МАКРОФАГИ. Макрофаг (с др. греческого большой пожиратель») представляют собой особый вид крупных белых клеток крови, которые одновременно с теми клетками, которые, по сути, являются их предшественниками создают симбиоз, именуемый системой монуклеарных фагоцитов (с др. греческого «поглощать (есть) клетку»). В качестве клеток-предшественников в данном случае выступают монобласты промоциты и моноциты.

Происхождение и назначение макрофагов

Макрофаги называют клетками-«мусорщиками» неспроста, так как все, с чем они соприкасаются, поглощается и уничтожается посредством переваривания. Определенная доля макрофагов постоянно располагается в определенных местах: в капиллярах и лимфатических узлах, в печени, в легких, в соединительной и нервной тканях, в костях, включая костный мозг. Другие блуждают между клетками, постепенно скапливаясь в тех местах, где наиболее вероятно проникновение в организм того или иного возбудителя инфекции.
Все типы макрофагов происходят из моноцитов крови, а моноциты, в свою очередь, появляются из промоноцитов костного мозга, постепенносозревающих из более ранних клеток-предшественников до достижения определенной стадии. Примечательно, что у макрофагов существует обратная связь с этими клетками-предшественниками; обеспечиваемая благодаря их способности продуцировать в кровь цитокины (ростовые факторы), которые поступают с кровью в костный мозг, тем самым усиливая естественные процессы деления клеток, образованных ранее. Данный процесс активизируется, например, при наличии тех или иных инфекций, когда многие макрофаги погибают в борьбе с «врагами», им на сменупоставляются новые макрофаги, в ускоренном темпе созревающие в костном мозге.

Как «работают» макрофаги при наличии инфекций в организме?

GcMAF уникальный препарат для активации деятельности макрофагов

К сожалению для нас, несмотря на свои колоссальные возможности, макрофаги могут быть неактивны. Например, все клетки злокачественных опухолей, а также вирусные и инфекционные клетки продуцируют белок альфа-N- ацетилгалактозаминидаза (нагалаза), который блокирует продукцию GcMAF-гликопротеина, стимулирующего активацию макрофагов, препятствуя таким образом нормальной деятельности иммунной системы. А в отсутствии активности иммунной системы неконтролируемо развиваются злокачественные опухоли и возрастает уровень вирусных инфекций. На этот случай существует препарат GcMAF, который активирует макрофаги и усиливает активность иммунного ответа. Приобрести подлинный GcMAF можно в клинике доктора Ведова.

Авторы

Сарбаева Н.Н., Пономарева Ю.В., Милякова М.Н.

В соответствии с «М1/М2» парадигмой выделяют два подтипа активированных макрофагов – классически активированные (М1) и альтернативно активированные (М2), которые экспрессируют различные рецепторы, цитокины, хемокины, факторы роста и эффекторные молекулы. Однако данные последних лет указывают на то, что в ответ на изменение сигналов микроокружения, макрофаги могут проявлять уникальные свойства, не позволяющие отнести их ни к одному из этих подтипов.

Макрофаги играют главную роль в реакции организма на имплантируемый материал – катетеры, стенты, эндопротезы, дентальные имплантаты. Макрофаги фагоцитируют частицы износа поверхности суставных протезов, инициируют воспаление в зоне протезирования и остеолиз, управляют процессами образования фиброзной капсулы вокруг инородных тел. Представлен краткий обзор факторов, вызывающих миграцию, адгезию и активацию макрофагов, анализ их функциональных характеристик на различных поверхностях, включая биодеградирующие и не деградирующие материалы in vivo и in vitro.

Введение

Современную медицину в настоящее время невозможно представить без применения имплантируемых изделий, устанавливаемых в организм на различные сроки с целью восстановления анатомии и функции утраченных или пораженных патологическим процессом органов и тканей. Биосовместимость синтетических материалов или тканеинженерных конструкций является основной проблемой, влияющей на результаты таких имплантаций. Реакция на протезирующий материал развивается в следующей последовательности: альтерация тканей, инфильтрация клетками острого, затем хронического воспаления с формированием грануляционной ткани и фиброзной капсулы. Степень выраженности этих реакций определяет биосовместимость имплантируемого изделия. Макрофаги играют главную роль в реакции организма на устанавливаемый материал – катетеры, стенты, эндопротезы, дентальные имплантаты и др.

Морфология макрофагов

Макрофаги – это гетерогенная клеточная популяция. Макрофаг имеет неправильную, звездчатую, многоотростчатую форму, складки и микроворсинки на поверхности клеток, обилие эндоцитозных микровезикул, первичных и вторичных лизосом. Округлое или эллипсовидное ядро расположено центрально, гетерохроматин локализован под ядерной оболочной. Структурные особенности клетки во многом зависят от ее органной и тканевой принадлежности, а также от функционального статуса. Так, для клеток Купфера характерен гликокаликс, альвеолярные макрофаги содержат ламеллярные (сурфактантные) тельца, хорошо развитый комплекс Гольджи, шероховатый эндоплазматический ретикулум и множество митохондрий, в то время как в клетках микроглии митохондрии немногочисленны. В цитоплазме перитонеальных и альвеолярных макрофагов присутствует большое количество липидных телец, содержащих субстраты и ферменты генерации простагландинов . Адгезирующиеся и движущиеся макрофаги формируют короткоживущие, содержащие актин структуры – подосомы – в виде плотной центральной части с радиально отходящими от них микрофиламентами. Подосомы могут сливаться, формируя структуры более высокого порядка – розетки, которые эффективно разрушают белки подлежащего внеклеточного матрикса .

Функции макрофагов

Макрофаги фагоцитируют чужеродный материал и клеточно-тканевый детрит, стимулируют и регулируют иммунный ответ, индуцируют воспалительную реакцию, участвуют в репаративных процессах и обмене компонентов внеклеточного матрикса. Многообразие осуществляемых функций объясняет экспрессию этими клетками большого числа рецепторов, связанных с плазматической мембраной, внутриклеточных и секретируемых. Рецепторы врожденного иммунитета РRR (pattern-recognition receptors, образ-распознающие рецепторы) активируются широким спектром лигандов (исключение – CD163), обеспечивая узнавание высоко консервативных структур большинства микроорганизмов, так называемых PAMP (pathogen-associated molecular patterns, патоген-ассоциированные образы) и схожих с ними эндогенных молекулярных структур DAMP (damage-associated molecular patterns), образующихся в результате повреждения и гибели клеток, модификации и денатурации белковых структур внеклеточного матрикса. Большинство из них опосредует эндоцитоз и элиминацию потенциально опасных эндогенных и экзогеннных агентов, однако вместе с тем, многие из них выполняют сигнальные функции, регулируя синтез провоспалительных медиаторов, способствуя адгезии и миграции макрофагов (табл.) .

На плазматической мембране моноцитов/макрофагов экспрессируются также специализированные рецепторы, связывающие один или несколько близких по строению лигандов: Fc-фрагмент иммуноглобулина G, факторы роста, кортикостероиды, хемокины и цитокины, анафилотоксины и костимулирующие молекулы. Функции многих из этих рецепторов опосредованы не только связыванием лигандов, но и взаимодействием с другими рецепторами (C5aR-TLR, MARCO-TLR, FcγR-TLR), что обеспечивает тонкую регуляцию синтеза прои противовоспалительных медиаторов . Особенностью макрофагальной рецепторной системы является наличие рецепторов-ловушек провоспалительных цитокинов и хемокинов (Il-1R2 на М2а макрофагах; CCR2 и CCR5 на М2с макрофагах), активация которых блокирует внутриклеточную передачу соответствующего провоспалительного сигнала. Экспрессия клеточных рецепторов видо-, органо- и тканеспецифична и зависит от функционального статуса макрофагов. Детально изученные клеточные рецепторы макрофага приведены в таблице.

Миграция моноцитов/макрофагов

Тканевые макрофаги происходят преимущественно из моноцитов крови, которые мигрируют в ткани и дифференцируются в различные популяции. Миграция макрофагов направляется хемокинами: ССL2 CCL3, CCL4, CCL5, CCL7, CCL8, CCL13, ССL15, ССL19, CXCL10, CXCL12; факторами роста VEGF, PDGF, TGF-b; фрагментами системы комплемента; гистамином; белками гранул полиморфноядерных лейкоцитов (ПМЯЛ); фосфолипидами и их производными.

На начальных этапах воспалительного ответа ПМЯЛ организуют и модифицируют сеть хемокинов путем секреции CCL3, CCL4 и CCL19 и выброса преформированных в гранулы азуросидина, белка LL37, катепсина G, дефензинов (НNP 1-3) и протеиназы 3, которые обеспечивают адгезию моноцитов к эндотелию, тем самым проявляя свойства хемоаттрактантов. Кроме того, белки гранул ПМЯЛ индуцируют секрецию хемокинов и другими клетками: азуросидин стимулирует продукцию CCL3 макрофагами, а протеиназа-3 и HNP-1 вызывают синтез ССL2 эндотелием. Протеиназы ПМЯЛ способны активировать многие хемокины белковой природы и их рецепторы. Так, протеолиз ССL15 катепсином G многократно усиливает его аттрактивные свойства. Апоптозные нейтрофилы привлекают моноциты через сигналы, предположительно, опосредованные лизофосфатидилхолином .

