Адо А.Д. Патологическая физиология

Подождите немного. Документ загружается.

Клинико-генеалогический

метод

сводится к составлению родослов

ных и проведению их генеалогического анализа. Составление родослов

ной начинается от пробанда, которым называется лицо, первым попав

шее в поле зрения врача. Целью анализа является установленні

наследственного характера признака и типа наследования.

Близнецовый

метод

позволяет оценить степень вклада в патогене,

заболевания наследственности и факторов внешней среды. Проводится

оценка конкордантности (совпадаемости) и дискордантности (несовпа

даемости) отдельного признака или заболевания у монозиготных (одно

яйцовых) и дизиготных (двуяйцовых) близнецов.

Популяционно-статистический

метод

заключается в исследование

признаков в больших группах людей, различающихся по наследственныь

характеристикам (раса, нация, этническая группа, изоляты) или услови-

ям жизни. Метод позволяет изучить значение наследственных факторОЕ

в антропогенезе, частоту наследственных болезней, роль генотипа и вне-

шних факторов в развитии мультифакториальныхболезней, причины раз-

ной частоты наследственной патологии в разных географических зонах

или в разных популяциях.

Цитогенетические методы (анализ кариотипа и полового хромати-

на) используют при обнаружении у пробанда в ходе клинического обсле-

дования признаков какого-либо хромосомного синдрома, у детей с мно-

жественными врожденными пороками развития неясной этиологии, у

супругов при многократных спонтанных абортах и мертворождениях,

при определении прогноза здоровья потомства для оценки риска рожде-

ния ребенка с наследственной патологией, особенно при отягощенном

анамнезе.

Дерматоглифика — метод изучения рельефных узоров на коже, об-

разуемых папиллярными линиями и гребешками (дерма — кожа, дІурИо —

рисовать). Папиллярный рисунок кожи (например, ладоней) находится под

генетическим контролем, поэтому специалист, владеющий специальны-

ми навыками, может по изменению рисунка на ладонях выявить признаки

наследственной болезни или наследственной предрасположенности к

какому-то заболеванию.

В зависимости от поставленной задачи наряду с чисто генетически-

ми могут быть привлечены и другие методы исследования: биохимичес-

кие, цитологические, иммунологические и др.

Глава 4. Иммунитет и его место в патологии

Учение об иммунитете сложилось в конце прошлого века на основе

многовековых поисков путей противостояния инфекциям. Решающую роль

в формировании этого учения сыграли работы Л. Пастера, который со-

здал и теоретически обосновал подходы к специфической профилактике

инфекционных заболеваний (70—80-е годы XIX в.). Слово ^ттипйаэ», от

которого произошло название новой науки, означает освобождение от

обязанностей (например, от уплаты налогов) или юридическую неприкос-

новенность личности. Первоначально иммунитет рассматривался только

как состояние устойчивости к инфекционным заболеваниям. Позже это

понятие расширилось, и в настоящее время с ним связывают способность

организма сохранять свою биологическую индивидуальность и отражать

биологическую агрессию в двух ее основных проявлениях — внешней (в

форме инфекций) и внутренней (в виде злокачественных опухолей).

Общепринятым является представление, что возникновение меха-

низмов иммунитета в ходе эволюции послужило ответом на повышение

опасности инфицирования многоклеточных организмов патогенами, а

также развития в них злокачественных новообразований вследствие му-

тирования соматических клеток. Механизмы иммунитета явились формой

защиты против этих форм биологической агрессии. Кроме того, иммун-

ные механизмы обеспечивают удаление из организма белков, изменен-

ных в процессе жизнедеятельности и при патологических процессах. Весь

этот комплекс реакций определяет гомеостатическую функцию иммуни-

тета, его роль в поддержании биологической индивидуальности много-

клеточных организмов.

Таким

образом,

иммунная

защита,

основываясь

на

мобилиза-

ции нормальных механизмов, проявляется в условиях, связанных с

угрозой развития патологии (инфекций, опухолей). Кроме того им-

мунная система сама по себе может быть объектом или источником па-

тологических процессов (иммунопатология). В связи с этим некоторые

аспекты иммунологии уместно рассматривать в рамках патологической

физиологии.

