Противовирусный иммунитет серологические реакции
Из всех вскрывшихся в результате пандемии COVID-19 проблем одна из самых масштабных – непонимание большинством пациентов, как работает иммунная система. Напуганные, уставшие сидеть дома люди пытаются выяснить, как повысить иммунитет против коронавируса SARS-CoV-2 и других инфекций. Что им сделать, чтобы эта проблема перестала их беспокоить?
Задача настоящего материала – обосновать, почему не стоит раззадоривать иммунитет (а то ведь может и получиться) и чем в действительности следует заниматься в период самоизоляции и после отмены ограничений для наилучшей иммунной защиты.
Вниманию коллег предлагаем некоторые данные, которые позволят дополнить профессиональный взгляд на проблему в следующих аспектах:
- механизмы противовирусного иммунитета,
- механизмы вирусных «уловок» против иммунитета,
- основные причины блокировки нормальной иммунной защиты.
Статья подготовлена по материалам ведущего российского иммунолога, невролога К. А. Шляпникова и сооснователя Академии UniProf врача-педиатра, нутрициолога, рефлексотерапевта И. Б. Юзуп.
Механизмы противовирусного иммунитета
Отличие вируса от большинства видов организмов в том, что он не способен к размножению вне чужой живой клетки. Вирусов известно много: Rabies Virus, Adenovirus, Ebola Virus, HIV, Hepatitis B и C, Papillomaviridae, Herpes Viridae, Influenza Virus и мн. др.
Они предпочитают разные клетки, атакуют нас по-разному, но всем им присуще нечто общее – структура жизненного цикла:
01Проникновение в клетку с помощью присоединения к какому-либо типу рецепторов,
02Транскрипция вирусной ДНК / РНК (в зависимости от вида вируса),
03Встраивание в клеточный аппарат репликации генома,
04Репликация вируса и его распространение за пределы клетки.
Врождённый иммунитет человека, формирующийся ещё до рождения, знает этот механизм. Ещё до первых контактов с патогенами мы имеем представление, как с ними бороться, и врождённые инструменты борьбы.
Как неспецифический иммунитет борется с инфекциями?
В распоряжении неспецифического иммунитета имеются естественные клетки-киллеры, запрограммированные уничтожать всё, что не отвечает критерию биологической идентичности геному организма хозяина.
В течение жизни эти клетки занимаются проверкой каждой клетки, каждого микроорганизма, который они встречают. Чтобы пройти контроль, клетки предъявляют молекулярный «паспорт» – главный комплекс гистосовместимости (ГКГС). Считывая его, как штрихкод, киллер отпускает здоровую клеточку – на свободу с извинениями.
Такие проверяющие клетки не умеют определять, инфицирована клетка или нет. Но когда вирус проникает в клетку и встраивает чужеродный геном в её реплицирующий комплекс, ГКГС нарушается и клетка не проходит контроль. Киллер впрыскивает в неё ферменты клеточного «пищеварения» и разрушает, а её остатки, как и остатки вирусов, подъедают фагоциты.
При этом имеет место и иммунологическая толерантность, например, к компонентам нормального микробиома человека – при условии, что он найден в соответствующем месте. Так, кишечной палочке ничего не угрожает со стороны иммунитета хозяина в кишечнике, но, обнаружив её где-то ещё, клетка-киллер уничтожит эту бактерию как условный патоген. И будет права.
Как работает специфический иммунитет человека?
Специфический, или адаптивный, иммунитет человека работает на распознавание инфекций. В том числе новых. Ещё до первого контакта с возбудителем, до появления первых заражённых клеток и запуска соответствующего сигналинга иммунные клетки могут распознать патоген по т. н. паттернам патогенности – молекулярным (чаще всего белковым) комплексам, которые свойственны в принципе – вирусам, в принципе – бактериям, в принципе – грибам и т. д.
Когда патоген проник и развернул атаку, специфический иммунитет приступает к сложному мероприятию по его улавливанию и обезвреживанию. В его распоряжении имеются альфа-, бета- и гамма-интерфероны, которые:
- тормозят репликацию ДНК и РНК в клетке, не давая вирусу размножаться,
- запускают апоптоз – самоубийство заражённой клетки на благо организма.
