Иммунопатогенез осложненного, затяжного или хронического течения инфекций у детей и подходы к иммунокоррекции

Лекции

ИММУНОПАТОГЕНЕЗ ОСЛОЖНЕННОГО, ЗАТЯЖНОГО ИЛИ ХРОНИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ ИНФЕКЦИЙ У ДЕТЕЙ И ПОДХОДЫ К ИММУНОКОРРЕКЦИИ

Г. Ф. Железникова, В. В. Иванова

Научно-исследовательский институт детских инфекций МЗ РФ, Государственная педиатрическая медицинская академия, Санкт-Петербург

Кардинальной задачей инфекционной иммунологии является выяснение иммунопатогенетических механизмов неблагоприятного течения инфекций — осложненного, затяжного, рецидивирующего или хронического. Очевидно, что в основе осложненного течения острой инфекции или хронизации процесса лежит неэффективный иммунный ответ, который оказывается несостоятелен или в предотвращении диссеминации возбудителя, что ведет к возникновению вторичных очагов воспаления, или в полной элиминации возбудителя из организма, что служит причиной длительной его персистенции с последующим формированием рецидивов инфекции или хронической формы заболевания.

Принципиально важно какие именно звенья иммунной защиты оказываются наиболее уязвимыми при той или иной инфекции. Для того, чтобы приблизиться к пониманию этой проблемы, необходимо доскональное изучение всех механизмов защиты в их тесном взаимодействии между собой в рамках конкретной инфекции, с учетом особенностей патогенного воздействия каждого возбудителя. Первыми в защиту от инфекции включаются механизмы врожденного (естественного) иммунитета, которые инициируют воспалительную реакцию и регулируют развитие собственно иммунного ответа к антигенам конкретного возбудителя [1].

Достижения фундаментальной иммунологии позволяют на сегодняшний день представить в общих чертах схему взаимодействия основных звеньев иммунной защиты, являющихся универсальными при внедрении в организм любого патогена. Попадая в покровные ткани или слизистые оболочки респираторного или пищеварительного трактов, возбудитель встречается с резидентными макрофагами, представляющими собой первое звено врожденной неспецифической защиты от инфекции. Макрофаги фагоцитируют микроорганизм, разрушают его с помощью лизосомальных ферментов и процессируют отдельные антигены для представления в виде комплекса пептид-ША Т-лимфоцитам. С этого момента начинается антигенспецифическая фаза иммунного ответа, регулируемая цитокинами макрофагов и других антигенпредставляющих клеток (АПК) — дендритных клеток (ДК) и В-лимфоцитов. Одновременно активированные макрофаги продуцируют и сек-ретируют в окружающую среду провоспалительные монокины — ТЬ-а (фактор некроза опухоли), И-1Р, И-12, И-6 (интерлейкины) и другие, организующие локальный и системный воспалительный ответ, направ-

ленный на изоляцию возбудителя в местах его размножения и на стимуляцию других защитных систем организма — нервной и эндокринной [2, 3].

От интенсивности продукции провоспалительных монокинов зависит не только выраженность защитных воспалительных реакций, но и профиль развивающегося специфического иммунного ответа — клеточный или гуморальный. Активация антигеном специфических предшественников Т-лимфоцитов в присутствии про-воспалительного монокина IL-12 ведет к дифференци-ровке Т-хелперов 1 типа (Th1), стимулирующих главным образом клеточные механизмы иммунной защиты, тогда как недостаточность IL-12 обеспечивает преимущество Th2, которые оказывают помощь B-лимфоцитам в антителообразовании [4]. Клеточ-но-опосредованный ответ осуществляют в тесном взаимодействии между собой макрофаги, естественные киллеры (ЕК), CD4+ и CD8+ цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ). Макрофаги участвуют в фазе элиминации возбудителя при любом профиле иммунного ответа, уничтожая его с помощью механизмов фагоцитоза, иммунного фагоцитоза через Fe- или СЗ-рецепторы (FeR и C3R) цитотоксичности, в том числе антителозависимой (АТЗЦ), эндоцитоза растворимого антигена (АГ) в виде иммунных комплексов (ИК) с соответствующим антителом (АТ).

