Smirnova O.V., Vykhristenko L.R.
The role of cells of immunity system in pathogenesis of bronchial asthma
Бронхиальная астма– хроническое воспалительное заболевание бронхов, основой которого является их обратимая обструкция, приводящая к приступам удушья и возникающая вследствие их врожденной и/или приобретенной гиперреактивности на аллергены или неспецифические факторы [1].
Бронхиальная астма (БА) – гетерогенное заболевание. Некоторые зарубежные и российские авторы [3, 51] рассматривают бронхиальную астму как комплекс синдромов со многими клиническими фенотипами, основными характеристиками которых является гиперреактивность, обструкция и воспаление дыхательных путей. Более 30 лет назад А.Д. Адо и Г.Б. Федосеев описали восемь основных вариантов патогенеза БА: 1) атопический; 2) инфекционно-зависимый; 3) аутоиммунный; 4) дисгормональный; 5) нервно-психический; 6) адренергический дисбаланс; 7) первично измененная реактивность бронхов; 8) холинергический [1]. Эта классификация патогенетических механизмов БА сохраняет актуальность и в настоящее время.
Несмотря на многообразие этиологических факторов и начальных этапов механизма развития астмы, конечные его звенья реализуются через одни и те же системы лейкоцитарных, нейрогенных и эпителиальных медиаторов [1]. Изучение данных бронхоскопических биопсий легкого, показателей бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) и бронхопровокационных исследований у пациентов с аллергической и неаллергической астмой показали идентичные характеристики воспалительного ответа независимо от этиологии бронхиальной астмы [51].
Полагают, что БА прогрессирует за счет персистенции воспаления и/или нарушения репарационных механизмов. Важную роль в этих процессах играют клетки систем врожденного и приобретенного иммунитета.
Система врожденного иммунитета
Клетки естественного врожденного иммунитета (дендритные клетки, моноциты-макрофаги, гранулоциты, естественные киллеры, тромбоциты) в большинстве случаев являются первыми, которые связывают антигены. Хотя это связывание считается неиммунным, неспецифическим, однако их рецепторы и адгезины обладают элементами специфичности, так как взаимодействуют с определенными нативными химическими группировками антигенов. Во многих случаях это углеводы (гликопротеины и гликолипиды), которыми «пренебрегают» Т-лимфоциты, взаимодействующие только с «презентированными» этими клетками пептидами. Поэтому они не только дополняют иммунитет, но нередко играют в нем решающую роль, особенно после активации их цитокинами [2].
Дендритные клетки
В легких дендритные клетки (DC) являются основными антиген-презентирующими клетками. DC демонстрируют высокую фенотипическую пластичность, часто с противоположной функцией клеток.
Различные субклассы DC вызывают разный иммунный ответ – иммунологическую толерантность либо ответ по Th1 или Th2 типу. Различают миелоидные (mDC) и плазмоцитоидные (pDC: внешне похожи на плазматические клетки) дендритные клетки, их различают по экспрессии CD11c и b2-интегрина.
В легких миелоидные дендритные клетки с фенотипом CD11c+CD11bhiB220- Gr-1- играют важную роль в индукции аллергического воспаления дыхательных путей [53]. Клетки mDC с фенотипом CD11chighCD11blowCD103+ продуцируют высокий уровень IL-12, что приводит к стимуляции CD8+ T клеток [27, 56].
Миелоидные DC разделяют на два типа (mDC1 и mDC2) в зависимости от экспрессии CD1c (BDCA-1) или CD141 (BDCA-3). Клетки типа mDC1 стимулируют преимущественно Т лимфоциты. Предполагают, что основная функция mDC2 – это борьба с раневой инфекцией.
У мышей в лимфатических узлах идентифицированы DC с фенотипом CD11cintGr-1+B220+, которые продуцируют интерферон (IFN) 1-го типа и демонстрируют толерогенный потенциал. Эти клетки ассоциируют с человеческими pDC [49]. Продемонстрировано, что в легких pDC CD11cintGr-1+B220+ супрессируют деление Т-клеток и генерацию эффекторных Т-лимфоцитов, индуцированных mDC [26]. Циркулирующие в крови pDC экспрессируют CD123 и CD303 (BDCA-2), но не CD11c. В легких pDCs секретируют IFN-a и характеризуются низким уровнем экспрессии MHC и костимулирующих молекул.
Кроме того, описаны DC легких, продуцирующие интерлейкин (IL)-10, с фенотипом CD80+CD86+CD40+MHCII+CD8-, которые индуцируют иммунологическую толерантность в легких [41].
Клетки mDC экспрессируют два Toll-подобных рецептора – TLR-2, TLR-4, pDC экспрессируют TLR-7, TLR-9.
Проведены исследования DC в БАЛ у больных БА. Показано, что оба субкласса (pDCs и mDCs) привлекаются в легкое при контакте с аллергеном, но превалирует pDC [17].
Альвеолярные макрофаги
Альвеолярные макрофаги составляют 80–90% всех клеток БАЛ. В условиях патологии, в частности при БА, альвеолярные макрофаги могут играть первичную роль в патогенезе болезни. Макрофаги могут быть активированы через IgE-зависимые механизмы аллергенами и неаллергическими раздражителями. Стимуляция альвеолярных макрофагов приводит к выработке таких медиаторов воспаления, как тромбоксан, простагландины и тромбоцитактивирующий фактор, которые определяют развитие поздней фазы аллергических реакций. Кроме того, свободные радикалы после антигенного воздействия выделяют преимущественно макрофаги, а не нейтрофилы, что приводит к повреждению и развитию гиперреактивности бронхов.
