Антибактериальный иммунитет и пути его формирования

Формирование механизмов саногенеза (выздоровления) при различных бактериальных инфекциях лежит в основе некоторых особенностей иммунитета, возникающего в течение таких заболеваний.

Так, при бактериальных инфекциях, возбудители которых продуцируют экзотоксин (дифтерия, столбняк ботулизм, газовая гангрена и др.) ведущую роль в формировании иммунитета играют образующиеся в организме антитела (антитоксины). Взаимодействие молекулы антитоксина и молекулы токсина может приводить к разным результатам:

а). Блокаде рецепторного участка молекулы токсина и, вследствие этого, ограничению фиксации токсина на рецепторах клеток-мишеней;

б). Прямой нейтрализации каталитического (энзиматического, токсического) участка молекулы токсина;

в). образованию иммунного комплекса с нейтрализацией токсического, рецепторного и (или) транслокационного участков (субъединиц) токсина. Такие комплексы фагоцитируются и утилизируются клетками макроорганизма. Однако антитоксические антитела не блокируют адгезию бактерий на поверхности клеток-мишеней и их колонизацию. Вследствие этого, искусственный антитоксический иммунитет не создает полной защиты макроорганизма и не предотвращает фиксацию бактерий на поверхности клеток-мишеней, колонизацию клеток и ткани, размножение бактерий.

При другой группе бактериальных инфекций (менингококковая инфекция, коклюш, легионеллез и др.) решающая роль принадлежит иммунному лизису и фагоцитозу бактерий. Образующиеся при этих заболеваниях IgG инициируют целый ряд антителоопосредованных биологических реакций: а) при фиксации АТ на поверхности бактерий происходит активация комплемента по классическому варианту с образованием мембраноатакующего комплекса и последующим лизисом обнаженных участков мембран бактерий; б) опсонизация бактерий антителами с последующим взаимодействием Fс — фрагментов антител с Fс – рецепторами макрофагов, что приводит к усилению поглотительной и периваривающей активности фагоцита; в) образующийся комплекс «бактериальный АГ – АТ – С1,4,2,3В» фиксируются на рецепторах макрофагов к С3В, что также ведет к усилению поглотительной активности таких комплексов фагоцитами; г)нейтрализация антителами антифагинов, выделяемых бактериями наружу (фактор, препятствующий образованию фагоцитами псевдоподий; фактор, препятствующий миграции макрофагов) или входящих в состав их анатомических структур (М-протеин стрептококков, капсульные вещества пневмококков и др.).

Таким образом, формирующийся при этих заболеваниях иммунитет зависит от уровня циркулирующих IgG, содержания и активности компонентов комплемента, а также от функционального состояния фагоцитов.

К следующей группе бактериальных инфекций, со своими особенностями формирования иммунитета, относятся такие, возбудители которых являются внутриклеточными паразитами, способными длительно существовать внутри фагоцитов и даже размножаться в них (туберкулез, туляремия, бруцеллез, листериоз и др.).

Основными механизмами, позволяющими бактериям осуществлять внутриклеточный паразитизм являются:

1. Блокада фаголизосомального слияния (микобактерии туберкулеза);

2. Резистентность бактерий к действию лизосомальных ферментов (гонококки, стафилококки);

3. Способность бактерий быстро покидать фагосомы после поглощения и длительно пребывать в цитоплазме (листерии).

Для заболеваний с длительным внутриклеточным пребыванием и размножением возбудителя (персистенция) характерно образование гранулем в пораженной ткани. Такие бактерии становятся недоступными для действия антител и гуморальных антибактериальных факторов. Механизм саногенеза и формирования иммунитета при таких заболеваниях связан, прежде всего, с образованием цитотоксических Т-лимфоцитов, оказывающих киллинг-эффект на клетки-мишени, содержание в них паразитирующих бактерий и маркированных рецепторами ГКГС– I, презентирующих АГ этих бактерий.

3.4. Особенности антибактериального иммунитета.

