Иммунитет при туберкулезе клеточный и гуморальный иммунитет
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).
Огромное число исследований посвящено изучению роли факторов неспецифической реактивности и специфического противотуберкулезного иммунитета, а также механизмов индукции различных феноменов иммунитета при туберкулезе и их взаимосвязи с резистентностью к туберкулезной инфекции. Полученные результаты позволяют сформулировать ряд общих положений.
Установлено, что антигенным компонентом микобактерий, индуцирующим и обнаруживающим ГЗТ, являются белки; полисахариды и лип иды таким действием не обладают. Вероятно, во всех работах, в которых сообщалось о роли в данном феномене небелковых препаратов, соответствующий эффект обусловлен присутствием примесей. Напротив, антителообразование могут стимулировать и выявлять самые различные компоненты микобактерий [Литвинов В.И. и др. — 1989; Grange J. — 1989].
Микобактерий обладают мощным адъювантным действием, что широко используется для усиления иммунного ответа на слабоим-мунногенные антигены. Основной адъювантный эффект микобактерий осуществляется за счет гликолипидов (мурамиллипептид, димиколат трегалозы) клеточной стенки [Masihi К. и др. — 1985].
Показано, что клеточный противотуберкулезный иммунитет, тестируемый как in vivo (туберкулиновые пробы), так и in vitro (как правило, реакция бласттрансформации), наиболее выражен в тех ситуациях, когда можно говорить о высокой (относительно) резистентности к инфекции: у иммунизированных людей и животных, на ранних стадиях вирулентной инфекции у животных и при тех моделях (например, у кроликов), когда инфекция протекает благоприятно. У человека наиболее высокий клеточный противотуберкулезный иммунитет также обнаруживается при благоприятном течении процесса, успешном его лечении и ограниченных формах заболевания.
Что касается уровня антител, то такой четкой закономерности обнаружить не удается, поскольку антитела к разным антигенам микобактерий имеют неодинаковую динамику при туберкулезном процессе, а часто природа антигена, использованного теми или иными авторами, неясна. Например, PPD (очищенный белковый дериват туберкулина) на самом деле в основном состоит из полисахаридов и полипептидов. Можно отметить также, что, вероятно, концентрация антипротеиновых антител наиболее высокая при относительно неблагоприятном течении туберкулезного процесса, а антиполисахаридных наоборот — при благоприятном.
Установлено, что нет полного параллелизма между «общим» состоянием Т-системы иммунитета и специфическим клеточным иммунитетом, как и состоянием В-клеточного иммунитета и уровнем противотуберкулезных антител, хотя в обоих случаях отмечаются сходные тенденции в изменении соответствующих показателей. В частности, данные о количестве иммуноглобулинов при туберкулезе противоречивы, хотя многие авторы отмечают тенденцию (часто статистически недостоверную) к увеличению уровня IgG и IgA и противотуберкулезных антител соответствующего класса при активном процессе. При наиболее тяжелом течении туберкулеза имеется подавление как Т-клеточного (вообще), так и специфического клеточного противотуберкулезного иммунитета. Однако выраженная депрессия Т-клеточного иммунитета определяется лишь в редких случаях; при очень тяжелых распространенных формах заболевания, в ситуации, напоминающей таковую при лепроматозной лепре.
Гуморальный и клеточный противотуберкулезный иммунитет часто находится как бы в конкурентных взаимоотношениях при туберкулезе, точнее, возникновение высокого антителообразования может ингибировать клеточный иммунитет — феномен иммунологического отклонения, возможно подобный иммунологическому усилению роста опухоли. Механизмы этого явления изучены недостаточно, однако, вероятно, данный феномен определяется действием Т-супрессоров.
Пока нет четких сведений о том, какие компоненты микобактерий индуцируют протективный эффект, направленный против этих микробов. Данные, полученные до последнего времени, не позволяют по крайней мере отвергнуть бытующее представление, что для проявления протективного эффекта нужно несколько антигенных детерминант (на белковых и полисахаридных молекулах), одна часть из которых уникальна, а другая часть является перекрестной с другими микобактериями, а возможно, и рядом других микроорганизмов. При этом, вероятно, необходимо предъявление иммуногенных детерминант таким образом, чтобы они были переработаны и предъявлены иммунокомпетентным клеткам (Т-лимфоцитам) макрофагами.
