Иммунитет при туберкулезе клеточный
Иммунитет — специфическая реактивность, способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих признаки генетической чужеродности; способность высших организмов распознавать, обезвреживать и элиминировать генетически чужеродные вещества; функция специализированной системы генетического наблюдения организма — иммунной системы (Р. В. Петров).
- Роль макрофагов
- Аллергия при туберкулезе
- Фагоцитоз
- Клетки эндотелия кровеносных сосудов
- Иммунологическая память
Иммунитет при туберкулезе существенно отличается от иммунитета при других инфекциях. Инфицирования микобактериями туберкулеза не всегда сопровождается развитием заболевания, свидетельствует о наличии естественной устойчивости к ним (естественный иммунитет). Она основывается на способности организма ликвидировать возбудителя заболевания и предотвратить болезни. Природный противотуберкулезный иммунитет неодинаково выражен у разных видов животных. Среди млекопитающих слабую резистентность имеют морские свинки, кролики, обезьяны; относительно устойчивые белые мыши, человек; всего устойчивые крысы и собаки.
Следствие инфицирования МБТ у животных с относительной естественной устойчивостью зависит от многих факторов: дозы и вирулентности МБТ, пути их проникновения, а главное — от степени резистентности. Доказательством наличия естественной резистентности у человека есть секционные данные, свидетельствующие о почти 100%-ную инфицированность МБТ взрослого населения, но известно, что заболевшие составляют всего доли процента. Это свидетельствует о том, что организм человека восприимчив к туберкулезной инфекции, но, в то же время, сравнительно устойчив. Существует естественная резистентность многих тканей организма человека к туберкулезной инфекции. Это подтверждается тем, что в ранний период инфицирования происходит генерализация МБТ по всему организму, однако первичное туберкулезное очаг развивается преимущественно в легких.
В основе естественной резистентности лежат неиммунологические феномены: защитное действие неповрежденной кожи и слизистых оболочек, физико-химические особенности тканей, антимикробные гуморальные факторы (лизоцим, плазмин, (3-лизин и др.). В механизме естественной резистентности особая роль отводится фагоцитирующим клеткам, особенно макрофагам. Для туберкулеза характерно внутриклеточное паразитирование возбудителя, но взаимодействие МБТ и макрофагов не всегда заканчивается разрушением микроба.
Роль макрофагов
Установлено, что в условиях макроорганизма только около 5% МБТ уничтожаются макрофагами, другие разрушаются частично или распространяются в организме макрофагами. Эта неспособность фагоцитоза способствует привлечению в процессе иммунизации большого количества лимфоидных клеток, но с другой стороны ведет к диссеминации МБТ. Следует отметить и тот факт, что МБТ могут разрушить макрофаги и затем подвергнуться повторному фагоцитированию. Макрофаги, сливаясь друг с другом, образуют гигантские клетки Пирогова-Лангханса, что является проявлением защиты организма против МБТ.
Итак, фагоцитоз является эффективным фактором противотуберкулезной защиты. Фагоцитарная активность неоднозначная у животных с разной природной устойчивостью: у резистентных лиц происходит более выраженное угнетение размножения МБТ, чем у чувствительных видов. Неспецифические по своей сути фагоцитарные клетки осуществляют и специфические функции: захватывают и переносят антиген к иммунокомпетентным клеткам и органам.
В ответ на вторжение МБТ в организме развиваются и специфические иммунологические изменения, определяющие приобретенный противотуберкулезный иммунитет. Доказательством развития иммунитета является эффективность применения вакцины БЦЖ, предложенной Кальмет и Гереном. Исследованиями многочисленных авторов доказано, что массовая вакцинация резко уменьшила заболеваемость туберкулезом. Приобретенный иммунитет возникает не только в результате вакцинации, но и в результате естественного инфицирования. Продолжается поствакцинальный иммунитет 5-6 лет. В механизме приобретенного иммунитета играют роль три основных феномена: повышенная чувствительность замедленного типа (ПЧСТ), антителообразования и фагоцитоз.