Для этого вида иммунитета особое значение имеет уровень циркулирующих антител, комплемента и функциональное состояние лейкоцитов. Дефекты синтеза антител класса IgG, особенно IgG1 и IgG3, С3-компонента комплемента и неспособность лейкоцитов к завершенному фагоцитозу значительно усиливают риск заболевания бактериальными инфекциями. Антитела в сочетании с комплементом могут оказывать прямое повреждающее действие на бактерии. Особенно чувствительна к литическому действию антител внешняя липидная оболочка грамотрицательных бактерий.

Специфический иммунитет против инфекций, вызванных инкапсулированными бактериями (пневмококки, стрептококки гр. А, менингококки, клебсиелла и др.), зависит от уровня антител против макромолекул клеточной капсулы (капсулярного полисахарида). У грамотрицательных бактерий хорошим иммуногеном является соматический полисахарид.

Любой инфекционный возбудитель — это сложный антигенный комплекс, включающий множество антигенных компонентов, которые можно разделить на фракции — полипептиды, определяющие иммунный ответ к данному полипептиду. Таким образом, иммунный ответ развивается не на микроб или микробный полипептид, а на отдельные пептиды, составляющие низкомолекулярные эпитопы возбудителя.

Ведущую роль в иммунитете к бактериям, образующим экзотоксин, играют антитоксины, нейтрализующие его и препятствующие повреждению тканей. Антитоксический иммунитет развивается при столбняке, ботулизме, дифтерии, газовой гангрене и др.

Различают 3 способа действия антитоксина:

1. Прямая реакция антител с группами, ответственными за токсичность бактерийного продукта;

2. Взаимодействие антитоксина с рецепторными участками токсина, что препятствует фиксации токсина на специфических рецепторах клеток-мишеней;

3. Образование иммунных комплексов, их активный фагоцитоз и, следовательно, ограничение проникновения токсина в ткани.

И тем не менее, напряженный антитоксический иммунитет сам по себе еще не обеспечивает полную защиту и не предотвращает размножение возбудителя в организме реконвалесцента или здорового носителя.

В процессе формирования антибактериального иммунитета отмечается усиление фагоцитоза благодаря:

Опсонизации бактерий антителами с последующим взаимодействием антител с Fc-рецепторами макрофагов;

Нейтрализации антифагоцитарных веществ возбудителя (например, М-белка стрептококка или капсулярных субстанций многих видов бактерий);

Нейтрализации веществ, секретируемых некоторыми бактериями и предотвращающих скопление макрофагов в местах проникновения возбудителя;

Опсонизации самого фагоцита.

Клеточный иммунитет является основой устойчивости против инфекций, возбудители которых имеют внутриклеточный путь размножения (туберкулез, листериоз, сальмонеллез, туляремия, бруцеллез, токсоплазма). Для этих же инфекций характерно появление гранулематозных изменений в инфицированной ткани и развитие ГЗТ, наличие которой служит одним из признаков появления клеточного иммунитета. Кожные реакции ГЗТ на введение микробного аллергена появляются на ранней стадии заболевания, их интенсивность достигает максимума в разгар болезни.

В механизме антибактериального иммунитета существенную роль играют цитотоксические Т-лимфоциты, оказывающие киллинг-эффект на клетки, содержащие паразитирующие в них микробы. Одни субпопуляции иммунокомпетентных клеток (Т-хелперы, Т-эффекторы, ГЗТ, цитотоксические Т-лимфоциты) распознают комплекс, состоящий из фрагментов бактериального антигена и антигенов HLA класса I или II, а другие группы клеток (В-клетки, Т-супрессоры) могут реагировать на непроцессированный антиген.

Многие возбудители инфекций и вакцины способны неспецифически стимулировать антителообразование, фагоцитоз, цитотоксические и другие реакции клеточного иммунитета. Эндотоксины преимущественно усиливают антиинфекционный иммунитет, а экзотоксины во многих случаях подавляют его.

Опубликовано: 06.04.2008 в 19:14

см. Фагоцитоз

Основным механизмом антибактериального иммунитета является фагоцитоз, осуществляемый нейтрофилами и макрофагами. Нейтрофилы также секретируют факторы агрессии (свободные радикалы, протеолитические ферменты, антивитамины, антинутриенты) в тканевую жид­кость для уничтожения бактерий, по разным причинам избегнувших фаго­цитоза.

