Можно ли управлять мукозальным иммунитетом в дыхательных путях

Вопросы физиологии и патологии лимфоидной ткани, ассоциированной с дыхательным трактом, остаются одним из самых темных мест в медицинском образовании, несмотря на то что заболевания этой ткани у самих же врачей встречаются наиболее часто. До сих пор во врачебной среде бытует откровенно мистическое отношение к миндалинам, мазкам из носа и увеличенным шейным лимфоузлам. Возможно, поэтому фармацевтические компании сегодня без труда убеждают докторов в том, что производимые ими лекарства, ни много ни мало, «восстанавливают защитные функции миндалин» (цитата из рекламного проспекта).

По мнению специалистов, устойчивость слизистой оболочки респираторного тракта к природным и антропогенным факторам стабильно падает начиная со второй половины XX ст. Одним из доказательств этого является широкое распространение респираторных аллергозов с тенденцией к постоянному росту их частоты, другим – постоянное увеличение числа пациентов с хроническими воспалительными заболеваниями дыхательных путей (ДП). Обе проблемы в своем патогенезе имеют как минимум одно общее звено – наличие дефектов мукозального иммунитета.

Значительно выросла группа часто и длительно болеющих детей, к которым в настоящее время относят до 75% детского населения в зависимости от возраста и качества социально-бытовых условий их жизни. Как правило, у них выявляется низкий уровень секреторного IgA (sIgA) на слизистой оболочке ДП, что обусловливает ее слабую устойчивость по отношению не только к облигатным патогенам, но и к условно-патогенной микрофлоре [1]. Один из основных механизмов снижения противоинфекционной устойчивости верхних ДП (ВДП) – аллергизация организма, возникающая часто в результате неадекватного лечения простудных заболеваний, причем поначалу необязательно проявляющаяся в респираторном тракте.

В качестве попытки объяснения аллергической настроенности организма предложена гигиеническая гипотеза [24]. Ее смысл состоит в том, что на протяжении последних десятилетий жители индустриально развитых стран, в первую очередь дети, лишены адекватной микробной стимуляции из-за широкого внедрения в быту чистящих, моющих и прочих гигиенических средств. Таким образом, вместо «нужной» антигенной стимуляции мы вынуждены перерабатывать поток неестественных антигенов в виде косметики, современных стройматериалов, тканей, пищевых продуктов, других загрязнителей окружающей среды.

Как указывает один из ведущих специалистов в мире по мукозальному иммунитету норвежский ученый P. Brandtzaeg, существует три основных причины, влияющих на изменения иммунного гомеостаза слизистых оболочек ДП:

• гигиенические мероприятия в быту;
• изменения в составе продуктов питания;
• медицинские вмешательства [32].

Осталось добавить только тенденцию к сокращению сроков грудного вскармливания и экологические проблемы, которые становятся все более ужасающими. Среди медицинских вмешательств, несомненно, наиболее актуальными являются злоупотребление антибиотиками и применение вакцин. Об антибиотиках сказано немало, не хочу также подробно останавливаться и на вакцинации, поскольку эта сложная тема требует отдельного разговора.

Только один маленький штрих в отношении использования вакцин. Как известно, впервые на постсоветском пространстве вакцинация стала заботой государства в 1919 г., когда В.И. Ленин собственноручно подписал Декрет Совета народных комиссаров о введении в стране профилактических прививок против натуральной оспы. Восемь десятилетий спустя Российский федеральный закон по иммунопрофилактике предписывал проводить прививки уже против 10 инфекций: гепатит В, дифтерия, коклюш, корь, краснуха, полиомиелит, столбняк, туберкулез, эпидемический паротит, грипп. На очереди в этот список стоят пневмококковая инфекция, ветряная оспа и папилломавирусная инфекция, и тогда обязательных прививок станет уже 13.

Кстати, недавно получены впечатляющие результаты, демонстрирующие строгую связь эффективности вакцинации с экологией. Сотрудники Гарвардской медицинской школы опубликовали выводы более чем десятилетнего исследования, доказавшего, что эффект вакцинации может варьировать в достаточно широких пределах. Исследование проводилось среди детей, проживающих на Фарерских островах, где в пище широко используется жир китов и других морских млекопитающих. Как оказалось, в нем интенсивно накапливаются различные химические загрязнители типа перфторированных соединений. Последние не являются большой редкостью и широко представлены в продукции химических предприятий: жидкостях для выведения пятен, антипригарных покрытиях и синтетических тканях.

Полученные данные, а они, по-видимому, являются первой ласточкой исследований этой темы, показали, что эффективность вакцинации – вещь достаточно хрупкая и может широко варьировать под влиянием химизации среды обитания человека. Есть все основания полагать, что может наступить момент, когда вакцины вообще перестанут давать ожидаемый результат.

Как бы там ни было, несмотря на наличие большого количества сложных и нерешенных вопросов, вакцинация произвела революцию в медицине, и это бесспорно. Казалось бы, такая удача могла прийти только как результат глубокого познания механизмов, лежащих в основе системы иммунной защиты. Но на практике вышло далеко не так. Оказалось, что успех вакцин в определенной степени случаен, а полного понимания механизмов их действия как не было, так и нет. Ярчайшее тому подтверждение – многолетняя борьба за повышение противоинфекционной устойчивости ВДП, которая пока ничем не закончилась. Предложено множество различных методов, как фармакологических, так и немедикаментозных, для коррекции местного и системного иммунодефицита, однако существенного клинического эффекта они пока не дали. До сих пор широко распространены наивные надежды на возможность улучшения иммунного статуса ВДП при помощи хирургических операций, в том числе, как это сейчас особенно модно, с применением эндоскопической техники.