4.1. Основные представления о строении

и функционировании иммунной системы

Распознавание агрессивных агентов при иммунной защите не мо-

жет основываться на регистрации их вредного воздействия на организм

(такая защита была бы запоздалой). В процессе эволюции реализовалась

другая стратегия, которая основывается на том, что агрессивные агенты

чужеродны для организма. Это относится как к возбудителям инфекций

так и к опухолевым клеткам, которые приобретают черты чужеродносги

вследствие мутаций. Поэтому в основе иммунного распознавания лежит

выявление в составе клеток, присутствующих во внутренней среде ор-

ганизма, маркеров чужеродности — субстанций, обозначаемых как ан-

тигены.

Иммунная защита включает триаду процессов

— распознавание чужеродных агентов;

— удаление их из организма;

— запоминание, обусловливающее ускоренную реакцию на повторное

воздействие тех же агентов

Эти процессы в своей совокупности образуют иммунный ответ

Огромный объем сведений о строении и функционировании иммун-

ной системы может быть представлен здесь лишь в максимально схема-

тизированной форме

Структурная организация иммунной системы

1. Клетки иммунной системы можно разделить на антигенраспознаю-

щие, вспомогательные и стромальные.

Антигенраспознающими клетками являются лимфоциты,

которые несут на своей поверхности рецепторы, предназна- ]

ченные для связывания антигенов.

Лимфоциты обусловливают специфический компонент иммунной

защиты, направленный против конкретного антигена. К вспомогательным

клеткам относят макрофаги, сегментоядерные лейкоциты, дендритные,

тучные и другие клетки, которые осуществляют различные функции —

подготавливают антигены к их распознаванию лимфоцитами, осуществ-

ляют фагоцитоз, секретируют активные субстанции и т д Стромальные

клетки служат каркасом лимфоидных органов и формируют микро-

окружение, обеспечивающее функционирование других клеток иммунной

системы.

2. Органы иммунной системы (лимфоидные органы) разделяются на

центральные (вилочковая железа, у птиц — сумка Фабриция), в которых

происходит развитие клеток иммунной системы, и периферические (лим-

фатические узлы, селезенка, лимфоидные образования пищеваритель-

ного тракта), где эти клетки реализуют свои функции (схема 4 1) В зави-

симости от того, в каких центральных органах происходит развитие

лимфоцитов, их разделяют на тимусзависимые (Т-клетки) и бурсазави-

симые (В-клетки; у млекопитающих В-клетки развиваются в костном

мозге) Развитие лимфоцитов контролируется клетками стромы и их

продуктами, развитие Т-клеток — эпителием вилочковой железы и выра-

батываемыми им пептидными гормонами В периферических лимфо-

идных органах есть структуры, в которых преимущественно локализуют-

ся В- или Т-клетки, и отделы, в которых эти клетки соседствуют друг с

другом.

100

Схема

4 1. Структура иммунной системы.

Отражены взаимоотношения центральных и периферических органов иммунной системы,

направление миграции лимфоцитов (указано стрелками) в процессе созревания и ре-

циркуляции.

В — В-лимфоциты; Т — Т-лимфоциты, М — моноциты, Г — гранулоциты

3. Лимфоциты непрерывно рециркулируют, т.е перемещаются из ор-

ганов в лимфо- и кровоток и возвращаются обратно. При этом сохраня-

ется избирательность их поступления в органы иммунной системы, хотя

не обязательно именно в те органы, из которых они вышли. Это сродство

обеспечивается благодаря распознаванию рецепторами лимфоцитов мо-

лекул адгезии, характерных для лимфоидныхорганов. Существует два от-

носительно автономных круга рециркуляции. Один из них включает лим-

фатические узлы и селезенку, второй — лимфоидные скопления и

структуры слизистых оболочек пищеварительного, дыхательного, уроге-

нитального и другихтрактов, т.е. лимфоидную ткань слизистых оболочек.

В организме есть участки (иммунологически привилегированные зоны),

недоступные для рециркулирующих лимфоцитов.