IL-1 и фактор некроза опухоли (TNF) – основные медиаторы макрофагов, выделяются под действием эндотоксина-липополисахарида многих видов бактерий, индуцируют синтез белков острой фазы воспаления, септический шок. Главным их свойством является провоспалительное действие [2].
Система гранулоцитов
Эта система включает нейтрофильные, базофильные и эозинофильные гранулоциты (микрофаги). На любых гранулоцитах имеются низкоаффинные Fc-рецепторы для IgG (FcgRII-CD32 и FcgRIII-CD16), к IgA (FcaR), а также рецепторный белок Mac-2/e, связывающий IgE. У атопиков в связи с генетической предрасположенностью и/или под влиянием цитокинов изменена и усилена экспрессия Fc-рецепторов, в частности имеются высокоаффинные рецепторы FcgRI (CD64), FcdR и, предположительно, для IgE (FceRI) [2].
Нейтрофилы
Через высокоаффинные Fcg-рецепторы и Fce-рецепторы, появляющиеся после активации, нейтрофилы связывают IgG и IgE-антитела и за счет них могут специфично взаимодействовать с антигенами и аллергенами. Под влиянием растворимых антигенов они дегранулируют, повреждаются и выделяют ферменты и медиаторы (гранулоцитопосредованный тип аллергической реакции).
Нейтрофилы высвобождают деструктивные протеазы, способные повреждать ткань легкого. Кроме того, они представляют собой источник цитокинов – IL-8, воспалительный белок макрофагов 1a и 1b, которые могут в дальнейшем усиливать нейтрофильную инфильтрацию и служить хемотаксическим фактором для лимфоцитов и эозинофилов.
Нейтрофилы могут лизировать клетки, покрытые антителами, так как связываются своими Fc-рецепторами с Fc-фрагментами этих иммуноглобулинов (антитело-зависимая клеточная цитотоксичность – АЗКЦ) [2].
Базофилы
На поверхности базофилов имеется от 6000 до 60000 высокоаффинных Fce-рецепторов, связывающих IgE. В гранулах базофилов содержится большое количество медиаторов аллергии (гистамин, серотонин, фактор активации тромбоцитов, простагландины, лейкотриены, факторы хемотаксиса, гепарин). Эти медиаторы выделяются при дегрануляции базофилов, которая возникает после взаимодействия связанного базофилом антитела класса IgЕ с соответствующим аллергеном. Базофилы могут выделять IL-4, IL-5, IL-6 другие цитокины, участвующие в патогенезе бронхиальной астмы [2].
Тучные клетки
У больных БА зарегистрирована инфильтрация гладкой мускулатуры дыхательных путей тучными клетками [18]. В ответ на соединение антигена с двумя молекулами IgE на поверхности тучной клетки или при неспецифическом воздействии на тучную клетку она секретирует IL-4, IL-5 и IL-13, определяя иммунный ответ по Th2 типу. Медиаторы тучных клеток – триптаза, гистамин, TNF способствуют ремоделированию бронхов. Тучные клетки играют роль и в повышенном ангиогенезе бронхов при ремоделировании [67]. Эндобронхиальная биопсия больных БА продемонстрировала увеличение химаза-положительных тучных клеток, связанных как с повышением количества сосудов, так и с повышением количества клеток, экспрессирующих проангиогенные цитокины – фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) [66].
Таким образом, тучные клетки могут потенциально вызывать ремоделирование бронхов непосредственно через собственные эффекты или косвенно через эозинофилы и T-лимфоциты.
Эозинофилы
У пациентов с БА тяжелой степени с эозинофилией мокроты постоянное ограничение потока воздуха (объем форсированного выдоха за первую секунду – FEV1 <75 %) встречается почти в девять раз чаще [28]. Эозинофилы высвобождают различные медиаторы, включая лейкотриены, тромбоксан А2, тромбоцитактивирующий фактор, кислородные радикалы, а также основные белки (большой основный белок и эозинофильный катионный белок), которые токсичны для эпителия бронхов. Активированные эозинофилы могут, таким образом, приводить к повреждению эпителия, что также характерно при астме.
Механизм влияния эозинофилов на прогрессирование бронхиальная астмы и ремоделирование бронхов связан, вероятно, с продукцией TGF -b. У нокаутных мышей по IL-5 уровень TGF-b в дыхательных путях был значительно ниже. При этом мыши имели значительно более низкую степень развития перибронхиального фиброза и меньшую толщину гладкой мускулатуры бронхиальной стенки [24].
Проведено двойное слепое плацебо-контролируемое исследование эффективности моноклональных антител к IL-5 (анти- IL-5) в лечении больных с бронхиальной астмой [29]. Анализировали данные биопсии бронхов и БАЛ, взятых до введения первой дозы анти- IL-5 или плацебо и через три месяца после лечения. Оказалось, что в бронхоальвеолярной лаваже происходило снижение количества эозинофилов и содержания трансформирующго фактора роста - b (TGF-b). В биопсийном материале наблюдали снижение отложения белков, ассоциированных с ремоделированием бронхов – проколлагена и теназина.
На эозинофилах экспрессирован рецептор CCR3 для хемокинов – эотаксина и RANTES (regulated upon activation normal T-cell expressed and presumably secreted). Оба хемокина экспрессируются в бронхах при бронхиальной астме. Данные о снижении эозинофильного воспаления при блокировании CCR3 получены при исследованиях на нокаутных мышах CCR3, а также эотаксин-нокаутных мышах [30]. У мышей значительно уменьшились уровень эозинофилии бронхов и образование слизи.
Исследования с антагонистами CCR3 низкой молекулярной массы на мышах показали уменьшение субэндотелиального фиброза и гиперплазии кубического эпителия бронхов [61].
