Роль секреторных иммуноглобулинов в местном иммунитете

Иммуноглобулин А. Секреторный IgA в иммунитете слизистых оболочек.

Известно, что степень защиты от локальных вирусных инфекций респираторного и желудочно-кишечного трактов прежде всего зависит от содержания в организме специфического секреторного IgA, а не от наличия сывороточного IgG к энтеропатогенным или пневмотропным вирусам.

Стабильная структура, выраженный аффинитет к поверхности слизистых оболочек, преобладающее содержание в секрете молочной железы обусловливают биологическую роль секреторного IgA в защите организма от неблагоприятного воздействия различных патогенных агентов, в том числе вирусов.

IgA синтезируется в димерной форме в клетках lamina propria и после связывания с иммуноглобулиновым рецептором, синтезированным в эпителиальных клетках, транспортируется на поверхность слизистой оболочки. В момент выхода IgA в просвет кишечника рецептор частично расщепляется, в результате чего в составе IgA остается фрагмент рецептора, который называют секреторным компонентом.

Таким образом, секреторный IgA является продуктом кооперации двух типов клеток — плазматических и эпителиальных.

Секреторный IgA образуется не только в димерной, но и в тетрамерной форме, что усиливает его вируснейтрализующую способность. Секреторный компонент предохраняет IgA от расщепления протеолитическими ферментами, что обусловливает его значительные преимущества перед антителами других классов. Секреторный IgA нейтрализует вирус не только в просвете кишечника, но и при транспортировке его внутрь клетки. Димер IgA может нейтрализовать вирус в подслизистой оболочке кишечника, а затем, связавшись с рецептором, транспортировать его в просвет кишечника.

Димерные иммуноглобулины класса A (US IgA), соединенные посредством j-цепи в единую структуру с секреторным компонентом, представляют собой уникальный пример эволюционной адаптации иммуноглобулинов на слизистых покровах для эффективного функционирования в условиях постоянного воздействия антигенов различной природы.

Исходя из способности к локальному синтезу молекул секреторного компонента, а также димерной формы IgA-местно расположенными плазматическими клетками, ткани слизистых покровов можно разделить на три основных класса.

В слизистых оболочках индуктивная и продуктивная фазы гуморального иммунного ответа разобщены пространственно в большей степени, чем в других отделах иммунной системы.

Клеточные и гуморальные превращения, связанные с появлением IgA во внешних секретах, представлены на рисунке.

В молоко и, по-видимому, в другие внешние секреты молекулы IgA поступают из двух главных источников. Большая часть IgA, выделяемого со слюной, секретами слезной и молочной желез, а также пищеварительного и респираторного трактов, образуется плазматическими клетками. Однако IgA, обнаруживаемые в различных внешних секретах, могут иметь и системное происхождение. Продуцируясь клетками слизистых оболочек одних органов, они поступают в кровь и переносятся в слизистые покровы других органов.

Антиген после проникновения внутрь пейеровой бляшки активирует Т- и В-лимфоциты, которые по лимфатическому протоку поступают в мезентериальный лимфатический узел, а затем в кровь, селезенку, снова в кровь и селективно локализуются в лимфатических образованиях всех слизистых оболочек и экзокринных секреторных железах — молочных, слюнных и слезных. При этом Т-лимфоциты локализуются преимущественно между эпителиальными клетками слизистой оболочки, обеспечивая клеточный иммунный ответ, а В-лимфоциты — в lamina propria, где они дифференцируются в плазматические клетки и синтезируют IgA.

Около 90% плазматических клеток в lamina propria продуцируют IgA, в то время как в лимфатических узлах доля таких клеток составляет всего 2—5%.

Уникальна в этом отношении роль печени. Имеются убедительные данные, свидетельствующие о том, что гепатоциты избирательно связывают и в последующем транспортируют IgA в желчь, тем самым усиливая систему секреторного IgA кишечника.

Возможной функцией печени также является удаление комплексов антиген — IgA из циркулирующей крови с желчью в кишечник. Изучение противовирусного иммунитета убедительно продемонстрировало, что степень защиты респираторного и желудочно-кишечного трактов от локальных вирусных инфекций прямо коррелирует с уровнем специфических секреторных IgA, а не с уровнем антител сыворотки крови. В основе противовирусного действия секреторного IgA лежит инактивация вируса.

— Также рекомендуем «Кишечник и иммунитет. Роль кишечника в работе иммунной системы человека.»