Есть несколько обстоятельств, которые частично объясняют эти парадоксальные явления. Во-первых, несмотря на многочисленные и во всех отношениях убедительные доказательства того, что иммунодефицит представляет собой основной этап развития хронических заболеваний ДП, как минимум один важный вопрос остается неясным: насколько ключевым он является на самом деле? В 2004 г. Мицуру Го и соавторы из университета города Саппоро сообщили о том, что у пациентов с хроническим тонзиллитом в криптальном эпителии обнаруживаются множественные разрывы плотных межклеточных соединений [67]. Иными словами, при хроническом тонзиллите происходит то же самое, что наблюдается при пищевой токсикоинфекции в кишечнике под действием энтеротоксина Сlostridium perfringens, а также реовирусов и вирусов Коксаки. Все эти микроорганизмы разрушают белки, обеспечивающие плотные межклеточные соединения в эпителиальном слое. Что первично: развитие иммунодефицита или дефект межклеточных соединений в эпителиальном слое? Вопрос пока остается открытым.

Другой пример: существует традиционное представление о том, что причиной атопической экземы является IgE-опосредованная пищевая аллергия. Экзема развивается у 20–40% лиц с аллергией [172]. Есть даже специально предложенная для объяснения этих явлений концепция аллергического марша, суть которой состоит в том, что сначала развивается пищевая аллергия, потом – кожная патология и затем – бронхиальная астма. Глубоко проникнуть в сущность патогенеза аллергического марша пока не удалось. Зато появились данные о том, что подлинной причиной этих проблем могут являться мутации в гене, кодирующем белок филаггрин, обеспечивающий плотность эпидермального барьера [135]. В такой ситуации первопричиной вполне может быть повышенная проницаемость эпидермиса для антигенов, что вторично ведет к развитию аллергии и на пищевые продукты, и на аэроаллергены. Предоставив дерматологам решать эту задачу, хочу отметить: очень скоро может получиться так, что многие болезни, которые сегодня относятся к иммунопатологии, завтра будут считаться патологией эпителиальной ткани.

Во-вторых, большинство известных иммунологических исследований в клинике связаны с определением содержания тех или иных факторов в крови; реже используется информация об иммунологических свойствах секретов слизистых оболочек, практически никогда – о процессах, происходящих непосредственно в тканях. Фактически вывод об избытке или недостатке наиболее значимых компонентов системы иммунитета и делается преимущественно по анализу крови, согласно результатам которого, соответственно, принимается решение об их коррекции.

Установлено, что в каждый конкретный момент времени в крови содержится только около 5% всех имеющихся в организме лимфоидных клеток, при этом период полужизни внутрисосудистой популяции лимфоидных клеток составляет не более 30 мин (имеется в виду период времени, за который в ткани из кровеносных сосудов уходит половина имеющегося клеточного пула) [121]. Определенные корреляции между этим очень кратковременным содержанием лимфоидных клеток в крови и их концентрацией в тканях, где, собственно, и разыгрываются основные иммунные реакции, присутствуют, но они достаточно сложные и подвержены влиянию различных факторов.

Поэтому есть все основания усомниться в адекватности иммунотерапии дефектов мукозального иммунитета, основанной на данных иммунограммы. Можно ли выявить дефект в расписании движения поездов, грозящий катастрофой, изучая количество или даже устройство вагонов, движущихся по железной дороге? Нет, нельзя, потому что расписание движения – это иная, более тонкая материя, чем грохочущее по рельсам железо.

В-третьих, еще в старинных гомеопатических книгах авторы приводили в качестве аксиомы, что причину хронического течения воспалительных заболеваний ВДП нужно искать в кишечнике. Надо сказать, что до сегодняшнего дня этот тезис не имеет четкого и убедительного научного обоснования, хотя отрицательное влияние дисбиоза кишечника на иммунитет и здоровье человека в целом общеизвестно. Влияние кишечника на противоинфекционную устойчивость ВДП, а также других слизистых оболочек не ограничивается кишечным дисбиозом, а обусловливается в первую очередь чрезвычайно интересным феноменом – трансорганной миграцией лимфоцитов. Отсутствие понимания принципов миграции иммунокомпетентных клеток по организму человека («расписания движения»), на мой взгляд, представляется одной из основных причин того, что предлагаемая сегодня иммунокоррекция не всегда позволяет достичь ожидаемого.

Изучение лимфоцитарной миграции является одной из наиболее актуальных задач современной иммунологии. Мелкие лабораторные животные (мыши и крысы), которые составляют основной материал для работы специалистов-иммунологов [22], не подходят для ее решения. Основная причина кроется в том, что второй и последующие заборы крови у мышей и крыс характеризуют не столько характер перемещения лимфоцитов, сколько стрессорные последствия первого забора. По мнению специалистов, для этой цели наилучшим образом подходят крупные животные: овцы, свиньи и крупный рогатый скот, у которых возможна катетеризация крупных лимфатических коллекторов, но большинство лабораторий по-прежнему используют мышей.

Эволюция идеи об универсальной системе мукозального иммунитета

Как известно, впервые понятие «антитело» было введено в науку в начале 90-х годов XIX в. Э. Берингом и Ш. Китазато, когда они вместе работали над получением культуры возбудителя столбняка и столбнячного анатоксина. Однако еще в течение более сорока лет антитела воспринимались преимущественно как функциональная категория, их строение оставалось неизвестным. Решение этого вопроса стало возможным благодаря работам шведского биохимика А. Тизелиуса по изучению электрофоретической подвижности белков крови (конец 30-х годов XX ст.).