Для проявления протективного эффекта важны адъювантное действие микобактерий и длительное персистирование иммуногенных антигенов в организме.
Большая часть имеющихся данных свидетельствует о том, что иммунные противотуберкулезные сыворотки, как и В-лимфоциты, не оказывают прямого токсического действия на микобактерий и не усиливают бактерицидную активность макрофагов против этих микроорганизмов. Однако есть отдельные работы, в которых это положение оспаривается. В настоящее время практически не вызывает сомнения, что центральным звеном в проявлении резистентности к микобактериям являются Т-клетки, специфически сенсибилизированные к микобактериальным антигенам. Они адоптивно переносят способность к протективному эффекту, такой перенос не удается с помощью взвеси лимфоцитов, обработанных анти-0- или анти-Тпу-1 -сывороткой (антисыворотками к антигенам Т-лимфоцитов).
Вместе с тем Т-лимфоциты непосредственно не действуют на микобактерий. Эффективным звеном противотуберкулезной резистентности служат макрофаги. Только в клетках этого типа размножаются и гибнут микобактерий туберкулеза. При этом защитные системы макрофагов, небактерицидные, обеспечивают лишь ингибицию размножения микроорганизмов. Ранее предполагалось, что за этот эффект ответственны ферменты лизосом, которые воздействуют на микроорганизмы после слияния лизосом с фагосомой. Так, р. Мупак и соавт. — 1984, С. Репке и соавт. — 1986 показали, что имеются существенные различия в судьбе фагосом, содержащих вирулентные и авирулентные микобактерий, поскольку только первые препятствуют их слиянию с лизосомами. Получены данные, свидетельствующие о том, что на микобактерий действуют перекиси. Так, показано повышенное высвобождение перекиси водорода альвеолярными и перитонеальными макрофагами у иммунных животных (морские свинки, мыши) в ответ на стимуляцию соответствующим видом микобактерий. Отмечено также резкое снижение содержания чувствительных к перекиси и зони аз ид резистентных микобактерий туберкулеза (мутантный штамм Н37КУ) в легких иммунных животных. Однако в экспериментах, проведенных на мышах, не удалось обнаружить зависимости между клиренсом микобактерий макрофагами и непосредственным токсическим действием перекисей на бактерии. Эти данные свидетельствуют о том, что перекиси также не являются универсальным механизмом воздействия макрофагов на микобактерии и, вероятно, этот эффект обусловлен комплексом различных факторов.
Вместе с тем следует подчеркнуть, что взаимодействие макрофагов с микроорганизмами, в том числе с микобактериями, неспецифическое и требует иммунологического усиления. Таким усиливающим фактором для макрофагов, содержащих микобактерии, являются сенсибилизированные Т-лимфоциты, которые непосредственно, а скорее с помощью медиаторов (лимфокинов), стимулируют миграцию макрофагов в очаги воспаления (с помощью, в частности, факторов хемотаксиса), а также повышают фагоцитарную активность и ингибицию микобактерии внутри макрофагов. При этом действие сенсибилизированных Т-лимфоцитов на макрофаги в конечном итоге также оказывается неспецифическим.
Т-клетки, иммунные к микобактериям, адоптивно переносят усиление протективного эффекта против разных внутриклеточно паразитирующих микроорганизмов. Такие данные получены в исследованиях, выполненных как in vivo, так и in vitro. Например, Т-клетки, иммунные к микобактериям туберкулеза, приобретают способность защищать мышей от инфицирования и нетуберкулезными микобактериями, что I. Orme и F. Collins (1986) связывают с наличием перекрестных антигенов. Однако, вероятно, более важным является неспецифическое усиление активности макрофагов.
Как отмечалось выше, противотуберкулезные антитела как непосредственно, так и при пассивном переносе, как правило, непосредственно не ингибируют размножение микобактерии и не повышают бактериостатическую активность макрофагов (хотя имеется небольшое число данных, оспаривающих это положение). Более того, синтез антипротеиновых антител, которые выступают в качестве конкурирующих факторов с клеточным иммунитетом (феномен отклонения), отрицательно сказывается на течении туберкулезной инфекции. Такая ситуация была воспроизведена в экспериментальных условиях и наблюдалась (редко) в клинической картине туберкулеза.