Повышенная чувствительность замедленного типа рассматривается большинством исследователей как основное звено в механизме противотуберкулезного иммунитета. ПЧСТ или туберкулиновая аллергия — классический пример инфекционной аллергии. Она заключается в повышенной чувствительности организма к повторному введению МБТ или продуктов их жизнедеятельности (туберкулин). ПЧСТ развивается не сразу после вакцинации или инфицирования, а через определенный период инкубации (аллергический период), продолжительность которого может колебаться от нескольких дней до нескольких месяцев и зависит от вида животных, способа заражения, дозы и вирулентности МБТ. У человека этот период составляет в среднем 2-3 месяца.
Аллергия при туберкулезе
Сущность аллергии при туберкулезе давно интересует исследователей. Еще в 1891 году Р. Кох описал отличие реакций организма на первичное и повторное проникновение микобактерий туберкулеза. Это различие стала основой классического феномена Коха. Сущность феномена: у здоровых морских свинок подкожное введение МБТ вызывает местную воспалительную реакцию, которая сопровождается генерализацией инфекции; у инфицированных животных повторное введение МБТ уже через несколько часов вызывает местное воспаление, быструю язву, заживает через несколько дней. Ткани инфицированного животного создают своеобразный барьер, который защищает организм. Эта барьерно-фиксирующая способность тканей инфицированного организма является проявлением аллергии, защищающий организм от повторного проникновения МБТ.
Следствие реакции зависит от степени повышенной чувствительности, которая определяется как дозой первичного инфекта, так и продолжительностью периода между первичным и повторным инфицированием. Имеет значение и количество МБТ при повторном инфицировании.
ПЧСТ при туберкулезе — тимус зависимый иммунологический феномен, который является специфическим. Главными клетками-эффекторами ПЧСТ являются Т-лимфоциты, кооперируются с В-клетками и макрофагами. Доказательством роли Т-лимфоцитов в реализации устойчивости к МБТ есть возможность пассивного переноса ПЧСТ от сенсибилизированных животных интактным. Считают, что развитие иммунитета при туберкулезе соединенный с функцией Т-хелперов 1-го типа и синтезом определенного профиля цитокинов — интерлейкин-2 (ИЛ), интерферон-у, ИЛ-12. Это определяет главную роль в иммунитете ПЧСТ. Однако нельзя отрицать и роли Т-хелперов 2-го типа, синтезирующих другие цитокины (ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-13) и усиливают антителообразования (синтез специфических антител). Эти типы иммунного ответа находятся во взаимной конкуренции, но не исключено их совместное участие в реализации специфического ответа на МБТ.
Выявление ПЧСТ возможно при проведении внутрикожной туберкулиновой пробы Манту. Она и сейчас не утратила своего диагностического значения, особенно для выявления поствакцинальных аллергии и виража, однако в настоящее время появились новые методы выявления ПЧСТ, основанные на определении реакции имунокомпетентных клеток на туберкулин: реакция бластной трансформации лимфоцитов (РБТЛ), ингибирования миграции лейкоцитов (НМЛ), цитотоксический эффект сенсибилизированных лимфоцитов на клетки-мишени (ЦТЛ).
Реакции, отражающие интенсивность ПЧСТ, наиболее выраженные на высоте вакцинного иммунитета как в эксперименте, так и у вакцинированных БЦЖ людей. ПЧСТ может быть подавлена применением препаратов, действующих на Т-лимфоциты. Преднизолон, имуран и другие приводят к резкому угнетению ПЧСТ и в свою очередь к ослаблению противотуберкулезного иммунитета и прогрессирования туберкулезной инфекции.
Гуморальные реакции. Также развиваются в организме человека в результате инфицирования МБТ.
Широкий спектр противотуберкулезных антител обусловлен сложностью антигенной структуры МБТ. При этом следует отметить низкий уровень антител при туберкулезе, несмотря на выраженные антигенные свойства МБТ. Считают, что ПЧСТ индуцируется белковыми компонентами, а антителообразования — как белковыми, так и липополисахаридный фракциями. Это является причиной разнообразия специфических противотуберкулезных антител. До сих пор не определена сущность антителообразования в механизме противотуберкулезной устойчивости. Четко установлено, что антителам не свойственный защитный эффект, то есть предварительное введение их здоровому животному не предотвращает развития туберкулезной инфекции.