Основы иммунного распознавания

Антигены

— это вещества (чаще всего белки или полисахариды), ге-

нетически чужеродные для конкретного организма и способные вызвать

в нем иммунный ответ — реакцию, направленную на удаление антигена

из внутренней среды организма. Основные свойства антигенов — специ-

фичность, иммуногенностьи чужеродность. Специфичность антигенов

определяется небольшими химическими группами, обладающими хими-

ческой индивидуальностью. Их называют антигенными детерминантами,

или эпитопами. Обычно эти структуры отсутствуют в реагирующем орга-

низме; это и означает, что антиген для него чужероден. Именно эпитопы

распознаются специфическими рецепторами лимфоцитов. Для обеспе-

101

чения иммунного ответа на антиген, помимо присутствия в его молекуле

эпитопов, необходимы дополнительные свойства, обеспечивающие им-

муногенность молекулы (наличие нескольких эпитопов, гибкость и ста-

бильность структуры, некоторые особенности метаболизма и т.д.). Для

обозначения антигенов, к которым в организме формируется повышен-

ная чувствительность, т.е. развивается иммунный ответ аллергического

типа, используют термин аллерген. Аллерген может не обладать всеми

атрибутами антигенов. Так, нередко аллергенами служат низкомолеку-

лярные соединения, которые определяют специфичность аллергической

реакции, но лишены иммуногенности; они приобретают ее, соединяясь с

белками организма.

2. Каждый лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы, предназ-

наченные для распознавания антигена (антигенраспознающие рецеп-

торы). Они идентичны по специфичности (т.е. распознают один и тот же

эпитоп) и другим свойствам. Клетки, несущие одинаковые рецепторы,

происходят от одного предшественника и образуют клон.

3. Важнейшими молекулами, предназначенными для распознавания

и связывания антигенов (точнее их эпитопов), являются иммуноглобу-

лины. Они существуют в двух формах —- связанной с мембранами

В-лимфоцитов и свободной растворимой форме. В первом случае они вы-

полняют роль антигенраспознающих рецепторов В-клеток, во втором —

функцию

антител.

Антитела секретируются плазматическими клетками,

которые образуются в результате дифференцировки В-лимфоцитов.

Иммуноглобулины — рецепторы и антитела — способны связывать и, сле-

довательно, распознавать антигены как в растворимом состоянии, так

и в форме, связанной с клеточной мембраной. Иммуноглобулины

состоят из тяжелых и легких полипептидных цепей (обычно две пары),

N-концевые части которых формируют антигенсвязывающий участок, а

С-концевая (Fc) часть определяет разновидности иммуноглобулинов —

изотипы (IgM, IgG, IgA, IgD, IgE).

4. Распознавание антигена Т-лимфоцитами обеспечивается благода-

ря присутствию на их поверхности рецепторов, в составе которых содер-

жатся димеры (а(3 или уб), по своей структуре родственные, но не иден-

тичные иммуноглобулинам. Они распознают не свободный антиген, а его

пептидные фрагменты, встроенные в аутологичные молекулы главного

комплекса гистосовместимости (МНС — от англ. «Major histocompatibility

complex»). Пептидные фрагменты могут формироваться при расщепле-

нии внутриклеточных антигенов или при поглощении клеткой экзогенных

молекул. В первом случае их фрагменты встраиваются в молекулы МНС I

класса, во втором — в молекулы МНС II класса. Молекулы МНС-1 содер-

жатся на поверхности всех ядросодержащих клеток, а молекулы МНС-П —

только на клетках, специализированныхдля «презентации», т.е. представ-

ления антигенов Т-лимфоцитам. Эти клетки называют антигенпрезенти-

рующими; к ним относят дендритные клетки, макрофаги, В-лимфоциты.

102

В особых случаях, иногда связанных с патологией, функцию презентации

антигена приобретают другие клетки, в частности эпителиальные.

5. В распознавании комплекса молекул МНС и антигенных пептидов

участвуют вспомогательные молекулы — корецепторы CD4 и CD8 (мо-

лекулы, расположенные на поверхности клеток иммунной системы, обыч-

но обозначают в соответствии с международной классификацией симво-

лами CD с соответствующим номером; эти молекулы выявляют с помощью

моноклональных антител, объединенных в группы, кластеры, и CD —

это сокращение слов «ciuster designation»). CD8 обладают сродством

к молекулам МНС-1 и участвуют в распознавании пептидов, находящихся

в составе этих молекул; CD4 обладают сродством к молекулам МНС-И и

облегчают распознавание связанных с ними пептидов. Зрелые Т-клетки

экспрессируют лишь один тип корецепторов. Т-клетки, несущие на своей

поверхности CD8, выполняют функции цитотоксических Т-лимфоцитов

(киллеров), а С04

-клетки — функции клеток-помощников (хелперов).

