Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Аспергиллез легких

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 192 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 > Следующая >>>

Глава 1

МЕХАНИЗМЫ ЗАЩИТЫ

МЛЕКОПИТАЮЩИХ ПРОТИВ ГРИБОВ

ASPERGILLUS FUMIGATUS

РОЛЬ ВРОЖДЕННОЙ СИСТЕМЫ ИММУНИТЕТА

1.1.

В ЗАЩИТЕ ОТ ПАТОГЕНОВ, ПОПАДАЮЩИХ

ИНГАЛЯТОРНЫМ ПУТЕМ

Основную роль в защите от непатогенных или условно-пато генных микроорганизмов, а также в элиминации любого генетически чужеродного материала из организма играет неспецифический, или врожденный иммунитет. Споры гриба A. fumiga- tus попадают в организм респираторным путем. У здоровых людей споры обычно удаляются из органов дыхания посредством мукоцилиарного клиренса, который является важнейшим фактором элиминации инородных частиц. Движение слизи по эпителиальным цилиарным клеткам в мелких воздушных путях составляет 0,5–1,0 мм/мин и в больших — 5–20 мм/мин. Известно, что первой линией защиты дыхательной системы от проникновения инородных частиц является аэродинамический ба рьер. Частички взвеси в воздушном потоке имеют склонность оседать на поверхность, если они больше 20 мкм. Большая часть частиц размером 5–10 мкм ударяется и прилипает к зад ней стенке глотки, где находится лимфоидное кольцо. Боль шинство видов грибов Aspergillus имеют споры диаметром от 2 до 4 мкм (À. fumigatus — 2,5–3 мкм), что дает им возможность при ингалировании глубоко проникать в дыхательные пути и достигать альвеол (рис. 2). Одна из гипотез объясняет вирулен тность A. fumigatus по сравнению с другими грибами маленьки ми размерами спор, поскольку глубина проникновения спор способствует замедлению их элиминации из дыхательных путей [Mullins J. et al.,1976].

Ðèñ. 2. Сравнительные размеры спор грибов и бронхиолы человека

(ïî Sennekamp, 1984)

Роль эпителиального барьера

в защите от грибных инвазий

Эпителий бронхо-легочной системы является одним из ворот входа инфекции наравне с эпителием желудочно-кишечно го тракта и кожей. На поверхность эпителия легких попадает множество разнообразных микроорганизмов, как патогенных, так и безвредных, примером которых являются аллергены. Эпителиальные клетки выполняют функцию первой линии защиты организма от патогенной инвазии, являясь, таким об разом, частью врожденной системы иммунитета. В процессе эволюции ряд патогенов приобрел свойства, противостоящие атаке иммунной системы, вызывая апоптоз клеток эпителия; выделяя факторы, препятствующие фагоцитозу и эндоцитозу; блокирующие пролиферацию эпителиальных клеток; препятст вующие внутриклеточному перевариванию патогенов, и др. Механизмы успешной инвазии легких грибами рода Aspergillus до сих пор не известны полностью. Общепринято, что клетки респираторного эпителия активно реагируют на споры грибов продукцией различных факторов, усиливающих фагоцитоз

спор резидентными макрофагами и эндоцитоз самими эпите лиальными клетками. Показано, что захват спор и гифов гри бов является селективным и зависит от стадии развития спор [Alekseeva L. et al., 2009]. Аспергилла является условно-патоген ным грибом, размножающимся на минеральных остатках и играющим значительную роль в цикле переработки углерода и азота. Аспергилла производит гаплоидные споры, которые встречаются в воздухе повсеместно и всегда в небольшом коли честве присутствуют в воздухе наших домов. Аспергилла может при определенных условиях вызывать различные виды пато логии, включая аллергический бронхолегочный аспергиллез, хронический некротизирующий аспергиллез, инвазивный ас пергиллез и аллергический альвеолит. Проявления различных форм заболевания зависят от состояния иммунной системы бо льного и наличия других заболеваний легких, например предсу ществующей астмы. При полноценной иммунной системе попадающие в небольшом количестве на поверхность легочного эпителия споры и гифы гриба удаляются за счет движения реснитчатого эпителия, секретирующего слизь. Однако этого бывает недостаточно при снижении функций профессиональных клеток врожденной системы иммунитета. В норме на поверхности легочного эпителия, среди реснитчатых клеток, находятся резидентные макрофаги, способные фагоцитировать те споры и гифы гриба, которые не удаляются за счет мукоцилиарного клиренса. При нарушении иммунной компетентности организма снижается число резидентных макрофагов, что приводит к инвазии гриба внутрь эпителиального слоя. Для полноценной защиты легких требуется скоординированная работа клеток эпителия легких, резидентных макрофагов, нейтрофилов и фа гоцитов периферической крови, а при тяжелых формах инва зии — активация адаптивного иммунного ответа.