В антибактериальном иммунитете кроме фагоцитов активное участие принимают и гуморальные факторы врожденной резистентности: лизоцим, компле­мент, С-реактивный белок, естественные антитела и т.д. Порядок вовлечений тех или иных факторов определяется свойствами поверхностных структур бак­териальных клеток.

Как известно, различают грамположительные и грамотрицательные бакте­рии, имеющие принципиальные различия в структуре поверхностных моле­кул.

Грамположительные бактерии

см. Патогенность бактерий

Грамположительные бактерии имеют мощную клеточную стенку, обра­зованную трехмерной решеткой муреина. В связи с этим они чувствительны к действию лизоцима, который наделен активностью мураминидазы — фер­мента, разрушающего муреин.

Грамотрицательные бактерии

Грамотрицательные бактерии имеют сравни­тельно тонкую клеточную стенку, представленную двумерной решеткой му­реина, экранированного липид содержащей мембраноподобной структурой. Таким образом, лизоцим лишен доступа к клеточной стенке грамотрицательных бактерий, которая, в сущности, более чувствительна к его действию, поскольку является однослойной структурой. В то же время липополисахариды мембраноподобного слоя способны активировать каскад комплемента по альтернативному пути. С другой стороны, к поверхностным остаткам манно­зы возможно присоединение маннозосвязывающего протеина, который также наделен способностью активировать комплемент. В любом случае активация комплемента приводит к формированию патологических пор в экранирующей мембраноподобной структуре и к последующим ее локальным деструкциям, обусловленным как осмотическими процессами, так и эстеразной активнос­тью самих компонентов комплемента. Через образованные дефекты лизоцим получает доступ к клеточной стенке и наносит последующий цитолитический удар. В результате разрушения клеточной стенки оголяется цитолемма бакте­риальной клетки, содержащая большое количество фосфорилхолина и леци­тина, к которым возможно присоединение С-реактивного белка. Последний активирует каскад комплемента по классическому пути. Образование патоло­гических пор в мембране бактерии является завершающим цитолитическим ударом. Таким образом, грамотрицательные бактерии более стойкие к дейст­вию факторов врожденной резистентности и требуют осуществления довольно сложных реакций для своей нейтрализации.

На примере обезвреживания грамотрицательных бактерий ярко выражены сложные механизмы взаимодействия разных факторов врожденного иммуните­та в процессе осуществления реакций антибактериальной защиты, а также обосновывается необходимость наличия большого количества качественно раз­личных факторов. С этим связана некоторая громоздкость реакций естествен­ного иммунитета, что не всегда экономично и эффективно

Роль иммунокомпетентных клеток в осуществлении антибактериальной защиты заключается в синтезе специфических антител (гуморальные реакции, регулированные Т-хелперами 2-го типа) и армировании макрофагов в реак­циях антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности, для чего необходимо формирование специфических Т-хелперов 1-го типа. Поэтому им­мунный ответ на бактериальные антигены реализуется преимущественно по гуморальному пути, но не исчерпывается им.

На тип иммунного ответа существенным образом влияют свойства пато­гена, в частности эффективность его противодействия фагоцитозу. В случае незавершенности фагоцитоза бактерии ведут себя как внутриклеточные пара­зиты, поэтому удельный вес клеточных иммунных реакций, регулированных Т-хелперами 1-го типа, возрастает. Особенно он велик при бактериальных инфекциях, вызывающих развитие гранулематозного процесса (туберкулез, леп­ра, сифилис и прочие). Материал с сайта https://wiki-med.com

Возможность развития клинически манифестной бактериальной инфекции обусловлена наличием у бактериальных агентов факторов агрессии. Иммун­ные реакции прицельно направляют эффекторные механизмы антибактериальной защиты на факторы агрессии патогена, что значительно уменьшает вирулентность последнего.