6. Специфичность рецепторов лимфоцитов формируется в процессе

их дифференцировки в результате комбинации и видоизменения несколь-

ких генетических участков, ответственных за структуру вариабельной

части молекул иммуноглобулинов или рецепторов Т-клеток. В конечном

счете в клетке создается «зрелый V-ген», который и определяет специ-

фичность антигенраспознающего рецептора лимфоцита. В каждой клет-

ке этот ген индивидуален, и специфичность рецептора уникальна. Со-

вокупность рецепторов, экспрессированных на всех лимфоцитах,

формирует «первичный антигенраспознающийрепертуар». Он содер-

жит наряду с необходимыми для защиты организма ненужные и потенци-

ально аутоагрессивные специфические структуры. Поэтому он подвер-

гается коррекции путем поддержания необходимых для организма клонов

лимфоцитов (положительная селекция) и удаления лишних и вредных кло-

нов (отрицательная селекция). Особенно важной является селекция кло-

нов Т-лимфоцитов, которая происходит в вилочковой железе. В резуль-

тате формируется окончательный антигенраспознающий репертуар

Т-клеток, включающий клоны, которые распознают чужеродный пептид в

составе аутологичной молекулы МНС («измененное свое»). Нарушение

процессов селекции клонов лимфоцитов может служить основой аутоим-

мунных процессов.

Иммунный ответ

Иммунным

ответом

называют специфическую реакцию, направлен-

ную на удаление конкретных чужеродных субстанций (антигенов) из внут-

ренней среды организма и формирование иммунологической памяти об

этих антигенах. Иммунный ответ имеет две взаимосвязанные составляю-

щие, основой которых служат механизмы естественной резистентности

и специфической иммунной реактивности (схема 4.2.).

103

Схема

4.2. Развитие иммунного ответа.

2. Филогенетически более древние механизмы естественной резис-

тентности связаны с воспалительной реакцией. Они включают примитив-

ные механизмы обнаружения чужеродных субстанций, в частности, ос-

нованные на узнавании белками-лектинами определенных углеводных

групп, которые несвойственны данному организму или присутствуют на

его клетках в замаскированной форме (лектиновое распознавание).

3. Основным результатом действия факторов естественной резистен-

тности является цитолиз — гибель и расщепление чужеродных клеток. Су-

ществует три типа механизмов цитолиза: внеклеточный (обусловленный

секретируемыми продуктами), внутриклеточный (осуществляемый путем

фагоцитоза)

и контактный (его основой служат сигналы, возникающие при

межклеточных контактах, которые включают активную, т.е. требующую

затрат энергии и участия ферментов форму гибели клеток-мишеней —

апоптоз). Внеклеточный цитолиз обычно осуществляют эозинофилы,

внутриклеточный — нейтрофилы и макрофаги, контактный — естествен-

ные киллеры.

104

4. Наиболее эффективной формой цитолиза является внутриклеточ-

ный цитолиз, осуществляемый по механизму фагоцитоза, т.е. поглоще-

ния объекта клеткой. Это связано с тем, что внутриклеточная среда со-

держит наиболее полный набор факторов, способных вызвать гибель и

расщепление клеток. Важными предпосылками фагоцитоза являются хе-

мотаксис

(направленное движение фагоцита в сторону объекта, обуслов-

ленное химическими веществами, которые он выделяет) и распознавание

объекта фагоцитоза мембранными рецепторами фагоцитов. Последнее

облегчается при опсонизации клеток — связывании с их поверхностью

антител или компонентов комплемента, которые распознаются рецепто-

рами фагоцитов. При поглощении объекта формируется фагосома, кото-

рая сливается с лизосомой, содержащей необходимый набор бактери-

цидных агентов. Здесь происходят гибель объекта фагоцитоза и его

расщепление с последующим выбросом продуктов деградации. Основ-

ными агентами, вызывающими гибель фагоцитированных клеток, явля-

ются продукты кислородного метаболизма (активные формы кислорода,

перекиси), производные галогенов, окись азота, некоторые ферменты и

другие факторы.