Следовательно, макрофаг в определенном смысле представляет собой центральную фигуру в противоин-фекционном иммунитете, так как является важнейшим участником всех фаз защитного процесса — от индукции воспаления и специфических иммунных реакций до непосредственного уничтожения микроорганизма и нейтрализации его токсических продуктов [5]. Именно поэтому процесс активации макрофага является ключевым в предопределении эффективности развивающегося иммунного ответа и полноты очищения организма от возбудителя инфекции. Отсюда вытекает основополагающий принцип иммуномодуляции при инфекционных заболеваниях — выделение макрофагального звена как наиболее универсальной мишени для воздействия иммуномодулирующих препаратов.

Активация макрофага состоит из двух этапов. На первом этапе происходит распознавание углеводных или липидных компонентов клеточной стенки, общих для большинства известных микроорганизмов. Это распознавание происходит благодаря рецепторам, присутствующим на мембране тканевых макрофагов или ДК: маннозному или маннозо-фукозному рецепторам (MMR, MFR), скэвинджер рецептору (MSR),

Г. ф. Железникова и ар. Иммунопатогенез осложненного, затяжного или ХРОНИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ ИНФЕКиИЙ V ЛЕТЕЙ

рецептору для липополисахарида (LPS-R, CD14, CD18) и LPS-связывающего белка [5, 6], То11-рецепторов (Toll-R) [7]. Последние открыты сравнительно недавно, однако их роль чрезвычайно важна, так как именно через эти молекулы в макрофаг или ДК передается сигнал активации. После прикрепления возбудителя к наружной мембране макрофага он фагоцитируется последним и персистирует в фагосоме до слияния ее с лизосомой и переваривания микроорганизма лизосо-мальными ферментами. Процесс образования фаголи-зосомы гораздо успешнее происходит в макрофаге, активированном провоспалительными цитокинами. После передачи сигнала к активации через Toll-R макрофаг начинает секретировать небольшие количества провоспалительных монокинов и, прежде всего, IL-1. Воздействуя на свои рецепторы на поверхности макрофага, IL-1 служит фактором регуляции активности макрофага [7].

В присутствии IL-1 на активированных через Т-кле-точный рецептор для антигена предшественниках Th усиливается экспрессия IL-2R (CD25) и синтез ими IL-2 — фактора аутокринной стимуляции пролиферации Т-лимфоцитов. Процесс дифференцировки Th полностью зависит от спектра цитокинов, продуцируемых АПК. Основным цитокином, необходимым для диффе-ренцировки Th в Th1, является IL-12, который резко усиливает продукцию IFN-g как ЕК, так и предшественниками Th1 — ThO, секретирующими в небольших количествах IFN-g (цитокин Th1) и IL-4 (цитокин Th2). После активации синтеза IFN-g продукция ThO IL-4 прекращается, и они дифференцируются в Th1.

Одновременно с этим происходит дополнительная активация марофагов под влиянием IFN-g, источником которого служат вначале ЕК, а затем Th1. Второй этап активации макрофагов, следовательно, определяется функциональным состоянием ЕК и, позднее, Th1. С учетом тесной взаимосвязи между макрофагами, ЕК, CD4+ Th1 и CD8+ ЦТЛ набор цитокинов, который обеспечивает клеточно-опосредованный иммунный ответ, часто обозначается как «цитокины Th1-типа», независимо от их происхождения. Набор цитокинов, являющихся антагонистами первых, индуцирует полноценное антителообразование и обозначается как «цитокины Th2-типа» [4].