Таким образом, надежным средством зашиты почти против всех факторов агрессии бактерий являются специфические антитела, что объясняет высо­кую эффективность лечения иммуноглобулинами при бактериальных инфекциях. В связи с важной ролью фагоцитоза эффективными являются также иммунотропные препараты, усиливающие фагоцитарную активность нейтрофилов и макрофагов. При бактериальных инфекциях, характеризующихся внутри­клеточным размножением патогена (например, туберкулез), возможно лечение препаратами, усиливающими клеточный иммунитет.

Для этого вида иммунитета особое значение имеет уровень циркулирующих антител, комплемента и функционального состояния лейкоцитов. Дефекты синтеза антител класса IgG, особенно IgGl и IgG3, СЗ-компонента комплемента и способности лейкоцитов к завершенному фагоцитозу значительно усиливает риск заболевания бактериальными инфекциями. Антитела в сочетании с комплементом могут оказывать прямое повреждающее действие на бактерии. Особенно чувствительна к литическому действию антител внешняя липидная оболочка грамотрицательных бактерий.

Специфический иммунитет против инфекций, вызванных инкапсулированными бактериями (пневмококки, стрептококки группы А, менингококки, клебсиеллы и др.), зависит от уровня антител против макромолекул клеточной капсулы (капсулярного полисахарида). У грамотрицательных бактерий хорошим иммуногеном является соматический полисахарид.

Ведущую роль в иммунитете к бактериям, образующим экзотоксин, играют антитоксины, нейтрализующие токсин и препятствующие повреждению ткани. Антитоксический иммунитет развивается при столбняке, ботулизме, дифтерии, газовой гангрене и др. Различают три способа действия антитоксина [3, 27]:

• 1) прямая реакция антител с группами, ответственными за токсичность бактерийного продукта;
• 2) взаимодействие антитоксина с рецепторными участками токсина, что препятствует фиксации токсина на специфических рецепторах клеток-мишеней;
• 3) образование иммунного комплекса, ограничение проникновения токсина в ткань и активный фагоцитоз комплекса.

И тем не менее напряженный антитоксический иммунитет сам по себе еще не обеспечивает полную защиту и не предотвращает размножение возбудителей в организме реконвалесцента или здорового носителя. В процессе формирования антибактериального иммунитета отмечается усиление фагоцитоза благодаря (рис. 2.2):

• • опсонизации бактерий антителами с последующим взаимодействием антител с Fc-рецепторами макрофагов;
• • нейтрализации антифагоцитарных веществ возбудителя (например, М-белка стрептококка или капсулярных субстанций многих видов бактерий);
• • нейтрализации веществ, секретируемых некоторыми бактериями и предотвращающих скопление макрофагов в местах проникновения возбудителя;
• • опсонизации самого фагоцита.

Клеточный иммунитет является основой устойчивости против инфекций, возбудители которых имеют внутриклеточный путь размножения (туберкулез, листериоз, сальмонеллез, туляремия, бруцеллез, токсоплазмоз). Для этих же инфекций характерно появление гранулематозных изменений в инфицированной ткани и развитие ГЗТ, наличие которой служит одним из признаков появления клеточного иммунитета. Кожные реакции ГЗТ на введение микробного аллергена появляются на ранней стадии заболевания, их интенсивность достигает максимума в разгар заболевания (рис. 2.2).

В механизме антибактериального иммунитета существенную роль играют цитотоксические Т-лимфоциты, оказывающие киллинг-эффект на клетки, содержащие паразитирующие в них микробы. Одни субпопуляции иммунокомпетентных клеток (Т-хелперы, Т-эффекторы ГЗТ, цитотоксические Т-лимфоциты) распознают комплекс, состоящий из фрагментов антигена и антигенов HLA класса I или II, а другие группы клеток (В-клетки, Т-супрессоры) могут реагировать на непроцессированный антиген [18].

Многие возбудители инфекций и вакцины способны неспецифически стимулировать антителообразование, фагоцитоз, цитотоксические и другие реакции клеточного иммунитета. Эндотоксины преимущественно усиливают антиинфекционный иммунитет, а экзотоксины во многих случаях подавляют его.

Рис. 2.2. Антибактериальный иммунитет (по Abul К. Abbas, Andrew Н. Lichtman, Shiv Pillai)