На электрофореграмме сывороточных белков было выявлено несколько пиков: первый соответствовал альбуминовой фракции, а остальные три – глобулиновой, которая, в свою очередь, подразделялась на α1-, α2-; β1-, β2- и γ-фракции. В 1959 г. среди белков β2-фракции J. Heremans et al. выделили сывороточный β-2А-глобулин [74], который L. Hanson в 1961 г. обнаружил в большом количестве в грудном молоке [73]. T. Tomasi et al. в 1965 г. показали, что выход sIgA на поверхность слизистой оболочки возможен только при помощи специального транспортного фрагмента, который впоследствии получил название «секреторный компонент» (SC) [178]. В 1968 г. T. Tomasi jr. и J. Bienenstock установили, что sIgA находится на поверхности слизистых оболочек в виде димера и образуется местными плазматическими клетками [179]. В 1975 г. M. Koshland выделил пептидную связку, сшивающую компоненты димера между собой (J-цепь) [100].

Параллельно развивалась и другая точка зрения, объясняющая механизм специфической защиты слизистой оболочки через транспорт IgA из крови [175], но она долго не находила достаточного экспериментального подтверждения. Однако в конце 70-х годов ХХ ст. группа исследователей под руководством B. Underdown (1979) показала, что IgА, синтезированные в лимфоидном аппарате подвздошной кишки, транспортируются в виде димеров по системе воротной вены в печень и экскретируются в желчь гепатоцитами, после чего обнаруживаются в двенадцатиперстной и начале тощей кишки [21]. Оказалось, что гепатоциты способны синтезировать SC, так же как и эпителиальные клетки. Перевязка общего желчного протока сопровождается резким повышением уровня иммуноглобулинов в крови. Такая же система транспорта IgА-димеров из крови в секреты была обнаружена в клетках слезных, слюнных и молочных желез. Этим механизмом объясняются неудачные попытки увеличить содержание sIgA в носовом секрете путем введения IgA в кровь, поскольку все они транспортируются в желчь [39].

D. Perey et al. в 1968 г. установили, что хирургическое удаление пейеровых бляшек у лабораторных животных приводит к ослаблению иммунного ответа не только в кишечнике, но и на слизистых оболочках других органов [130]. В 1973 г. была обнаружена схожесть анатомического строения пейеровых бляшек и лимфоидных фолликулов в слизистой оболочке бронхов, а в 1979 г. установлено сходство процессов захвата и обработки ими антигенов. Оказалось, что лимфоциты, взятые из лимфоидных фолликулов бронхов, не только заселяют легкие животных-реципиентов, получивших высокие дозы радиации, но и обнаруживаются в лимфоидных фолликулах кишечника и селезенке. И наоборот, лимфоциты, взятые из пейеровых бляшек, активно заселяют ДП [142]. После употребления в пищу контрольного штамма кишечной палочки секреторные антитела к ней сразу же были найдены в грудном молоке вместе с производящими их клетками [10].

М. McDermott и J. Biеnenstock (1979) показали, что лимфоидные клетки, происходящие из мезентериальных лимфатических узлов (МЛУ), можно обнаружить в слизистой оболочке бронхов и шейки матки. А лимфоидные клетки из бронхиальных лимфатических узлов, как оказалось, заселяют только легкие, хотя поначалу они тоже устремляются в тонкий кишечник, но долго там не задерживаются [107].

Оказалось, что лимфоидные клетки, полученные из лимфатических узлов, дренирующих участки тела, лишенные слизистых оболочек (например конечности), практически не мигрируют в кишечник и другие внутренние органы при их переносе в летально облученный организм реципиента. Существует ли обмен лимфоидными клетками между лимфоузлами, дренирующими слизистые оболочки, и лимфоузлами, дренирующими конечности? Этот вопрос подняли в своей фундаментальной работе J. Bienenstock и A. Befus еще в 1980 г., но до сих пор в доступной литературе ответа на него нет [20].

Усилила интерес к изучению миграционных процессов в иммунной системе концепция мукозальной (преимущественно назальной и пероральной) вакцинации. Еще в 1972 г. J. Gerbrandy и E. van Dura доложили о результатах, доказывающих наличие иммунологической памяти в секрете слизистой оболочки ВДП после назальной иммунизации [70]. В 1979 г. было установлено, что аэроиммунизация животных, равно как и аппликация антигена на слизистую оболочку полости рта, приводит к увеличению содержания sIgA в молочной железе без значимого увеличения содержания антител в сыворотке крови [66].

В настоящее время считается, что организованная лимфоидная ткань у млекопитающих и человека представлена первичными (печень плода, тимус, костный мозг) и вторичными лимфоидными органами (ВЛО). К числу последних относят селезенку, лимфатические узлы, пейеровы бляшки, аппендикс и лимфоэпителиальное глоточное кольцо. В первичных лимфоидных органах в отсутствие антигенной стимуляции образуются зрелые, но наивные лимфоциты, которые приобретают способность взаимодействовать с антигенами, пройдя «специальную подготовку» в системе ВЛО. Результатом взаимодействия может быть либо развитие толерантности к данному антигену, либо формирование эффекторных клеток для его уничтожения. Выделяют еще и третичную лимфоидную ткань, которая представляет собой эктопические скопления лимфоидных клеток, обусловленные появлением очагов хронической инфекции, развитием реакции отторжения трансплантатов или аутоаллергии [103].