Все цитокины ^-типа обеспечивают иммунное воспаление с развитием гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), обязательным участником которого являются активированные макрофаги. Главный цито-кин, обеспечивающий активацию макрофагов, достаточную для осуществления всех его основных функций (презентация антигена, фагоцитоз, внутриклеточный киллинг микроорганизмов, продукция цитокинов, кислородных и азотных радикалов), — это IFN-g, тогда как основной цитокин Th2-типа, подавляющий все перечисленные функции макрофагов через отмену синтеза провоспалительных цитокинов, — IL-1O, являющийся по отношению к макрофагам иммуносупрессивным цитокином и полным антагонистом IFN-g. Другие цитокины Th2-типа, например, IL-4 или IL-13 отменяют сти-

мулирующее влияние IFN-g, но сами усиливают некоторые функции макрофагов [2, 5, 6].

Причинами неэффективности иммунной защиты могут быть факторы, нарушающие как первый, так и второй этапы активации макрофагов. Первоначальная активация непосредственно возбудителем зависит от генетических особенностей макрофагов, состояния их распознающих рецепторов, скорости их активации и созревания. Значительную роль могут сыграть патогенные свойства самого возбудителя, позволяющие некоторым микроорганизмам избегать фагоцитоза или внутриклеточного переваривания макрофагами. Полноценность этой ранней фазы активации макрофагов часто имеет решающее значение для всего дальнейшего хода инфекционного процесса, так как именно от наличия в микроокружении регуляторных монокинов (прежде всего IL-12) зависит активность ЕК и Th1.

Ранний клеточный ответ, направленный на отграничение и элиминацию возбудителя, определяется функциональной активностью трех разновидностей клеток-эффекторов: макрофагов, ЕК и Th1, функционирующих в тесном взаимодействии друг с другом [6]. Нарушения в любом из этих трех звеньев влекут за собой один результат — недостаточность клеточных механизмов иммунной защиты. С другой стороны, имму-номодуляция, направленная на восстановление активности макрофагов, ЕК или Th1 в отдельности, будет иметь один и тот же положительный эффект активации клеточного звена иммунитета.

Эффективность двух важных механизмов иммунной защиты — клеточного и гуморального — неодинакова при разных инфекциях. Обычно это связывают с локализацией возбудителя — внутриклеточной, смешанной или внеклеточной (рисунок 1). Уничтожение внутрикле-точно размножающихся микроорганизмов, к которым могут быть причислены большинство вирусов, одноклеточные грибы, простейшие, осуществляется в ос-

Рйсунок 1. Неэффективность иммунной защиты при инфекциях с разной локализацией патогена. (ROI, RNI — кислородные и азотные радикалы).

Г. ф. Железникова и ар. Иммунопатогенез осложненного, затяжного ИЛИ ХРОНИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ ИНФЕКиИЙ V ЛЕТЕЙ

Таблица 1. Иммунологический прогноз осложненного, затяжного или хронического течения инфекций.

Инфекция Нарушение функций

макрофагов Т-лимфоцитов В-лимфоцитов

Осложненная форма

ОРВИ | ЦИК, 1С3 11РЫ-ак, | ТЫР-а 11РЧ-ус 11дЭ4 11дС1/1дС2

Эпид. паротит | ТЫР-ас, к | И-1Рс, к 11РЧ-ус 11РЫ-ук | И-4к 11дМ, 11дв4 | АО

Дифтерия | ЦИК, | С3 11РЫ-ас ? Т 1дМ, 11дА 11дЕ, Т 1дв4

Затяжная или рецидивирующая форма

Иерсиниоз | ТЫР-ас | И-6 | ФГА-РБТЛ 11Ж-ус |СР8, |СР25 | СР95 Т 1дЕ, | АО Т СР20

Хроническая форма

Иксодовый клещевой боррелиоз | ТЫ-ас 11Ж-ус | 11_-4с ТТ1дЕ Ц|дЕ, | АО

Вирусный гепатит | !1.-8с | Ж-ус | И-4с 11дА 11дЕ

Примечания: ТЫР-ас — уровень цитокина в сыворотке, ТЫР-ак — в культуре; жирным шрифтом выделены повторяющиеся при разных инфекциях параметры.