Установлено, что специфические противотуберкулезные антитела способны усиливать фагоцитоз. Таким образом, преимущественно клеточный характер противотуберкулезного иммунитета дополняется гуморальным звеном, которая определяет кооперацию Т-, В-лимфоцитов и фагоцитирующих клеток.
Высокий уровень антител, который имеет место при хронических формах туберкулеза, может неблагоприятно влиять на течение туберкулезного процесса. Кроме того, доказано, что антитела участвуют в комплексообразовании, высокий уровень которого нарушает трофику тканей и способствует их некротизуванию. Существует зависимость частоты выявления антител в продолжительности туберкулезного процесса. Антитела определяются чаще всего у больных с фиброзно-кавернозной формой процесса, и значительно реже — у лиц с «малыми» формами. На основании этих данных можно сделать вывод, что антитела при туберкулезе свидетельствуют о продолжительности антигенного воздействия.
Фагоцитоз
В противотуберкулезной защите очень велика роль фагоцитов, особенно макрофагов, тесно взаимодействуют с лимфоцитами. Сенсибилизированные лимфоциты осуществляют специфическое влияние на макрофаги с помощью синтезируемых ими цитокинов, благодаря чему макрофаги и другие фагоцитирные клетки привлекаются в очаг повторного вторжения МБТ, усиливается их способность к перевариванию гиоглиненю МБТ, подавляется рост МБТ в очаге воспаления. Этот эффект лимфоцитов специфический.
В свою очередь контакт фагоцитирующих клеток с МБТ сопровождается синтезом цитокинов (провоспалительного, противовоспалительного действия), которые обеспечивают клеточную взаимодействие при развитии реакций противотуберкулезного иммунитета. В макрофагах резко усиливаются метаболические процессы, ферментативная активность (гидролазы, протеазы, фосфолипазы и др.). Макрофаги неоднородны по своей значимости. Некоторые осуществляют активный фагоцитоз или выполняют синтетическую функцию, обеспечивающую межклеточное взаимодействие. Существенная роль уделяется их способности к выводу иммунных комплексов из организма.
Результат взаимодействия между МБТ и макрофагами зависит от функционального состояния последних, а именно от их способности синтезировать гидролитические ферменты, цитокины, метаболиты кислорода. Угнетение фагоцитарной и секреторной способности макрофагов, еще может иметь место при иммунодефицитных состояниях различного генеза (облучение, интоксикация, иммуносупрессивная терапия и т.д.), способствует персистенции МБТ.
Клетки эндотелия кровеносных сосудов
В развитии иммунного ответа на МБ1 участвуют и клетки эндотелия кровеносных сосудов, выделяют биологически активные вещества: адгезивные молекулы, различные цитокины факторы роста. Они обеспечивают взаимодействие эндотелия с другими клеточными элементами (Т-лимфоциты, макрофаги, нейтрофилоциты, тромбоциты). В последние годы клеткам эндотелия отводится существенная роль как в реализации защитных реакций, так и в иммунопатологических процессах.
Состояние, возникающее после вакцинации БЦЖ или после первичного инфицирования, не определяет абсолютной устойчивости против МБТ. Интенсивность противотуберкулезной защиты зависит как от характера антигенного воздействия (вид возбудителя, вирулентность, массивность) так и от состояния макроорганизма, в первую очередь от состояния иммунной системы (наличия врожденного иммунодефицита), а также факторов, которые могут вызвать вторичную ее дефектность: облучение, употребление имуноденресантов, интоксикация. Играют роль другие факторы: состояние нервной, эндокринной систем, характер обменных процессов и др.
Долгое время считалось, что иммунитет при туберкулезе носит «нестерильный» характер. Это основывалось на том, что для поддержания иммунитета необходимо обязательные наличие в организме МБТ или их субстанций. Однако исследования многих авторов к вели, что для поддержания иммунитета наличие живых микроорганизмов не нужно.
