IX. Иммунологические механизмы клеточного гомеостаза

Предыдущая: Гормоны и медиаторы иммунной системы

Первичные иммунодефициты у человека

В настоящее время хорошо известны закономерности генетического контроля иммунитета, обусловленного наличием генов иммунного ответа (Ir и им подобные). Этот тип генетического контроля отличается специфичностью. Один и тот же индивидуум может быть высокореагирующим на один антиген и низкореагирующим при иммунизации другим антигеном. Совершенно очевидно, что любая сложная система, функционирующая на основе взаимосвязанной работы нескольких органов, имеет по крайней мере еще один тип генетического контроля, реализуемого через анатомическое и функциональное развитие того или иного органа. Действительно, врожденное недоразвитие вилочковой железы не может не сказаться на функционировании иммунной системы. Несмотря на кажущуюся неспецифичность (по отношению к конкретным антигенам) такого генетического дефекта, принцип конкретности иммунного ответа не отменяется. Это обусловлено двумя моментами. Во-первых, генотипические различия индивидуумов по генам Ir не отменяются. Во-вторых, врожденные дефекты иммунной системы затрагивают ее отдельные звенья, оставляя другие функционирующими.

Вследствие этого иммунодефицитные состояния - не равномерное снижение функциональной активности всех форм иммунного реагирования, а спектр конкретных врожденных дефектов, реализуемых через Т- или В-систему клеток.

В работе Ю. М. Лопухина и Р. В. Петрова (1974) демонстрируются четыре наиболее часто встречающиеся ситуации:

1. нормальное функционирование Т-системы с полной блокадой В-системы;
2. резкое угнетение клеточных форм реагирования (Т-системы) при нормальных гуморальных реакциях по всем классам иммуноглобулинов;
3. угнетение Т-системы с изолированной блокадой синтеза иммуноглобулинов класса А при нормальном или даже повышенном уровне выработки IgM и IgG;
4. угнетение всех форм реагирования, кроме реакции по первичному типу с выработкой IgM.

Лечение иммунодефицитов. Врожденные дефекты иммунной системы стали известны и изучены благодаря антибиотикам, которые спасали детей от ранней гибели вследствие инфекционных осложнений. До эры антибиотиков таких детей просто не могли наблюдать: они умирали в самом раннем возрасте. Следовательно, антибиотикотерапия и другие методы лечения инфекций есть способ лечения подобных больных. Профилактика инфекционных осложнений путем содержания детей в стерильных боксах, а еще лучше - в абсолютно безмикробных условиях, конечно, еще эффективнее. Но практически это трудно достижимо. Профилактика инфекционных осложнений возможна и путем активной иммунизации больных против наиболее частых инфекций. Она не столь действенна, как иммунизация здоровых организмов, но все-таки создает в ряде случаев некоторую степень невосприимчивости. Указанные профилактика и терапия не являются истинно лечебными мероприятиями, потому что не излечивают основной дефект, не устраняют, например, поражений В- или Т-системы иммунитета.

При дефекте В-системы клеток, выражающемся в снижении или отсутствии способности организма синтезировать иммуноглобулин, истинно лечебные мероприятия складываются из замещения недостающих иммуноглобулинов или возмещения нехватки В-клеток. Первый путь связан с постоянным введением больным выделенных из крови здоровых людей иммуноглобулинов (γ-глобулинов). Эффективная доза - 25-50 мг/кг чистых иммуноглобулинов в неделю. Такая терапия весьма эффективна. Она обеспечивает работоспособность больным, которые благодаря лечению доживают до зрелого возраста. Иммуноглобулины вводят внутримышечно. Лишь некоторые препараты пригодны для внутривенных инъекций. Нередко вместо иммуноглобулинов вводят плазму, полученную от нескольких доноров с помощью плазмафереза. При дефектах Т-системы лимфоцитов в ряде случаев получены положительные результаты при использовании препаратов вилочковой железы (тимозин и др.), трансфер-фактора.