5. Естественные киллеры лишены антигенраспознающих рецепторов;

им свойственно лектиновое распознавание углеводных структур, которые

присутствуют на поверхности быстро делящихся (в частности, опухоле-

вых и трансформированных вирусами) клеток и некоторых чужеродных

агентов. ЫК-клетка выделяет в зону контакта перфорин, формирующий в

мембране клетки-мишени пору, через которую в нее проникают молеку-

лы, включающие апоптоз клеток-мишеней. Распознавание [ЧК-клетками

аутологичных молекул МНС-1 приводит к блокаде цитолиза, что служит

механизмом защиты собственных клеток организма.

6. Цитолиз может быть вызван также гуморальными факторами си-

стемы комплемента. Эта система включает несколько компонентов ком-

племента, активируемых по каскадному принципу. Запуск активационно-

го каскада вызывают иммунные комплексы (классическая активация

комплемента) или взаимодействие с поверхностью чужеродных клеток

(альтернативная активация). Результатом активации системы комплемен-

та является опсонизация клеток его компонентами (в основном СЗЬ) и

формирование пор в клеточной мембране. Активация сопровождается

освобождением пептидов — продуктов расщепления компонентов комп-

лемента (СЗа, С5а), которые оказывают хемотаксическое и сосудорас-

ширяющее действие.

7. Клетки, обеспечивающие естественную резистентность, особенно

макрофаги, секретируют бактерицидные и другие факторы, в частности

провоспалительные цитокины —- интерлейкины (ИЛ) 1 и 6, фактор некро-

за опухоли, хемокины (цитокины с хемотаксической активностью).

Цитокины — белковые продукты клеток, лишенные специ-

фичности в отношении антигенов и определяющие межкле-

точные взаимодействия при воспалении, иммунном ответе,

гемопоэзе, межсистемных коммуникациях.

105

8. Связующим звеном между факторами естественной резистентнос-

ти и антигенспецифической составляющей иммунного ответа служат ан-

тигенпрезентирующие клетки. Дендритные клетки кожи (клетки Лангер-

ганса) и слизистых оболочек поглощают, обрабатывают антиген,

мигрируют в лимфоидные органы и в них «представляют» С04

Т-хелпе-

рам антигенный пептид в составе молекул МНС-Н. Этот процесс является

ключевым событием иммунного ответа. Для активации Т-хелперов, по-

мимо распознавания комплекса антигенный пептид — молекула МНС-Н,

требуется действие дополнительных сигналов — костимуляция. Она до-

стигается благодаря взаимодействию молекул СО80 и С086 антигенпред-

ставляющей клетки с молекулой С028 Т-хелпера и молекулы СО40 анти-

генпредставляющей клетки с молекулой СЭ154 на поверхности Т-хелпера.

9- Активация лимфоцитов является результатом передачи сигнала от

антигенспецифического рецептора и дополнительных рецепторов (коре-

цепторов) к регуляторным участкам генов, индукция которых необходи-

ма для проявления функций лимфоцитов. Сигнал передается путем пос-

ледовательной активации ферментов (киназ), с участием которых

происходит формирование активных форм транскрипционных факторов,

способных индуцировать активность соответствующих генов. У лимфо-

цитов это прежде всего гены ростовых факторов и их рецепторов.

Активация создает предпосылки для пролиферации и диф-

ференцировки лимфоцитов. Важность пролиферации обус-

ловлена исходной малочисленностью клеток в тех клонах,

которые вовлекаются в иммунный ответ.

Для достижения эффективного иммунного ответа численность кле-

ток должна существенно увеличиться. Это достигается путем действия

на активированные клетки цитокинов, обладающих активностью факто-

ров роста. Для Т-лимфоцитов это преимущественно ИЛ-2, для В-лимфо-

цитов — ИЛ-4.

10. Дифференцировка Т-хелперов происходит при участии контактных

стимулов со стороны антигенпрезентирующих клеток, а также действия

цитокинов. ИЛ-12 и интерферонуспособствуют дифференцировке С04'-

клетоквхелперы первого типа (ТМ), ИЛ-4 — вхелперы второго типа (ТИ2).

