Імунопатогенетичні ланки формування сезонної алергії

Сезонна алергія (СА), зокрема алергійний риніт (АР) і бронхіальна астма (БА), посідають основне місце в структурі алергопатології. Останнім часом науковці зазначають підвищення захворюваності на СА, що тісно пов’язано з урбанізацією й індустріалізацією [15, 19, 34]. Наприклад, серед гіперчутливих до пилкових алергенів осіб 92% становлять мешканці міст і 73% мешканців сіл мають сезонну симптоматику [41].
Така тенденція стає особливо актуальною в умовах промислового регіону, яким є Південь України. За даними епідеміологічних досліджень, проведених на кафедрі факультетської педіатрії Запорізького державного медичного університету згідно з методикою ISAAC, поширеність БА серед дітей м. Запоріжжя за період з 2002 по 2005 р. зросла в 3,5 разу, а АР – у 7 разів [7].

Maria Suarez-Cervera та співавт. (2008) встановили, що кількість основного алергену на поверхні зерна пилку Cupressaceae – Cup a 3 – значно вища в регіонах із забрудненим повітрям. Органічні та неорганічні сполуки, що містяться в атмосферному повітрі, знижують поріг чутливості до аероалергенів [35, 43]. Найважливішими серед полютантів є продукти згорання палива (Diesel exhaust particles – DEPs), до складу яких входять вуглеводне ядро, хімічні компоненти (CO, NO, NO₂, SO₂) та важкі метали [23]. DEPs можуть руйнувати каркас пилку (екзину) та сприяти вивільненню алергенних часточок – поліпептидів (paucimicronic particles) або виконувати роль переносників пилкових алергенів [19, 25]. Окрім того, DEPs здатні самостійно посилювати IgE-відповідь, продукцію цитокінів, еозинофільне запалення, бронхіальну гіперреактивність, експресію VCAM-1, ICAM-1 молекул адгезії, збільшувати рівень гістаміну, пригнічувати мукоциліарний кліренс та полегшувати проникнення пилку в слизові оболонки [15, 42, 43].

Концентрація спор грибів і пилку рослин значно вища в індустріальних районах міста порівняно з екологічно благополучними [48]. Проте навіть за однакової кількості аероалергенів у повітрі поліноз в 2 рази частіше виникає у людей, які живуть поблизу автомобільних доріг, ніж тих, які мешкають у глибині мікрорайонів (рис. 1) [11].

Одним із найцікавіших питань СА є вивчення імунопатогенезу пилкових і грибкових алергенів у порівняльному аспекті.
Більшість антигенів є білками або глікопротеїнами. Аероалергени пилку та грибів – не виняток. Пилок рослин вважають класичним IgE-залежним алергеном, який спричинює Тh2-імунну відповідь. На її прикладі зазвичай описують типові алергійні реакції, що відбуваються в сенситизованому організмі [14].
Пилкове зерно – це чоловіча статева клітина рослин діаметром 20-60 мкм, що є оптимальною для виникнення сенситизації. Найвираженіші алергенні властивості мають екзинні (двошарова зовнішня оболонка), рибосомальні та мітохондріальні компоненти зерна. Вважають, що зрілий пилок більш алергенний, ніж недостиглий [15].