Восстановление недостающих в организме В-клеток возможно только путем их трансплантации от совместимых в тканевом отношении доноров. Поскольку основной источник В-клеток в организме - костный мозг, пересадка В-клеток означает фактически пересадку костного мозга. Трансплантация иммунокомпетентных клеток в настоящее время является единственным способом истинного устранения причины иммунодефицитов. Ее цель - замена дефектной части иммунной системы нормальной. Это не значит, конечно, что проблема иммунодефицитов ограничивается внедрением в практику пересадок клеток костного мозга, лимфатических узлов, селезенки или вилочковой железы. Здесь уместно лишь напомнить, что для уменьшения явлений несовместимости пересаживаемых тканей в настоящее время имеются эффективные приемы: тщательный подбор реципиента по антигенам тканевой совместимости (типирование), применение иммуиодепрессивных препаратов, снижающих интенсивность реакций отторжения трансплантированных органов, тканей или клеток. При лечении иммунодефицитов с помощью методов трансплантации в ряде случаев необходимы типирование и применение иммунодепрессантов.

Всего применяют 8 типов пересадок, различных при разных дефектах иммунитета: пересадка клеток костного мозга, селезенки, лимфатических узлов или лимфоцитов крови от иммунологически зрелых доноров; пересадка вилочковой железы от несовместимого плода или взрослого донора; комбинированная пересадка печени, которая является поставщиком кроветворных стволовых клеток, и вилочковой железы от одного и того же несовместимого донора-плода; пересадка цельного костного мозга от донора, несовместимого с реципиентом по антигенам гистосовместимости; пересадка фракции стволовых клеток, выделенных из костного мозга иммунологически зрелого совместимого донора (может сочетаться с трансплантацией вилочковой железы); пересадка фракции стволовых клеток или цельного костного мозга от родителей с предварительным введением антител против антигенов гистосовместимости больного (чтобы вызвать блокаду этих антигенов и уменьшить явления несовместимости): пересадка фракции стволовых клеток, выделенных из костного мозга родителей, в сочетании с иммунодепрессивной терапией; пересадка одновременно двух органов - вилочковой железы и грудины, взятых от мертворожденного ребенка.

Смысл применения такого трансплантата заключается не только в "анатомическом удобстве" операции. Действительно, вилочковая железа расположена непосредственно за грудиной, которая является одним из главных вместилищ костного мозга. Их кровоснабжение тесно связано. Поэтому при соединении артериального и венозного русла такого единого блока с какими-либо сосудами реципиента устанавливается хорошее кровоснабжение обоих органов. Главное преимущество пересадки единого блока состоит в том, что пересаживаются целиком все компонентьв Т-системы иммунитета. Здоровый костный мозг - поставщик здоровых стволовых клеток, которые через кровоток вернутся в свою собственную полноценную (донорскую) вилочковую железу и превратятся в Т-лимфоциты. Кроме того, костный мозг у человека является резервуаром В-клеток, поэтому пересадка нормализует Т- и В-системы иммунитета. Вследствие этого трансплантация блока вилочковая железа - грудина является одним из перспективных способов лечения синдрома Луи-Бар, когда дефектны Т- и В-системы клеток.

Недавно был применен новый способ компенсации иммунодефицитного состояния, который основывается на следующих предпосылках. Р.В. Петровым и соавт. (1976) было показано, что трансплантация сингенных клеток костного мозга повышает иммунный ответ у животных, генетически низкоотвечающих на ряд антигенов. Было также известно, что искусственное усиление расселения стволовых клеток из костного мозга приводит к повышению иммунного ответа (Петров Р. В. и др., 1975; Хаитов Р. М.,. 1976). Эти данные послужили отправным моментом для изучения влияния аутотрансплантацин костного мозга, т. е. искусственно вызванного расселения стволовых клеток у больных с синдромом Луи-Бар. Клетки костного мозга извлекали из грудины и вводили внутривенно в дозе 10⁹. Аутотрансплантация костного мозга, произведенная у 4 больных, обеспечила существенное повышение показателей В- и Т-систем иммунитета (Лопухин Ю. М., Петров Р. В., 1978).

Моделирование иммунодефицитов в эксперименте

Помимо теоретического интереса, моделирование иммунодефицитных состояний представляет большой интерес в плане изучения патогенеза, лечения и разработки новых методов диагностики болезней иммунологической недостаточности.

Т-дефициты

• Тимэктомия новорожденных животных.