Распределение обязанностей между разными ВЛО примерно таково: селезенка занимается обработкой антигенов, имеющихся в кровотоке, лимфатические узлы обслуживают пространство вне сосудистого русла. В контексте обсуждаемой темы наибольший интерес представляет обработка антигенов, поступающих с поверхности слизистых оболочек, осуществляемая лимфоидной тканью, ассоциированной со слизистыми оболочками (mucosal-associated lymphoid tissue; MALT).

Лимфоидная система кишечника

То, что иммунитет – это основа здоровья человека, стало понятно уже давно, но то, что он способен эффективно работать только в «грязной» (имеется в виду обсемененной микробами) среде, было установлено относительно недавно. Грубо говоря, система, предназначенная для борьбы с микробами, без этих самых микробов существовать не может. Например, синтез секреторного компонента, роль которого заключается в техническом обеспечении процесса уничтожения бактерий, облегчается присутствием этих самых бактерий рядом с эпителиальной клеткой [115].

Это противоречие в определенной степени разрешено более-менее автономным существованием двух иммунитетов: мукозального и системного, которые находятся в сложных иерархических отношениях между собой и с другими регуляторными системами организма. Если системный иммунитет в здоровом организме направлен на полное и безоговорочное искоренение генетически чужеродного материала, то задачей мукозального является создание и поддержание оптимального баланса сил на поверхности всех слизистых оболочек. Этот баланс, в первую очередь с окружающей микрофлорой, поддерживается за счет постоянных затрат материальных и энергетических ресурсов макроорганизма, с одной стороны, и способностью микрофлоры к безудержному росту, с другой.

Альтернативой балансу является воспалительная реакция, которая представляется настолько энергетически затратной для организма, что угрожает самому существованию последнего. Чтобы избежать печальной необходимости реагировать воспалением, а это единственный язык, который понимает окружающая инфекция, природа подарила слизистым оболочкам два механизма. Первый состоит в контроле микробной колонизации эпителия посредством секреторных иммуноглобулинов, преимущественно класса А. Второй – основан на способности не замечать потенциально безвредные антигены (иммуносупрессия).

Анатомически лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистой оболочкой кишечника (gut-associated lymphoid tissue; GALT), представлена в тонком кишечнике, преимущественно в его подвздошном отделе, в виде пейеровых бляшек и изолированных лимфоидных фолликулов. Как описано в классическом учебнике по анатомии под редакцией профессора М.Г. Привеса, пейеровы бляшки имеются только в зоне подвздошной кишки в количестве от 20 до 30, что, по-видимому, отражает максимальную активность иммунологических процессов в данном участке кишки, обусловленную максимумом пищевых антигенов, образовавшихся в результате расщепления продуктов питания.

Функционально система мукозального иммунитета в кишечнике содержит индуктивную и эффекторную зоны. К индуктивной относятся агрегированные (пейеровы бляшки) и изолированные лимфоидные фолликулы, а к эффекторной зоне, где непосредственно разыгрываются иммунные реакции, – интраэпителиальные лимфоциты и лимфоциты, содержащиеся в собственной пластинке слизистой оболочки. Около 70% секреторных иммуноглобулинов во всех слизистых оболочках производятся лимфоцитами собственной пластинки [168]. Путь примированной В-клетки из пейеровой бляшки в соседний участок собственной пластинки занимает у ягнят около суток [123]. Граница между индуктивной и эффекторной зонами не является абсолютно четкой. Эффекторная зона тоже вносит определенный вклад в формирование ответа, обеспечивая хранение иммунных клеток, а иногда и создает условия для их пролиферации и дифференцировки.

Общепринятая точка зрения состоит в том, что GALT является конституциональной структурой, то есть уже присутствует при рождении. В то же время полагают, что при рождении она функционально неактивна или, скажем, недостаточно активна. Для начала функционирования она должна быть активирована, то есть в лимфоидных фолликулах должны появиться герминативные центры – зоны активной пролиферации лимфоидных клеток [33].

Работа GALT достаточно подробно описана в различных источниках. В кратком изложении она выглядит следующим образом. Лимфатические фолликулы, состоящие в основном из В-клеток, покрыты специализированным эпителием (фолликулассоциированный эпителий), содержащим М-клетки, которые осуществляют транспортировку микроорганизмов и других антигенов через достаточно плотную эпителиальную выстилку. Эту же работу выполняют широко представленные в кишечнике эпителиальные дендритные клетки (ДК), которые способны не только транспортировать антиген, но и разбирать его на составные части, а полученные «кирпичи» выкладывать на своей поверхности [116]. Важной особенностью эпителиальных ДК кишечника является их способность инициировать экспрессию лимфоцитами интегрина α4β7, который обеспечивает их возврат в кишечник [162]. Привлекаются же ДК в подэпителиальное пространство в основном посредством хемокина CCL20, экспрессируемого эпителиоцитами [96]. Японские исследователи уже начали использовать CCL20 в качестве компонента назальных вакцин в расчете на этот эффект [6]. Большинство ДК, находящихся в слизистых оболочках, имеют миелоидную природу [184].

Например, модифицированные ДК используют для развития и поддержания толерантности к пересаживаемым органам. Незрелые ДК считаются лучшим вариантом для этой цели, а если их нет, то зрелые ДК обрабатываются дексаметазоном, витамином D3 или аспирином, после чего, будучи введенными в организм пациента, понижают реакцию на чужеродную ткань. Полагают, что в основе такого действия аспирина лежит ингибирование NF-κB-пути (ядерный фактор каппа-би) [12], того самого, который, по мнению многих специалистов, объединяет два глобальных патологических процесса в организме человека: воспаление и канцерогенез. Начитавшись подобной литературы, трижды подумаешь, перед тем как принять таблетку аспирина, а что уж говорить о других лекарствах.