Любое повреждение тканей приводит к аккумуляции макрофагов. В зоне травмы сосудов кровяной сгусток и тромбоциты выделяют TGF-β, PDGF, CXCL4, лейкотриен B4 и IL-1, обладающие выраженными хемоаттрактивными свойствами в отношении моноцитов/макрофагов . Поврежденные ткани являются источником так называемых аларминов, к которым относятся компоненты разрушенного внеклеточного матрикса, белки теплового шока, амфотерин, АТФ, мочевая кислота, IL-1a, IL-33, митохондриальная ДНК клеточного детрита и др. Они стимулируют оставшиеся жизнеспособными клетки поврежденных тканей и эндотелий кровеносных сосудов к синтезу хемокинов, некоторые из них являются прямыми факторами хемотаксиса . Инфицирование тканей приводит к появлению так называемых патогенассоциированных молекул: липополисахаридов, углеводов клеточной стенки и нуклеиновых кислот бактерий. Связывание их мембранными и внутриклеточными рецепторами макрофагов запускает процесс экспрессии генов хемокинов, обеспечивающих дополнительное рекрутирование фагоцитов .

Активация макрофагов

Макрофаги активируются под действием множества сигнальных молекул, вызывающих их дифференцировку в различные функциональные типы (рис. 1). Классически активированные макрофаги (М1 фенотип) стимулируются IFNg, а также IFNg совместно с LPS и TNF. Их основные функции – уничтожение патогенных микроорганизмов и индукция воспалительной реакции. Поляризация в М1 направлении сопровождается секрецией провоспалительных медиаторов. Они экспрессируют рецепторы к IL-1 – IL-1R1, TLR и костимулирующие молекулы, активация которых обеспечивает амплификацию воспалительного ответа. Наряду с провоспалительными цитокинами макрофаги секретируют и антивоспалительный цитокин – IL-10, при характерном высоком соотношении IL-12/IL-10 . Бактерицидные свойства М1 макрофагов определяются продукцией свободных радикалов азота и кислорода, генерируемых iNOS и НАДФН-оксидазным комплексом . Являясь эффекторными клетками в реакции организма на бактериальную инфекцию, они, в то же время, подавляют адаптивный иммунный ответ за счет торможения пролиферации стимулированных Т-клеток. Секретируемый М1 макрофагами IL-12 играет ключевую роль в Тх1 поляризации, а IL-1b и IL-23 направляют иммунный ответ по Тх17 пути. . Исследования последних лет показали, что М1 макрофаги помимо провоспалительных проявляют репаративные свойства: секретируют VEGF, стимулирующий ангиогенез и образование грануляционной ткани .

Альтернативная активация макрофагов (М2 фенотип) наблюдается при стимуляции их интерлейкинами, глюкокортикоидами, иммунными комплексами, агонистами TLR и др. Они мигрируют в зоны инвазии гельминтами, скапливаются в локусах фиброза, в заживающих ранах кожи и неопластических образованиях. М2 макрофаги способны к активной пролиферации in situ. Они проявляют большую по сравнению с М1 макрофагами способность к фагоцитозу и экспрессируют большее количество связанных с ним рецепторов: СD36 – рецептор скавенджер апоптозных клеток; CD206 – маннозный рeцептор; CD301 – рецептор остатков галактозы и N-ацетилглюкозамина; СD163 – рецептор к гемоглобин-гаптоглобиновому комплексу. Для макрофагов этого типа характерно низкое отношение IL-12/IL-10 .

Альтернативно активированные макрофаги подразделяют на подтипы: М2а, М2b и М2с. Примером М2а фенотипа макрофагов являются клетки, скапливающиеся вокруг личинок гельминтов и простейших, аллергены которых индуцируют иммунный Тх2 ответ, сопровождающийся продукцией IL-4 и IL-13 . Они не секретируют значительные количества провоспалительных цитокинов, синтезируют особый спектр хемокинов и мембранных рецепторов . Считается, что для них характерен синтез IL-10 , однако in vitro макрофаги не всегда продуцируют этот цитокин и могут проявлять высокую транскрипционную активность генов IL-12 и IL-6 . Важной характеристикой этой популяции является синтез антагониста рецептора IL-1 (IL-1ra), который, связываясь с IL-1, блокирует его провоспалительное действие .

М2а макрофаги подавляют воспалительную реакцию, блокируя формирование М1 популяции через цитокины рекрутированных ими Тх2-лимфоцитов, либо за счет вырабатываемого хемокина ССL17, который совместно с IL-10 ингибирует дифференцировку макрофагов в М1 направлении . Клетки М2а фенотипа считают типичными репаративными макрофагами. Синтезируемый ими хемокин CCL2 является хемоаттрактантом предшественников миофибробластов – фиброцитов , они секретируют факторы, обеспечивающие ремоделирование соединительной ткани .

Поляризация в направлении М2b осуществляется стимуляцией рецептора к Fcg вместе с агонистами ТLR и лигандами к рецептору IL-1. Функционально они близки к М1 макрофагам, продуцируют провоспалительные медиаторы и монооксид азота (NO), но вместе с тем для них характерен высокий уровень синтеза IL-10 и сниженная продукция IL-12 . М2b макрофаги усиливают продукцию антител. Синтезируемый ими хемокин ССL1 способствует поляризации лимфоцитов в Тх2 направлении . М2с макрофаги обладают супрессивными свойствами – тормозят активацию и пролиферацию СD4+-лимфоцитов, вызванную антигенной стимуляцией и способствуют элиминации активированных Т-клеток . In vitro М2с подтип получают стимуляцией мононуклеарных фагоцитов глюкокортикоидами, IL-10, TGF-β, простагландином Е2 и др. Они не обладают бактерицидной активностью, продуцируют незначительное количество цитокинов, секретируют факторы роста и некоторые хемокины . М2с макрофаги экспрессируют рецепторы фагоцитоза и многих провоспалительных хемокинов, которые, предположительно, служат не для возбуждения соответствующих сигналов, а являются ловушками провоспалительных медиаторов, блокируя их функции .

Характер активации макрофагов не является жестко детерминированным и стабильным. Показана возможность трансформации М1 фенотипа в М2 при изменении спектра стимулирующих цитокинов и вследствие эффероцитоза. После поглощения апоптозных клеток макрофаги резко снижают синтез и секрецию медиаторов воспаления ССL2, ССL3, CXCL1, CXCL 2, TNF-a, MG-CSF, IL-1b, IL-8 и многократно усиливают продукцию TGF-b . Обратная трансформация М2 фенотипа в М1 предполагается при развитии ожирения.

Многие авторы ставят под сомнение существование в организме двух четко различимых популяций макрофагов М1 и М2. Сочетание признаков классической и альтернативной активации характерно для макрофагов кожных ран человека. Так, наряду с типичными для M1 макрофагов цитокинами TNF-a и IL-12, они демонстрируют синтез маркеров М2 макрофагов: IL-10, СD206, СD163, CD36 и рецепторов к IL-4 . Отличный от М1/М2 тип макрофагов с выраженной фибринолитической активностью обнаружен в печени мышей на модели обратимого фиброза и в ткани печени человека при циррозе. В них экспрессируются гены аргиназы 1, маннозных рецепторов и IGF, они секретируют ММП-9, ММП-12, проявляют выраженную способность к пролиферации и фагоцитозу, но не синтезируют IL-10, IL-1ra, TGF-b . Особая популяция макрофагов формируется в селезенке мыши при инфицировании микобактериями. Они тормозят пролиферацию Т-лимфоцитов и секрецию ими как Тх1, так и Тх2 цитокинов, стимулируя поляризацию в Тх17. направлении. Супрессивные макрофаги обладают уникальным фенотипом – экспрессируют гены активные в М1 макрофагах – IL-12, IL-1b, IL-6, TNF-a, iNOS и одновременно гены CD163, IL-10, маннозных рецепторов и других маркеров М2 макрофагов .

Эти исследования наглядно показывают, что формирующиеся в естественных условиях популяции макрофагов значительно отличаются от получаемых in vitro М1 и М2 популяций. Воспринимая множество активирующих сигналов, макрофаг отвечает «по запросу», секретируя медиаторы адекватно изменению окружающей среды, поэтому в каждом конкретном случае формируется свой фенотип, иногда, возможно, даже уникальный.

Реакция макрофагов на чужеродный материал

Контакт макрофагов с чужеродным материалом, как в виде мелких частиц, так и в виде обширных поверхностей, приводит к их активации. Одной из серьезных проблем в травматологии и ортопедии, связанной с реакцией на инородное тело, является развитие нестабильности сустава после эндопротезирования, которая выявляется, по некоторым данным, у 25–60% больных в первые годы после выполненной операции и не имеет тенденции к снижению .

Поверхность ортопедических протезов изнашивается с образованием частиц, инфильтрирующих мягкие ткани. Химические свойства материала определяют возможность опсонизации частиц белками плазмы крови и тип поверхностных рецепторов, инициирующих фагоцитоз. Так, полиэтилен, активирующий комплемент, подвергается опсонизации и «узнается» рецептором к комплементу СR3, в то время как частицы титана поглощаются клеткой через опсонин-независимый рецептор MARCO. Фагоцитоз макрофагами частиц металла, синтетических полимеров, керамики, гидроксиапатита запускает процесс синтеза провоспалительных медиаторов и индуктора остеокластогенеза RANKL. Секретируемый макрофагами ССL3 вызывает миграцию остеокластов, а IL-1b, TNF-a, ССL5 и PGE2 стимулируют их дифференцировку и активацию. Остеокласты резорбируют кость в зоне протезирования, но новообразование костной ткани подавлено, поскольку корпускулярный материал ингибирует синтез коллагена, тормозит пролиферацию и дифференцировку остеобластов и индуцирует их апоптоз . Вызванный частицами износа воспалительный ответ считается основной причиной остеолиза.