  Метод впервые разработан J. F. А. P. Miller в 1960 г. В результате удаления вилочковой железы в неонатальном периоде развивается так называемый вастинг-синдром, который характеризуется задержкой роста, развития и другими симптомами. Важно отметить, что неонатальная тимэктомия приводит к опустошению и атрофии тимусзависимых зон в лимфатических узлах, селезенке и других лимфоидных образованиях, т. е. в организме таких животных отсутствуют Т-лимфоциты. В-система лимфоцитов у неонатально тимэктомпрованных мышей полностью сохраняется, поэтому у неонатально тимэктомированных животных выявляется нормальный уровень иммуноглобулинов. Однако клеточный иммунный ответ, опосредованный Т-лимфоцитами, и гуморальный ответ, который включается при кооперативном взаимодействии Т-хелперов и В-клеток, у неонатально тимэктомированных животных полностью подавлены. Восстановление иммунного ответа наблюдается только после трансплантации неонатально тимэктомированным животным сингенных тимоцитов или периферических Т-клеток.

• Удаление вилочковой железы у взрослых животных

  В отличие от неонатальной тимэктомии удаление вилочковой железы у взрослых животных не вызывает вастинг-синдрома (Miller J. F. А. Р., 1972). В первое время после операции нет заметных нарушений функции иммунной системы и не изменяется морфология Т-зон периферических лимфоидных органов. Число Т-клеток в грудном протоке, которые преимущественно представлены долгоживущими рециркулирующими Т₂-клетками, остается неизменным в течение 6 мес после тимэктомии. В нашей лаборатории Н. В. Алейниковой (1977) был исследован иммунологический статус мышей, тимэктомированных в половозрелом возрасте. Показано, что способность продуцировать антитела и АОК в ответ на иммунизацию эритроцитами барана начинает снижаться лишь с 6-й недели после тимэктомии.

  Изменение способности к розеткообразованию клетками селезенки взрослых тимэктомированных мышей носит несколько иной характер. Резкое снижение (на 50%) числа розеткообразующих клеток (РОК) при иммунизации эритроцитами барана наблюдается уже спустя неделю после операции. В дальнейшем число РОК уменьшается постепенно. Следует отметить, что в течение 1-го месяца после тимэктомии преимущественно уменьшалось число РОК, связывающих от 4 до 7 эритроцитов, которые представлены субклассом T₁-лнмфоцнтов. Т₂-клетки связывают от 7 до 10 эритроцитов, а В-клетки - 10 и более (Elliott В. Е., Haskin J. S., 1973). Количество фоновых РОК у неиммунизированных взрослых тимэктомированных мышей в селезенке уменьшается в течение 1-го месяца после операции также преимущественно за счет Т-клеток, связывающих 4-7 эритроцитов. Эти РОК высокочувствительны к азатиоприну и анти-Thy-l,2-сыворотке, т. е. относятся к T₁-субпопуляции лимфоцитов.

  Таким образом, тимэктомия взрослых мышей в первую очередь приводит к элиминации короткоживущих T₁-клеток. Следовательно, в первое время после тимэктомии наблюдается дефицит T₁-лимфоцитов.

  Существуют специальные приемы для избирательной элиминации только Т₂-лимфоцитов, но не Т₁, основанные на неодинаковых рециркуляторных свойствах этих субпопуляций. Например, обработка мышей АЛС, дренирование грудного лимфатического протока приводят к элиминации активно рециркулирующих Т₂-клеток, но не влияют на сессильные T₁-клетки. Животные, подвергнутые упомянутым воздействиям, являются Т₂-дефицитными.

• Сингенные радиационные химеры и В-мыши

  Широкое распространение в качестве модели Т-дефицитов получили сингенные радиационные химеры и так называемые В-мыши. Лимфоидные органы летально облученных реципиентов, защищенных клетками сингенного костного мозга, практически не содержат Т-клеток. Дело в том, что трансплантированные облученным реципиентам клетки костного мозга дифференцируются в Т-клетки лишь через 2-3 нед после переноса. Известно, что в вилочковой железе сингенных радиационных химер до 10-14-го дня не обнаруживаются пролиферирующие клетки костномозгового происхождения (Micklem Н. S., Loutit J. F., 1966).

  В-клетки возникают у таких же реципиентов намного раньше - на 7-10-й день после введения костного мозга. Это временное отставание в дифференциации Т-клеток по сравнению с В-клетками лежит в основе Т-дефицита у химер, который исчезает с восстановлением Т-клеточной популяции лимфоцитов.