Иммунологическая память
Это сохранение антигенных детерминант на клеточных элементах крови и в сыворотке крови (М. М. Авербах). В механизме поддержки иммунитета этот феномен играет большую роль.
Серьезной проблемой фтизиатрии является широкое инфицирование практически здорового населения; большинство лиц туберкулинпозитивные, что свидетельствует о наличии персистирующей туберкулезной инфекции. Очень важное значение имеет выявление среди них групп риска, в которых возможно развитие заболевания. Нужны критерии определения активации старых очагов, в которых могут храниться МБТ в той или иной форме.
Многие авторы связывают заболевания туберкулезом и реактивации туберкулезной инфекции со снижением естественной сопротивляемости и приобретенного противотуберкулезного иммунитета. В клинике нет возможности оценить состояние иммунной системы к заболеванию, поэтому нельзя с полной достоверностью совместить развитие патологии с начальными нарушениями иммунной системы.
Однако известно, что более высокая заболеваемость туберкулезом встречается у больных диабетом, у переболевших корью, у ВИЧ-инфицированных, то есть у лиц с нарушениями в иммунной системе. Проблема иммунодефицита актуальна также потому, что значительно увеличивается число больных туберкулезом среди лиц, злоупотребляющих наркотиками.
Различная степень естественной устойчивости к туберкулезной инфекции различных видов животных и человека связана с генетическими факторами, определяющими разную склонность к заболеваемости разных людей. Выполнено достаточно много исследований, доказавших ассоциации генов НLА-системы с устойчивостью к туберкулезу. Показано, что неблагоприятное течение туберкулезного процесса чаще встречается у лиц с БК-2 антигенами, благоприятный — с ОК.-3. Гены НLА-комплекса I и II классов являются важными факторами, определяющими патогенез туберкулеза, контролируя устойчивость и восприимчивость к туберкулезной инфекции.
В течение многих лет единственным методом изучения клеточного иммунитета была кожная туберкулиновая проба (которую все авторы толковали как проявление аллергии); кроме того, в 20—30-е годы была выполнена серия опытов по изучению стимулирующего и подавляющего действия туберкулина и убитых микобактерий на пролиферацию и миграцию клеток в эксплантатах иммунокомпетентных органов, которые лишь недавно нашли объяснение как реакции клеточного иммунитета. В настоящее время механизмы и роль клеточного иммунитета при туберкулезе изучены более глубоко и детально, чем роль антителообразования.
Установлено, что реакции клеточного иммунитета заключаются во взаимодействии Т-лимфоцитов с антигеном и последующей мобилизации (обычно с помощью медиаторов) других субпопуляций Т-лимфоцитов или макрофагов, выполняющих эффекторные функции. Такая последовательность событий имеет место при всех реакциях клеточного иммунитета, будь то туберкулиновая проба, усиление фагоцитоза внутриклеточно паразитирующих бактерий или атака трансплантата либо опухоли иммунными лимфоцитами (эта последовательность событий в туберкулиновых реакциях была описана еще в 1932 г. Dienes и Mallory, однако получила правильную трактовку совсем недавно).
При туберкулезе и вакцинном процессе БЦЖ была изучена динамика пролиферации клеток — эффекторов клеточного иммунитета в тимусзависимых зонах селезенки и лимфатических узлов. Показано, что максимум их пролиферативной активности наблюдается в период максимального уровня сопротивляемости к инфекции (например, при вакцинации БЦЖ).
Была изучена также динамика показателей различных тестов клеточного иммунитета. Наиболее многочисленные исследования посвящены изучению динамики кожных туберкулиновых реакций. При этом было установлено, что высокая степень туберкулиновой чувствительности обнаруживается как на высоте вакцинного процесса БЦЖ, так и при активном туберкулезе. Позднее этот факт нашел свое объяснение, поскольку было установлено, что лимфоциты и вакцинированных, и зараженных животных синтезируют медиаторы, обладающие кожно-реактивным действием. Однако, как известно, характер туберкулиновых реакций в описанных выше ситуациях может различаться. При распространенном, активно текущем туберкулезном процессе в туберкулиновых реакциях может иметь место некротический компонент. Вместе с тем при особенно тяжелом диссеминированном или хроническом деструктивном процессе туберкулиновые пробы могут быть отрицательными (энергический туберкулез).