Механизмы инвазии легких

грибами рода Aspergillus

Протеазы

В том случае, если споры гриба задерживаются на поверхно сти респираторного эпителия, они начинают вырабатывать ме таболиты, обладающие протеазной (ферментативной) активно стью и повреждающие окружающие клетки [Monod M. et al., 1999; Kauffman H. et al., 2000]. Сериновые протеазы гриба Af äå

градируют белки внеклеточного матрикса легких: эластин, кол лаген I и II типов, фибронектин [Iadarola P. et al., 1998]. В резу льтате действия протеаз наблюдается десквамация эпителия и выброс провоспалительных цитокинов интерлейкинов (ИЛ) 6 и 8 [Monod M. et al., 1999; Kauffman H. et al., 2000]. Роль протеаз Af в десквамации эпителия легких была подтверждена отменой данного эффекта при использовании ингибиторов протеаз. В модельных экспериментах на мышах была показана необходи мость присутствия протеаз Af для индукции IgE-ответа [Kurup V. et al., 2001].

Торможение апоптоза клеток эпителия

При попадании спор гриба в легкие эпителиальные клетки захватывают их путем эндоцитоза. Поскольку в клетках эпите лия нет механизма внутриклеточного киллинга патогенов, ре акцией на инвазию является апоптоз эпителиальных клеток, содержащих споры, что в норме привлекает резидентные макрофаги, которые, в свою очередь, могут убивать споры. Было показано, что, в отличие от ряда других грибов (C. cladosporioi- des, A. nidulans, A. niger, A. oryzae), споры Af, а также A. flavus подавляют апоптоз эпителиальных клеток, препятствуя хомингу макрофагов и нейтрофилов к месту инфекции [Femenia F. et al., 2009]. Торможение апоптоза дает время для прорастания спор грибов, что является одним из механизмов инвазии гриба Af.

Механизмы защиты

эпителиального барьера млекопитающих

Гуморальные факторы защиты

Белки-сурфактанты, входящие в состав слизи

верхнего слоя эпителия легких

В состав слизи входит несколько белков, называемых сур фактантами, которые обладают бактерицидной и фунгицидной активностью. Легочные сурфактанты состоят из белково-липид ного комплекса и относятся к группе растворимых молекул, на зываемых рецепторами, распознающими структуры патогенов (PRRs — от «pattern recognition receptors»). PRRs является боль шой группой молекул, участвующих самым непосредственным образом в защите организма за счет прямого литического дейст вия; регуляции провоспалительного каскада медиаторов; учас

тия в хемотаксисе фагоцитов и других клеток крови к месту ин вазии грибами; а также в репарации поврежденного эпителия легких (табл. 1). У человека выявлено 4 типа сурфактантов (SP): A,B,CиD.Сурфактанты SP-A и SP-D являются членами се мейства коллектинов, получивших свое название по структуре, N-конец которых гомологичен коллагену, а С-конец — С-типу лектинов (коллектины). Домен, гомологичный С-типу лектинов, имеет несколько Ca

-зависимых участков связывания сахаров [Zelensky, Gready, 2009]. Большое количество работ посвящено изучению роли сурфактантов и коллектинов в противогрибном ответе. Известно, что коллектины связываются с грибами A. fu migatus, C. albicans и другими зависимым от кальция образом [Madan T. et al., 1997; Crouch E. et al., 1998]. Связывание спор и конидий грибов блокировалось избытком маннозы, мальтозы и 1,3-b-глюкана [Goldman R. et al., 1999; Luther К. et al., 2007]. Для детального определения роли различных сурфактантов были получены мыши с делецией SP-A

–/–

èëè SP-D

–/–

, что позволило показать различную роль этих коллектинов в противогрибном ответе на Af.