Контакт тканей с материалом, который не может быть фагоцитирован, инициирует каскад событий, известный под названием реакции организма на инородное тело, или тканевой реакции. Она заключается в адсорбции белков плазмы, развитии воспалительного ответа, первоначально острого, впоследствии хронического, пролиферации миофибробластов и фибробластов и формировании фиброзной капсулы, отграничивающей инородное тело от окружающих тканей. Основными клетками персистирующего воспаления на границе материал/ткань являются макрофаги, его выраженность определяет степень фиброза в зоне контакта. Интерес к исследованию тканевой реакции связан в первую очередь с широким применением синтетических материалов в различных областях медицины .

Адсорбция белков плазмы крови является первой стадией взаимодействия имплантируемых материалов с тканями организма. Химический состав, свободная энергия, полярность поверхностных функциональных групп, степень гидрофильности поверхности определяют количество, состав и конформационные изменения в связываемых белках, являющихся матриксом для последующей адгезии клеток, в том числе макрофагов. Наиболее значимыми в этом плане являются фибриноген, IgG, белки системы комплемента, витронектин, фибронектин и альбумин.

Слой фибриногена быстро образуется на практически всех чужеродных материалах. На гидрофобных поверхностях фибриноген образует монослой из прочно связанного, частично денатурированного белка, эпитопы которого открыты для взаимодействия с клеточными рецепторами. На гидрофильных материалах фибриноген чаще осаждается в виде рыхлого мультислойного покрытия, причем наружные слои слабо или практически не подвергаются денатурации, оставляя сайты связывания недоступными для клеточных рецепторов макрофагов и тромбоцитов .

Многие синтетические полимеры обладают способностью к сорбции компонентов системы комплемента и ее активации с формированием С3-конвертазного комплекса. Генерируемые им фрагменты С3а, С5а являются хемоаттрактантами и активаторами фагоцитов, iC3b выполняет роль лиганда рецептора клеточной адгезии. Запуск каскада активации возможен как по классическому (опосредованному адсорбированными молекулами JgG), так и по альтернативному путям . Последний инициируется связыванием компонента С3 поверхностями, несущими функциональные группы, например – ОН-, вызывающими его гидролиз. Альтернативный путь может включаться также после классического пути или вместе с ним за счет работы С3-конвертазы классического пути, генерирующей фиксирующиеся на поверхностях фрагменты С3b – пускового фактора амплификационной петли. Однако сорбция и даже начавшийся гидролиз С3 не всегда приводят к возникновению амплификационного сигнала. Например, С3 сильно сорбируется поливинилпирролидоном, однако протеолиз его на этой поверхности слабо выражен. Слабо активируют комплемент фторированные поверхности, силикон и полистирен. Для клеточных реакций на чужеродных поверхностях значение имеет не только активация системы комплемента, но опосредованное ее фрагментами связывание других белков.

Роль альбумина заключается в его способности связывать белки системы комплемента . Oн не способствует адгезии макрофагов и, в отличие от фибриногена, не индуцирует синтез ими TNF-a . На имплантированных материалах обычно обнаруживают фибронектин и витронектин – белки богатые RGD-последовательностями (участками из аминокислот ARG-GLY-ASP).

В отношении витронектина неизвестно, адсорбируется ли он непосредственно на поверхности материала или входит в состав фиксированного на нем инактивированного мебранноатакующего комплекса комплемента. Значимость его для развития тканевой реакции состоит в том, что он обеспечивает наиболее прочную и длительную адгезию макрофагов. Взаимодействие макрофагов с субстратом обеспечивают клеточные рецепторы к белкам-интегринам (avβ3, a5β1, CR3), богатым RGDпоследовательностями (табл.). Блокада адгезии макрофагов растворимыми RGD-миметиками, либо удаление с их поверхности рецептора CR3 снижает интенсивность тканевой реакции, уменьшая толщину формирующейся фиброзной капсулы .

Прикрепившиеся макрофаги сливаются, образуя многоядерные клетки (гигантские клетки инородных тел – ГКИТ). Индукторами этого процесса являются IFNg, IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-13 и GM-CSF, стимулирующие экспрессию маннозных рецепторов, которые играют важную роль в слиянии клеток . ГКИТ функционируют как макрофаги – обладают способностью к фагоцитозу, генерации радикалов кислорода и азота, синтезу цитокинов и факторов роста. Характер синтетической активности этих клеток зависит, по-видимому, от их «возраста»: на ранних этапах развития тканевой реакции экспрессируются IL-1a, TNF-a, а позднее происходит переключение на антивоспалительные и профиброгеннные медиаторы – IL-4, IL-10, IL-13, TGF-β .

Реакция макрофагов на чужеродные материалы исследуется в различных условиях in vitro и in vivo. В экспериментах in vitro принимается во внимание интенсивность их адгезии на изучаемой поверхности и образования ГКИТ, число «включающихся» генов, количество синтезируемых и секретируемых ферментов, цитокинов и хемокинов. В монокультурах мононуклеарных фагоцитов, адгезированных на различных поверхностях, происходит не поляризация их в М1 и М2 направлениях, а формирование макрофагов смешанного типа, секретирующих как про-, так и противовоспалительные медиаторы со сдвигом в сторону последних при длительном культивировании . Отсутствие «золотого стандарта» – стабильного контрольного материала, хорошо зарекомендовавшего себя при имплантации в живой организм, с которым можно было бы сравнивать тестируемые материалы, а также использование не стандартизированных клеточных линий макрофагов, разные способы их дифференцировки затрудняют сравнение результатов работ разных авторов. Тем не менее, исследования in vitro дают возможность судить о цитотоксичности материалов, определить реакцию макрофагов на их химическую модификацию. Ценные сведения были получены при изучении активации макрофагов на поверхности различных коллагенов – нативных и химически измененных. Нативные коллагены индуцируют in vitro синтез макрофагами сигнальных молекул, как стимулирующих воспалительный ответ (TNF-a, IL-6, IL-8, IL-1β, IL-12, CCL2), так и подавляющих его (IL-1ra, IL-10), а также матриксных металлопротеаз и их ингибиторов. . Провоспалительные свойства таких материалов зависят от способа децеллюляризации и стерилизации исходного сырья, в значительной степени изменяющих его характеристики. Полученные по разным технологиям коллагеновые эндопротезы из нативного коллагена по способности вызывать экспрессию провоспалительных цитокинов варьируют от практически инертных до высокоактивных . Прошивка коллагена различными химическими веществами изменяет характер реакции макрофагов. Обработка глутаральдегидом приводит к цитотоксичности, проявляющейся в повреждении цитоплазматической мембраны, нарушении адгезии, снижении жизнеспособности макрофагов. При этом продукция ими IL-6, TNF-a повышена, а синтез IL-1ra подавлен в сравнении с макрофагами, адгезированными нативным и прошитым карбодиимидом коллагеном. Обработка карбодиимидом обеспечивает оптимальные свойства коллагену, который не обладает цитотоксичностью, не вызывает существенного повышения секреции провоспалительных цитокинов и металлопротеаз и не подавляет синтез IL-10 и IL-1ra в сравнении с нативным .

С целью снижения тканевой реакции в коллагеновые материалы вводят компоненты межклеточного матрикса, нативные или модифицированные. J. Kajahn с соавт. (2012) создали in vitro имитацию провоспалительного микроокружения эндопротезов, что способствовало дифференцировке моноцитов в М1 направлении . В этих же условиях дополнительно сульфатированная гиалуроновая кислота, введенная в коллагеновый субстрат, снизила секрецию макрофагами провоспалительных цитокинов и повысила продукцию IL-10. По мнению авторов это свидетельствует о М2 поляризации макрофагов, способствующих регенерации и восстановлению функциональных свойств окружающих тканей. Реакция макрофагов на медленно деградируемые и стабильные материалы in vitro в целом однородна и аналогична реакции на биоматериалы, хотя некоторая специфичность ответа все же заметна. Титан, полиуретан, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен являются слабыми индукторами медиаторов воспаления, хотя титан способствует более высокой секреции TNF-a и IL-10, чем полиуретан, а особенность полипропилена заключается в стимулировании продукции профиброгенного хемокина ССL18 . PEG, предлагаемый в качестве субстрата для переноса клеток, вызывает резкое, но быстро проходящее усиление экспрессии IL-1β, TNF-a, IL-12, однако его сополимеризация с олигопептидом клеточной адгезии улучшает биосовместимость материала, в значительной степени снижая экспрессию провоспалительных цитокинов .

Реакция макрофагов на различные материалы in vitro не в полной мере характеризует их поведение в организме. В монокультурах отсутствуют факторы взаимодействия с другими клеточными популяциями и не учитывается фенотипический полиморфизм – в естественных условиях к имплантату мигрируют не только моноцитарные предшественники, но и зрелые тканевые макрофаги, ответ которых может существенно отличаться от рекрутируемых из крови. Исследование секреторной активности макрофагов, окружающих инсталлированные в ткани животных и человека эндопротезы, представляет большую сложность. Основным методом, позволяющим характеризовать макрофаги на основании парадигмы М1-М2 in situ, стали данные иммуноцитохимии маркерных белков iNOS, CD206, CD163, CD80, CD86. Постулируется, что наличие этих маркеров у макрофагов in vivo определяет их поляризацию в М1 и М2 направлениях с синтезом соответствующих спектров цито- и хемокинов, но, учитывая возможность существования макрофагов смешанного типа , такая характеристика не вполне корректна.