Оглавление темы «Патогенез и механизмы противовирусной защиты организма.»:

1. Иммунная система слизистых оболочек. Слизистая оболочка и вирусная инфекция.

2. Строение иммунной системы слизистых. Концепция общей иммунной системы слизистых оболочек.

3. Иммуноглобулин А. Секреторный IgA в иммунитете слизистых оболочек.

4. Кишечник и иммунитет. Роль кишечника в работе иммунной системы человека.

5. Респираторные органы и вирусная инфекция. Роль дыхательной системы в противовирусном иммунитете.

6. Молочная железа и вирусная инфекция. Роль молочной железы в противовирусном иммунитете.

7. Особенности иммунитета при вирусных инфекциях. Патогенез противовирусного иммунного ответа.

8. Разрушение эффекторных клеток иммунитета и макрофагов вирусами. Устранение действия цитокинов вирусами.

9. Индукция иммунологической толерантности вирусами. Иммуносупрессия при вирусной инфекции.

10. Гуморальный противовирусный иммуннитет. Клеточный противовирусный иммунный ответ.

Автор: Зеленов Петр Васильевич

Дыхательный тракт человека – это входные ворота для веществ, загрязняющих окружающую среду, и возбудителей различных болезней, поэтому состояние иммунной защиты в этом органе должно быть решающим фактором в элиминации неблагоприятного компонента при вдыхании. Состояние местного иммунитета слизистой оболочки зависит от ее целостности, содержания иммуноглобулинов А, G и М, состояния лимфоидной ткани [Иванов В.Д. с соавт., 2006].

Физиологические механизмы защиты всех отделов респираторного тракта сходны. В норме существует баланс между агрессивными факторами внешней среды и защитной системой организма. Это равновесие достаточно неустойчиво и при наличии вирусной или бактериальной инфекции, при переохлаждении, курении, значительном загрязнении воздуха, а также у людей с врожденными аномалиями органов дыхания развивается воспаление. Роль воспаления при респираторной инфекции состоит в захвате и уничтожении патогенов, однако выраженная воспалительная реакция, как правило, вызывает повреждение тканей и процесс приобретает характер замкнутого патологического круга [Зайцева О.В, 2005, Беляева Н.Н., 2001].

Защищает организм человека от проникновения инфекции слизистая оболочка верхних дыхательных путей. Она обладает весьма совершенными и сложно организованными механизмами защиты от неблагоприятного внешнего воздействия [Рязанцев С.В. с соавт., 2000]. Среди этих механизмов ведущими являются мукоцилиарный барьер и иммунная защита. Дыхательные рефлексы, такие как кашель, чиханье и бронхоконстрикция, а также мукоцилиарный клиренс препятствуют адгезии и обеспечивают удаление микроорганизмов и инородных частиц с поверхности респираторного эпителия. Важным защитным фактором является секретируемая бокаловидными клетками и эпителиоцитами слизь, в состав которой входят обладающие антибактериальной активностью лизоцим, лактоферрин, cекреторный иммуноглобулин А (sIgA) [Лучихин Л.А., 2003].

Если возбудителю удается преодолеть мукоцилиарный барьер, срабатывают неспецифические механизмы защиты – нейтрофилы и макрофаги, мигрирующие из кровеносного русла и способные уничтожать микроорганизмы путем фагоцитоза, за счет секреторной дегрануляции, продукции активных форм кислорода и оксида азота. В противовирусных реакциях принимают участие также естественные клетки-киллеры, располагающиеся в подслизистом слое и тесно связанные с внутриэпителиальными лимфоидными фолликулами. Наконец, иммунная защита слизистой оболочки обеспечивается многими гуморальными и клеточными факторами, среди которых наиболее важную роль играет синтезируемый в ответ на воздействие специфических антигенов sIgA [Лучихин Л.А., 2003].

Действия факторов окружающей среды на иммунную систему реализуется через ряд стадий: на ранней стадии контакта с ними наблюдается повышение показателей в том или ином звене иммунитета, что рассматривается как адаптационная реакция организма на новые условия существования. Для ранней стадии, при отсутствии клинических проявлений, в первой фазе характерно только повышение концентрации sIgA, во второй фазе – всех классов иммуноглобулинов [Иванов В.Д. с соавт., 2006].

В дальнейшем, при продолжении контакта с неблагоприятными факторами, развивается состояние нарушения процесса адаптации (донозологическое), которое характеризуется преобладанием неспецифических изменений над специфическими. В случае дальнейшего развития патологических процессов наступает состояние срыва адаптации и развитие клинических симптомов болезни. При этом наступает повреждение внутриклеточных структур, нарушаются межклеточные кооперативные связи, развиваются аутоиммунные реакции, иммунодепрессия, формируется сенсибилизация организма, накапливаются токсичные метаболиты [Иванов В.Д. с соавт., 2006, Хаитов Р.М. с соавт., 1995].