Таким образом, антигенный материал доставляется в межфолликулярную Т-зависимую зону GALT. Здесь Th-клетки выделяют целый пакет цитокинов, среди них наиболее изучены эффекты трансформирующего фактора роста-β (transforming growth factor-β; TGF-β), который переключает В-клетки на продукцию IgA, а не, например, IgG или IgЕ. IgA-коммитированные (то есть взявшие на себя обязательство производить именно IgA) лимфоциты уходят из фолликула в МЛУ, где превращаются в плазмабласты. Если вдруг у лабораторных животных (например трансгенных) по тем или иным причинам GALT отсутствует или же удалена хирургически для нужд эксперимента, то эпителиальные ДК несут антиген из просвета кишки прямо в МЛУ [119].

Достигнув МЛУ, плазмабласты попадают в кровоток и выдерживают несколько циклов кровообращения, пока не осядут в местах своего окончательного пребывания. Большинство, конечно же, попадает в эффекторную зону кишечника, но остальные заносятся в слизистые оболочки других органов. Наиболее активен миграционный поток в лактирующую молочную железу. В контексте обсуждаемой темы важно, что они попадают и в слизистую оболочку ДП, причем на всем их протяжении от носа до мелких бронхов. Окончательно способность производить IgA плазмабласты приобретают уже после экстравазации.

Роль в ДП плазматических клеток, которые ориентированы на производство антител против кишечных антигенов, до сих пор неясна. Однако и экспериментальные находки, и клинические наблюдения показывают, что этот относительно небольшой контингент В-клеток и, что еще важнее, Т-клеток-мигрантов играет очень важную роль в поддержании секреторного иммунитета в различных органах, в том числе и в ДП. Вполне возможно, что не все лимфоциты, пройдя через кишечник, жестко программируются на взаимодействие с одним единственным антигеном, но вместо этого приобретают иные свойства, оказывающиеся полезными для активной работы в ДП.

Как происходит экстравазация мигрирующих лимфоцитов в лимфоидные и нелимфоидные структуры слизистых оболочек, в настоящее время более-менее понятно. Выделен и изучен ряд биологически активных молекул (интегрины и молекулы адгезии), ответственных за этот процесс, для некоторых из них найдены кодирующие их гены. Ко многим уже сегодня имеются моноклональные антитела, способные блокировать механизмы их взаимодействия. Выведены трансгенные породы лабораторных животных, у которых отсутствуют гены, кодирующие синтез тех или иных молекул адгезии, широко использующиеся для экспериментальных исследований, что обеспечивает дальнейший прогресс в изучении данной темы. Однако вопрос, зачем нужны кишечные лимфоциты в слизистой оболочке ДП, равно как и в других слизистых оболочках, так и остается открытым.

Как образуются структуры GALT

Межклеточные взаимодействия, в результате которых образуются вторичные лимфоидные органы, и в первую очередь GALT, изучены достаточно подробно. Интерес к этой теме подстегивается маячащей на горизонте возможностью создания функционально полноценной искусственной лимфоидной ткани в любом месте организма и, видимо, в любом необходимом количестве.

Все начинается с взаимодействия двух типов клеток: индукторов и органайзеров. У лабораторных мышей в качестве индукторов выступают клетки гемопоэтического ряда с фенотипом CD45+CD3–LTα1β2+, а в качестве органайзеров – клетки мезенхимальной природы с фенотипом VCAM-1+ICAM-1+LTβR+ [136]. Клетки-индукторы экспрессируют ряд хемокинов, транскрипционных факторов и сигнальных молекул, многие из которых уже определены. Одним из основных в процессе образования лимфоидной структуры является взаимодействие лимфотоксина-β (поверхностного гетеротримера на клетках-индукторах LTα1β2) с рецептором LTβ-R, находящимся на поверхности клеток-органайзеров. Их контакт порождает новую серию сигнальных молекул, основным эффектом которых является привлечение в очаг все новых и новых клеток-индукторов.

Система начинает работать по принципу положительной обратной связи: чем больше контактов рецептора с лигандом, тем больше привлекается новых клеток-индукторов. Подчиняясь сигналам хемокинов, порожденных взаимодействием LTα1β2 и LTβR, в эту зону начинают стекаться Т- и В-лимфоциты, а также ДК. У человека на роль клеток-индукторов претендуют гемопоэтические клетки с фенотипом RORC+IL-7Rα+, выделенные из тканей плода, которые могут взаимодействовать с мезенхимальными клетками-органайзерами по той же схеме, что и у мышей [50].

Лимфотоксин-β принадлежит к большому семейству сигнальных молекул фактора некроза опухоли (tumor necrosis factor; TNF), насчитывающему в настоящее время 19 членов. К большинству молекул – членов семейства, а также к их рецепторам имеются моноклональные антитела, способные блокировать их физиологические эффекты. Как правило, они используются в экспериментальных работах. Моноклональные антитела к TNF-α применяются в клинической практике (инфликсимаб и др.) для лечения ревматоидного артрита, болезни Крона и других тяжелых заболеваний аутоаллергической природы, устойчивых к средствам традиционной терапии.