Тем не менее, эксперименты in vivo дают возможность проследить судьбу имплантированного материала и динамику реакции макрофагов в течение длительного периода, что особенно важно для пожизненно установленных эндопротезов и устройств. Наиболее изученными в данном аспекте являются деградирующие биоматериалы на основе коллагена. Первыми клетками воспаления, мигрирующими к таким материалам, являются ПМЯЛ, однако этот эффект транзиторный и популяция второй волны представлена макрофагами . Их реакция зависит от физико-химических свойств коллагена. Чем жестче химическая обработка, тем больше отличается коллаген от нативного, тем более «чужим» он становится для макрофага и тем сильнее выражена тканевая реакция. Установленные между мышечными слоями брюшной стенки крысы фрагменты имплантатов из медленно деградирующего прошитого коллагена способствуют формированию ГКИТ и инкапсуляции материала. Мигрирующие макрофаги, судя по экспрессии рецепторов ССR7 и CD206, можно отнести в ряде случаев к М1 фенотипу, но во многих случаях определить их принадлежность к известным фенотипам не представляется возможным.

С течением времени вокруг имплантата появляются М2 макрофаги, которые располагаются преимущественно в фиброзной капсуле . Эндопротезы из непрошитого коллагена свиньи, человека и быка и прошитый диизоцианатом коллаген овцы , быстро разрушающиеся в организме крысы, стимулируют новообразование полноценной соединительной и мышечной тканей. Они не способствуют образованию ГКИТ и не инкапсулируются. Часть мононуклеарных фагоцитов, скапливающихся на границе ткань/материал, не имеет маркеров М1/М2 фенотипа, часть содержит оба маркера, а часть является М2 макрофагами. Субпопуляция М1 макрофагов на таких имплантатах отсутствует . Гистоморфометрический анализ показал положительную корреляцию между количеством макрофагов, несущих маркеры М2 фенотипа на ранних этапах развивающейся тканевой реакции, и показателями успешного ремоделирования тканей в зоне имплантации .

Тканевая реакция на недеградируемые материалы существует в течение всего времени присутствия их в организме . Ее интенсивность модулируется физико-химическими свойствами материалов: в ряду полиэстер, политетрафторэтилен, полипропилен – первый полимер вызывает максимально выраженное воспаление и слияние макрофагов, последний – минимальное, а выраженность фиброза для всех перечисленных материалов положительно коррелирует с количеством ГКИТ на поверхности синтетических полимеров . Несмотря на большое количество работ, в которых исследована воспалительная реакция на различные материалы, характеристики аккумулирующихся на них макрофагов изучены недостаточно. M.T. Wolf и соавт. (2014) показали, что на нитях и между узлами полипропиленовой сетки, имплантированной в брюшную стенку крысы, скапливаются преимущественно макрофаги с маркерами М1 фенотипа (СD86+CD206-) .

Нанесенный на полипропилен гель из межклеточного матрикса соединительной ткани снижает число М1 макрофагов и ГКИТ и одновременно тормозит рост микрососудов. Это явление хорошо согласуется с результатами работ, демонстрирующими экспрессию ангиогенных факторов М1 макрофагами ран и подавление васкулогенеза при их блокаде . О синтетической активности макрофагов, спектре их биологически активных молекул, обеспечивающих тканевую реакцию, известно мало. У мыши на периферии зоны имплантации нейлоновой сетки скапливаются макрофаги, секретирующие IL-6 и ССL2, IL-13 и TGF-β и в то же время в популяции клеток, в том числе и в ГКИТ, адгезированных на волокнах эндопротеза, экспрессируются IL-4, IL-10, IL-13 и TGF-β . IL-4 и IL-13 – мощные профиброгенные медиаторы, они не только поляризуют макрофаги в М2а направлении, способствуя продукции факторов роста, но и через индукцию экспрессии фибробластами TGF-β, стимулируют синтез ими коллагена. Профиброгенным эффектом обладают также IL-10 и CCL2, обеспечивающие хемотаксис предшественников миофибробластов – фиброцитов . Можно предположить, что именно макрофаги создают среду, способствующую развитию фиброза вокруг недеградирующих материалов.

Образование фиброзной ткани может оказывать как негативное, так и позитивное влияние на результаты лечения пациентов. В герниологической практике фиброзная трансформация тканей, связанная с имплантацией полипропиленового эндопротеза, является одной из основных проблем (рис. 2, собственные данные), которая на фоне нерациональной оперативной тактики в 15–20% случаев приводит к развитию рецидивов грыж различных локализаций .

В последние годы особенно интенсивно развиваются технологии дентальной имплантации, основанные на интеграции установленных конструкций за счет развития соединительной ткани (рис. 3, собственные данные). Несмотря на то, что фиброинтеграция имплантатов рядом специалистов признается как допустимый вариант, поиск новых материалов, способствующих процессам остеоинтеграции, продолжается .

В этой связи существенное значение приобретают изучение клеточных популяций в зоне протезирования, разработка методов и подходов к блокированию чрезмерной воспалительной реакции с исходом в фиброз и стимуляция репаративной регенерации в месте имплантации различных материалов.

Заключение

Макрофаги – полиморфная популяция клеток, фенотип которых определяется сигналами микроокружения. Они играют решающую роль в реакции организма на чужеродный материал, используемый для эндопротезирования, катетеризации, стентирования и др. видов лечения. Характер реакции и степень ее выраженности зависят как от размера имплантируемого материала, так и от его физикохимических свойств и могут иметь как положительное, так и отрицательное значения для организма пациента. Для деградируемых материалов на основе коллагена показана зависимость типа активации макрофагов и скорости регенерации соединительной ткани от способа обработки коллагенового сырья. Это открывает широкие возможности для специалистов, разрабатывающих новые методы децеллюляризации тканей, химической модификации и стерилизации коллагеновых материалов в целях получения имплантатов для регенеративной медицины.

Проблемы, связанные с активацией макрофагов недеградирующими материалами, по-видимому, должны решаться иначе. Макрофаги, фагоцитирующие микрочастицы износа поверхности суставных эндопротезов, и макрофаги, мигрирующие к обширным поверхностям синтетических имплантов, инициируют длительно персистирующее воспаление, остеолиз в первом случае и фиброз во втором. Нивелирование этого эффекта, скорее всего, будет достигнуто путем блокады направленной миграции, адгезии и активации моноцитов/макрофагов, что потребует более глубоких знаний об этих процессах, чем те, которыми мы располагаем в настоящее время.

6591 0

Основная роль в развитии и поддержании хронического воспа­ления принадлежит системе фагоцитирующих макрофагов (это понятие заменило широко применявшийся ранее, но по существу недостаточно обоснованный термин «ретикулоэндотелиальная система»). Основная клетка этой системы—макрофаг, развив­шийся из моноцита крови. Моноциты, происходящие из стволовой клетки костного мозга, поступают вначале в периферическую кровь, а из нее в ткани, где под влиянием различных местных стимулов превращаются в макрофаги.

Последние имеют чрезвы­чайно большое значение в осуществлении адаптивных реакций организма — иммунных, воспалительных и репаративных. Участию в подобных реакциях способствуют такие биологические свойства макрофагов, как способность мигрировать в очаги воспаления, возможность быстрого и стойкого увеличения продукции клеток костным мозгом, активный фагоцитоз чужеродного материала с быстрым расщеплением последнего, активация под действием чужеродных стимулов, секреция ряда биологически активных ве­ществ, способность «обрабатывать» проникший в организм анти­ген с последующей индукцией иммунного процесса.

Принципиально важно также, что макрофаги являются долгоживущими клет­ками, способными длительно функционировать в воспаленных тканях. Существенно, что они способны пролиферировать в очагах воспаления; при этом возможна трансформация макрофагов в эпителиоидные и гигантские многоядерные клетки.

Не обладая иммунологической специфичностью (как Т- и В-лимфоциты), макрофаг действует в качестве неспецифической вспомогательной клетки, обладающей уникальной способностью не только захватывать антиген, но и обрабатывать его так, что последующее распознавание этого антигена лимфоцитами значи­тельно облегчается. Этот этап особенно необходим для активации Т-лимфоцитов (для развития иммунных реакций замедленного типа и для продукции антител к тимусзависимым антигенам).

Кроме участия в иммунных реакциях за счет предварительной обработки антигена и его последующего «представления» лимфоцитам, макрофаги осуществляют защитные функции и более не­посредственно, уничтожая некоторые микроорганизмы, грибы и клетки опухолей.

Таким образом, при ревматических заболеваниях в клеточных реакциях иммунного воспаления участвуют не только специфически иммунизированные лимфоциты, но и не имеющие иммунологической специфичности моноциты и макрофаги.

Эти клетки привлекаются моноцитарными хемотаксическими веществами, вырабатываемыми в очагах воспаления. К ним отно­сятся С5а, частично денатурированные белки, калликреин, активатор плазминогена, основные белки из лизосом нейтрофилов Т-лимфоциты вырабатывают подобный фактор при контакте ее специфическим антигеном, В-лимфоциты — с иммунными комп­лексами.

Кроме того, лимфоциты продуцируют также факторы угнетающие миграцию макрофагов (т. е. фиксирующие их в очаге воспаления) и активирующие их функцию. В воспалительных оча­гах в отличие от нормальных условий наблюдаются митозы мак­рофагов и таким образом количество этих клеток нарастает также за счет местной пролиферации.