Введение крысам биспецифического антитела против CCR3 и CD300a редуцировало аллерген-индуцированное воспаление бронхов и значительно ингибировало гиперплазию бокаловидных клеток, продукцию слизи, образование коллагена и снижало толщину гладкомышечного слоя бронхов [47].
Молекула Siglec-8 (sialic-acid-binding immunoglobulin-like lectins) высоко экспрессирована на эозинофилах людей. Исследования in vitro показали, что кросс-соединение рецепторов Siglec-8 вызывает апоптоз эозинофила. Ни IL-5, ни гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) не в состоянии противодействовать способности Siglec-8 к поперечному соединению, а следовательно, и апоптозу. В настоящее время нет исследований, демонстрирующих влияние Siglec-эозинофилов на уменьшение ремоделирования бронхов при БА.
Тромбоциты
Тромбоциты также участвуют в патогенезе БА. Связав своими Fc-рецепторами IgG или/и IgЕ антитела, они под влиянием аллергена активируются, выделяют медиаторы аллергии. В гранулах тромбоцитов содержатся гистамин, серотонин, простагландины, лейкотриены, тромбоцит-активирующий фактор, лизоцим, b-лизины, лизосомальные энзимы, факторы, стимулирующие фагоцитоз и хемотаксис лейкоцитов, активирующие кининовую и свертывающую систему крови и др. Из a-гранул выделяется b-тромбоглобулин, тромбоцитарный фактор роста гладкомышечных клеток, ингибитор активатора плазминогена [2].
Помимо участия в свертывании крови и воспалении, медиаторы и факторы тромбоцитов модифицируют иммунные реакции. Тромбоциты могут фагоцитировать и убивать бактерии, вирусы и участвовать в АЗКЦ.
T g/d лимфоциты
Кроме T-лимфоцитов с Т-клеточным рецептором (TCR) a/b, в бронхах больных БА были идентифицированы g/dT-клетки, которые являются клетками врожденного иммунитета. Тимуснезависимые g/dT-клетки локализуются интраэпителиально и взаимодействуют с нативными антигенами (микобактерии, непептидные антигены, белок р65 теплового шока) независимо от MHC I и II класса или после представления антигенов молекулами CD1.
CD8+ T клетки с g/dTCR ингибируют БА, снижая поздний аллергический ответ и эозинофилию, за счет продукции IFN-g [34].
В то же время известно, что g/dT лимфоциты (собственно, как и CD8 + T лимфоциты, тучные клетки, базофилы, эозинофилы) способны продуцировать IL-4, IL-5 и IL-13, тем самым усиливая действие лимфоцитов Th2-класса.
Эпителиальные клетки
Эпителиальные клетки бронхов, производя провоспалительные молекулы, могут стимулировать воспаление дыхательных путей и сами подвергнуться ремоделированию [32, 40, 52].
Эпителиальные клетки легких являются важным источником тимического стромального лимфопоэтина (Thymic stromal lymphopoieten – TSLP) [10, 44]. У больных БА в дыхательных путях обнаружены увеличенные уровни TSLP [64]. Он способен стимулировать аллергическое воспаление, усиливая индуцированную дендритными клетками пролиферацию Th2-клеток [68]. Эпителиальную секрецию TSLP вызывают IL-4, dsРНК и риновирусы.
Факторы транскрипции эпителиальных клеток, такие как NF-kb, являются регуляторами экспрессии генов цитокинов, хемокинов и молекул адгезии, важных для патогенеза воспаления дыхательных путей при астме. Предполагают, что уменьшение экспрессии NF-kb регулируемых цитокинов, включая эотаксин-1 и TSLP, снизит привлечение эозинофилов и Th2-клеток непосредственно в стенку бронха [19].
В ответ на аллергены эпителиальные клетки экспрессируют IL-25 (IL-17E). Предполагают важную роль IL-25 в инициировании БА [12]. У мышей трансгенная сверхэкспрессия IL-25 легочным эпителием приводит к повышенной продукции слизи и инфильтрации бронхов макрофагами и эозинофилами, в то время как блокада IL-25, наоборот, уменьшает воспаление дыхательных путей и производство цитокинов типа Th2.
VEGF
При БА усилен ангиогенез, так же как увеличены уровни проангиогенного цитокина VEGF и рецепторов к нему [15]. Уровень VEGF повышен в мокроте, БАЛ и при биопсии бронхов. Возможно, VEGF – медиатор как сосудистого, так и экстрасосудистого ремоделирования и воспаления.
Фибробласты
Фибробласты – основные клетки соединительной ткани. Они секретируют различные молекулы адгезии, цитокины (TGF-b, дезинтегрины и матричные маталлопротеиназы и др.) реагируют на те, которые выделяют клетки СИ, участвуют в воспалении, формируя межклеточные структуры и соединительнотканные волокна, обеспечивая фиброз очага воспаления [2].
TGF- b
При БА в бронхах высокоэкспрессирован TGF-b [22], особенно у больных с тяжелой бронхиальной астмой. TGF-b, воздействуя на фибробласты, стимулирует производство внеклеточных матричных белков (коллаген, фибронектин), уменьшает производство коллагеназы, увеличивает производство ингибиторов ферментов, разрушающих внеклеточный матрикс (тканевой ингибитор металлопротеазы, или TIMP). Вероятно, субэпителиальный компонент фиброза ремоделирования бронхов при БА осуществляется через индукцию экспрессии TGF-b с последовательной активацией миофибробластов. Кроме того, TGF-b влияет на увеличение мускулатуры бронха через паракринные и аутокринные эффекты, действующие на гладкую мускулатуру [29].