Таблица 1

Специфичность коллектинов

Лектины С-типа Мишень связывания Af PRRs Ссылка

Сурфактант SP-A

Сурфактант SP-D

Фиколин-1

Фиколин-2

Фиколин-3 GlcNAc, GalNAc, D-фукоза ? Krarup A. et al., 2004

Лектин, связывающий маннозу (MBL)

Длинный пентраксин 3 (РТХ3)

Ацетилманнозамин, L-фукоза, мальтоза, липиды

D-мальтоза, манноза, глюкоза

GlcNAc, GalNAc, сиаловая кислота

1,3-b-d-глюкан; N-ацетилманнозамин, GlcNAc, GalNAc

N-ацетилглюкозамин; L-фукоза, манноза, N-ацетилманнозамин

Фиколин-2

Манноза, мальтоза 1,3-b-глюкан

Мальтоза, манноза

? Liu Y. et al., 2005

1,3-b-d-глюкан

Манноза

Непрямое через фиколин-2

Brummer E., Stevens D., 2010

Ma Y. et al., 2004; Krarup A. et al., 2004

Brummer E., Stevens D., 2010

Moalli F. et al., 2010; Ma Y. et al., 2009

Сурфактант SP-A

Было показано, что SP-A

–/–

мыши более чувствительны к

респираторным патогенам Streptococci, S. aureus, P. aeruginosa,

K. pneumoniae, вирусу гриппа А, M. pneumoniae, P. carinii è H. inf luenzae, по сравнению с диким типом мышей [Zhang L. et al.,

2002; LeVine A. et al., 2004]. При этом эти мыши были также устойчивы к аспергиллезу, как аллергическому, так и инвазив ному, как и дикий тип мышей [Madan T. et al., 2001; 2005; 2010; Atochina E. et al., 2003; Erpenbeck V. et al., 2006].

Сурфактант SP-D

Ìûøè SP-D

–/–

были более чувствительны как к ряду патоге нов (синцитиальный вирус, P. carinii), òàê è ê Af [Haczku А. et al., 2001; Madan T. et al., 2001; 2005, 2010; Atochina E. et al., 2004; Le Vine A. et al., 2004; Erpenbeck V. et al., 2006]. Интраназальное вве дение рекомбинантного rhSP-D снижало симптомы и смертность мышей в модели инвазивного аспергиллеза [Haczku A. et al., 2001].

Сурфактанты SP-B и SP-C

SP-B и SP-C менее вовлечены в защиту легких от патогенов, хотя имеются данные, что при некоторых аллелях SP-B, -C наблюдается предрасположенность к тяжелым формам респираторных инфекций [Cameron H. S. et al., 2005; Puthothu B. et al., 2007]. Данные о роли SP-B и SP-C в ответе на Af ограничены. Гиперэкспрессия SP-B повышала устойчивость к инвазивному аспергиллезу [Yang L. et al., 2010].

Лектин, связывающий маннозу

(MBL — îò mannose-binding lectin)

MBL также относится к коллектинам. Генетическое повыше ние экспрессии MBL в мышиной модели инвазивного аспергил леза увеличивало выживание мышей [Kaur S. et al., 2007]. Дефи цит MBL является фактором риска инвазивного аспергиллеза у иммунодефицитных больных [Crosdale D. et al., 2001; Vaid M. et al., 2007]. Однако генетическая инактивация экспрессии гена MBL не только не ухудшала выживание мышей, но увеличивала его, что не позволяет считать MBL основным фактором гумора льной защиты против грибов Af [Clemons K. et al., 2010].

Фиколины

Семейство фиколинов, также относящееся к растворимым PRRs, было открыто недавно [Runza V. et al., 2008]. У человека идентифицировано три типа: фиколины 1–3 [Ma Y. et al., 2004; Liu Y. et al., 2005; Runza V. et al., 2008]. Фиколины экспрессиру ются в печени и легких, а также выявляются в крови. Среди фи колинов только фиколин-2 имеет значение в защите от грибов Af благодаря способности связываться 1,3-b-d-глюканом, экспрес сированным на поверхности Af [Ma Y. et al., 2009].