Значение макрофагов в поддержании воспалительного процесса определяется рассматриваемыми ниже противовоспалительными агентами, освобождаемыми из этих клеток.

1. Простагландины.

2. Лизосомные ферменты (в частности, при фагоцитозе комп­лексов антиген — антитело, причем клетка при их выделении не разрушается).

3. Нейтральные протеазы (активатор плазминогена, коллагеназа, эластаза). В норме их количество ничтожно, но при чужерод­ной стимуляции (при фагоцитозе) продукция данных ферментов индуцируется и они выделяются в значительных количествах. Продукция нейтральных протеаз угнетается ингибиторами белко­вого синтеза, в том числе глюкокортикостероидами. Выработка активатора плазминогена и коллагеназы стимулируется также факторами, секретируемыми активированными лимфоцитами.

4. Фосфолипаза Аз, освобождающая из более сложных комп­лексов арахидоновую кислоту — основной предшественник простагландинов. Активность этого фермента тормозится глюкокортико­стероидами.

5. Фактор, стимулирующий освобождение из костей как мине­ральных солей, так и органической основы костного матрикса. Этот фактор реализует свое влияние на костную ткань за счет прямого воздействия, не требуя присутствия остеокластов.

6. Ряд компонентов комплемента, которые активно синтезиру­ются и выделяются макрофагами: С3, С4, С2 и, по-видимому, так­же С1 и фактор В, необходимый для альтернативного пути активирования комплемента. Синтез этих компонентов повышается при активировании макрофагов и тормозится ингибиторами бел­кового синтеза.

7. Интерлейкин-1, который является типичным представителем цитокинов — биологически активных веществ полипептидной при­роды, вырабатываемых клетками (прежде всего клетками иммун­ной системы). В зависимости от источников продукции этих ве­ществ (лимфоциты или моноциты) нередко применяются терми­ны «лимфокины» и «монокины». Название «интерлейкин» с соответствующим номером используется для обозначения конкретных цитокинов — особенно тех, которые опосредуют клеточное взаимо­действие. Пока не вполне ясно, представляет ли интерлейкин-1, являющийся наиболее важным монокином, одно вещество или семейство полипептидов, обладающих очень близкими свойствами.

К этим свойствам относятся следующие:

• стимуляция В-клеток, ускоряющих их трансформацию в плазматические клетки;
• стимуляция активности фибробластов и синовиоцитов с повышенной выработкой ими простагландинов и коллагеназы;
• пирогенное влияние, реализующееся в развитии лихорадки;
• активирование синтеза в печени острофазовых белков, в частности сывороточного предшественника амилоида (этот эф­фект, возможно, является опосредованным — благодаря стиму­ляции выработки интерлейкина-6).

Среди системных эффектов интерлейкина-1, помимо лихорад­ки, могут быть отмечены также нейтрофилез и протеолиз скелет­ных мышц.

8. Интерлейкин-6, который также активирует В-клетки, стимулирует гепатоциты к выработке острофазовых белков и обладает свойствами b-интерферона.

9. Колониестимулирующие факторы, способствующие образо­ванию в костном мозге гранулоцитов и моноцитов.

10. Фактор некроза опухолей (ФНО), который не только действительно способен вызывать некроз опухолей, но и играет заметную роль в развитии воспаления. Этот полипептид, состоящий из 157 аминокислот, в раннюю фазу воспалительной реакции способствует прилипанию нейтрофилов к эндотелию и способствует тем самым их проникновению в очаг воспаления. Он служит так­же мощным сигналом к выработке токсичных кислородных радикалов и является стимулятором В-клеток, фибробластов и эндо­телия (2 последних типа клеток при этом вырабатывают колониестимулирующие факторы).

Клинически важно, что ФНО, так же как интерлейкин-1 и интерферон, подавляют активность липопротеинлипазы, которая обеспечивает отложение жира в организме. Именно поэтому при воспалительных заболеваниях часто отмеча­ется выраженное похудание, не соответствующее калорийному питанию и сохранившемуся аппетиту. Отсюда второе название ФНО — кахектин.

Активация макрофагов, проявляющаяся увеличением их разме­ра, большим содержанием ферментов, нарастанием способстности к фагоцитозу и уничтожению микробов и опухолевых клеток, может быть и неспецифичной: за счет стимуляции иными (не относящимися к имеющемуся патологическому процессу) микроорганизмами, минеральным маслом, лимфокинами, продуцируемыми Т-лимфоцитами, в меньшей степени — В-лимфоцитами.

Макрофаги активно участвуют в резорбции кости и хряща. При электронномикроскопическом исследовании на границе пан­нуса и суставного хряща обнаружены макрофаги, тесно связанные с частичками переваренных коллагеновьгх волокон. То же явление отмечено и при контакте макрофагов с резорбируемой костью.

Таким образом, макрофаги играют важную роль в развитии воспалительного процесса, его поддержании и хронизации и уже априорно могут рассматриваться как одна из главных «мишеней» антиревматической терапии.

1447 0

Макрофаги - антигенпрезентирующие клетки, которые вместе с моноцитами объединены в систему мононуклеарных моноцитов на основе единства их происхождения и функций.

Макрофаги образуются в костном мозге из промоноцитов, которые после дифференцировки трансформируются в моноциты, циркулирующие в периферической крови, и тканевые макрофаги.

Созревание и дифференцировка активированных макрофагов происходит при участии цитокинов, в частности GM-CSF, M-CSF, IFNy; под влиянием IL-4 и GM-CSF моноциты периферической крови могут трансформироваться в дендритных клетках (ДК) .

Макрофаги - гетерогенная субпопуляция, клетки которой различаются по фенотипу и функциям.

Большое значение для фенотипических и функциональных особенностей макрофагов имеет их локализация, что особенно отчетливо проявляется при сравнении макрофагов брюшной и плевральной полостей по многим параметрам. Именно макрофаги - одни из основных клеток, которые формируют местный иммунитет и во многом определяют его особенности.

Практически все активированные макрофаги экспрессируют антигены I и II класса главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) , адгезивные молекулы (LFA-1, LFA-2, ICAM-1, ICAM-2), ко-стимулирующие молекулы (В7.1, В7.2 и др.), которые связываются со своими лигандами на антигенраспознающих клетках. Покоящиеся макрофаги не экспрессируют антигены II класса ГКГ, и индукция их экспрессии осуществляется антигенами различной природы.

Поверхностная мембрана макрофагов экспрессирует значительное количество рецепторов, опосредующих разнообразные функции макрофагов. Особую роль в противоопухолевой защите выполняют Fc-рецепторы (FcRI, FcPvII, FcRIII), так как именно с их участием макрофаги опосредуют антителозависимую цитотоксичность. На поверхности макрофагов экспрессируется также белок М150, который обладает ко-стимулирующей активностью. Его экспрессия может быть существенно увеличена действием IFNynnH GM-CSF, но уменьшается под влиянием IL-10.

Некоторые антигены, например карбогидратный фиколл, не подвергаются деградации в макрофагах в связи с недостатком соответствующих энзимов. В этих случаях макрофаги маргинальных зон (В-клеточные зоны) или лимфатических узлов (субкапиллярные синусы) поглощают антиген и представляют его непосредственно соответствующим клеткам.

Наряду с тем, что макрофаги вместе с моноцитами и нейтрофилами осуществляют первую линию защиты от различных факторов, одна из их основных функций заключается в презентации антигенов СD4+Т-лимфоцитам.

Процесс презентации антигена состоит из нескольких этапов: прикрепление благодаря наличию молекул адгезии, фагоцитирование антигена и его переваривание (процессинг). От других антигенпрезентирующих клеток (ДК, В-лимфоцитов) макрофаги отличаются способностью к фагоцитозу. Фагоцитированные антигены, в частности их белковая часть, подвергаются протеолизу и распадаются на пептидные фрагменты, которые внутри вакуолей цитоплазмы образуют комплексы с молекулами II класса главного комплекса гистосовместимости.

Образовавшиеся комплексы транспортируются на поверхность антигенпрезентирующих клеток (АПК) и представляются TCR антигенраспознающим клеткам. Антигены, поглощенные макрофагами, частично могут разрушаться в лизосомах, в растворимой форме удаляются из клетки и поглощаются другими антигенпрезентирующими клетками.

В активации макрофагов наряду с антигенами различной природы принимают участие IL-1, TNFa, IL-2, IFNy, GM-CSF. Одна из характерных особенностей активированных макрофагов состоит в способности к синтезу и секреции широкого спектра ферментов, кислородных радикалов, а также различных цитокинов: IL-l,IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-18, TNFa, IFNa и др. Основным стимулятором макрофагов является IFNy. Для осуществления функциональной активности макрофагов, как и других клеток, необходимо также наличие многих хемокинов (MIPa, RANTES, МСР-2, МСР-3, МСР-4 и др.).

Эффективность процесса распознавания макрофагами зависит и от прочности межклеточных взаимодействий, которые обеспечиваются молекулами адгезии на макрофагах и их лигандами на CD4+ Т-лимфоцитах.

В отличие от дендритных клетках макрофаги не располагают достаточно высоким уровнем экспрессии ко-стимулирующих молекул, а следовательно, не могут обеспечить необходимый ко-стимулирующий сигнал антигенраспознающим клеткам, что объясняет преимущественное участие макрофагов в презентации антигенов активированным Т-лимфоцитам при вторичном иммунологическом ответе.