MMP-9
Источниками матриксных металлопротеиназ (ММР) являются многие клетки, включая фибробласты, макрофаги, гладкомышечные клетки сосудистой стенки, нейтрофилы. При БА наиболее изучены ММР-2 и ММР-9, которые принадлежат к семье внеклеточных протеаз и ответственны за деградацию внеклеточного матрикса при ремоделировании [13].
MMP-2 (желатиназа) прежде всего экспрессируется в мезенхимальных клетках (главным образом в фибробластах) в период развития и регенерации ткани. Вместе с MMP-9 она участвует в деградации коллагена IV типа, главного компонента базальных мембран, желатина (денатурированного коллагена), других типов коллагенов (V, VII и X), эластина и фибронектина. MMP-2 расщепляет моноцитарный хемотаксический белок-3, что приводит к уменьшению воспаления и вазоконстрикции.
MMP-9 принимает участие в процессах воспаления, ремоделирования ткани и репарации, мобилизации матрикссвязанных факторов роста и процессинга цитокинов. Уровни из MMP-9 значительно увеличены в бронхоальвеолярном лаваже, крови, мокроте при аллергической БА [38]. Контакт с аллергеном у больных БА вызывает экспрессию MMP-9 в дыхательных путях.
Исследования на нокаутных мышах MMP-9 продемонстрировали, что у таких мышей при контакте с аллергеном уменьшался уровень перибронхиального фиброза, однако не сокращалась продукция слизи, не снижалась толщина гладких мышц бронхов [43].
ADAM33
ADAM33 (а disintegrin and metaloproteinase 33), как и MMP-9, является металлопротеазой, которая экспрессируется при БА. Предположительно, играет роль в хроническом повреждении и репарации бронхов [35]. Отмечают генетический полиморфизм ADAM33, который связан со снижением функции легких. При БА средней и тяжелой степени мРНК ADAM33 экспрессирована значительно выше по сравнению с легкой или контролируемой бронхиальной астмой. Однако нокаутные по ADAM33 мыши показали нормальную вызванную аллергеном гиперреактивность дыхательных путей, экспрессию IgE, продукцию слизи и воспаление бронхов. Исследования перибронхиального фиброза и гладкой мускулатуры не проводили [23].
Роль системы Toll-подобных
рецепторов клеток в развитии БА
Toll-подобные рецепторы (TLR) имеются на лейкоцитах, включая Т- и В-лимфоциты, клетках эпителия и эндотелия, фибробластах, мышечных и нервных клетках. Активация подобных рецепторов приводит к продукции цитокинов, развитию воспаления и аллергии.
Существует «гигиеническая гипотеза», объясняющая повышенную распространенность аллергических заболеваний (в том числе и БА) в развитых странах меньшим воздействием микробных агентов, и слабой стимуляцией Тh1 в сравнении c Тh2. В сельских регионах аллергия встречается реже, чем в городах, а у детей фермеров активность TLR2 выше. Активация TLR2 ведет к усилению синтеза ИЛ-4 и ИЛ-10. Стимуляция TLR4 вызывает дифференцировку Тh1. При стимуляции TLR клетки выделяют ИЛ-12 и ИФНg, изменяющие фенотип Тх2®Тх1/Тх0. Лиганд СрG ДНК через TLR9 усиливает этот ответ.
В городах, по сравнению с сельскими регионами, более широкий, разнообразный спектр лиганд ксенобиотиков, которые, стимулируя TLR клеток, приводят к активации Тх2. Эта активация ведет к развитию IgE-ответа и аллергии [4].
Экстракт домашней пыли активирует дендритные клетки через TLR4, TLR2 и TLR9, которые выделяют ИЛ-6 и ИЛ-12. На них усиливается экспрессия CD40, CD8, CD86 и молекул МНС II класса [16].
Пептидогликан через TLR-2 стимулирует выделение из базофилов ИЛ-4 и ИЛ-13. На них высокая экспрессия TLR2 и TLR4 по сравнению с другими гранулоцитами. Предварительная обработка базофилов пептидогликаном усиливала секрецию ими гистамина, ЛТС4 и ИЛ-4 в ответ на стимуляцию анти-IgE антителами [65].
Липотейхоевая кислота (ЛТК) и пептидогликан, флагеллин или олигонуклеотиды угнетали экспрессию Fce R1 на линии тучных клеток. Антитела к TLR2 блокировали этот эффект. ЛТК и пептидогликан угнетали IgE-зависимую дегрануляцию тучных клеток. Воздействие лиганд на TLR2 может использоваться для угнетения аллергии [65].
Роль гемопоэтических стволовых
клеток (ГСК) в патогенезе БА
Стволовые клетки (СК) – морфологический источник восстановления по-врежденных легких, в том числе и при БА. Нормальное восстановление дыхательных путей предполагает регенерацию эпителия при участии стволовых клеток. СК находятся в конкретных нишах (микроокружение СК) в легких, или они могут быть мобилизованы из костного мозга. Предполагают, что именно ниша активно участвует в пролиферации и направлении дифференцировки СК за счет факторов роста и регуляторных молекул [31]. Механизмы управления дифференцировки СК в легких не установлены.
При аллергических заболеваниях, в том числе БА, регистрируется повышенный уровеь CD34+ прогениторных клеток, которые мигрируют в место аллергического воспаления и дифференцируются в тканях в тучные клетки, эозинофилы, базофилы [11]. Циркулирующие CD34+ клетки экспрессируют рецепторы к TSLP и IL-33 и отвечают на эти цитокины продукцией высокого уровня цитокинов и хемокинов Th2 типа. Активизированные CD34+ клетки, содержащие IL-5 и IL-13 обнаружены в мокроте у больных БА после вдыхания аллергена.
Один из установленных механизмов привлечения гемопоэтической СК в легкие – это повышенный уровень эотаксина. Лечение анти-CCR3 у мышей ингибировало миграцию и дифференцировку в эозинофилы CD34+ прогениторных клеток [12].