Одним из иммуноглобулинов играющим не мало важную роль в здоровом респираторном тракте и в защите легких от болезней является секреторный иммуноглобулин А (sIgA). Он представляет собой димер, состоящий из двух мономеров, ковалентно связанных с секреторным компонентом, что предохраняет его от деструкции. Живет данный иммуноглобулин  всего 5 дней. Поэтому для его постоянного пополнения в организме ежедневно происходит дифференцировка В-лимфоцитов в плазматические клетки, так как именно они синтезируют sIgA. В связи с этим окружающие клетки продуцируют цитокины, которые способствуют переходу В-лимфоцитов в плазматические клетки и началу синтеза sIgA. К тому же эпителиальные клетки продуцируют гликопротеин, называемый секреторным компонентом, являющимся основным звеном в местной иммунной системе, который дает стабильность sIgA и обеспечивает транспортировку IgA и IgM. Последние исследования предположили возможную роль эпителиальных клеток в антигенной презентации. Дендритные клетки, находящиеся в эпителии воздушных путей могут непосредственно предоставлять антигены В-лимфоцитам и, таким образом, стимулировать их к дифференцировке при помощи цитокинов, синтезируемых эпителиальными клетками, в плазматические и  к синтезу sIgA [Salvis S. et al., 1999, V.H.J. van der Velden et al., 1998, Рабсон Л. с соавт., 2006].

Таким образом, sIgA отвечает за местную защиту, а его регуляторная роль в сочетании с местным синтезом, транспортом и секрецией отличают иммунитет слизистых оболочек от системного иммунитета [Иванов В.Д. с соавтр., 2006,]. Этот иммуноглобулин не способен связывать комплемент или вызывать его активацию. Однако он осуществляет различные защитные функции посредством взаимодействия с различными рецепторами иммунной системы, что предохраняет слизистые поверхности тела от проникновения микроорганизмов в ткани. sIgA может связывать токсины и вместе с лизоцимом проявляет бактерицидную и антивирусную активность. Он действует как агглютинатор микроорганизмов и нейтрализатор токсинов, ингибируя связывание вирусов и бактерий с поверхностью слизистых оболочек, и таким образом ингибируя репликацию [Леонова М.В., 2002; Wines B.D. et al, 2006; Woof J.M.et al, 2006].

Уровень sIgA у человека меняется в зависимости от его возраста, факторов внешней среды и болезней. С возрастом этот показатель уменьшается. Так у детей в возрасте от 0-до 3 лет уровень sIgA в слюне равен 370-670 мг/л [МР., 1999], а с восьми лет и у взрослых нормой считается 115,3 — 299,7 мг/л [Петрова И.В. с соавт., 2001].

Последние исследования показали, что уровень sIgA может иметь и прогностическую значимость в оценке состояния здоровья населения при массовых обследованиях [Иванов В.Д. с соавт., 2006]. Так установлено, что снижение sIgА может указывать на недостаточность функции местного иммунитета, а его повышенное количество – на дисбаланс в иммунной системе [Маковецкая А.К. с соавт., 2005].

В ряде исследований показано, что при снижение местного иммунитета, и в частности sIgA, возможно приводит к хронической патологии. Например, в исследовании Calvo M. с соавт. (1990) показано, что у здоровых детей, имеющих  нормальный уровень sIgA, риск развития хронической легочной патологии, в том числе и бронхиальной астмы, составляет 46%, а при низком уровне sIgA повышается до 86%. В исследовании Бяховой М.М. (2008) показано, что у здоровых детей с низким sIgA повышается уровень цитогенетических показателей буккального эпителия на фоне снижения апоптического индекса, т.е. нарушается процесс удаления генетически не полноценных эпителиальных клеток.