Последнее обстоятельство позволяет предполагать, что на начальных этапах злокачественной трансформации клеток, а соответственно на начальных этапах распознавания, роль макрофагов по сравнению с таковой В-лимфоцитов и ДК как антигенпрезентирующих клеток, очевидно, менее существенна. Однако благодаря высокому цитотоксическому потенциалу макрофаги могут включаться в противоопухолевую защиту на всех этапах опухолевого процесса.

Заканчивая обсуждение вопроса о традиционных АПК, нельзя обойти вниманием еще одну популяцию клеток - тучных - и их возможную роль в процессе распознавания. Подобно другим антигенпрезентирующим клеткам тучные клетки обладают способностью к фагоцитозу и экспрессируют молекулы II класса ГКГ, большинство из которых находится в секреторных гранулах.

При этом установлено, что в гранулах могут находиться как зрелые, так и незрелые молекулы антигенов II класса главного комплекса гистосовместимости. Попытка ответить на вопрос, почему гранулы тучных клеток содержат много зрелых и незрелых молекул, приводит к заключению о возможности существования двух механизмов.

Первый - дефект, проявляющийся в медленном созревании молекул в связи с низкой активностью катепсина-В.

Второй - зрелые молекулы не связываются с инвариантной цепью и их последующая ассоциация с пептидами антигенов приводит к тому, что они остаются в гранулах; последовательная стимуляция различными стимулами увеличивает экспрессию молекул II класса ГКГ на поверхности клеток. Авторы указанных исследований предполагают, что тучные клетки могут принимать участие в презентации, активируя Т-лимфоциты.

Малочисленность подобных данных затрудняет оценку условий презентации антигена тучными клетками. Возможность такой презентации представляет особый интерес, так как хорошо известен факт инфильтрации многих опухолей тучными клетками, однако данные исследований нередко противоречивы.

Тем не менее, несмотря на значительную давность интереса к этому вопросу, который обсуждался еще П. Эрлихом, в настоящее время на него нет ответа. Не исключено, что различная оценка инфильтрации опухолевой ткани тучными клетками связана с различиями в их способности к презентации.

В заключение следует подчеркнуть, что роль макрофагов как антигенпрезентирующих клеток при опухолевом процессе в отличие от их цитотоксического действия изучена значительно меньше.

Тем не менее, подводя итог общим представлениям о презентации антигенов этими клетками, можно отметить следующее:

1. Макрофаги - гетерогенная популяция клеток, антигенпрезентирующие свойства которых особенно важны при формировании локального иммунитета. Есть основания полагать, что такое значение макрофагов в презентации антигенов определяет также их важную роль в формировании локального противоопухолевого иммунитета.

2. Для осуществления антигенпрезентирующей функции макрофагов необходима экспрессия главного комплекса гистосовместимости II класса, ко-стимулирующих и адгезивных молекул, а также других структур, способных осуществлять рецепторные функции.

3. Роль макрофагов в первичном и вторичном иммунологическом ответе неодинакова: в связи с недостаточной плотностью антигенов ГКГ значение этих клеток в первичном ответе несколько ниже, чем во вторичном.

Антигенпрезентирующие клетки и процесс классического распознавания

Все рассмотренные данные относятся к распознаванию антигена классическим путем. Наряду с этим нельзя не отметить возможность альтернативного пути распознавания. Вопрос о том, будет ли происходить распознавание классическим путем или альтернативным, зависит от того, какими цитокинами осуществляется регуляция.

При классическом пути происходит активное выделение IFNy, особенно макрофагами и дендритные клетки, а при альтернативном - выделение IL-10 и IL-4 (особенно макрофагами). Альтернативный путь активации может приводить к развитию толерантности. Необходимо обратить особое внимание на то, что опухолевые клетки во многих случаях могут активировать АПК именно альтернативным путем, при котором создаются условия для противодействия регуляторным влияниям цитокинов, продуцируемых Тh1-лимфоцитами, а соответственно и классическому пути активации АПК.

Наконец, стало известно, что активированные ДК, а также макрофаги могут экспрессировать HLA-G-молекулы. Такие данные были получены при исследовании дендритных клеткок, инфильтрирующих карциному легкого. При этом HLA-G-экспрессия не сочеталась с нарушением экспрессии классических HLA-молекул.

Авторы полагают, что экспрессия HLA-G-moлекул на макрофагах и ДК может препятствовать презентации антигена, снижая эффективность иммунологического ответа и тем самым создавая благоприятные условия для прогрессирования опухолевого процесса.

Как следует из представленного материала, при выраженных различиях в морфологии, фенотипе и функциях различных антигенпрезентирующих клеток, процесс презентации этими клетками имеет ряд общих особенностей.

Первое

Второе

Третье

Четвертое

Пятое

Бережная Н.М., Чехун В.Ф.

№ 1 иммунитет. Виды иммунитета.

Иммунитет – это способ защиты организма от генетически чужеродных веществ – антигенов, направленный на поддержание и сохранение гомеостаза, структурной и функциональной целостности организма.

1.Врожденный, иммунитет - это выработанная в про­цессе филогенеза генетически закреплен­ная, передающаяся по наследству невоспри­имчивость данного вида и его индивидов к какому-либо антигену,обусловленная биологическими осо­бенностями самого организма, свойствами данного антигена, а также особенностями их взаимодействия.(пр: чума крупного рога­того скота)

врожденный иммунитет может быть абсолют­ным и относительным. Например, нечувс­твительные к столбнячному токсину лягушки могут реагировать на его введение, если по­высить температуру их тела.

Объяснить видовой иммунитет можно с разных позиций, прежде всего отсутствием у того или иного вида рецепторного аппарата, обеспечивающего пер­вый этап взаимодействия данного антигена с клетками или молекулами-мишенями, опре­деляющими запуск патологического процесса или активацию иммунной системы. Не исклю­чены также возможность быстрой деструкции антигена, например, ферментами организма или же отсутствие условий для приживления и размножения микроба (бактерий, вирусов) в организме. В конечном итоге это обусловле­но генетическими особенностями вида, в час­тности отсутствием генов иммунного ответа к данному антигену.

2.Приобретенный иммунитет - это невос­приимчивость к антигену чувствительного к нему организма человека, животных и пр., приобретаемая в процессе онтогенеза в результате естественной встречи с этим антигеном организма, например, при вак­цинации.

Примером естественного приобретенного иммунитета у человека может служить не­восприимчивость к инфекции, возникающая после перенесенного заболевания, так назы­ваемый постинфекционный

Приобретенный иммунитет может быть ак­тивным и пассивным. Активный иммунитет обусловлен активной реакцией, активным вовлечением в процесс иммунной системы при встрече с данным антигеном (например, поствакцинальный, постинфекционный им­мунитет), а пассивный иммунитет формируется за счет введения в организм уже готовых иммунореагентов, способных обеспечить защиту от антигена. К таким иммунореагентам отно­сятся антитела, т. е. специфические иммуног­лобулины и иммунные сыворотки, а также иммунные лимфоциты. Иммуноглобулины широко используют для пассивной иммуни­зации.

различают клеточный, гуморальный, клеточно-гуморальный и гуморально-клеточный иммунитет.

Примером клеточного иммунитета может служить противоопухолевый, а также транс­плантационный иммунитет, когда ведущую роль в иммунитете играют цитотоксические Т-лимфоциты-киллеры; иммунитет при инфекциях (столбняк, боту­лизм, дифтерия) обусловлен в основном ан­тителами; при туберкулезе ведущую роль играют иммунокомпетентные клетки (лимфоциты, фагоциты) с участием специфических антител; при некоторых ви­русных инфекциях (натуральная оспа, корь и др.) роль в защите играют специфические антитела, а также клетки иммунной системы.

В инфекционной и неинфекционной пато­логии и иммунологии для уточнения харак­тера иммунитета в зависимости от природы и свойств антигена пользуются также такой терминологией: антитоксический, противо­вирусный, противогрибковый, противобактериальный, противопротозойный, трансплан­тационный, противоопухолевый и другие ви­ды иммунитета.

Наконец, иммунное состояние, т. е. актив­ный иммунитет, может поддерживаться, со­храняться либо в отсутствие, либо только в присутствии антигена в организме. В первом случае антиген играет роль пускового фак­тора, а иммунитет называют стерильным. Во втором случае иммунитет трактуют как не­стерильный. Примером стерильного иммуни­тета является поствакцинальный иммунитет при введении убитых вакцин, а нестерильно­го - иммунитет при туберкулезе, который со­храняется только в присутствии в организме микобактерий туберкулеза.

Иммунитет (резистентность к антигену) может быть системным, т. е. генерализован­ным, и местным, при котором наблюдается более выраженная резистентность отдельных органов и тканей, например слизистых верх­них дыхательных путей (поэтому иногда его называют мукозальным).

№2 Антигены ..

Антигены представляют собой чужеродные вещества или структуры, которые способны вызывать иммунный ответ.

Характеристики антигена:

Иммуногенность - это свойство антигена вызывать иммунный ответ.

Специфичность антигена - это способность антигена избирательно реагировать с антителами или сенсибилизированными лимфоцитами, которые появились в результате иммунизации. За специфичность антигена ответственны определенные участки его молекулы, называемые детерминантами (или эпитопами). Специфичность антигена определяется набором детерминант.