Фактор стволовой клетки (stem cell factor - SCF) ключевой фактор распространения гемопоэтических СК. SCF является мультипотентным ростовым фактором, в том числе и для тучных клеток. Он играет важную роль в прогрессировании БА. SCF продуцируется многими клетками в легких, в том числе тучными клетками и эозинофилами. Рецептор к SCF-c-kit экспрессирован на зрелых тучных клетках и эозинофилах [50]. SCF индуцирует пролиферацию и дифференцировку прогениторных CD34+ незрелых тучных клеток, их хемотаксис и повышенную выживаемость. SCF повышает антиген-индуцированную дегрануляцию тучных клеток легких. SCF повышенно экспрессируется в дыхательных путях больных БА [25].
Система приобретенного иммунитета
Т-лимфоциты
Т-хелперы
По современным представлениям, CD4+ T-клетки играют решающую роль в патогенезе БА [20]. Они составляют преобладающее большинство лимфоцитов, инфильтрирующих дыхательные пути у больных БА. CD4+ T-клетки способны быстро клонироваться в ответ на определенные стимулы. Активизируя выброс цитокинов, CD4+ T-клетки воздействуют на другие клетки, инициируя каскад воспалительных медиаторов.
Активированные антигеном CD4+ Т-лимфоциты дифференцируются в эффекторные клетки (Th1 или Th2), которые обладают различными функциональными свойствами. Лимфоциты Th1 секретируют IFN-g, IL-12, IL-2, лимфотоксин. Эти клетки обеспечивают защиту организма против внутриклеточных микроорганизмов и вирусов. Th2 секретируют IL-4, IL-9, и IL-13 и через активацию В-лимфоцитов стимулируют продукцию антител, особенно IgE и образование IL-5 (стимулирование дифференцировки и созревания эозинофилов).
У пациентов с аллергической БА CD4+ клетки преимущественно продуцируют IL-4, IL-5, IL-9 и IL-13. Эти интерлейкины играют существенную роль в прогрессировании БА, вызывая рост, дифференцировку и привлечение эозинофилов, базофилов, тучных клеток и продукцию В-лимфоцитами IgE [54].
Изучая типичный Th2 цитокиновый профиль БАЛ больных БА C. Walker et al. установили, что у больных неаллергической БА в БАЛ выделен IL-5, но не обнаружен IL-4 [60]. А у больных аллергической БА выделены оба цитокина – IL-5 и IL-4. Более поздние исследования установили экспрессию мРНК IL-13 Т лимфоцитами, полученными при биопсии бронхов больных БА [33, 40].
Cчитается общепринятым, что аллергические респираторные заболевания, в том числе и БА, ассоциированы с перекосом Т-хелперного ответа к Th2-фенотипу, в то время как у здоровых индивидуумов преобладает иммунологический ответ по Th1 типу [6].
Наивный CD4+T-лимфоцит не секретирует цитокины и имеет низкий уровень экспрессии белков транскрипции GATA-3 и c-Maf. Активизация CD4+ T-лимфоцита происходит после представления Т-клеточному рецептору антигена в комплексе с MHC II класса (первый сигнал) и вторым сигналом, переданным костимулирующими молекулами B7-1/B7-2 и CD28.
Костимулирующая молекула PD-1 (programmed death), или CD279, относится к семейству В7:CD28 молекул и участвует в регуляции Т-клеточной активации, толерантности или иммунопатологии. Недавно было установлено влияние костимулирующих лигандов PD-L1 (programmed death-ligand 1) и PD-L2 (programmed death-ligand 2) на развитие аллергических реакций дыхательных путей при БА [7]. Показано, что PD-L1 и PD-L2 регулируют гиперреактивность и воспаление бронхов. У PD-L1-дефицитных мышей уменьшился уровень гиперреактивности и воспаления бронхов. У PD-L2-дефицитных мышей развилось повышение гиперреактивности бронхов по сравнению с диким типом мышей [42]. При межклеточном взаимодействии дентритными клетками легких костимулирующей молекулой PD-1 с лигандом PD-L1 образуются эффекторные Th2-клетки с экспрессией IL-4, что приводит к повышению гиперреактивности дыхательных путей. При костимуляции PD-1 с лигандом PD-L2 инициируется Th1 ответа с повышенной экспрессией INF-g, что уменьшает гиперреактивность бронхов. Синхронная экспрессия PD-L1 и PD-L2 лигандов нейтрализует поляризацию эффектов и приводит к балансу между Th1 и Th2 ответом [54].
В организации направления дифференцировки наивного CD4+ Т-лимфоцита играет важную роль микроокружение, наличие IL-4/IL-10 или, напротив, IL-12.
Стимуляцию дифференцировки Th2 класса могут вызывать CD4+NK1.1+ Т-лимфоциты, которые активизируются небелковыми антигенами, представленными CD1, и секретируют IL-4.
После встречи с антигеном и выполнения своей секреторной функции большинство Т-хелперов погибает. Часть из них становятся клетками памяти, сохраняя способность отвечать на антигены в течение всей жизни хозяина. Причем сохраняется доминирующий ответ по Th1 или Th2-пути.
У атопических пациентов установлен феномен неравномерного апоптоза Th1 и Th2 эффекторных клеток [8], а именно преимущественое удаление циркулирующих клеток памяти и эффекторных Th1, особенно высокоэкспрессирующих IFN-g [9] и сохранение долгоживущих Th2 клеток.
Известны некоторые молекулярные механизмы Th2 хелперного ответа. Установлено, что различный уровень транскрипции генов цитокинов обеспечивает продукцию цитокинов Th1 или Th2 типов. Регулирование ответа обеспечивает взаимодействие между структурой хроматина, факторами транскрипции и генной активацией.