На відміну від пилкових алергени пліснявих грибів є більш комплексними за своєю структурою та спричинюють не лише IgE-опосередковану алергію, оскільки кожен з їх компонентів (спори, міцелій, гіфи) певною мірою володіє алергенним потенціалом і здатний зумовити різноспрямовану імунну відповідь, що спонукає до порівняння аероалергенів в імунопатогенетичному аспекті [12, 26, 30].
Особливістю спор грибів як аероалергенів є їх невеликі розміри (від 0,5 до 5 мкм), завдяки чому вони можуть проникати у найвіддаленіші ділянки бронхового дерева та безпосередньо впливати на організм людини [12]. У той самий час лише розчинні фракції пилку потрапляють у бронхове дерево, а зерно затримується миготливим епітелієм носової порожнини.
Згідно з номенклатурою, 178 видів рослин і 80 видів грибів мають алергенні властивості. Однак алергени мікроміцетів є найчисленнішими [39, www. allergome.org].
Чверть пилкових алергенів (71 алерген) належить до родини злакових (Poaceae, 43 види); 20 алергенів – до кипарисових (Cupressaceae, 16 видів); 13 – до березових (Betulaceae, 12 видів); 13 – до складноцвітних (Asteraceae, 8 видів, включаючи амброзію); 12 алергенів є представниками родини маслинових (Oleaceae); 3 – бобових (Fabaceae, 7 видів) [46].
Зручніше об’єднувати пилкові алергени в три групи:
• алергени дерев;
• алергени трав;
• алергени бур’янів.
Алергени дерев (береза, клен, тополя, в’яз, вільха, ясен) – низькомолекулярні білки або глікопротеїни, які швидко вивільняються із зерна під час контакту з водою та розташовані переважно інтрацелюлярно (рис. 2). Найбільшою алергенною властивістю володіє пилок берези. Він містить 6 алергенів, основним з яких є Bet v 1. Гомологічні йому алергени містять й інші породи дерев (вільха, граб, горіх) [34].
Серед трав найбільший інтерес становить родина злакових (Poaceae). Алергени розподілені на 5 груп. Алергенам 1-ї та 5-ї груп належить максимальний відсоток IgE-зв’язувальних епітопів сироваток хворих на пилкову алергію. Варто зазначити, що жодні алергени інших родин не містять експансинів, флавін-аденін-динуклеотидзв'язувальних білків, що дає підстави вважати їх високо специфічними [4, 39].
Алергени бур’янів поділяють на 4 родини:
• Amb a 1 – амброзійні пектини;
• полинні, соняшникові Art v 1 дефенсини;
• Ole e 1-подібні алергени Pla l 1 з платану та Che a 1 з маревих;
• неспецифічні ліпідні білки Par j 1 та Par j 2 постяниці.

У Європі та Америці 14-50% сезонних симптомів пов’язані саме із цими рослинами. Амброзія містить два основних антигени: Е (Amb a 1) та К (Amb a 2), причому перший у 200 разів активніший. Amb a 1 – це негліколізований білок з молекулярною масою 38 кД, до складу якого входять α- і β-ланцюги. Уперше його було виділено й очищено в 1964 р. Майже 90% пацієнтів з амброзійною алергією мають специфічні антитіла класу Е до алергену Е. Для родини складноцвітних специфічним алергеном, який не міститься в інших рослинах, є Amb а V [14, 47].
Пилок полину має 10 білків з алергенною активністю, з них Art v 1 є найбільш вивченим. До зазначеного алергену антитіла містять близько 90% сироваток хворих на полинну алергію [14].
Все ще обговорюють питання алергенних властивостей деяких видів пилку, зокрема сосни. Дерево продукує значну кількість пилку, але за рахунок великих розмірів та низького відсотка білків у структурі зерна алергенність сосни вважають невеликою [15]. Однак G. Gastaminza (2009) довів протилежне. 69% осіб із 70 пацієнтів, які мають алергію до трав, за результатами прик-тестування, виявилися чутливими до алергену сосни [27].
Зерна пилку проникають через слизову оболонку вже через 30 с після контакту з останньою. Це стає можливим, з одного боку, завдяки наявності в структурі пилку «чинника проникності», а з іншого – через порушення захисних, бар’єрних функцій верхніх дихальних шляхів [4]. Велику роль при цьому відіграють молекули адгезії, які утворюються під впливом таких цитокінів, як ІL-1, TNF-α, IFN-γ.
M. Okuda (2005) на моделі Japanese cedar pollen встановив, що 99% пилку, який людина вдихає, відкладається на слизовій оболонці носа. 88% його миготливий епітелій видаляє приблизно за 3 год. Протягом цього періоду майже весь антиген вивільняється з оболонки пилку, досягаючи плато впродовж 30 хв. Коли кількість фіксованих алергенних часток досягне 65 і більше, можуть виникнути симптоми риніту.