КЛАССИФИКАЦИЯ АНТИГЕНОВ:

Основными видами бактериальных антигенов являются:

Соматические или О- антигены (у грамотрицательных бактерий специфичность определяется дезоксисахарами полисахаридов ЛПС);

Жгутиковые или Н- антигены (белковые);

Поверхностные или капсульные К- антигены.

№3 Антитела(иммуноглобулины.)

Антителами называются сывороточные белки, образующиеся в ответ на действие антигена. Они относятся к сывороточным глобулинам, поэтому называются иммуноглобулинами (Ig). Через них реализуется гуморальный тип иммунного ответа. Антитела обладают 2 свойствами: специфичностью, т. е. способностью вступать во взаимодействие с антигеном, аналогичным тому, который индуцировал (вызвал) их образование; гетерогенностью по физико-химическому строению, специфичности, генетической детерминированности образования (по происхождению). Все иммуноглобулины являются иммунными, т. е. образуются в результате иммунизации, контакта с антигенами. Тем не менее по происхождению они делятся: на нормальные (анамнестические) антитела, которые обнаруживаются в любом организме как результат бытовой иммунизации; инфекционные антитела, которые накапливаются в организме в период инфекционной болезни; постинфекционные антитела, которые обнаруживаются в организме после перенесенного инфекционного заболевания; поствакцинальные антитела, которые возникают после искусственной иммунизации.

№4 неспецифические факторы защиты их характеристики

1) гуморальные факторы - система комплемента. Комплемент - это комплекс 26 белков в сыворотке крови. Обозначается каждый белок, как фракция, латинскими буквами: С4, С2, СЗ и т. д. В условиях нормы система комплемента находится в неактивном состоянии. При попадании антигенов он активируется, стимулирующим фактором является комплекс антиген - антитело. С активации комплемента начинается любое инфекционное воспаление. Комплекс белков комплемента встраивается в клеточную мембрану микроба, что приводит к лизису клетки. Также комле-мент участвует в анафилаксии и фагоцитозе, так как обладает хемотаксической активностью. Таким образом, комплемент является компонентом многих им-мунолитических реакций, направленных на освобождение организма от микробов и других чужеродных агентов;

2) клеточные факторы защиты.

Фагоциты. Фагоцитоз (от греч. phagos - пожираю, cytos - клетка) впервые открыл И. И. Мечников, за это открытие в 1908 г. он получил Нобелевскую премию. Механизм фагоцитоза состоит в поглощении, переваривании, инактивации инородных для организма веществ специальными клетками-фагоцитами. К фагоцитам Мечников отнес макрофаги и микрофаги. В настоящее время все фагоциты объединены в единую фагоцитирующую систему. В нее включены: промоноциты - вырабатывает костный мозг; макрофаги - разбросаны по всему организму: в печени они называются «купферовские клетки», в легких - «альвеолярные макрофаги», в костной ткани - «остеобласты» и т. д. Функции клеток-фагоцитов самые разнообразные: они удаляют из организма отмирающие клетки, поглощают и инактивируют микробы, вирусы, грибы; синтезируют биологически активные вещества (лизоцим, комплемент, интерферон); участвуют в регуляции иммунной системы.

Процесс фагоцитоза, т. е. поглощение инородного вещества клетками-фагоцитами, протекает в 4 стадии:

1) активация фагоцита и его приближение к объекту (хемотаксис);

2) стадия адгезии - прилипание фагоцита к объекту;

3) поглощение объекта с образованием фагосомы;

4) образование фаголизосомы и переваривание объекта с помощью ферментов.

№5 Органы, ткани и клетки иммунной системы

Различают центральные и периферические органы иммунной системы, в которых развиваются, созревают и дифференцируются клетки иммунной системы.

Центральные органы иммунной системы - костный мозг и тимус. В них из стволовых кроветворных клеток лимфоциты дифференцируются в зрелые неиммунные лимфоциты, так называемые наивные лимфоциты (от англ. naive), или девственные (от англ. virgine).

Кроветворный костный мозг - место рождения всех клеток иммунной системы и созревания В-лимфоцитов (В-лимфопоэз).

Тимус (вилочковая железа) отвечает за развитие Т-лимфоцитов: Т-лимфопоэз (реаранжировка, т.е. перестройка генов TcR, экспрессия рецепторов, и т. д.). В тимусе отбираются Т-лимфоциты (CD4 и CD8) и уничтожаются высокоавидные к собственным антигенам клетки. Гормоны тимуса завершают функциональное созревание Т-лимфоцитов, повышают секрецию ими цитокинов. Родоначальницей всех клеток иммунной системы является кроветворная стволовая клетка. Из лимфоидных стволовых клеток образуются предшественники Т- и В - клеток, которые служат источником Т- и В- популяций лимфоцитов. Т - лимфоциты развиваются в тимусе под влиянием его гуморальных медиаторов (тимозин, тимопоэктин, тиморин и др.). В дальнейшем тимусзависимые лимфоциты расселяются в периферических лимфоидных органах и трансформируются. Т 1 - клетки локализуются в периартериальных зонах селезенки, слабо реагируют на действие лучистой энергии и являются предшественниками эффекторов клеточного иммунитета, Т 2 - клетки накапливаются в перикортикальных зонах лимфоузлов, высокорадиочувствительны и отличаются антигенреактивностью.

Периферические линфоидные органы и ткани (лимфатические узлы, лимфоидные структуры глоточного кольца, лимфатические протоки и селезенка) - территория взаимодействия зрелых неиммунных лимфоцитов с антигенпрезентирующими клетками (АПК) и последующей антигензависимой дифференцировки (иммуногенеза) лимфоцитов. В эту группу входят: лимфоидная ткань, ассоциированная с кожей); лимфоидная ткань, ассоциированная со слиэистыми оболочками желудочно-кишечного, респираторного и мочеполового трактов (солитарные фолликулы, миндалины, пейеровы бляшки и др.).Пейеровы бляшки (групповые лимфатические фолликулы) - лимфоидные образования стенки тонкой кишки. Антигены проникают из просвета кишки в пейеровы бляшки через эпителиальные клетки (М-клетки).

№6 Т-клетки иммунной системы, их характеристика

T-лимфоциты участвуют в реакциях клеточного иммунитета: аллергических реакциях замедленного типа, реакции отторжения трансплантата и других, обеспечивают противоопухолевый иммунитет. Популяция T-лимфоцитов делится на две субпопуляции: лимфоциты CD4 - T-хелперы и лимфоциты CD8 - цитотоксические T-лимфоциты и T-супрессоры. Помимо этого существуют 2 типа T-хелперов: Th1 и Th2

Т-лимфоциты. Характеристика Т-лимфоцитов. Типы молекул на поверхности Т-лимфоцитов. Решающее событие в развитии Т-лимфоцитов - формирование антигенраспознающего Т-клеточного рецептора - происходит только в тимусе. Для обеспечения возможности распознавания любого антигена нужны миллионы различных по специфичности антигенраспознающих рецепторов. Формирование огромного разнообразия антигенраспознающих рецепторов возможно благодаря перестройке генов в процессе пролиферации и дифференцировки клеток-предшественниц. По мере созревания Т-лимфоцитов на их поверхности появляются ан-тигенраспознающие рецепторы и другие молекулы, опосредующие их взаимодействие с антигенпредставляющими клетками. Так, в распознавании собственных молекул главного комплекса гистосовместимости наряду с Т-клеточным рецептором участвуют молекулы CD4 или CD8. Межклеточные контакты обеспечиваются наборами поверхностных адгезионных молекул, каждой из которых соответствует молекула - лиганд на поверхности другой клетки. Как правило, взаимодействие Т-лимфоцита с антигенпредставляющей клеткой не ограничивается распознаванием антигенного комплекса Т-клеточным рецептором, а сопровождается связыванием других попарно комплементарных поверхностных «костимулирующих» молекул. Таблица 8.2. Типы молекул на поверхности Т-лимфоцитов Молекулы Функции Антигенраспознающий рецептор: Т-клеточный рецептор Распознавание и связывание комплекса: антигенный пептид + собственная молекула главного комплекса гистосовместимости Корецепторы: CD4, CD8 Участвуют в связывании молекулы главного комплекса гистосовместимости Адгезионные молекулы Адгезия лимфоцитов к эндотелиальным клеткам, к антигенпредставляющим клеткам, к элементам внеклеточного матрикса Костимулирующие молекулы Участвуют в активации Т-лимфоцитов после взаимодействия с антигеном Рецепторы иммуноглобулинов Связывают иммунные комплексы Рецепторы цитокинов Связывают цитокины Сочетание поверхностных молекул лимфоцитов, которые принято обозначать порядковыми номерами «кластеров дифференцировки» (clusters of differentiation - CD), обозначается как «поверхностный фенотип клетки», а отдельные поверхностные молекулы называют «маркерами», так как они служат метками конкретных субпопуляций и стадий дифференцировки Т-лимфоцитов. Так, например, на поздних этапах дифференцировки одни Т-лимфоциты утрачивают молекулу CD8 и сохраняют только CD4, а другие утрачивают CD4, а сохраняют CD8. Поэтому среди зрелых Т-лимфоцитов различают CD4+ (Т-хелперы) и CD8+ (цитотоксические Т-лимфоциты). Среди циркулирующих в крови Т-лимфоцитов клеток с маркером CD4 примерно в два раза больше, чем клеток с маркером CD8. Зрелые Т-лимфоциты несут на поверхности рецепторы для разных цитокинов и рецепторы для иммуноглобулинов (табл. 8.2). При распознавании Т-клеточным рецептором антигена Т-лимфоциты получают сигналы активации, пролиферации и дифференцировки в направлении клеток-эффекторов, т. е. клеток, способных непосредственно участвовать в защитных или повреждающих эффектах. Для этого на их поверхности резко возрастает количество адгезионных и костимулирующих молекул, а также рецепторов для цитокинов. Активированные Т-лимфоциты начинают продуцировать и секретировать цитокины, активирующие макрофаги, другие Т-лимфоциты и В-лимфоциты. После завершения инфекции, сопряженной с усиленной продукцией, дифференцировкой и активацией Т-эффекторов соответствующего клона, в течение нескольких дней 90 % эффекторных клеток погибают, поскольку не получают дополнительных сигналов активации. В организме остаются долгоживущие клетки памяти, несущие соответствующие по специфичности рецепторы и способные ответить пролиферацией и активацией на повторную встречу с тем же антигеном.