Длинный пентраксин 3 (PTX3)

PTX3, также относящийся к семейству растворимых PRR, имеет большое значение в распознавании и опсонизации спор гриба Af [Moalli F. et al., 2010], N-конец которого связывается с конидиями, а С-участок участвует в связывании комплекса с фа гоцитами через иммуноглобулиновый рецептор FcgR. В норме данный белок не экспрессирован в легких и даже в крови находится в низкой концентрации, однако быстро высвобождается нейтрофилами при их активации [Jaillon S. et al., 2007]. PTX3 связывается с фиколином-2, а полученный комплекс способствует фиксации компонентов комплемента на поверхности спор и мицелия Af [Ma Y. et al., 2009].

Секреторный IgA

Иммуноглобулины класса А относятся к важной линии защиты мукозальной поверхности. Однако больные с дефицитом IgA чаще имеют проблемы с бактериальными инфекциями (H. influenzae è S. pneumoniae) [Cunningham-Rundles C. et al., 2001]. IgA не играет протективной роли в защите от Af.

Цитокины и монокины

Цитокины и монокины являются белками острой фазы, вы рабатываемыми различными клетками в ответ на определенный сигнал, полученный через мембранный рецептор. Эпителиаль ные клетки при встрече со спорами Af продуцируют ряд цитоки нов, вызывающих активацию резидентного иммунного ответа. В первую очередь продуцируются интерферон a (IFN-a), фактор некроза опухолей a (TNF-a), интерлейкин (IL) 1a è IL-1b, затем IL-6, хемокины IL-8, моноцитарный хемоаттрактантный белок MCP, макрофагальный воспалительный белок MIP [Goodyear A. et al., 2012].

b-Дефенсины

Дефенсины — эволюционно древние (известны еще у расте ний) короткие антимикробные катионные пептиды, обладаю щие прямой литической активностью. Все эпителиальные клет ки продуцируют дефенсины как первую линию защиты от пато генов. Дефенсины делятся на a-, b-èq-дефенсины, которые отличаются друг от друга расположением связей между цистеи нами [Ganz T., Weiss T., 1997]. Человеческий b-дефенсин (hBD) продуцируется преимущественно эпителиальными клетками [Garcia J. et al., 2001; Jia H. et al., 2001; Schutte B. et al., 2002; Kao C. et al., 2003]. Показан прямой киллинг микроорганизмов де фенсинами [Garcia J. et al., 1997; Jia H. et al., 2001; Schutte B. et al., 2002; Kao C. et al., 2003]; киллинг спор Af кроличьими кати онными пептидами из нейтрофилов [Levitz S. et al., 1986]; а так же активность hBD2 против Af [Okamoto T. et al., 2004].

Клеточные факторы защиты

Коллектины I типа часто формируют мультимерные комплексы, что позволяет собрать споры и облегчить их фагоцитоз резидентными макрофагами, увеличивая эффективность фагоцитоза [Kuroki Y. et al., 2007; Brummer E., Stevens D., 2010].

Резидентные альвеолярные макрофаги (RAMs)

Среди фагоцитов резидентные альвеолярные макрофаги являются первой линий активной защиты. Они могут фагоцитировать и убивать за счет кислородного взрыва споры Af без привле чения других клеток [Philippe B. et al., 2003; Ibrahim-Granet O. et al., 2003]. RAMs отличаются от резидентных макрофагов крови и других органов по фенотипу [Taylor M., Bochner B., 2000]. RAMs экспрессируют рецептор, распознающий b-глюкан, дектин-1, и почти не экспрессируют CD11b и F4/80, маркеры, характерные для резидентных макрофагов, например, перитонеальной поло сти. RAMs могут контролировать инфекцию только при малом количестве попадающих спор [Hope W. et al., 2010]. Увеличение количества спор приводит к продукции хемоаттрактантов ИЛ-1, ФНО-a, MIP1a и других, которые стимулируют хоминг нейтро филов [Sano H. et al., 2000; Kamberi M. et al., 2002]. Схематиче ский путь процессинга спор гриба Af иммунной системой млеко питающих приведен на рис. 3.