Индуцировать образование организованной лимфоидной ткани во взрослом организме оказалось тоже возможным, поскольку в нем присутствуют клетки, способные выполнять роль индукторов. Гораздо большую проблему представляет поиск клеток-органайзеров. Она может быть решена, например, путем пересадки эмбриональной селезенки под капсулу почки взрослой мыши. Пересадка индуцирует образование организованной лимфоидной ткани через взаимодействие клеток-индукторов как хозяина, так и трансплантата с клетками-органайзерами только трансплантата, поскольку во взрослом организме органайзеры всегда в дефиците.

Клетки-органайзеры играют, на первый взгляд, незаметную роль, поскольку сами явно не участвуют в иммунных реакциях, но дают начало как минимум двум видам клеток: фолликулярным ДК, структурирующим В-клеточные фолликулы, и ретикулярным фибробластам межфолликулярного пространства [143]. Последние обеспечивают лимфоциты веществами, которые в несколько раз увеличивают продолжительность их жизни. Кроме того, они же формируют трехмерную структуру со специальными дорожками для мигрирующих Т-клеток, в частности, для миграционных потоков, контролируемых рецептором CCR7 и его лигандами.

Развитие иммунного ответа в пищеварительном тракте

Количество IgA-положительных плазмабластов в крови является, как известно, показателем интенсивности микробной стимуляции слизистых оболочек организма, преимущественно слизистой оболочки кишечника. Установлено, что у новорожденных их количество относительно невелико, но уже через месяц после рождения оно увеличивается почти в 100 раз [82]. Наиболее убедительное объяснение подобного роста – постнатальная активация GALT; даже теоретически никакой иной сегмент лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми оболочками, не способен обеспечить подобный рывок. Означает ли это, что мукозальный иммунитет начинает работать только после рождения? Нет, не означает. У недоношенных детей повышение количества плазмабластов в крови отмечается сразу после родов, правда, там плазмабласты в основном IgM-положительные. Как бы там ни было, их рост связывают с деятельностью мукозального иммунитета. Особенно значителен этот подъем у детей, перенесших внутриутробную инфекцию [86].

Эти и другие данные позволяют считать, что мукозальный иммунитет работает у плода, как минимум, в III триместре беременности. Однако, с другой стороны, представляется доказанным факт, что антигенпрезентирующие клетки могут начать полноценно функционировать только после контакта с живой микробной клеткой. Именно поэтому главной причиной проблем приобретенного иммунитета в период детства являются дефекты в системе антигенпрезентации [145].

Роль микроорганизмов доказана в экспериментах на мышах-гнотобионтах: тот же 1 мес (как и после рождения) требуется для того, чтобы содержание IgA-положительных плазматических клеток достигло обычного уровня после получения мышами нормальной микрофлоры [87]. Задержка постнатальной активации GALT микроорганизмами снижает активность не только мукозального, но и системного иммунитета [160], в частности, ведет к снижению цитокинпродуцирующей способности СD4+-Тh-клеток.

Известно, что у детей IgA в слизистых оболочках практически не определяются примерно до 10-дневного возраста, после чего их количество устойчиво растет в течение всего первого года жизни. Вместо IgA в этот период на слизистых оболочках работают IgМ, однако они не столь эффективны, поскольку их пентамерная структура недостаточно устойчива. Несмотря на то что IgМ-положительные клетки доминируют в это время во всех слизистых секретах, в секрете слизистой оболочки кишечника отмечается также значительное количество IgG, которые диффундируют туда непосредственно из кровеносных сосудов собственной пластинки. Последняя еще на 34-й неделе беременности была наполнена материнскими IgG против имеющейся у женщины кишечной микрофлоры. Начиная со второго месяца жизни отмечается экспансия IgA-производящих клеток, содержание которых постепенно растет до конца первого года. При этом чем больше микробная нагрузка на ребенка, тем быстрее количество IgA достигает своего максимума.

Ускорить этот процесс можно, как утверждают отдельные исследователи, при помощи назначения про- и пребиотиков в перинатальный период, что приводит к снижению риска развития иммунопатологии, как минимум, до двухлетнего возраста [75]. В то же время есть данные, что результаты этих попыток не совсем убедительны [141]. H. Renz et al. (2011) объясняют это тем, что в составе пробиотиков часто используются бактерии с недоказанным положительным эффектом [69]. С другой стороны, кишечная микробиота в каждом организме уникальна, как отпечатки пальцев, и дополнительное введение извне всем пациентам одинаковых микробов в ряде случаев приводит к антагонизму с местной микрофлорой.

Подробные механизмы этого явления до сих пор не изучены. Одной из причин может быть медленная замена IgМ на IgA в секрете кишечной стенки. Например, трансгенные мыши с генетическим дефектом SC показывают резкое повышение проницаемости кишечной стенки для пищевых протеинов и сапрофитных бактерий [155]; компенсаторно у этих мышей растет уровень IgG в крови к кишечным сапрофитам. Из-за постоянного высокого уровня IgG в их организме развивается устойчивое состояние гиперчувствительности, которое приводит почти к 50% летальности от анафилаксии в случае введения парэнтеральным путем любого чужеродного белка [80]. При этом у данных мышей отмечаются уникальные возможности развития иммунной толерантности по отношению к тем же аллергенам, но вводимым через кишечник. C. Catassi et al. (1995) установили, что грудное вскармливание значительно ускоряло «закрытие кишечника» по сравнению с кормлением всеми известными на тот момент детскими питательными смесями [94].

Доминирует ли кишечник в системе мукозального иммунитета?