У деяких видів пилку (береза, трави) описано ліпідні медіатори (pollen associated lipid mediators – PALMS), які блокують продукцію ІL-12, активуючи тим самим вроджену імунну відповідь через дендритні клітини та підтримуючи алергійне запалення [28, 37].
Як за будь-яких IgE-опосередкованих алергійних реакцій, ІL-4 відіграє провідну роль у патогенезі полінозу. У період інтенсивної палінації та наявності симптоматики його кількість значно зростає, а приєднання інших видів гіперчутливості призводить до компенсаторного зниження завдяки активації IFN-γ [2, 10].
При сезонному алергійному риніті (САР) цитокіновий профіль характеризується зниженням рівня Т-хелперів, імунорегуляторного індексу, реакції бласттрансформації лейкоцитів, показників фагоцитозу, підвищенням рівня CD16, причому порівняно з цілорічним алергійним ринітом ці зміни є вираженішими. Зниження супресивної активності CD4+CD25+-клітин характерно для полінозу [16]. У пацієнтів із САР без ознак БА зазначають сезонні зміни рівнів еозинофілів, епітеліальних клітин у бронхіальному лаважі, а також бронхіальної реактивності [38]. Ізольований пилковий риніт відрізняється від комбінації САР з паленовою БА вираженішим ступенем холінореактивності.

Таким чином, вивчення патогенезу полінозу й антигенних властивостей пилкових алергенів доводить їх здатність зумовлювати лише IgE-залежну імунну відповідь, чого не можна сказати про грибкові алергени.
Переважна кількість зареєстрованих алергенів мікроміцетів належить до 5 родів: Aspergillus, Alternaria, Cladosporium, Penicillium, Malassezia. Вважаємо за доцільне схарактеризувати основні сезонні мікоалергени.
Антигенна структура культури гриба Alternaria alternata дуже різноманітна. За допомогою іонообмінної хроматографії і гель-фільтрації було виділено основний алерген Alternaria alternata – Alt а 1. Потрібно зазначити, що алерген прийнято вважати основним за умови його зв’язування з IgE в радіоімуноелектрофорезі в половини і більше сенситизованих до цього алергену пацієнтів [18, 29]. Аlt а 1 зв’язується з антитілами у 80-90% випадків. Повна амінокислотна послідовність цього алергену ще не ідентифікована. Проте відомо, що його молекулярна маса становить 29-30 кД. Зазначений білок є димером, в якому мономери з’єднані між собою дисульфідними містками [29]. Аlt а 2 – протеїн з молекулярною масою 25 кД – зв’язує IgE в 60% випадків. Це постійний алерген, який міститься у всіх штамах Alternaria alternata, тоді як синтез Alt а 1 різними штамами відрізняється за інтенсивністю. Martіnez (2006) довів, що концентрація Alt а 1 в екстракті гриба є маркером стандартизації діагностичних і лікувальних алергенів. Енолазу – ще один основний алерген Alternaria alternata – також було виділено з культури Cladosporium herbarum і Aspergillus fumigatus. Вона є причиною перехресних реакцій між цими видами мікроміцетів [33].
Основними алергенами Clаdosporium є Cla h 1 і Cla h 2, Cla h 3, рибосомальний Р2 протеїн, аналогічний Аlt а 6, НАДФ-залежна дегідрогеназа (Clа h 8), які зв’язуються з антитілами у 57% пацієнтів із сенситизацією до цього гриба. Ділянка ДНК, яка кодує Clа h 8, була екстрагована як із гіф, так і зі спор [20].
Для зручності виділяють 5 груп мікоалергенів: протеази, глікозидази, компоненти білкового синтезу, білки відповіді на оксидантний стрес, ферменти глюконеогенезу та пентозо-фосфатного шунта [24]. Мікоалергени перших двох груп справляють пряму ушкоджувальну дію на тканини, останніх трьох – синтезуються в спорах, які потрапляють у несприятливі умови (організм людини). Наявність протеаз, білків теплового шоку, ферментів марганець-супероксиддисмутази (MnSOD), енолази свідчить про те, що саме грибкові алергени є найважливішими аероалергенами [21]. Це пояснюють унікальністю вищезазначених білків, які містяться в грибах багатьох видів і є паналергенами. Тому інгаляція спор сприяє одночасній сенситизації до кількох мікроміцетів. У той самий час пилкові протеїни є індивідуальними, тобто вдихання пилку амброзії в більшості випадків призводить до амброзійної алергії, оскільки в рослини за перехресну реактивність відповідають неосновні алергени [24].
Cеринові та цистеїнові протеази зумовлюють агресивність грибкових алергенів. Під час порівняння спектра ферментів групи інгаляційних алергенів дивною видається відсутність протеаз у рослинних алергенів за одночасної наявності в низці випадків інгібіторів цих ферментів. Роль протеаз полягає у видаленні деяких клітинних рецепторів, що призводить до посилення Тh2-типу відповіді, активації комплементу, дегрануляції еозинофілів, синтезу прозапальних цитокінів. Протеазною активністю володіють навіть безклітинні екстракти грибів [20, 45]. Саме екстракти із Alternaria містять найвищу кількість протеаз. Однак деякі вчені також повідомляють про наявність хоча б одного виду серинової ендопептидази в пилку берези, амброзії.
Плісняві гриби продукують мікотоксини та летючі органічні сполуки (VOCs), які зумовлюють характерний запах цвілі або сирості. Вони також здатні модулювати імунну відповідь, наприклад, підсилювати синтез специфічних IgE, IgG [22]. Досі повністю не визначено роль компонентів клітинної стінки грибів (глюканів) у патогенезі грибкової алергії, однак встановлено, що вони здатні спричинити еозинофілію та неспецифічне запалення, оскільки стимулюють синтез прозапальних цитокінів (TNF-α, IL-1, IL-8, IL-6) [24, 25].