ТИ1 - и ТИ2-клетки секретируют различные наборы цитокинов; для ТМ —

это интерферон у, ИЛ-2, лимфотоксин и ряд цитокинов, общих с ТН2

(ИЛ-3, ГМ-КСФ и т.д.), для ТИ2 — ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-9, ИЛ-13 и упомя-

нутые «общие» цитокины. ТМ-лимфоциты направляют развитие иммун-

ного ответа в сторону реакций клеточного типа, ТИ2-клетки — в сторону

реакций гуморального типа. Между ТМ - и ТИ2-клетками существуют отно-

шения антагонизма.

11. Основой гуморального иммунного ответа служит реакция В-лимфо-

цитов на связывание свободного антигена и костимуляцию со стороны

ТИ2-хелперов. Взаимодействие В-клеток и Т-хелперов является двусто-

ронним: В-лимфоциты выполняют роль антигенпрезентирующих клеток

106

и в то же время получают от них костимулирующий сигнал, запускаемый

через молекулу CD40. Он обеспечивает выживаемость активированных

В-лимфоцитов, переключение изотипов иммуноглобулинов в последова-

тельности IgM, IgG, IgE, IgA и обеспечивает непрерывное повышение срод-

ства (аффинитета) рецептора и антител к антигену. Эти процессы завер-

шаются дифференцировкой В-лимфоцитов в плазматические клетки,

которые секретируют антитела.

12. lgM-антитела, образующиеся на начальных этапах иммунного отве-

та, обладают низким сродством к антигену; lgG-антитела, представляю-

щие собой основной тип антител, обладают более высоким сродством к

антигену и разнообразным спектром биологических эффектов. lgA-анти-

тела способны проникать сквозь эпителиальные клетки слизистых обо-

лочек и обеспечивать их защиту. lgE-антитела являются ключевыми фак-

торами аллергических реакций I типа, участвуют в защите от паразитов.

При связывании антител с растворимым антигеном образуются иммун-

ные комплексы, которые легко фагоцитируются и расщепляются макро-

фагами. Фиксация антител, особенно изотипа IgG, на клетках-мишенях

(опсонизация) делает их более чувствительными к действию факторов

комплемента, а также фагоцитов, естественных киллеров, которые име-

ют Fc-рецепторы, взаимодействующие с «хвостовой» Fc-частью lgG-ан-

тител.

13. Клеточный иммунный ответ обеспечивается Т-клетками. Существу-

ет две его разновидности — цитотоксический ответ и гиперчувстви-

тельность замедленного типа (ГЗТ). Первый тип ответа осуществляет-

ся цитотоксическими (CD8

) Т-лимфоцитами; ГЗТ реализуется в основном

С04

-клетками и макрофагами. Цитотоксические Т-лимфоциты, диффе-

ренцировавшиеся и размножившиеся под влиянием ИЛ-2, распознают

антигенный пептид, связанный с молекулами MHC-I, и лизируют их. Ли-

зис осуществляется путем индукции апоптоза клеток-мишеней в основ-

ном по перфориновому механизму (см. п. 5).

14. ГЗТ развивается в две фазы. Во время индукторной фазы происхо-

дят сенсибилизации CD4

Т-клеток в ответ на действие антигена в соста-

ве молекулы МНС-Н и их дифференцировка в хелперы ТМ-типа. При по-

вторном поступлении антигена развивается эффекторная фаза ГЗТ:

Th1-клетки мигрируют в очагпоражения, выделяют интерферон <gamma>,

активирующий макрофаги, которые проявляют фагоцитарную, секретор-

ную и киллерную активность. Цитокины, выделяемые Т-клетками при всех

вариантах иммунного ответа, активируют естественные киллеры, значи-

тельно повышая цитолитическую эффективность.

15. Параллельно формированию эффекторных механизмов в процессе

иммунного ответа образуются клетки памяти. Это — долгоживущие лим-

фоциты Т- и В-классов, которые непосредственно не участвуют в первич-

ном иммунном ответе, но обеспечивают ускоренное развитие более ин-

тенсивной и генерализованной реакции на повторное поступление того

же антигена — вторичного иммунного ответа.

107