В момент проникновения вируса клетка распознаёт инфицирование и успевает вывесить на мембране «флажки», которые привлекут внимание Т-хелперов, Т-киллеров, В-лимфоцитов и другие войска специфического иммунитета.
Т-хелперы обеспечат исследование и запоминание патогена, В-лимфоциты займутся выработкой антител, которые обклеят (опсонизируют) вирусные фрагменты, сделав их неспособными к репликации. А фагоциты соберут остатки патогена и погибшей клетки. Затем «осколки» вируса затем попадут через кровь в лимфу, где отфильтруются в лимфоузлах и будут тщательно изучены. Затем молодым, т. н. наивным клеткам-лимфоцитам будут предъявлены антигены, и они смогут распознавать угрозы, которые «лично» никогда не встречали. Таким образом тренируется иммунная память.
Что ещё делает интерфероновый сигналинг? Интерфероны присоединяются к оболочкам здоровых клеток, не давая вирусу присоединиться и проникнуть сквозь клеточную мембрану.
Они же разрешают общие провоспалительные реакции, которые сопровождаются хорошо знакомыми клиническими симптомами усталости, разбитого состояния, высокой температуры, ломоты в суставах, сонливости, мышечной боли и т. п.
Всё это говорит о том, что красный костный мозг получил чёткий, конкретный сигнал – продуцировать больше специальных, «профессиональных» клеток: моноцитов, дендритных клеток, лимфоцитов, лейкоцитов и др.
Повышенные лимфо- и лейкоциты мы увидим в общем анализе крови – если, конечно, сам вирус не вызывает лейкоцито— или лимфоцитопению, поразив органы и клетки иммунной системы.
Таким образом, интерфероны оказывают аутокринный, паракринный и эндокринный эффект. И это, с одной стороны, хорошо, а с другой не очень, потому что военную мощь нашего иммунитета вирусы учатся обманывать и даже обращать против нас. И со стимуляцией иммунного ответа следует быть очень аккуратными.
Вирусные уловки против иммунитета человека: как вирусы обходят иммунную защиту?
На каждом этапе противовирусной защиты человека вирусы находят лазейки, чтобы эту защиту обойти. Как они это делают?
Основных принципов борьбы с возбудителями вирусной инфекции у человеческого иммунитета два: это проверка гистосовместимости и целенаправленный поиск инфекций. Первое соответствует специфическому (врождённому) иммунитету, второе – неспецифическому (адаптивному).
К каждому из этих подходов вирусы пытаются найти ключик. В первом случае вирусы учатся отменять проверку ГКГС, чтобы заражённая клетка не попала под уничтожающий залп естественного киллера. На это, в частности, способны вирусы гепатита B и C, и именно поэтому их так трудно подавить.
Во втором случае вирусы проявляют больше фантазии:
- блокируют выработку интерферонов, препятствуя эффективному иммунному ответу,
- мутируют быстрее, чем Т-хелперы успевают собирать антигены и менять «ориентировки» В-лимфоцитов и Т-киллеров,
- подавляют функцию костного мозга – выработку лимфоцитов, моноцитов и др. иммунных клеток,
- провоцируют реакции иммунной гиперчувствительности.
О последнем хотелось бы остановиться чуть подробнее, поскольку именно с этим механизмом связано явление цитокинового шторма, который ассоциируют и с коронавирусом SARS-CoV-2 в том числе.
Всего типов реакций иммунной гиперчувствительности четыре: анафилактический, цитотоксический, иммунокомплексный и замедленного типа. Вирусы, как правило, вызывают реакции II и III типа, вплоть до тяжёлых жизнеугрожающих состояний.
Когда вирус предъявляет клеткам антигены, похожие на собственные антигены организма, то под перекрёстный огонь иммунитета, подогретого вирусной атакой, начинают попадать ни в чём не повинные клетки организма хозяина.
Наши же собственные клетки связываются противовирусными антигенами и уничтожаются в ходе дальнейшей реакции иммунного ответа. Это может стать дебютом хронического аутоиммунного процесса.
