются тканевые макрофаги, моноциты и лимфоциты крови (продукты деятельности лимфоцитов часто называют лимфокинами). К цитокинам относят интерлейкины, интерфероны, опухольнекротический фактор, колониестимулирующие и ростовые факторы. Плейотропные биологические эффекты этих веществ осуществляются через специфические, высокоаффинные рецепторы, находящиеся на поверхности чувствительных к ним клеток. Все цитокины обладают сходными физическими и биологическими свойствами.

Цитокины имеют низкую молекулярную массу, они представлены мономерными либо димерными структурами, действующими как аутокринные или паракринные регуляторы. Цитокины способны ак­ тивировать или подавлять клеточный рост и дифференцировку, усиливать функциональную активность иммунокомпетентных кле­ ток, регулировать противоопухолевую и антимикробную защиту организма.

Еще в 60-е годы было установлено, что гемопоэтические клетки, способные к пролиферации in vitro, образуют клеточные скопления

181