Ðèñ. 3. Схематический путь процессинга спор гриба Af

иммунной системой млекопитающих.

После попадания в альвеолы споры гриба Af оседают на слизи мукозального

эпителия (1), где они опсонизируются фиколином-2, связывающим непосредственно

1,3-b-d-глюкан стенки спор (2). Комплексы спор Af с фиколином-2 смываются

мукоцилиарным движением в кишечник, где они перевариваются ферментами

желудочного сока. При повышении концентрации спор в воздухе и, соответственно,

в легких, часть спор захватывается RAMs, находящимися между цилиарными клетками

(3). RAMs экспрессируют дектин-1, взаимодействующий напрямую с 1,3-b-d-глюканом на поверхности спор. При фагоцитозе спор RAMs посылают сигнал за счет продукции

хемоаттрактантов, привлекающий первую волну PMN (4). Дополнительная связь RAMs

со спорами Af осуществляется через TLR4, взаимодействующий с пептидогликанами

стенки спор. PMN продуцируют PTX3, фагоцитируют споры, выделяют факторы,

усиливающие хоминг нейтрофилов крови (5). Взаимодействие RAMs и PMN со спорами

вызывает фагоцитоз спор и внутриклеточный лизис спор в фагосомах за счет

продукции активных форм кислорода. При достаточном количестве мигрирующих

в место инфекции PMN наблюдается массивный киллинг спор (6)

и очистка легких от инфекции (7)

Как и все фагоциты, RAMs экспрессируют на своей поверх ности мембранно-ассоциированные PRRs, называемые toll-по добными рецепторами (TLRs — от toll-like receptors); а также лектиновые рецепторы C-типа (CLR — от C-lectin receptors).

Рецепторы системы TLRs

Основными TLRs, экспрессированными на поверхности всех фагоцитов, являются TLR2 и TLR4. В иммунокомпетентном ор ганизме дефицит этих рецепторов не сказывается на устойчиво сти мышей к аспергиллезной инфекции. При индукции имму носупрессии мыши с дефицитом TLR2

–/–

èëè TLR4

–/–

более чувствительны к инвазивному аспергиллезу [Bellocchio S. et al., 2004; Balloy V. et al., 2005; Chignard M. et al., 2007]. RAMs преи мущественно экспрессируют TLR2 (табл. 2), которые распозна ют фрагменты клеточной стенки спор и гифов [Netea M. et al., 2004; 2006]. TLR4 в большей степени экспрессирован на нейтрофилах. RAMs распознают споры и мицелий грибов за счет различных комбинаций TLRs [Netea M. et al., 2006]. Связывание TLRs с лигандами вызывает сигнальный каскад через связывание с белком, называемым MyD88, с последующей активацией транскрипционного фактора NF-kB и продукцией цитокинов и хемокинов, активирующих врожденный, а затем и адаптивный иммунный ответы [Willment J., Brown G., 2008].

Таблица 2

Экспрессия различных TLRs на клетках иммунной системы

Òèï

PMN** Макрофаги

PRR*

TLR1 ++++ + + Bourke E. et al., 2003; Muzio M. et al., 2000

TLR2 ++++ ++++ + Muzio et al., 2000; Hornung V. et al., 2002

TLR3 – + ++++ Bourke E. et al., 2003; Muzio M. et al., 2000

TLR4 ++++ ++ + Bourke E. et al., 2003; Muzio M. et al., 2000

TLR5 – + ++++ Bourke E. et al., 2003; Muzio M. et al., 2000

TLR6 ++++ + + Bourke E. et al., 2003

TLR7 – ++++ + Ibid

TLR8 – + ++++ Ibid

TLR9 – – – Ibid

TLR10 – – – Ibid; Hornung V. et al., 2002

* PRR — pattern recognition receptor.

** PMN — polymorphonuclear leukocytes

Дендрит-

íûå

клетки

Ссылка

<<< < Предыдущая 12 / 192 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]