Результаты многочисленных исследований, проведенных за последние полвека, и практический эффект мукозальной вакцинации заставляют поверить в то, что объединенная система мукозального иммунитета в организме человека существует. Если мы считаем, что это так, то очень важно понять, все ли сегменты этой системы равнозначны или между ними существует какая-то иерархия, дающая возможность одному участку доминировать и управлять другими? Однозначного ответа до сих пор нет, но информация о возможном доминировании GALT в общей системе мукозального иммунитета представлена достаточно широко.

В эволюционном плане MALT сформировалась в первую очередь как система защиты от избыточного размножения микроорганизмов-коменсалов. Уже из этого следует, что GALT является наиболее мощным сегментом в системе мукозального иммунитета хотя бы потому, что подвергается максимально возможной микробной стимуляции: против нее работают около 2 кг микроорганизмов, число которых на порядок превышает количество клеток в теле человека, и взаимодействие разворачивается на площади около 300 м2. Слизистая оболочка кишечника содержит около 80% всех плазматических клеток, имеющихся во взрослом организме млекопитающих, причем большинство из этих клеток способно производить J-цепь, необходимую для создания полимерных форм иммуноглобулинов [37]. По другим данным, от 70 до 80% всей иммунологически активной лимфоидной ткани находится в кишечнике [60].

Полагают, что лимфоидная система кишечника активируется первой среди всех остальных структур MALT. Это происходит во время контакта с микрофлорой родовых путей. Например, мышата, полученные в результате кесарева сечения, отличаются устойчивыми нарушениями гомеостаза на люминальной поверхности кишки, а дети, рожденные подобным образом, имеют значительно более высокий риск развития пищевой аллергии, особенно при наличии склонности к атопии [95]. Эпителий кишечника еще во внутриутробный период приобретает способность распознавать микроорганизмы, находящиеся в окружающей среде, так как экспрессируемый внутри клетки рецептор TLR-4 по своей структуре представляет копию микробного эндотоксина – одной из наиболее консервативных структур микробной клеточной стенки. Чтобы активация мукозального иммунитета кишечника пошла в направлении формирования гомеостаза, важно испытать контакт с живой микробной клеткой в родовых путях. При его отсутствии повышается риск того, что процесс активации отклонится от идеального варианта развития событий в сторону появления гиперчувствительности и иных иммунологических нарушений [132].

Экспрессия генов, которые регулируют мукозальный иммунный гомеостаз, очень подвержена эпигенетическим влияниям. Особенно это касается контроля продукции Т-супрессоров и баланса между пролиферацией Th1- и Th2-клеток [32]. Чувствительность эпителиальных клеток к микробному эндотоксину через TLR-4 также сильно зависит от влияния окружающей среды [63]. В качестве эпигенетических стимулов широко используются пищевые вещества, которые в наибольших концентрациях присутствуют в слизистой оболочке кишечника. Например, появление Т-супрессоров тесно связано с конверсией витамина А в ретиноевую кислоту, осуществляемой при помощи фермента ретинолдегидрогеназы, экспрессируемого ДК кишечника, макрофагами, кишечным эпителием, а также стромальными клетками МЛУ [164]. При недостатке активности фермента супрессоров становится мало, а Т-клетки памяти получают преимущества при пролиферации [174].

В слизистой оболочке кишечника, в отличие от слизистой оболочки ДП, постоянно встречаются «бродячие» микробы-коменсалы. Их элиминация происходит без лишнего шума: они уничтожаются макрофагами без изменения цитокинового профиля ткани и при полном отсутствии воспалительной реакции [105]. Для поддержания гомеостатического взаимодействия кишечной микрофлоры и мукозального иммунитета необходима постоянная стимуляция мигрирующих ДК антигенами бактериальной стенки и даже гельминтами. В конечном итоге оказывается, что эффективность работы всей системы секреторного иммунитета определяется эффективностью антигенпрезентации, которая зависит от адекватной базовой стимуляции антигенпрезентирующих клеток компонентами клеточной стенки не только бактерий-сапрофитов (липополисахарид клеточной стенки), но и даже отдельных видов гельминтов [78]. Поэтому высказывались идеи использовать для формирования оптимального иммунного ответа не только пробиотики, но и яйца гельминта Trichuris suis [186].

Бактериальный липополисахарид играет, по мнению отдельных авторов, ключевую роль в программировании развития иммунной системы ребенка, и риск развития иммунных нарушений во многом зависит от того, насколько велик генетический полиморфизм рецепторов, которые его распознают [133].

Для данной новой группы бактериальных препаратов, содержащих генетические модификации, есть специальное рабочее название – актобиотики. Правда, русскоязычный Google в начале ноября 2012 г. этого слова пока что не знал, в то время как еще в 2006 г. в Бельгии была основана фармацевтическая компания Actogenix NV, которая поставила своей целью разработку и реализацию актобиотиков как лекарственных средств. Наиболее близок в настоящее время к выходу на рынок препарат AG013, представляющий собой раствор для полоскания полости рта у пациентов, перенесших химиотерапию и лучевое лечение по поводу новообразований головы и шеи. Препарат получен на основе генетической модификации тех же молочнокислых бактерий, которым придали свойство производить один из факторов трилистник-семейства (trefoil-factors family; TFF), пептид, способный активизировать репаративные процессы в эпителии.