В 1998 г. Agarwal и Rao разработали модель молекулярного механизма дифференцировки лимфоцитов в тип Th1 или Th2 [5]. По представлению ученых, хроматин «наивных» Т-лимфоцитов имеет закрытую конфигурацию на участках генов, кодирующих IL-4/IL-5/IL-13. После активации дифференцировки клетки антигеном и цитокином происходит быстрая модернизация хроматина и CpG деметилирование. В итоге открываются специфичные участки ДНК для факторов транскрипции конкретного типа Т-лимфоцита. Такими факторами транскрипции для Th2 клеток являются GATA-3 и c-Maf, которые вызывают активную транскрипцию генов IL-4, IL-5, IL-13.
Установлено, что повышение экспрессии GATA-3 у больных БА значительно коррелирует с экспрессией IL-5 и гиперреактивностью бронхов [48].
Важная роль в инициировании дифференцирования T-лимфоцитов в Th2 принадлежит STAT (signal transducer and activator of transcription) белкам. IL-4, связываясь с рецептором на поверхности клетки, вызывает фосфорилирование киназами Jak1 и Jak3 белка STAT6, который в ядре клетки активизирует IL-4 зависимые гены, ответственные за продукцию IL-4R, IgE, FcR, молекул MHC II класса. Существует и альтернативный путь активации STAT6, через воздействие IL-13.
Выявлены факторы отрицательного регулирования экспрессии генов лимфоцитов Th2 типа. Такими факторами являются NF-ATр и BCL-6 (Base class library). Фактор NF-ATр ингибирует образование IL-4. Протоонкоген BCL-6 является мощным репрессором транскрипции IL-4 зависимых генов, как предполагают, за счет дисрегуляции STAT-зависимой экспрессии генов. В эксперименте на мышах удаление гена BCL-6 привело к массивному эозинофильному воспалению во многих органах, в том числе и в легких.
По данным Kiwamoto T. с соавт. [39], у мышей с преобладанием Th2 лимфоцитов (GATA-3 трансгенные мыши) после воздействия аллергена выявлен высокий уровень субэпителиального фиброза и гиперплазии гладкомышечной мускулатуры бронхов. Напротив, у мышей с повышенным количеством Th1 клеток (T-bet трансгенные мыши) наблюдали сниженный уровень аллергениндуцированной гиперплазии бокаловидных клеток и гиперсекреции слизи.
У пациентов, страдающих тяжелой БА, обнаружено повышение экспрессии GATA-3 и пониженный уровень T-bet, что подтверждает связь между Th2 ответом и ремоделированием бронхиального дерева.
Т-регуляторные клетки
Работа и функция Th2 клеток находится под влиянием особых регуляторных Т-клеток – Тreg. Гетерогенная группа Тreg обеспечивает иммунологическую толерантность, в том числе в респираторном тракте.
Выделяют натуральные и индуцибельные, или адаптивные, Тreg клетки. Натуральные регуляторные (NТreg) клетки с фенотипом CD4+CD25+Foxр3+ составляют 1–5% периферических CD4+ Т-клеток. Они обеспечивают супрессию аутоиммунных Т-лимфоцитов и предупреждают образование Т-эффекторных лимфоцитов [36]. NTreg образуются в тимусе. Предполагают, что на процесс образования влияет IL-2 через STAT5 регуляцию экспрессии Foxp3 [21].
Антиген-специфические адаптивные (индуцибельные) iТreg образуются в периферических тканях в результате иммунизации аллергеном или длительного нахождения аллергена в окружающей среде. Эти клетки способны вырабатывать IL-10 и TGF-b, которые ингибируют регуляторную функцию Th2.
Введение антиген-специфических CD4+CD25+ T-регуляторных клеток, экспрессирующих IL-10, снижало острую аллергичекую воспалительную реакцию, гиперреактивность и ремоделирование бронхов [37]. При БА, вызванной сенсибилизацией аллергеном таракана, оба типа регуляторных клеток – NTreg и iTreg, введенных внутривенно, вызывали обратное развитие заболевания. Эффект iTreg зависел от высокого уровня TGF-b, IL-10, IFN-g. NTreg дифференцировались в iTreg (экспрессирующие IL-10) в легких [46]. Исследование Treg в БАЛ у детей, больных БА, продемонстрировало способность Treg ингибировать пролиферацию Т-лимфоцитов и снижать синтез цитокинов Th2.
Тh17 и Th9 лимфоциты
Недавно идентифицированы новые эффекторные Т-лимфоциты (Th17), продуцирующие семейство IL-17 (IL-17А, В, C, D, E, F (IL-25)). Эти клетки образуются из «наивных» CD4+ T-клеток под влиянием IL-6, IL-21, IL23 и TGF-b через STAT3-ROR gt (related orphan receptor) путь, и вызывают нейтрофилию при аллергической БА [45].
В присутствии IL-4 и TGF-b Th2 могут быть перепрограммированы в линию T-клеток, экспрессирующих IL-9 и IL-10, называемых Th9 клетки [59].
Цитотоксические Т-лимфоциты
CD8+ T-клетки играют ключевую роль в клеточном иммунитете, секретируя IFN-g и цитолитические факторы. Пул CD8+ T-клеток фенотипически неоднороден. Описаны два разных типа антиген-индуцированных CD8+ T-лимфоцитов. Один тип клеток располагается в лимфоидных органах (клетки памяти с высоким уровнем CD62 лиганда к CC chemokine Receptors 7 (CCR7)). Другой находится в нелимфоидных тканях при воспалении. Это быстрые эффекторные клетки с низким уровнем CD62 [63].