А может положить начало порочному кругу цитокинового шторма. Запустилось воспаление,→ произошёл выброс цитокинов, → те усилили воспаление, → оно спровоцировало ещё больший выброс цитокинов, и так либо до момента, пока не будет применена контролируемая иммуносупрессия, либо без лечения всё кончится летальным исходом.
При этом пациент погибает не от вирусной инфекции как таковой, а от разбушевавшегося иммунитета, который вышел из-под контроля и применил к организму тактику выжженной земли.
Также встречается антирецепторный вариант реакции иммунной гиперчувствительности II типа, когда антитела присоединяются к рецепторам клеток и блокируют определённые нейроэндокринные реакции.
Например, такую картину мы наблюдаем при тиреотоксикозе, когда антитела не дают тиреотропному гормону ингибировать функцию щитовидной железы, и начинается её неконтролируемый разгон. Сходная картина наблюдается при миастении.
Реакция III типа характеризуется присоединением больших иммунокомплексов IgG и IgM не к иммунным клеткам, а, например, к клеткам сосудов, после чего элиминируются с повреждением наших собственных тканей.
Чтобы подобных вещей не происходило, пациентам, конечно же, не следует заниматься попытками раззадорить и подбодрить иммунитет без наблюдения врача.
Даже пониженная функция иммунной системы не всегда указывает на необходимость иммуностимуляции. Порой с иммунитета просто нужно снять тормоза, навешанные нездоровым образом жизни пациента, чтобы система заработала нормально.
Для этого давайте разберёмся, на что уходят ресурсы иммунной системы. Чем она оказывается занята и какой ценой ей даётся приведение организма в порядок после наших отнюдь не человеколюбивых экспериментов над собой.
Блокировка иммунной защиты: что мешает иммунитету человека работать нормально?
Каждый мыслящий врач подтвердит: нет такого понятия, как сильный или слабый иммунитет. Есть норма и ненорма. Второе всегда плохо, как мы увидели на примере бесконтрольной реакции иммунного ответа, называемой гиперцитокинемией, или цитокиновым штормом.
Стремясь оптимизировать естественный противовирусный иммунитет, мы должны заниматься его нормализацией и проверять, нет ли в образе жизни – нашем или пациента – факторов, которые отвлекают иммунитет от его реальных задач: борьбы с генетически чужеродными элементами (инфекциями, раковыми клетками и т. д.).
Какие факторы чаще всего снижают и блокируют естественную иммунную защиту?
- Дефицит ночного сна и/или его низкое качество
- Избыток низкомолекулярных углеводов
- Антигенная перегрузка
- Продолжительные стрессы
- Алкогольная и иная интоксикация
Сразу оговорим: список не исчерпывающий, в него не включены врождённые иммунодефициты, иммуносупрессии, вызванные врачебным вмешательством и т. п. Это топ-5 самых распространённых причин истощения иммунной системы и некорректного иммунного ответа.
Почему дефицит глубокого ночного сна на первом месте? Потому что фаза глубокого сна в альфа-ритме – это то единственное время в сутках, когда иммунная система работает активнее. Связано это с аденозиновым сигналингом, который мы привыкли воспринимать в контексте энергетического обмена, но который также связан с иммунной системой.
Об этом факте пока не слишком хорошо известно в широких медицинских кругах, но тем не менее, аденозин активно нарабатывается в течение светового дня, и его уровень резко падает, когда мы переходим в фазу глубокого сна. Это сигнал к активации иммунных процессов. Если по какой-то причине уровень аденозина не опускается, иммунная система такого сигнала не получает. Это одна из причин, почему у людей, страдающих бессонницей, апноэ, расстройствами инициации засыпания
и другими инсомническими нарушениями, иммунитет серьёзно снижен.
Почему избыток низкомолекулярных, или «быстрых», углеводов блокирует иммунитет человека?
Потому что они провоцируют активный рост дрожжевой микрофлоры в различных средах организма, и существенный объём иммунных клеток оказывается брошен на подавление микробиома, вышедшей из под контроля.
Антигенная перегрузка – при продолжительном контакте с аллергенами, при хронических воспалениях, при использовании иммуностимуляторов (!) может возникнуть чрезмерная выработка антигенов B-лимфоцитами. И куда их, спрашивается, организму девать? Патоген уехал, маркеры остались: хорошо это или плохо?