новном с помощью клеточно-опосредованных реакций с участием С04 + ТЫ, С08+ ЦТЛ, ЕК и макрофагов. Напротив, бактерии, размножающиеся во внеклеточном пространстве, элиминируются только с помощью антител, через образование иммунных комплексов АГ-АТ. Однако, многие возбудители могут длительно персистировать как внутри клетки, так и вне ее. Такой смешанный тип паразитирования требует одновременного развития обеих форм защиты с иммунным ответом ТЫ/ТЬ2 типа [2, 3, 8].

Несмотря на различные условия индукции иммунного ответа, недостаточность основного протективно-го механизма защиты при любом типе инфекции ведет к нарушению эффекторной фазы иммунного ответа за счет снижения элиминирующих функций макрофагов. При клеточном ответе ТЫ-типа это — фагоцитоз, ци-тотоксичность, продукция ТЫР-а, N0, кислородных радикалов. При ответе гуморального профиля это — АТ-зависимый фагоцитоз, эндоцитоз ИК через Рс1^ или С1^3 с последующей деградацией поглощенного ИК, АТ-зависимая цитотоксичность. Поэтому, иммуномо-дуляция макрофагального звена иммунной защиты целесообразна при инфекциях с любым вариантом выживания возбудителя.

Очевидно, что для предупреждения развития осложнений острых инфекций иммуномодулирующие препараты должны быть назначены уже в острую фазу болезни. В то же время предотвращение персистиро-вания инфекции с развитием затяжных, рецидивирующих или хронических форм возможно при назначении иммуномодулирующих препаратов в сроки, соответствующие фазе ранней реконвалесценции при гладком течении данной инфекции.

Рекомендации к назначению иммуномодулирующих препаратов должны даваться с учетом результатов иммунологического обследования пациентов [9—11] в соответствующие сроки. Нами отобран комплекс иммунологических показателей, которые отражают функциональное состояние макрофагов, Т- и В-лимфоцитов в первую или 2—3-ю недели от начала заболевания и могут быть использованы для прогноза дальнейшего течения инфекции. Было проведено сравнение этих параметров при гладком течении инфекции с исходом в выздоровление и неблагоприятном течении — осложненном, затяжном или хроническом.

Наиболее информативные показатели при целом ряде инфекций суммированы в таблице 1, из которой видно, что осложненные формы ОРВИ и дифтерии развиваются при снижении элиминационных функций макрофагов, о чем свидетельствует повышение уровня ЦИК при недостаточности С3 компонента комплемента [12—14]. При эпидемическом паротите осложнения в большей степени связаны с супрессией продукции провоспалительных монокинов ТЫР-а и И-1р. Снижение цитокинпродуцирующей функции макрофагов сочетается с низким уровнем в крови 1РЫ-у из-за недостаточной продукции этого цитокина ЕК и/или Т-лим-фоцитами [15, 16].

Недостаток регуляторных цитокинов сказывается и на гуморальном звене иммунного ответа. Так, при всех трех острых инфекциях развитие осложнений коррелирует со значительно сниженным уровнем 1дС4 в сыворотке крови, в то время как изменения синтеза 1дМ разнонаправленны при вирусной (паротит) и бактериальной (дифтерия) инфекциях — наблюдается его подавление или усиление соответственно.

Затяжное или рецидивирующее течение иерсиниоз-ной инфекции (псевдотуберкулеза и кишечного иерси-ниоза) можно прогнозировать по сниженному уровню 1РЫ-у в крови, угнетению пролиферативного ответа Т-лимфоцитов на ФГА, уменьшению пула С08+ Т-лим-фоцитов и активированных лимфоцитов с рецепторами к И-2 (С025) и рецепторами сигналов к апоптозу (С095). При этом наблюдается гиперпродукция провоспалительных монокинов ТЫР-а и И-6, нарушение В-клеточного звена ответа в виде усиленной мобилизации в кровь С020+ В-лимфоцитов, повышенного уровня в крови общего 1дЕ при сниженном специфическом антителообразовании (АО) [17, 18].