  Ю. М. Зарецкая и соавт. (1969) исследовали иммунологическую реактивность сингенных радиационных химер 10-100-дневного возраста в ответ на иммунизацию эритроцитами барана или крысы. Показано, что летально облученные мыши линии СВА, восстановленные сингенным костным мозгом, не продуцируют антител через 10 дней после трансплантации в ответ на первичный антигенный стимул, будь то эритроциты барана или крысы. Начиная с 21-х пострадиационных суток сингенные химеры дают значительную реакцию на первичную иммунизацию эритроцитами барана, которая связана с функционированием новообразовавшихся Т-клеток. Однако даже на 100-е пострадиационные сутки ответ на данный антиген остается ниже, чем у интактных мышей. Период "неотвечаемости" по отношению к эритроцитам крысы продолжается более 1 мес и сменяется иммунологически реактивным периодом между 30-м и 60-м днем. Если реципиентов до облучения и трансплантации костного мозга тимэктомировать, то получаются так называемые В-мыши, у которых Т-клетки практически отсутствуют. Костный мозг перед трансплантацией тимэктомированным облученным реципиентам можно обработать анти-Θ-сывороткой и комплементом для удаления контаминирующих Т-клеток.

  Результаты сравнительного анализа способности к продукции АОК при иммунизации эритроцитами барана у сингенных химер н В-мышей (Алейникова Н. В., 1977) показали, что у В-мышей на протяжении всего срока исследования формируется небольшое количество антителопродуцентов, постоянное для всего периода наблюдения (48 нед). У сингенных химер происходит постепенное нарастание способности к антителогенезу. Практически такие же данные получены при определении у сингенных химер и В-мышей РОК в ответ на иммунизацию эритроцитами барана. Таким образом, в отличие от сингенных радиационных химер, у которых наблюдается постепенное восстановление Т-системы лимфоцитов, В-мыши характеризуются перманентным Т-дефицитом.

• Летально облученные с экранированием участка костного мозга животные

  Пролонгированный дефицит Т-клеток может быть достигнут при летальном облучении мышей с экранированием участка костного мозга (Хаитов Р. М., 1975). Сочетание этого метода с предварительной (за 3-4 нед до облучения) тимэктомией делает возможным использование в качестве Т-дефицитных беспородных и рандомбредных животных. Тимэктомированные летально облученные при экранировании участка костного мозга мыши являются фактически В-мышами. Определение титров гемагглютининов у облученных при экранировании задней конечности мышей, иммунизированных эритроцитами барана, показало, что происходит образование небольшого количества антител, которое несравнимо с максимальным ответом на первичную иммунизацию интактных животных.

• Бестимусные мыши nude

  Естественной моделью Т-дефицита служат мыши-мутанты с врожденным отсутствием вилочковой железы. Эти мыши, впервые описанные в 1966 г.

  S.P. Flanagan, характеризуются отсутствием волосяного покрова. Безволосость и агенез вилочковой железы являются следствием единой генетической мутации и наследуются как классический менделевский рецессивный признак. Таким образом, безволосость у мышей nude служит маркером на гомозиготность по гену nu. Хотя у зародышей мышей nu/nu имеется зачаток вилочковой железы, размер его значительно меньше, чем у обычных животных, и после рождения этот рудимент полностью исчезает. У мышей nu/nu наблюдается нормальный уровень IgM, однако содержание IgG и IgA снижено. Морфологический анализ демонстрирует аплазию тимусзависимых зон в селезенке и лимфатических узлах. Иммунный ответ к тимусзависимым антигенам у мышей nu/nu практически не развивается, а на тимуснезависимые антигены не снижен или даже усилен. Аллогенные и ксеногенные трансплантаты у мышей nu/nu практически не отторгаются. Восстановление иммунологической реактивности у мышей nu/nu может быть достигнуто трансплантацией вилочковой железы, тимоцитов или периферических Т-клеток. Следует отметить, что трансплантация мышам nu/nu тимоцитов восстанавливает как супрессорную, так и хелперную популяцию Т-клеток (Hopkins W. J., 1978).