Наявність пептидів, полісахаридів, ліпідів і ферментів у структурі грибів забезпечує можливість розвитку різних видів імунної відповіді. Вважають, що полісахариди відповідальні за реакцію гіперчутливості негайного типу, тоді як білкові – за реакцію сповільненого типу. Окрім того, полісахаридні залишки грибів аналогічно бактеріальним здатні спричинювати синтез антитіл IgG, IgE Т-незалежним шляхом [8, 9].
Вищезазначені властивості грибкових алергенів зумовлюють складність патогенезу алергійних реакцій у разі інгаляції мікроміцетів, оскільки вони виконують роль комплексного неінфекційного (як пилок) та інфекційного алергену (як бактерії). За неінфекційного варіанта інвазії спор не відбувається. Вони представлені в дихальних шляхах транзиторно і зазвичай ефективно елімінуються фагоцитами, зумовлюючи класичну алергійну реакцію. Складніші зміни відбуваються в організмі пацієнтів за носійства спор у легеневому епітелії. Персистування та розмноження грибів у дихальній системі призводить до генералізації процесу, тобто до алергійного бронхолегеневого фунгозу [10, 12, 36].
Висока вірулентність грибів як інфекційних агентів зумовлена адгезинами, ферментами та мікотоксинами, що здатні гальмувати функціонування клітинних захисних механізмів організму хазяїна й ушкоджувати епітелій [1, 3].