Изменения уровня sIgA в условиях загрязнения атмосферного воздуха так же показано в ряде исследований. Например, в работе Richter J. c соавторами (1996) показано, что у детей, изначально проживающих в условиях загрязнения атмосферного воздуха, повышен уровень sIgA и лизоцима в слюне. Однако через две недели  после переезда в более чистый район наблюдается нормализация повышенных иммунологических показателей. В то же время в работе Мизерницкого Ю.Л. (2002) выявлено снижение sIgA у детей дошкольного возраста, проживающих в условиях интенсивного загрязнения окружающей среды древесной пылью и формальдегидом. Таким образом, загрязнение окружающей среды может вызывать как повышение sIgA, что скорей всего является компенсаторной реакцией, так и его снижение в слюне в результате повреждающего действия поллютантов атмосферного воздуха, приводящего к нарушению местной защиты слизистых [Handzel Z.T., 2000].

sIgA может изменяться и при различных патологических состояниях бронхолегочной системы, и в частности при бронхиальной астме. Так известно, что у детей с этим заболеванием отмечаются различные изменения иммунной системы, сопровождающимися склонностью к частым вирусным и бактериальным инфекциям. Развитию бронхиальной астмы у детей способствуют перенесенные ранее ребенком острые респираторные инфекции, бронхиты, пневмонии. У половины детей с бронхиальной астмой первый приступ затрудненного дыхания часто возникает на фоне ОРЗ или в период реконвалесценции после него. У часто болеющих детей с этим заболеванием отмечается снижение sIgA в секрете ротоглотки [Рылеева И.В., 2003]. Так же в работе Кузьменко Л.Г. и соавторов (1999) показано, что у детей, больных бронхиальной астмой с частыми обострениями, вызываемыми вирусной инфекцией, sIgA в слюне ниже, чем у здоровых. Скорей всего, низкий уровень этого иммуноглобулина может быть связан с угнетающим действием вирусов на его синтез или истощением его продукции при чрезвычайно высокой потребности в условиях частого возникновения вирусных инфекций.

Так же, в исследованиях Balzar S. с соавторами (2006) и  Peebles R.S.Jr. с соавторами (1995) также показаны изменения sIgA у больных бронхиальной астмы. Было исследовано 15 здоровых, 9 со средней тяжестью и 22 с тяжелой степенью астмы людей. Иммуноглобулины во всех группах в основном были в пределах нормы. Однако IgA и IgG были ниже у тяжелых астматиков, по сравнению со здоровыми людьми. Кроме того, в этих группах была найдена корреляция между sIgA и симптомами астмы. Чем тяжелее текло заболевание, тем ниже был уровень этого иммуноглобулина. Похожие изменения прослеживаются в работе Бяховой М.М. (2008), где у детей больных бронхиальной астмой уровень sIgA в два раз ниже, чем в группе здоровых детей. Предполагается, что при бронхиальной астме воспаление слизистой бронхов обуславливает дефект местной защиты и нарушение местного синтеза sIgА [Саликаева Ю.О. с соавт., 2000, Fukushima C. et al.,2005].

Подводя итог, можно сказать, что sIgA играет не мало важную роль в защите организма от различных факторов окружающей среды, а кроме того он имеет прогностическое значение в массовых исследованиях.

Список литературы.

1.     Беляева Н.Н., Шамарин А.А., Петрова И.В., Малышева А.Г. Связь изменений слизистых оболочек носа и рта с иммунным статусом при воздействии факторов окружающей среды // Гигиена и санитария. — 2001. — № 5. — С. 62-64.

2.     Бяхова М.М Цитогенетический статус, показатели пролиферации и апоптоза у детей с бронхиальной астмой, проживающих в условиях загрязнения атмосферного воздуха. Автореферат на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. – Москва. – 2008. – 22 с.

3.     Зайцева О.В. Противовоспалительная терапия в лечении заболеваний органов дыхания. // Consilium provisorum. – Том 5, №6. – 2005.

4.     Иванов  В.Д., Маковецкая А.К. Возможности использования неинвазивных иммунологических методов в оценке здоровья населения. // Неинвазивные методы в оценке здоровья населения. Под ред. Академика РАМН Ю.А. Рахманина. – М. – 2006. – С. 112-125.

5.     Кузьменко Л.Г., Баталова Т.Н., Сойджодах Р. И др. Содержание иммуноглобулинов в слюне детей с хроническим тонзиллитом и бронхиальной астмой. // Вестник РУДН Серия «Медицина». – 1999. – №2. – С. 73-79.

6.     Леонова М.В., Ефременкова О.В. Местная иммуномодуляция при заболеваниях верхних дыхательных путей. // Качественная практическая практика. – 2002. — №1. – С.14-22.

7.     Лучихин Л.А. Рациональные подходы к лечению и профилактики респираторных инфекций // Consilium Medicum. – 2003. – Том. 5, № 2.