Если слишком много, то плохо: запускается реакция иммунной гиперчувствительности III типа, опасность которой состоит ещё и в том, что она часто носит бессимптомный, скрытый для пациента характер.
Такую нагрузку вызывают не только вирусы, но и пища. В частности, это касается белков коровьего молока и бобов, глютена, кофеина, танинов, содержащихся в чае и кофе – целых кластеров привычных нам пищевых продуктов, которые нагружают иммунную систему, а пациент об этом не подозревает.
Несмотря на распространённое мнение, что алкоголь поддерживает иммунитет, это не так. Алкоголь препятствует переходу в фазу глубокого сна, поскольку вместо выработки иммунная система оказывается занята борьбой с метаболитами алкоголя – свободными радикалами, которые вызывают повреждения клеток и тот самый похмельный синдром по утрам.
Продолжительные стрессы как фактор снижения иммунитета непосредственно связаны с дефицитом глубокого сна. При этом по часам сон пациента может быть вполне нормальным, но его качество будет далёким от идеала.
Эволюционно поверхностный сон был необходим: если бы мы спали глубоко в условиях опасности, мы бы не выжили. Однако состояние тревожности, вызванное не смертельной угрозой, а какими-то иными причинами, ко времени сна необходимо стараться нейтрализовывать.
В этом помогут физические упражнения, позволяющие отработать гормоны стресса, выброшенные в кровь. Поможет фитотерапия, дыхательные практики, техники точечного массажа против бессонницы и другие мягкие методы терапевтического воздействия.
Получить полное практикоориентированное представление о том, как пациенту подружиться с иммунитетом, а врачу – эффективно использовать иммунологические знания в любом направлении клинической практики, можно в рамках интенсива «Коронный иммунитет».
Лекции читают ведущие российский иммунологи и спикеры Академии UniProf. Регистрируйтесь на обучение, получайте актуальные и необходимые экспертные знания, чтобы вести пациентов на принципиально новом профессиональном уровне.
Противовирусный иммунитет также начинается со стадии презентации вирусного антигена Т-хелперами. Макрофаг или другая вспомогательная клетка представляет Т-хелперу комплекс, состоящий из фрагмента вирусного антигена и продуктов генов HLA класса II. Со стороны Т-хелпера в распознавании участвует антигенспецифический рецептор и маркер CD4, способный взаимодействовать с 1а-белками вспомогательной клетки. Для активации Т-хелперов необходимо взаимодействие мембранной или свободной формы IL-1 с соответствующими рецепторами Т-хелперов (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Клеточный и гуморальный иммунитет при вирусной инфекции
Сильными антигенпрезентирующими свойствами при вирусных инфекциях обладают дендритные клетки, а при простом герпесе и ретровирусных инфекциях — клетки Лангерганса [3, 22].
Иммунитет направлен на нейтрализацию и удаление из организма вируса, его антигенов и зараженных вирусом клеток. Антитела, образующиеся при вирусных инфекциях, действуют непосредственно на вирус или на клетки, инфицированные вирусом. В связи с этим выделяют две основные формы участи я антител в развитии противовирусного иммунитета [27].
- 1. Нейтрализация вируса антителами, что само по себе препятствует рецепции вируса на клетке и проникновению его в клетку. Этот эффект усиливается в присутствии кофактора или комплемента, а также антии- диотипических антител, которые появляются на поздних сроках инфекции и связывают иммуноглобулиновые эпитопы комплекса, состоящего из антитела и вирусных частиц. Опсонизация вирусов с помощью антител способствует его фагоцитозу. Кроме того, комплекс, состоящий из вирусных частиц и иммуноглобулина, связывается посредством Fc-рецептора макрофага с последующей интернализацией этого комплекса в макрофаг, слиянием с лизосомой макрофага, что приводит к гибели возбудителя.