Також велика роль циркулюючих імунних комплексів (ЦІК) у патогенезі грибкової алергії. Найбільша ушкоджувальна дія на тканину бронхів характерна для комплексів проміжного розміру. Крім того, вони мають імуномодулювальну властивість, стимулюють синтез ІL-10, сприяючи формуванню імунної відповіді за Тh2-типом [5].
Вивчаючи різні імунопатогенетичні ланки грибкової алергії, Н.Д. Новікова та ін. (2004) встановили, що ізольована IgE-чутливість до мікроміцетів має місце лише в 12% випадків, в 59% алергійні реакції перебігали також за участю IgG4, IgA, нейтрофілів і лімфоцитів, а в 29% – рівень IgE взагалі не підвищувався. Є дані про виявлення в 78,5% хворих сповільнених реакцій під час шкірного алерготестування грибковими алергенами [9].
У разі потрапляння грибкових алергенів на слизову оболонку перша лінія захисту полягає в опсонізації спор/гіфів з подальшим фагоцитозом і знищенням системою альвеолярних макрофагів і мукоепітеліальними клітинами. Наступна лінія захисту – нейтрофіли, що елімінують спори та гіфи грибів, які залишилися. Таким чином реалізується природжений клітинний імунітет. Однак, як зазначає Yoshinari Inoue (2005), для відповіді на антигени Alternaria потрібна не лише нейтрофільна, а і еозинофільна природжена відповідь. При цьому порівняно з Alt a 1 антигени амброзії не зумовлюють імунну відповідь такої сили [31, 45].
Для ініціації адаптивної імунної відповіді спори та інші елементи грибів мають встигнути виділити в навколишнє середовище (слизову оболонку носа, приносових пазух, бронхів) достатню кількість антигенного матеріалу до того, як їх фагоцитують макрофаги [1]. У цьому випадку розчинні антигени спор представляють антигенпрезентувальні клітини, активуючи Т- і В-ланки набутого імунітету. У здорових імунна відповідь перебігає за Тh1-типом (з продукцією IL-2, IFN-γ і опсонізувальних антитіл), а в осіб з атопією – за Тh2-типом (IL-4, IL-5, IL-6 і формуванням алергійного запалення) [31, 45]. За первинного контакту з грибковим антигеном імунна відповідь буде незначною з низьким рівнем секреторного IgA в бронхоальвеолярном секреті та циркулюючого IgG. Повторні контакти зумовлюють дегрануляцію опасистих клітин і еозинофільну інфільтрацію під час алергійної реакції негайного типу. Підвищення IgG до грибкових алергенів свідчить про досить тривалий контакт організму з ними [24, 32].
Т.В. Стоєва (2004) до особливостей імунного статусу при грибковій БА відносить зниження активності фагоцитозу, підвищення рівня секреторного IgA [13]. F. Ferreira (2004) зазначає значну поширеність перехресно реагуючих алергенів серед пилку та грибів. Він дійшов висновку, що відповідальними за реалізацію перехресної реакції є вуглеводні залишки [26].

Питання перехресних реакцій між різними алергенами однієї групи рослин завжди залишається актуальним. Наприклад, алерген полину має схожі детермінанти з амброзією, соняшником, кульбабою, березою [14, 46]. Однак, незважаючи на те, що рослини містять алергени, які одночасно належать до різних родин, рівень гіперчутливості до них у популяції не перевищує 20%. Одна з причин цього полягає в тому, що в організмі людини є схожі білки, які пригнічують імунну відповідь на профіліни та кальційзв’язувальні протеїни. Окрім того, ці паналергени не є основними [26, 39].
На противагу пилку, перехресна реактивність характерна для основних грибкових алергенів, що може полегшити діагностику, оскільки зменшується кількість потрібних мікроміцетів, які включають в алергологічну панель. Установлені перехресні реакції між видами Alternaria, Stemphylium, Helmintosporium (Alt а 1), Fusarium, Aspergillus, Cladosporium; Alternaria, Botrytis; Aspergillus, Botrytis cinerea. P. Jonsson виявив перехресну реактивність в парах Botrytis–Helmintosporium (79%), Alternaria–Rhizopus (38%) [30].
Пилок та спори входять до складу біоаерозолю, містяться в повітрі в інкапсульованій формі та володіють синергізмом, а тому сенситизація до обох груп алергенів посилює сезонні прояви [24, 42]. Однак якщо пилок міститься лише в атмосферному повітрі, спори грибів є ще й у житлових приміщеннях, що робить неминучим контакт із ними.
Таким чином, аналіз даних літератури щодо імунопатогенетичних ланок формування СА продемонстрував, що комплексність, розмаїття комбінацій антигенних епітопів на поверхні клітинної стінки, здатність спричинювати всі типи алергійних реакцій, клітинну, гуморальну й автоімунну відповідь, наявність перехресних реакцій між основними мікоалергенами зумовлюють їх комплексність і складність порівняно з пилковими.
Імунна відповідь на сезонні алергени різноманітна, залежить від антигенних властивостей пилку та спор, масивності їхньої дії, шляхів потрапляння в організм і стану імунної системи людини. Мікотичні алергійні реакції перебігають за трьома типами:
• аномальна імунна відповідь на інфекцію;
• підвищена чутливість організму до спор грибів;
• псевдоалергія.
Це є причиною унікальності грибкових алергенів, і в умовах високого аероалергенного навантаження в регіоні підтверджує актуальність вивчення поєднаної пилково-грибкової алергії.

Список літератури – в редакції