В эксперименте на животных показано ингибирование сенсибилизации CD8+ T-клетками [55]. Развитие поздней аллергической реакции в дыхательных путях после введения CD4+ T-клеток было остановлено введением CD8+ T-лимфоцитов, экспрессирующих IL-12 [62]. Супрессивный эффект на Th2 антиген-специфических CD8+ T-клеток зависит от продукции IFN-g [57].
С другой стороны, CD8+ T-клетки могут активно участвовать в индукции аллергического воспаления в дыхательных путях, что продемонстрировано на нокаутных мышах с дефицитом CD8+ T-клеток. Было показано снижение гиперреактивности и воспаления бронхов, низкий уровень IL-13 в БАЛ по сравнению с диким типом мышей [57]. Выявлены CD8+ T-клетки, экспрессирующие цитокины Th2 – IL-4, IL-5, и IL-13 (Tc2). Эти клетки способны поддерживать иммунологический крен в сторону Th2 [58].
Вероятно, CD8+ T-cell не играют ведущей роли в инициации аллергического воспаления, но вносят важный вклад в хронизацию процесса.
В последние годы достигнуты определенные успехи в выяснении закономерностей, определяющих условия и механизмы развития и прогрессирования бронхиальной астмы. Важную роль в этих процессах играют клетки систем врожденного и приобретенного иммунитета. Сохраняется представление о том, что БА ассоциирована с преобладанием Th2-хелперного ответа над Тh1. Описаны многие факторы, определяющие преобладание Th2, – это цитокиновое окружение, тип DC, экспрессия костимулирующих молекул и т.д. Идентифицированы и описаны новые клетки – Тreg, субклассы DC, Th17, Th9. Установлено значение Toll-рецепторов, гемопоэтических стволовых клеток в патогенезе бронхиальной астмы. Эти данные могут быть использованы в диагностике и лечении бронхиальной астмы.
Л и т е р а т у р а
1. Новиков Д.К., Доценко Э.А., Новикова В.И. Аллергическая и псевдоаллергическая бронхиальная астма. – Москва–Витебск, 1997. – 336 с.
2. Новиков Д.К., Новиков П.Д. Клиническая иммунопатология: руководство.–М.:Мед.лит., 2009.– 464 с.
3. Пыцкий В.И. // Аллергология и иммунология. – 2008. – Т. 9, № 4. – С. 480–482.
4. Титова Н.Д. // Иммунология, аллергология, инфектология.– 2009.–№ 3.– С. 32–39.
5. Agarwal S., Rao A. // Immunity.– 1998.–№ 9.–Р. 765–775.
6. Agrawal D. K., Shao Z. // Curr. Allergy Asthma Rep. – 2010.– V. 10, № 1.–Р. 39–48.
7. Akbari O., Stock P., Singh A.K., Lombardi V. et al. // Mucosal. Immunol.–2010.–№ 3.–Р. 81–91.
8. Akdis M., Trautmann A., Klunker S.I. et al. // Faseb. J.– 2003.–№ 17.–Р. 1026–1035.
9. Akkoc T., de Koning P.J., Ruckert B. et al. // J. Allergy Clin. Immunol.– 2008.–V. 121.–Р. 652–658.
10. Allakhverdi Z., Comeau M.R., Jessup H.K. al. // J. Exp. Med.– 2007.–V.204.–Р.253–258.
11. Allakhverdi Z., Comeau M.R., Smith D.E. at all. // J. Allergy Clin. Immunol.– 2009.– V. 123, № 2.–Р. 472–478.
12. Angkasekwinai P., Park H., Wang Y.H. et al. // J. Exp. Med.–2007.–V. 204.–Р. 1509–1517.
13. Atkinson J.J., Senior R.M. // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. – 2003. –V. 28. – P. 12–24.
14. Ben S., Li X., Xu F. et all. // Allergy. – 2008. –V. 63, № 9. –P. 1164–1176.
15. Bhandari V., Choo–Wing R., Chapoval S. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2006. –V. 103. –P. 11021–11026.
16. Boasen J., Chisholm D., Lebet L. et al. // J. Allergy. Clin. Immunol. –2005. – V. 116.– P. 185–191.
17. Bratke K., Lommatzsch M., Julius P. et al. // Thorax. – 2007. –V. 62. –P. 168–175.
18. Brightling C.E., Bradding P., Symon F.A. et al. // N. Engl. J. Med. – 2002. –V. 346.–Р. 1699–1705.
19. Broide D.H., Lawrence T., Doherty T. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2005. – V. 102. – Р. 17723–17728.
20. Broide D.H. // J. Allergy Clin. Immunol.– 2001.–V. 108.–P. 65–71.
21. Burchill M.A., Yang J., Vogtenhuber C. et al. // J Immunol. – 2007. –V. 178. –Р. 280–290.
22. Chakir J., Shannon J., Molet S. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. – 2003. –V. 111.–P. 1293–1298.
23. Chen C., Huang X., Sheppard D. // Mol. Cell. Biol. – 2006. –V. 26. –P. 6950–6956.
24. Cho J.Y., Miller M., Baek K.J. et al. // J. Clin. Invest. – 2004. –V. 133. –Р. 551–560
25. Da Silva C.A., Reber L., Frossard N.// Fundam. Clin. Pharmacol. 2006. –V. 20, № 1. – Р. 21–39.
26. de Heer H.J., Hammad H., Soullie T. et al. // J. Exp. Med. – 2004. –V. 200. –Р. 89–98
27. Dunne P.J., Moran B., Cummins R.C., Mills KH. // J. Immunol. – 2009. –V. 183. –Р. 400–410.
28. en Brinke A., Zwinderman A.H., Sterk P.J. et al. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. – 2001. –V. 164. –Р. 744–748.