Хроническое течение иксодового клещевого борре-лиоза (ИКБ) наблюдается у детей, имевших в фазу мигрирующей эритемы сниженный уровень цитокинов ТЫ и ТИ2, угнетение продукции ТЫР-а, слабый АО и значительное отклонение содержания общего 1дЕ в ту или иную сторону относительно нормы [19, 20].

г. ф. Железникова и ар. Иммунопатогенез осложненного, затяжного или хронического течения инфекций у летей

Хронизации вирусного гепатита С способствуют следующие особенности иммунного ответа в остром периоде: недостаточность продукции цитокина ТЫ типа — IFN-g при усиленном синтезе цитокина ТЫ2 — IL-4, низкий уровень в крови провоспалительного мо-нокина IL-8, сниженная концентрация общего IgE и igA [21].

Обращают на себя внимание (таблица 1) некоторые наиболее информативные параметры, тесно связанные с неблагоприятным течением разных инфекций. Так, самым универсальным показателем неблагополучия в механизмах иммунной защиты может служить сниженный уровень IFN-g в крови, который, по-видимому, является интегральным показателем недостаточности клеточно-опосредованного ответа с участием макрофагов, ЕК, CD4 + ТЫ1 и CD8+ Т-лимфоцитов. В ряде случаев слабая интенсивность клеточного ответа сочетается и с низким уровнем антителообразо-вания. Общим прогностическим критерием осложнений при изученных нами острых инфекциях является сниженная концентрация в крови IgG4, что, по-видимому, может рассматриваться как маркер первичного инфицирования данным возбудителем. Достаточно информативно определение общего IgE, так как отклонения в продукции этого важного фактора регуляции иммунного ответа свидетельствуют о неблагоприятных особенностях иммунной реактивности ребенка [23, 24].

Таким образом, с учетом вышеперечисленных данных, основным патогенетическим механизмом осложненного, затяжного или хронического течения инфекций является неэффективность клеточной формы иммунной защиты, обусловленная супрессией макро-фагального звена, низкой активностью ЕК, нарушением активации и пролиферации ТЫ1-подобных клонов Т-лимфоцитов.

Иммуномодулирующая терапия должна быгь направлена на коррекцию макрофагального звена иммунной защиты, так как состояние макрофагов и других АПК определяет интенсивность воспалительных реакций in situ, а также дальнейшее развитие анти-генспецифического иммунного ответа.

Универсальным показанием к назначению иммуно-модулирующих препаратов может служить низкий уровень в крови IFN-g в острую фазу болезни или фазу ранней реконвалесценции. Как вспомогательные иммунологические критерии могут быть использованы следующие показатели: число (%) CD8+ и CD20+ лимфоцитов, сниженное количество клеток с маркерами активации CD25 и CD95, высокий уровень ЦИК при угнетении продукции монокинов и С3 компонента комплемента. Для характеристики гуморального звена иммунитета, кроме титра специфических антител, рекомендуется определение общего IgE и общего IgG4.

Литература:

1. Fearon D. The instructive role of innate immunity in the acquired immune response / D. Fearon, R. Locksley // Science. — 1996. — Vol. 272. — № 5258. — P. 50—54.

2. Хаитов P. M. Иммунология: Учебник / P. M. Хаитов, Г. А. Игнатьева, И. Г. Сидорович. — M.: Медицина, 2000. — 432 с.

3. Сергеев А. Ю. Иммунитет при кандидозе // Иммунопатология, аллергология, инфектология. — 1999. — № 1. — С. 91—99.

4. The expanding universe ofT-cell subsets: Thi, Th2 and more / T. Mosmann, S. Sad // Immunology Today. — 1996. — Vol. 17. — № 3. — P. 138—146.

5. Фрейдлин И. С. Иммунная система и ее дефекты: Руководство для врачей. — СПб., 1998. — 113 с.

6. Тотолян А. А. Клетки иммунной системы / А. А. Тотолян, И. С Фрейдлин. — СПб.: Наука, 2OOO. — 231 с. — (Т. 2).