При использовании других тестов клеточного иммунитета было установлено, что они имеют разную динамику. Так, выраженная реакция бласттрансформации лимфоцитов (в присутствии туберкулина) и цитотоксический эффект лимфоцитов на антигеносодержащие клетки-мишени в большей степени коррелируют с сопротивляемостью к прогрессированию туберкулеза, а выраженность реакции торможения миграции макрофагов из капилляров в присутствии туберкулина — с распространенностью и активностью туберкулеза. Однако выраженность всех тестов клеточного иммунитета падает в терминальном периоде заболевания.
При туберкулезе был изучен также синтез медиаторов клеточного иммунитета — веществ, синтезируемых преимущественно Т-лимфоцитами после контакта с соответствующими антигенами (и в ряде других ситуаций) и в отсутствие лимфоцитов, выполняющих некоторые их функции. Оказалось, что некоторые медиаторы (например, бластогенный, цитотоксический факторы) наиболее активно синтезируются на высоте вакционного эффекта, а такой медиатор, как фактор, ингибирующий миграцию,— при распространенном туберкулезе. Все это позволило предположить, что различные проявления клеточного иммунитета зависят от деятельности разных субпопуляций Т-лимфоцитов, которые имеют различное функциональное назначение (в частности, при туберкулезе).
Однако все изложенное еще не дает прямых указаний на роль клеточного иммунитета при туберкулезной инфекции. Прямое отношение к решению указанной проблемы могли бы иметь опыты по десенсибилизации, в которых пытались с помощью туберкулина снять кожную туберкулиновую чувствительность (как ранее считали туберкулиновую аллергию) и, исследовать, каким образом это отразится на течении туберкулезной инфекции. Однако эти эксперименты не дали ответа на поставленный вопрос, так как в большинстве случаев десенсибилизации достигнуть не удавалось, а с увеличением дозы туберкулина животные гибли.
Первые конкретные данные о ведущей роли клеточного иммунитета в повышении сопротивляемости к туберкулезу были получены в опытах, в которых от активно иммунизированных животных переносили реципиентам клеточный иммунитет (тестируемый кожными туберкулиновыми реакциями или другими тестами) с помощью взвесей лимфоидных клеток, при этом усиливая их резистентность к последующему заражению. В дальнейшем было установлено, что клетки, обусловливающие оба эффекта, являются Т-лимфоцитами.
Иммунитет и аллергия при туберкулезной инфекции
Еще более четкие данные получены в экспериментах, в которых клеточный (но не гуморальный) иммунитет подавляли с помощью антилимфоцитарной сыворотки. При этом отмечалось опустошение тимусзависимых зон селезенки и лимфатических узлов (участков, где находятся Т-лимфоциты) и снижение показателей клеточного иммунитета in vivo и in vitro. У животных, обработанных подобным образом, туберкулезный процесс протекал более быстротечно и злокачественно и снижался протективный эффект вакцинации БЦЖ. Аналогичным образом действовали на резистентность к туберкулезу иммунодепрессанты (имуран), которые, по данным ряда авторов, больше влияли на клеточный, чем на гуморальный, иммунитет, или препараты (циклофосфан), нарушавшие взаимодействие иммунокомпетентных клеток.
Еще более демонстративными были опыты, в которых функцию Т-клеток подавляли тимэктомией. Так, у неонатально тим-эктомированных мышей сопротивляемость к туберкулезу была значительно ниже, чем у интактных животных; у взрослых тимэктомированных мышей сопротивляемость к туберкулезу снижалась с «вымиранием» пула Т-лимфоцитов в периферических лимфоидных органах. Более того, у таких мышей введение вакцины БЦЖ вызывало развитие диссеминированного процесса с летальным исходом. Во всех этих ситуациях клеточный иммунитет был резко подавлен, а гуморальный противотуберкулезный иммунитет оставался интактным или снижался в значительно меньшей степени, чем клеточный.