Известно, что бомбезины представляют собой одно из 20 семейств регуляторных пептидов, общее число которых на сегодняшний день превышает 300. Впервые бомбезин был выделен из кожи лягушки (Bombina bombina), от видового названия которой и происходит сам термин. Спустя несколько лет его обнаружили в эпителии тонкого кишечника, где он служит рилизинг-фактором при выделении гастрина и холецистокинина. Среди известных его эффектов – стимуляция кишечной перистальтики и сокращения желчного пузыря. Впоследствии его обнаружили в ЦНС, где он воздействует на терморегуляцию и подавляет пищевое поведение. О его воздействии на иммунитет информации практически нет. Вместо бомбезина для предотвращения атрофии GALT можно перорально вводить глютамин [188].

В июньском номере журнала «The Lancet» за 1966 г. M.D. Cooper et al. из университета штата Миннесота опубликовали статью «A mammalian equivalent of the avian-bursa of Fabricius», где обосновали тезис о том, что миндалины кольца Пирогова–Вальдеера, пейеровы бляшки тонкого кишечника и аппендикс представляют собой, несмотря на пространственное разделение, единый иммунный орган [4]. Несколько лет спустя, в 1970 г. английский исследователь C. Berry как бы подтвердил эту идею своими работами, однако она так и осталась незамеченной, во всяком случае не попала в фокус основных направлений развития иммунологии [17].

Дискуссия вокруг того, можно ли считать лимфоидную ткань подвздошной кишки аналогом сумки Фабрициуса, из-за того что в ней происходит активная антиген-независимая пролиферация лимфоцитов, продолжается и сейчас, поскольку этот вывод подтверждают все новые и новые доказательства [72]. Это является, по-видимому, самым важным аргументом в пользу того, чтобы GALT могла претендовать на особый статус в объединенной системе мукозального иммунитета, поскольку нигде больше в системе ВЛО антиген-независимой пролиферации лимфоцитов нет. Несмотря на то что периодически появляются статьи с интригующими названиями, с претензией на осмысление роли кишечника в иммунитете, они не выходят за пределы патогенеза его воспалительных заболеваний [192].

В 2001 г. S. Fagarasan et al. в журнале «Nature» описали альтернативный путь генерации IgА-коммитированных лимфоцитов в кишечнике [89]. По мнению авторов, плазматические клетки могут образовываться без участия индуктивной зоны. Опыты были проведены на трансгенных мышах, у которых отсутствует фермент цитидиндезаминаза, являющийся одной из ключевых биологически активных молекул в герминативных центрах лимфоидных фолликулов. Оказалось, что плазматические клетки, ориентированные на производство секреторных иммуноглобулинов, могут образовываться непосредственно в собственной пластинке слизистой оболочки под действием TGF-β, экспрессируемого местными стромальными клетками. Есть ли подобные нетрадиционные пути образования IgА-коммитированных лимфоцитов в других слизистых оболочках, неизвестно, но, по-видимому, в кишечнике представлен этот дублирующий механизм. С другой стороны, есть информация о том, что образование IgA-коммитированных лимфоцитов возможно еще в костном мозге при полном отсутствии влияния вторичных лимфоидных органов [5]. Даже если это и правда, то этот механизм, скорее всего, является исключительно резервным вариантом на случай полного отказа традиционных схем иммуногенеза. Во всех остальных случаях все-таки без ВЛО организация адекватного иммунного ответа не представляется возможной.

K. Bazar et al. из медицинского центра в Сан-Матео (Калифорния) опубликовали интересные рассуждения о взаимодействии кишечника и продуктов питания с иммунитетом. В отличие от нервной системы, где отдельные элементы (нейроны) физически соединены между собой нервными волокнами, как телефонными проводами, иммунная система состоит из мобильных, физически не связанных друг с другом элементов. Причем, по мнению авторов, кишечник в иммунной системе играет ключевую роль как приемник информации о структурной организации внешней среды, запечатленной в продуктах питания. С другой стороны, антигенпрезентирующие клетки фактически тоже запускают процесс своеобразного «переваривания» антигена, который продолжается и на последующих этапах работы иммунитета, что роднит механизмы пищеварения и иммунной защиты. Таким образом, переваривание веществ, попавших в кишечник, идет по двум направлениям. Первое, очевидное и понятное, – расщепление их с целью получения энергии и пластического материала. Второе, значительно менее понятное, – считывание информации о том, из чего состоит мир, который нас окружает. В кишечнике эти функции анатомически объединены в одном органе [14].

В медицине идет нескончаемый многолетний спор между сторонниками диалектического (иной раз там уже ничего не осталось от диалектики) материализма и теми, кто допускает присутствие информационного начала в живом организме. «Ну, покажите же, наконец, где у человека, состоящего из клеток и органов, находится эта самая информация, о которой вы трезвоните в своих околонаучных изданиях», – спрашивают первые у последних. Так вот он, очень убедительный ответ из Калифорнии: кишечник и есть тот орган, от которого стартует основной информационный обмен. Просто эта функция маскируется общепринятым предназначением кишечника как органа пищеварения. Для многих низших организмов, кстати, пищеварение – единственный способ получения информации о внешнем мире.

Через изучение пищеварения И.И. Мечников (он об этом подробно рассказывает в своей Нобелевской лекции) пришел к открытию иммунитета, назвав основной процесс именно фагоцитозом, а не как-то иначе. Здоровый человек ежедневно поглощает значительное количество цельных антигенов. Примерно одна стотысячная доля принятой пищи всасывается в кровь в нерасщепленном виде. Это создает концентрацию в крови цельных антигенов от 3 до 10 нг/мл [34]. Проницаемость слизистой оболочки кишечника различна в разные периоды жизни человека, и соответственно, эти цифры существенно варьируют.

Продолжение в следующем номере