29. Flood-Page P., Menzies-Gow A., Phipps S. et al. // J. Clin. Invest. – 2003. –V. 112.–Р. 1029–1036.
30. Fulkerson P.C., Fischetti C.A., McBride M.L. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2006.–V. 103.–Р. 16418–16423.
31. Gomperts B.N., Strieter R.M. // Annu. Rev. Med. – 2007. –V. 58. –P. 285–298.
32. Holgate S.T., Holloway J., Wilson S. et al. // Proc. Am. Thorac. Soc. – 2004. –№ 1. –Р. 93–98.
33. Humbert M. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. – 1997. –V. 99. –P. 657–665.
34. Isogai S., Athiviraham A., Fraser R.S. et al. // Immunology. – 2007. –V. 122. –P. 230–238.
35. Jongepier H.,,0. Boezen H.M., Dijkstra A. et al. // Clin. Exp. Allergy. – 2004. –V. 34. –P. 757–760.
36. Josefowicz S.Z., Rudensky A. // Immunity. – 2009. –V. 30.–Р. 616–625
37. Kearley J., Robinson D.S., Lloyd C.M. //J. Allergy Clin. Immunol. – 2008. –V. 122.–Р. 617–624.
38. Kelly E.A., Busse W.W., Jarjour N.N. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. – 2000. –V. 162. –P. 1157–1161.
39. Kiwamoto T., Ishii Y., Morishima Y. et al. // Am. J. Resp. Crit. Care Med. – 2006. –V. 174. –Р. 142–151.
40. Kotsimbos T.C., Ernst P., Hamid Q.A. // Proc. Assoc. Am. Physicians. –1996. – V. 108.–P. 368–373.
41. Koya T., Matsuda H., Takeda K. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. – 2007. –V. 119.–P. 1241–1250.
42. Latchman Y., Wood C.R., Chernova T. et al. // Nat. Immunol. – 2001. –№ 2.–Р. 261–268
43. Lim D.H., Cho J.Y., Miller M. et al.// Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. – 2006. – V. 291. – P. L265–L271.
44. Liu Y.J. // J. Allergy Clin. Immunol. – 2007. –V. 120. – Р. 238–244.
45. Louten J., Boniface K., de Waal Malefyt R. // J. Allergy Clin. Immunol. – 2009. –V. 123. – Р. 1004–1011
46. McGee H.S., Agrawal D.K. //Am J Respir Crit Care Med. – 2009. – V. 180. – Р. 211–225.
47. Munitz A., Bachelet I., Levi–Schaffer F. // J. Allergy Clin. Immunol. – 2006. –V. 118. –Р. 1082–1089.
48. Nakamura Y. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. – 1999. – V. 103. – P. 215–222.
49. Nakano H., Yanagita M., Gunn M.D. // J. Exp. Med. – 2001. –V. 194. – Р. 1171–1178.
50. Oliveira S.H., Lukacs N.W.// Curr. Drug Targets Inflamm. Allergy. –2003. – V. 2, № 4. – Р. 313–318.
51. Ray A., Cohn L.// J. Clin. Invest. –1999. – V. 104, № 8. – Р. 985–993.
52. Schleimer R.P., Kato A., Kern R. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. – 2007. –V. 120. – P. 1279–1284.
53. Shao Z., Bharadwaj A.S., McGee H.S. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. – 2009. – V. 123. – Р. 917–924.
54. Singh A.K., Stock P., Akbari O. // Allergy. – 2011. –V. 66. – Р. 155–162.
55. Stock P., Kallinich T., Akbari O. et al. // Eur. J. Immunol. – 2004. – V. 34. – Р. 1817–1827.
56. Sung S.S., Fu S.M, Rose C.E. Jr. et al. // J. Immunol. – 2006. – V. 176. – Р. 2161–2172.
57. Takeda K., Dow S.W., Miyahara N. et al. // J. Immunol. – 2009. – V. 183. – P. 181–190.
58. Tsuchiya K., Isogai S., Tamaoka M. et al. // Immunology. – 2009. –V. 126. – P. 45–54.
59. Veldhoen M., Uyttenhove C., van Snick J. et al. // Nat. Immunol. – 2008. – № 9. – Р. 1341–1346.
60. Walker C. et al. // Am. Rev. Respir. Dis. – 1992. – V. 146. – P. 109–115
61. Wegmann M., Goggel R., Sel S. et al. // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. – 2007. –V. 36. –P. 61–67.
62. Wells J.W., Cowled C.J., Giorgini A. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. – 2007. –V. 119. – P. 226–234.
63. Weninger W., Crowley M.A., Manjunath N. von Andrian U.H.// J. Exp. Med. – 2001. – V. 194. – Р. 953–966.
64. Ying S., O’Connor B., Ratoff J. et al. // J. Immunol. – 2005. – V. 174. – Р. 8183–8190.
65. Yoshika M., Fukuishi N., Iriguchi S. et al. // J. Allergy. Clin. Immunol. – 2007. – V. 120. – P. 452–461.
66. Yu M., Tsai M., Tam S.Y. et al. // J. Clin. Invest. – 2006. – V. 116. – P. 1633–1641.
67. Zanini A., Chetta A., Saetta M. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. – 2007. – V. 120. –P. 329–333.
68. Zhou B., Comeau M.R., De Smedt T. et al. // Nat. Immunol. – 2005. – № 6. – Р. 1047–1053.
Медицинские новости. – 2011. – №5. – С. 18-19.
Внимание! Статья адресована врачам-специалистам. Перепечатка данной статьи или её фрагментов в Интернете без гиперссылки на первоисточник рассматривается как нарушение авторских прав.