В ряде экспериментов была также установлена возможность повышения сопротивляемости к туберкулезу — пролонгирования туберкулезной инфекции в эксперименте с помощью различных мероприятий, которые специфическим или неспецифическим способом усиливают клеточный иммунитет (так называемая иммунотерапия). В этом плане эффективными оказались подсадка вилочковой железы, введение иммунных лимфоцитов, тимозина (экстракта вилочковой железы), декариса (стимулятора Т-лимфоцитов), диуцифона, тактивина. Все это служит прямым указанием на то, что клеточный иммунитет является главным фактором в сопротивляемости к туберкулезной инфекции.
Проведенные параллельно вышеуказанным исследованиям — опыты in vitro позволили установить, каким образом клетки — эффекторы клеточного иммунитета (Т-лимфоциты) оказывают регулирующее действие на течение туберкулезной инфекции.
В настоящее время установлено, что микобактерии разрушаются и размножаются исключительно внутриклеточно и преимущественно в макрофагах. Таким образом, фагоцитоз является основным механизмом разрушения микобактерий. Следует еще раз подчеркнуть, что фагоцитоз — это не иммунологический механизм защиты, поскольку фагоцитарные реакции лишены главного свойства иммуного ответа — специфичности.
Однако фагоцитоз очень тесно связан с иммунным ответом. В самых различных типах взаимодействий иммунокомпетентных клеток (Т- и В-клеток) участвуют так называемые А-клетки (accessory — добавочные) — преимущественно макрофаги. Макрофаги в первую очередь перерабатывают антиген и предъявляют его иммунокомпетентным клеткам. Целый ряд иммунологических реакций и феноменов не реализуется в отсутствие макрофагов. Макрофаги также участвуют в эффекторной фазе иммунного ответа, когда они после взаимодействия с Т-, В-клет-ками и их продуктами (антителами, медиаторами) разрушают различные бактериальные или тканевые клетки.
Многие исследователи считали и считают, что фагоцитоз при туберкулезе является незавершенным, т. е. микобактерии захватываются, но не разрушаются фагоцитирующими клетками. Этот вывод базируется в основном на двух фактах: во-первых, in vitro в отмытых макрофагах, полученных даже из организма иммунизированных против туберкулеза животных, микобактерии часто длительно размножаются, что приводит к разрушению макрофагов изнутри; во-вторых, один из важных: механизмов разрушения микробов — действие лизосомальных ферментов с образованием фаголизосом — в отношении микобактерий, по мнению ряда авторов, оказывается неэффективным.
Вместе с тем результаты многих опытов свидетельствуют о том, что микобактерии разрушаются в макрофагах; кроме того, существует ряд других механизмов, помимо действия лизосом-ных ферментов, с помощью которых фагоциты могут разрушать захваченный материал (миелопероксидаза, Н2О2). Другой вопрос — имеет ли место иммунное усиление фагоцитоза при туберкулезе и с помощью каких механизмов оно осуществляется.
Деструктивный туберкулез легких
Как было показано выше, очень мало данных свидетельствует о том, что с помощью иммунных противотуберкулезных сывороток можно усилить фагоцитоз микобактерий. В то же время результаты многократно проведенных экспериментов продемонстрировали, что иммунные лимфоциты, а также синтезируемые ими медиаторы усиливают фагоцитарную активность макрофагов в отношении микобактерий. Было установлено также, что этой функцией обладают Т-лимфоциты и что именно клетки этого типа синтезируют медиаторы, усиливающие фагоцитоз.
Таким образом, описанные выше эксперименты позволили прийти к заключению, что клеточный иммунитет является центральным звеном резистентности к туберкулезу и что клетки — эффекторы клеточного иммунитета, вероятно, оказывают свое регулирующее действие на течение туберкулезной инфекции, усиливая фагоцитарную активность макрофагов (как непосредственно, так и с помощью синтезируемых ими медиаторов).