- 2. Иммунный лизис инфицированных вирусом клеток с участием антител. Описано два варианта такой цитотоксичности: комплемен- тзависимая и комплементнезависимая. При действии антител на антигены, экспрессированные на поверхности инфицированной клетки, к этому комплексу присоединяется комплемент с последующей его активацией, что и обусловливает индукцию комплементзависимой цитотоксичности и гибель инфицированной вирусом клетки. В других случаях взаимодействие инфицированной клетки с антителами класса IgG недостаточно для гибели клетки-мишени. Цитотоксичность усиливается, если клетки-мишени дополнительно контактируют с клетками, несущими рецепторы к Fc-фрагментам IgG (речь идет о 0-лимфоцитах, макрофагах, полиморфноядерных лейкоцитах).
Антитела могут нейтрализовать вирус после гибели клеток-мишеней, что характерно для инфекций, вызываемых арбо-, энтеро-, рино- вирусами, обладающими цитопатогенными свойствами. При других вирусных инфекциях антитела являются лишь свидетелями иммунного ответа на вирус. Вместе с тем аденовирусы могут длительно персисти- ровать в организме при наличии антител.
Недостаточная концентрация антител может усиливать репродукцию вируса; иногда антитела могут защищать вирус от действия протеолитических ферментов клетки, что при сохранении жизнеспособности вируса приводит к усилению его репликации. Следует помнить о том, что вируснейтрализующие антитела действуют непосредственно на вирус в том случае, когда он, разрушив одну клетку, распространяется на другую [21].
Когда вирусы (например, герпеса, цитомегалии) переходят из клетки в клетку по цитоплазматическим мостикам, не контактируя с циркулирующими антителами, то основную роль в становлении иммунитета играют клеточные механизмы, связанные прежде всего с действием специфических цитотоксических Т-лимфоцитов, Т-эффекторов и макрофагов. Это происходит следующим образом: предшественник специфических цитотоксических Т-лимфоцитов активируется либо комплексом «вирусный антиген + продукты гена HLA класса I», либо растворимыми медиаторами Т-хелперов. Образовавшиеся цитотоксические лимфоциты лизируют клетки, инфицированные вирусом, реагируя на вирусный антиген, ассоциированный с антигенами HLA класса I. Цитотоксические Т-лимфоциты непосредственно контактируют с клеткой-мишенью, повышая ее проницаемость и вызывая ее осмотическое набухание, разрыв мембраны и выход содержимого в окружающую среду [3].
Механизм цитотоксического эффекта связан с активацией мембранных ферментных систем в зоне прилипания клеток, образованием цитоплазматических мостиков между клетками и действием лимфоток- сина. Специфические Т-киллеры появляются уже через 1—3 суток после заражения организма вирусом, их активность достигает максимума через неделю, а затем медленно понижается.
Существенную роль в противовирусном приобретенном иммунитете играют Т-эффекторы ГЗТ. Эти клетки распознают вирусный антиген с антигенами HLA преимущественно класса II и выделяют медиаторы клеточного иммунитета. Среди этих медиаторов особое значение имеют лимфотоксин, вызывающий гибель инфицированных клеток-мишеней, и медиаторы, активирующие макрофаги. Роль специфических клеточных факторов особенно велика при инфекциях, когда вирус недоступен действию антител. Макрофаги фагоцитируют инфицированные вирусом живые и распадающиеся клетки [1, 3].
Одним из факторов противовирусного иммунитета является интерферон [4, 7]. Он образуется в местах размножения вируса и вызывает специфическое торможение транскрипции вирусного генома и специфическое подавление трансляции вирусной мРНК, что препятствует накоплению вируса в клетке-мишени.
Стойкость противовирусного иммунитета различная: в частности, при ветряной оспе, паротите, коревой краснухе иммунитет достаточно стойкий, а поэтому рецидивы встречаются крайне редко. Менее стойкий иммунитет развивается при инфекциях дыхательных путей и кишечного тракта. Повторное заболевание гриппом объясняется тем, что происходит постоянный дрейф поверхностных антигенных вирусных белков и смена циркулирующих штаммов [3]. При вирусных инфекциях наблюдается значительное разрушение инфицированных вирусом клеток под влиянием антител, цитотоксических Т-лимфоцитов и макрофагов, что может привести к развитию аутоиммунных заболеваний, а образование иммунных комплексов из вирусного материала и антител будет индуцировать иммунокомплексные поражения.