8.     Маковецкая А.К., Высоцкая О.В., Иванов В.Д. Изучение состояния местного иммунитета слизистых оболочек дыхательного тракта у лиц с аллергической патологией.//Материалы пленума «Экологически обусловленные ущербы здоровью: методология, значение и перспективы оценки. – Москва. – 22-23 декабря 2005г. – С.436-438.

9.     Методические рекомендации. – Оценка состояния здоровья и выявления предпатологических состояний у детей. – М. – 1999. – 36 с.

10. Мизерницкий  Ю.Л. Значение экологических факторов при бронхиальной астме у детей. // Пульмонология. – 2002.-Vol.12, №1- С. 56-62.

11. Петрова И. В., Мольков Ю.Н, Лещенко Г.М. и др. Оценка состояния и системы у детей неинвазивными методами. // В кн. Гигиеническая  наука и  практика на рубеже XXI  века.  Материалы  IX Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей. Москва. — 2001. — т. 2 — С. 433 — 436.

12. Рабсон Л., Ройт А., Делвиз П. Основы медицинской иммунологии: пер. с англ. // М.: Мир.- 2006. -320с.

13. Рязанцев С.В., Хмельницкая Н.М., Тырнова Е.В. Роль слизистой оболочки в защите ЛОР-органов от потенциально патогенных для организма антигенных факторов. // Вестник оториноларингологии. – 2000. — №3. – стр. 60-64.

14. Рылеева И.В., Балаболкин И.И. Бактериальные иммуномодуляторы ИРС19 и Имудон в педиатрической практике. // Вопросы современной педиатрии. – 2003. – Т. 2, №2. – С 78-81.

15. Саликаева Ю.А., Волкова Л.И., Геренг Е.А. и др. Эффективность фликсотида у больных атопической бронхиальной астмой. // Пульмонология. – 2000. — №3. – С. 73-77.

16. Хаитов Р.М., Пинегин Б.В., Истамов Х.И. Экологическая иммунология. – М.: Издательство ВНИРО. – 1995.

17. Balzar S., Strand M., Nakano T. et al. Subtle immunodeficiency in severe asthma: IgA and IgG2 correlate with lung function and symptoms. // Int. Arch. Allergy Immunol. – 2006. – Vol. 104,№2. – P. 96-102.

18. Calvo M., Grob K., Bertoglio J et al. Secretory IgA deficiency in pediatric patients: clinical and laboratory follow-up. // Allergol Immunopathol (Madr.) – 1990. – Vol. 18,№3. – P. 149-153.

19. Fukushima C., Matsuse H., Saeki S. et al. Salivry IgA and oral candidiasis in asthmatic pationts treated with inhaled corticosteroid. // J Asthma. -2005. – Vol. 42, №7. – P. 601-604.

20. Eccles R Rhinitis as a mechanism of respiratory defence. Eur Arch Otorhinolaryng 1995; 252: Suppl 1: 2-7.

21. Handzel Z.T. effects of environmental pollutants on airways, allergic inflammation, and the immune response. // Rev Environ Health. – 2000. – Vol. 15, №3. – P. 325-336.

22. Peebles RS Jr., Liu MC, Lichtenstein L.M. et al. IgA, IgG and IgM quantification in bronchoalveolar lavage fluids  from allergic rhinitics, allergic asthmatics, and normal subjects by monoclonal antibody-based immunoenzymetric assays. // J Immunol Methods. – 1995. – Vol 179, № 1. – P. 77-86.

23. Richter J., Pelech L. Immunological findings in groups of children after compensatory measures. // Toxicol Lett. – 1996. – Vol. 88, № 1-3. – P. 165-168.

24. Salvi S., Holgate S.T. Could the airway epithelium play an important role in mucosal immunoglobulin A production? // Clin. Exp. Allergy. – 1999. – Vol. 29, №12. P. 1597-1605.

25. V.H.J. van der Velden, Savelkoul H.F.J., Versnel M.A. Bronchial epithelium: morphology, function, and pathophysiology in asthma. // Eur. Cytokine Netw. – Vol. 9,№4. – P. 585-597.

26. Wines B.D., Hogarth P.M. IgA receptors in health and disease. // Tissue Antigens. – 2006. – Vol. 68,№2. – P. 103-114.

27. Wilson R, Dowling RB, Jackson AD. The biology of bacterial colonization and invasion of the respiratory mucosa. Eur Respir J 1996; 30: 289-9.

28. Woof J.M., Kerr M.A. The function of immunoglobulin A in immunity. // J. Pathol. – 2006. – Vol. 208,№2. – P. 270-282.