  Из-за сниженной фертильности самок nu/nu для получения мышей nude скрещивают инбредных или частично инбредных самцов nu/nu с самками nu/+, что позволяет получить 50% потомков, гомозиготных по гену nu. Однако использование гетерозиготных самок nu/+ сопровождается появлением небольшого количества Т-клеток в лимфоидных тканях их nu/nu потомства, видимо, за счет миграции материнских Т-клеток через плаценту. Кроме того, нельзя исключить влияния гормонов вилочковой железы, проникающих от генотипически нормальной матери nu/+ к зародышам nu/nu.

  Вместе с тем надо отметить, что в селезенке и лимфатических узлах мышей nude, родившихся от гомозиготных родителей, обнаруживается до 1,4% Θ-положительных клеток. Предполагают, что эти клетки возникают на периферии из стволовых клеток под влиянием гуморальных факторов эпителия остатков вилочковой железы. У мышей nu/nu частота возникновения спонтанных опухолей не превышает частоту опухолеобразования в нормальной популяции. Казалось бы, что эти данные ставят под сомнение наличие иммунологического надзора, осуществляемого системой Т-лимфоцитов. Однако установлено, что важную роль в поддержании иммунологического надзора играют так называемые естественные киллеры - субкласс лимфоцитов, имеющихся у интактных (неиммунных) животных. Эти клетки оказывают цитотоксическое действие на опухолевые клетки без предварительной иммунизации. Особенно много естественных киллеров в лимфоидной ткани мышей nude. Данный субкласс клеток относится к популяции претимических лимфоцитов, не несущих поверхностных маркеров Т-клеток.

В-дефициты

• Т-мыши

  Для получения В-дефицитных мышей, т. е. Т-мышей, летально облученным реципиентам трансплантируют клетки вилочковой железы или периферические Т-клетки. Использование Т-мышей лимитируется тем обстоятельством, что такие животные погибают в течение 10-14 дней от недостаточности кроветворения. Поэтому Т-мыши используются главным образом для получения активированных (облученных) Т-клеток. С этой целью тимоциты или Т-клетки грудного лимфатического протока вводят летально облученным реципиентам, в организме которых они получают сильный антигенный стимул. Для активации гетерологичным антигеном клетки вместе с этим антигеном вводят сингенным облученным реципиентам. Если необходима активация аллоантигенами, то клетки родительского генотипа вводят гибридным реципиентам. В этом случае специфическая активация Т-клеток индуцируется антигенным стимулом, исходящим из тканей гибридного реципиента. В обоих случаях антигенная стимуляция приводит к специфической активации и пролиферации клеток, заканчивающейся накоплением потомства Т-клеток, которые можно выделить из селезенки или лимфы грудного лимфатического протока.

• В-дефицит, вызванный химическими агентами

  Кратковременный В-дефицит можно вызвать введением животным некоторых препаратов, избирательно элиминирующих В-клетки, но не влияющих при использовании по определенной схеме на Т-клетки. Например, 1-3-кратное введение мышам или морским свинкам циклофосфамида (300 мг/кг) или прокарбазина (600 мг/кг) приводит к избирательной элиминации В-лимфоцитов, но не влияет на Т-лимфоциты (Turk J. L., Poulter L. W., 1972). Гистологический анализ показал, что у обработанных циклофосфамидом животных происходит опустошение В-зон селезенки и лимфатических узлов, однако Т-зоны этих органов остаются относительно интактными. Как следствие этих изменений у обработанных циклофосфамидом или прокарбазином животных угнетен гуморальный иммунный ответ на тимусзависимые антигены, отсутствует пролиферативный ответ лимфоцитов на митогены В-клеток, но полностью сохранены клеточные реакции, опосредованные Т-клетками. Восстановление В-клеточной популяции лимфоцитов наблюдается через 12-14 сут после последней инъекции циклофосфамида. Показано, что введение животным ряда антиметаболитов также приводит к временному В-дефициту.

• Облучение с экранированием вилочковой железы

  В-дефицитных животных можно также получить, облучая их в смертельной дозе с экранированием вилочковой железы (Хаитов Р.М., 1975). После такого облучения животные содержат преимущественно Т-клетки, репопулирующие в периферические лимфоидные органы из вилочковой железы, т. е. фактически являются Т-мышами. Восстановить гуморальный иммунный ответ у Т-мышей, полученных разными способами, можно только путем трансплантации им сингенных В-клеток.

Продолжение: Коррекция иммунного ответа синтетическими полиэлектролитами

К оглавлению

Литература [показать]