7. Симбирцев А. С. Цитокины — новая система регуляции защитных реакций организма // Цитокины и воспаление. — 2OO2. — Т. 1. — № 1. — С. 9—16.

8. Kaufman S. Immunity to intracellular bacteria // Annu. Rev. Immunol. — 1993. — Vol. 11. — P. 129—14O.

9. Воробьев А. А. Принципы классификации и стратегия применения иммуномодуляторов в медицине / / Журн. микро-биол. — 2OO2. — № 4. — С 93—97.

10. Новиков Д. К. Иммунотерапия, иммунокоррекция и имму-нореабилитация / Д. К. Новиков, В. И. Новикова, Ю. В. Сергеев. // Иммунопатология, аллергология, инфектология. — 2OO2. — № 3. — С. 7—17.

11. Сепиашвили Р. И. Классификация и основные принципы применения иммуномодулирующих препаратов в клинической практике // Аллергология и иммунология. — 2OO2. — Т. 3. — № 3. — С. 325—331.

12. Варианты иммунного ответа при ОРВИ у детей / Г. Ф. Же-лезникова и др. // Вопросы вирусологии. — 1999. — № 6. — С. 249—253.

13. Мельникова А. В. Гуморальные факторы иммунной защиты и иммунорегуляции при разных клинических формах дифтерии у детей : Автореф. дисс. ... к.б.н. — М., 1997.

14. Варианты иммунного ответа в динамике локализованной формы дифтерии ротоглотки у детей / Г. Ф. Железникова и др. // Журн. микробиол. — 1998. — № 5. — С. 58—63.

15. Бехтерева М. К. Роль иммунологической реактивности в развитии клинических форм паротитной инфекции у детей в период массовой вакцинопрофилактики: Автореф. дисс. . к.м.н. — Пб, 1999.

16. Четыре уровня (типа) иммунного ответа у детей, переносящих паротитновирусную инфекцию / Г. Ф. Железникова и др. // Вопросы вирусологии. — 2OO1, № 5. — С. 36—4O.

17. Иммунологические критерии затяжного течения иерсиниоз-ной инфекции у детей / Л. И. Васякина и др. // Медицинская иммунология. — 2OO1. — Т. 3. — № 2. — С. 215.

18. Васякина Л. И. Клинические формы иерсиниозной инфекции и механизмы иммунной защиты у детей: Автореф. дисс. ... к.м.н. — СПб, 2OO2.

19. Прогностическое значение уровней TNF-a, IFN-g, IL-4 и общего IgE при иксодовом клещевом боррелиозе у детей / Ю. П. Васильева и др. // Медицинская иммунология. — 2OO2. — Т. 4. — № 2. — С. 233.

20. Ранний цитокиновый и иммунный ответ при иксодовом клещевом боррелиозе у детей / Г. Ф. Железникова и др. // Медицинская иммунология. — 2OO2. — Т. 4. — № 3. — С. 459—466.

21. Цитокины Th1 и Th2 при острых вирусных гепатитах В и С у подростков / И. В. Тихомирова, Г. Ф. Железникова, Л. Г. Горячева, Н. Б. Монахова // Цитокины и воспаление. — 2OO2. — Т. 1. — № 2. — C. 132.

22. Железникова Г. Ф. Иммуноглобулин Е; биологическая роль при инфекционных заболеваниях (обзор литературы) // Медицинская иммунология. — 2OO2. — Т. 4. — № 4—5.

23. Клиническое значение общего IgE при инфекционных заболеваниях у детей / Г. Ф. Железникова, Н. Б. Монахова, Л. И. Васякина, Ю. П. Васильева // Труды 5-го конгресса «Современные проблемы аллергологии, иммунологии и иммунофармакологии». — М., 2OO2. — Т. 2. — С. 546.

24. Патогенетическая роль общего IgE при эпидемическом паротите у детей / Г. Ф. Железникова, В. В. Иванова, Н. Б. Монахова, М. К. Бехтерева // Аллергология и иммунология. — 2OO2. — T. 3. — № 3. — C. 39O—397.