№7 В-клетки иммунной системы их характеристика

B-лимфоциты составляют около 15-18% всех лимфоцитов, находящихся в периферической крови. После распознавания специфического антигена эти клетки размножаются и дифференцируются, трансформируясь в плазматические клетки. Плазматические клетки вырабатывают большое количество антител (иммуноглобулины Ig), которые являются собственными рецепторами B-лимфоцитов в растворенном виде. Основной компонент иммуноглобулинов Ig (мономер) состоит из 2 тяжелых и 2 легких цепей. Принципиальное отличие между иммуноглобулинами состоит в строении их тяжелых цепей, которые представлены 5 типами (γ, α, µ, δ, ε).

8.Макрофаги

Макрофаги - крупные клетки, образовавшиеся из моноцитов, способные к фагоцитозу.Помимо непосредственно фагоцитоза,

макрофаги принимают участие в сложных процессах имунного ответа, стимулируя лимфоциты и имунные другие клетки.

актически моноцит становится макрофагом, когда покидает сосудистое русло и проникает в ткани.

В зависимости от типа ткани выделяют следующие виды макрофагов.

Гистиоциты - макрофаги соединительной ткани; компонент ретикуло-эндотелиальной системы.

Купферовские клетки - иначе эндотелиальные звездчатые клетки печени.

Альвеолярные макрофаги - иначе, пылевые клетки; расположены в альвеолах.

Эпителиоидные клетки - составляющие гранулемы.

Остеокласты - многоядерные клетки, участвующие в резорбции костной ткани.

Микроглия - клетки центральной нервной системы, разрушающие нейроны и поглощающие инфекционные агенты.

Макрофаги селезенки

функции макрофагов включают в себя фагоцитоз, «обработку» антигенов и взаимодействие с цитокинами.

Неиммунный фагоцитоз: макрофаги способны фагоцитировать чужеродные частицы, микроорганизмы и остатки

поврежденных клеток непосредственно, без вызова иммунного ответа. «Обработка» антигенов:

макрофаги «обрабатывают» антигены и представляют их B- и T-лимфоцитам в необходимой форме.

Взаимодействие с цитокинами: макрофаги взаимодействуют с цитокинами, производимыми T-лимфоцитами

для защиты организма против определенных повреждающих агентов.

9.Кооперация клеток в иммунном ответе .

Патрульные макрофаги, обнаружив в крови чужеродные белки (клетку), предъявляют его Т-хелперам

(происходит процессинг АГ макрофагами). Т-хелперы передают АГ информацию на В-лимфоциты,

которые начинают бласттрансформироваться и пролиферировать, выделять нужный иммуноглобулин.

Меньшая часть Т-хелперов (индукторы) побуждают макрофагов и макрофаги начинают продуцировать

интерлейкин I – активатор основной части Т-хелперов. Те, возбуждаясь, в свою очередь объявляют

всеобщую мобилизацию, начиная бурно выделять интерлейкин II (лимфокин) , который ускоряет пролиферацию и

Т-хелперов, и Т-киллеров. Последние имеют специальный рецептор именно к тем белковым детерминантам,

которые были предъявлены патрульными макрофагами.

Т-киллеры устремляются к клеткам-мишеням и разрушают их. Одновременно интерлейкин II

способствует росту и созреванию В-лимфоцитов, которые превращаются в плазматические клетки.

Тот же интерлейкин II вдохнет жизнь в Т-супрессоры, которые замыкают общую реакцию иммунного ответа,

останавливая синтез лимфокинов. Размножение иммунных клеток прекращается, но остаются лимфоциты памяти.

10.Аллергия

Спецефически повышенная чувствительность организма патогенного характера к веществам с антигенными свойствами.

Классификация:

1.реакции гиперчувствительности немедленного типа: развиваются в течении нескольких минут.Участвуют антитела.Терапия-антигистаминовыми препаратами.Болезни-атопическая бронхиальная астма,крапивница,сывороточная болезнь

2.реакции гиперчувствительности замедленного типа:через 4-6часов,симптомы нарастают в течении 1-2суток.Антитела в сыворотке отсутствуют,но имеются лимфоциты,способные с помощью своих рецепторов узнавать антиген.Болезни-бактериальная аллергия,контактный дерматит,реакции отторжения трансплантата.

4типа реауции по джелу и кубсу:

1тип анафилактические реакции:они вызывают взаимодействием поступающих в организм антигенов с антителами(IgE ),осевшими на поверхности тучных клеток и базофилов.Происходит активация этих клеток-мишенейюИз них высвобождаются биологичекси активные вещества(гистамин,серотонин).Так развивается анафилаксия,атопическая бронхиальная астма.

2тип цитотоксические: Циркульрующие вкрови антитела взаимодействуют с антигенами,фиксированными на мембранах клеток,В итоге клетки повреждаются и возникает цитолиз.Аутоиммуные гемолитические анемии,гемолитическая болезнь новорожденных.

3тип реакции иммцнных комплексов: циркулирующие вкрови антитела взаимодействуют с циркулир.антигенами,Образующиеся комплексы оседают на стенках кровеносных капилляров,повреждая слосуды.Сывороточная болезнь ежедневных инъукций

4тип клеточно-опосредованные иммунные реакции: они не зависят от наличия антител,а связанны с реакциями тимусзависимых лимфоцитов.Т-лимфоциты повреждают чужеродные клетки.Трансплатата,бактериальная аллергия.

5тип антирецепторные: антитела взаимодействуют с рецепторами гормона на мемране клеток.Это приводит к активации клеток.Болезнб Грейвса(увеличение тиреоидных гормонов)

11.Иммунодифициты

Иммунодефициты - это определенной степени недостаточность или выпадение нормальной функции иммунной системы организма, в результате генетических или другого рода поражений. Генетический анализ выявляет спектр хромосомных аномалий при иммунодефицитах: от делеции хромосом и точечных мутаций до изменения процессов транскрипции и трансляции.

Иммунодефицитные состояния

сопутствуют многие патологические процессы. Единой общепринятой классификации иммунодефицитов не существует. Многие авторы делят иммунодефициты на «первичные» и «вторичные». В основе врожденных форм иммунодефицитов лежит генетический дефект. Основное значение имеют нарушения в хромосомах, прежде всего 14-ой, 18-ой и 20-ой.

В зависимости от того какие эффекторные звенья привели к развитию иммунодефицита, следует различать дефициты специфического и неспецифического звеньев резистентности организма.

Врожденные иммунодефицитные состояния

А. Иммунодефициты специфического звена :

Дефициты Т-клеточного звена:

вариабельные иммунодефициты.

Селективный иммунодефицит по Ir-гену.

Дефициты В-клеточного звена:

Сочетанные иммунодефициты:

Селективные дефициты:

Б. Иммунодефициты неспецифического звена

Дефициты лизоцима.

Дефициты системы комплемента:

Дефициты фагоцитоза.

Иммунодефициты вторичные

Заболевания иммунной системы.

Генерализованные нарушения костного мозга.

Инфекционные заболевания.

Нарушения обмена веществ и интоксикации.

Экзогенные воздействия.

Иммунодефициты при старении.

ВИЧ-инфекция . Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) вызывает инфекционное заболевание, опосредованное первичным поражением вируса иммунной системы, с ярко

выраженным вторичным иммунодефицитом, что обусловливает развитие болезней, вызванных оппортунистическими инфекциями.

ВИЧ имеет тропность к лимфойдной ткани, конкретно к Т-хелперам. ВИЧ-вирус у больных находится в крови, в слюне, семенной жидкости. Поэтому заражение возможно при переливании такой крови, половым путем, вертикальным путем.

Следует отметить, что нарушения клеточного и гуморального звеньев иммунного ответа при СПИДе характеризуются:

а) снижением общего количества Т-лимфоцитов, за счет Т-хелперов

б) сижением функции Т-лимфоцитов,

в) повышением функциональной активности В-лимфоцитов,

г) увеличением количества иммунных комплексов,

л) снижением цитотоксической активности натуральных киллеров,

е) снижением хемотаксиса, цитотоксичности макрофагов, снижении продукции ИЛ-1.

Иммунологические нарушения сопровождаются увеличением альфа-интерферона, появлением антилимфоцитарных антител, супрессивных факторов, снижением тимозина в сыворотке крови, увеличением уровня 2-микроглобулинов.

Возбудителем болезни является человеческий Т-лимфоцитарный вирус

Такие микроорганизмы обычно обитают на коже и слизистой, получившие название резидентной микрофлоры. Заболевание имеет фазовый характер. Период выраженных клинических проявлений получило название синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД).