Естественные клетки-киллеры (ЕК, natural killer-NK-клетки)

В организме человека и животных функционирует популя­ция лимфоцитоподобных клеток, обладающих естественной цитотоксичностью по отношению к клеткам-«мишеням». Они получили на­звание естественных киллеров (ЕК). ЕК являются клетками с эффекторной противоопухолевой, противовирусной и противопаразитарнои активностью. Они способны спонтанно, без предварительного кон­такта с антигеном убивать опухолевые клетки, а также клетки, зара­женные некоторыми вирусами или паразитами. По-видимому, основ­ной функцией ЕК является противоопухолевый «надзор». Эта систе­ма неспецифической клеточной защиты, вероятно, является филогенетически более древней по сравнению со специфическими Т-клеточными механизмами иммунитета.

Морфологически ЕК представляют собой большие гранулосодержащие лимфоциты. Характерные для них азурофильные цитоплазматические гранулы являются аналогами лизосом фагоцитирующих клеток. Однако ЕК фагоцитарной функцией не обладают. Неспеци­фический характер их цитотоксического действия отличает эти клет­ки от антигенспецифических Т-киллеров и от К-клеток, опосредую­щих антителозависимую цитотоксичность . Среди лей­коцитов крови человека ЕК составляют до15% (подробнее см.иммунокомпетентнык клетки).

Гуморальные факторы

Лизоцим

Лизоцим представляет собой термостабильный белок типа муколитического фермента. Он содержится в тканевых жидкостях животных и человека - в слезах, слюне, перитонеальной жидкости, плаз­ме и сыворотке крови, в лейкоцитах, материнском молоке и др.

Лизоцим продуцируется моноцитами крови и тканевыми мак­рофагами. Он вызывает лизис многих сапрофитных бактерий, оказы­вая менее выраженное литическое действие на ряд патогенных мик­роорганизмов и не активен в отношении вирусов.

Механизм бактериолитического действия лизоцима состоит в гид­ролизе связей в полисахаридных цепях пептидогликанового слоя клеточ­ной стенки бактерии. Это приводит к изменению ее проницаемости, сопровождающемуся диффузией клеточного содержимого в окружа­ющую среду, и гибели клеток.

Заживление ран в области слизистых оболочек, имеющих контакт с большим количеством различных микроорганизмов, в том числе и патогенных, в известной степени объясняется наличием лизоцима.

Система комплемента

Системой комплемента называют многокомпонентную само­собирающуюся систему белков сыворотки крови, которая играет важ­ную роль в поддержании гомеостаза. Она способна активироваться в процессе самосборки, т.е. последовательного присоединения к обра­зующемуся комплексу отдельных белков, которые называются компо­нентами, или фракциями комплемента. Таких фракций известно девять. Они продуцируются клетками печени, мононуклеарными фа­гоцитами и содержатся в сыворотке крови в неактивном состоянии.

Процесс активации комплемента может запускаться (иниции­роваться) двумя разными путями, получившими названия классический и альтернативный .

При активации комплемента классическим путем инициирующим фактором является комплекс антиген-антитело (им­мунный комплекс). Причем антитела только двух классов IgG и IgМ в составе иммунных комплексов могут инициировать активацию ком­племента.При присоединении С1 к ком­плексу антиген-антитело образуется фермент (С1-эстераза), под дей­ствием которого формируется энзиматически активный комплекс (С4b, С2а), называемый СЗ-конвертазой. Данный фермент расщепляет СЗ на СЗа и СЗb. При взаимодействии субфракции СЗb с С4 и С2 обра­зуется пептидаза, действующая на С5. Если инициирующий иммун­ный комплекс связан с клеточной мембраной, то самособирающийся комплекс С1, С4, С2, СЗ обеспечивает фиксацию на ней активиро­ванной фракции С5, а затем С6 и С7. Последние три компонента совместно способствуют фиксации С8 и С9. При этом два набора фракций комплемента — С5а, С6, С7, С8 и С9 — составляют мемб-раноатакующии комплекс, после присоединения которого к клеточной мембране клетка лизируется из-за необратимых повреждений струк­туры ее мембраны

Таким образом, при активации комплемента классическим путем ключевыми компонентами являются С1 и СЗ, продукт расщепления которого СЗb активирует терминальные компоненты мембраноатакующего комплекса (С5-С9).

Особенность альтернативного пути активации комплемента ( ключевым компонентом является СЗ,) состоит в том, что инициация может происходить без участия комплекса антиген-антитело за счет полиса­харидов и липополисахаридов бактериального происхождения — липополисахарида (ЛПС) клеточной стенки грамотрицательных бакте­рий, поверхностных структур вирусов, иммунных комплексов, вклю­чающих IgА и IgЕ.

В альтернативном пути активации комплемента необходимо уча­стие сывороточного белка, названного пропердином, который акти­вен лишь в присутствии ионов М§^2+.

Как видно из описанных каскадов реакций, многие компоненты комплемента при активации проявляют активность протеиназ или эстераз, работающих только внутри системы. При этом в процессе активации комплемента появляются продукты протеолиза компонен­тов С4, С2, СЗ и С5. Одни из них (фрагменты С4b, С2b, СЗb, С5b) участвуют непосредственно в самосборке и активации самой систе­мы комплемента. В отличие от них низкомолекулярные фрагменты СЗа и С5а, названные анафилатоксинами, по совокупности биологи­ческих эффектов -освобождение гистамина из тучных клеток, хе­мотаксис фагоцитов, нарушение проницаемости сосудов, сокращение гладких мышц и др. -играют существенную роль в патогенезе бо­лезней иммунных комплексов и других заболеваний, при которых резко усиливаются связывание и активация комплемента в организме.

Фракции комплемента при их активации классическим или аль­тернативным путем выполняют ряд эффекторных функций:

- мембраноатакующий комплекс опосредует цитолитическое и цитотоксическое действие специфических антител на клетки-«мишени»;

- анафилотоксины участвуют в иммунопатологических реакциях;

- компоненты комплемента изменяют физико-химические свой­ства иммунных комплексов; уменьшают степень агрегации и эффек­тивность их фагоцитоза ;

- фрагмент СЗb способствует связыванию и захвату иммунных комплексов фагоцитами, опсонизируя объекты фагоцитоза;

- фрагмен­ты СЗb, С5а , обладающие свойствами хемоаттрактантов, уча­ствуют в развитии воспаления.

Белки острой фазы

В ходе развития защитных воспалительных реакций после инфицирования или повреждения, а также при онкогенезе и беремен­ности в организме начинается усиленная продукция белков острой фазы. Так назвали большую группу белков, обладающих антимикроб­ным действием, способствующих фагоцитозу, активации комплемента, формированию и ликвидации воспалительного очага. Белки ост­рой фазы продуцируются в печени при действии цитокинов, в основ­ном ИЛ-1, ФНО-а и ИЛ-6. Основную массу белков острой фазы составляют С-реактивный белок и сывороточные амилоиды А и Р. Другие группы белков острой фазы составляют факторы свертыва­ния крови, металлосвязывающие белки, ингибиторы протеаз, компо­ненты комплемента и некоторые другие. При воспалении содержание в крови большинства белков многократно возрастает, и определение С-реактивного белка входит в число общепринятых методов диагно­стики воспалительных процессов.

С-реактивный белок получил название вследствие способности присоединять и преципитировать С-полисахарид. Далее было установлено, что С-реактивный белок (СРБ) присоединя­ется к фосфатидилхолину - компоненту клеточной мембраны лю­бых клеток. Он способен присоединяться к микроорганизмам, акти­вированным лимфоцитам, поврежденным клеткам разных тканей, активируя при этом комплемент. Присоединяясь к нейтрофильным фа­гоцитам, СРБ усиливает фагоцитоз и элиминацию объектов фагоци­тоза. Вместе с этим СРБ подавляет продукцию супероксида и осво­бождение из гранул фагоцитов ферментов, защищая тем самым ткани от повреждения.

Сывороточный амилоид Р близок по структуре к СРБ, обладает способностью к активации комплемента.

Сывороточный амилоид А - липопротеин, обладающий способ­ностью к хематтракции нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов. По­вышенный уровень этого белка в крови наблюдается при туберкулезе и ревматоидном артрите.

К факторам свертывания крови относятся фибриноген и фактор фон Виллебранда, способствующие образованию сгустков в сосудах зоны воспаления.

Другую группу белков острой фазы составляют белки, связываю­щие железо - гаптоглобин, гемопексин, трансферрин - и тем са­мым препятствующие размножению микроорганизмов, нуждающих­ся в этом элементе.

Уровень ингибиторов протеаз в крови возрастает при воспалении в 2-3 раза. Антитрипсин, антихимотрипсин и макроглобулин препят­ствуют разрушению тканей протеазами нейтрофилов в очагах воспа­ления.

Цитокины

Медиаторы межклеточных взаимодействий, именуемые цитокинами, определяют как реакции врожденного и приобретенного иммунитета, так и ряд других жизненно необходимых функций орга­низма, значение которых выходит за рамки иммунологии.

Цитокинами называют гормоноподобные медиаторы, продуци­руемые разными клетками организма и способные повлиять на функции других или этих же групп клеток. Цитокины - пептиды или гликопротеиды, действующие как аутокринные, паракринные или межсистемные сигналы. Цитокины формируются как активи­рованными или поврежденными клетками, так и клетками без до­полнительной стимуляции. Регуляторами продукции цитокинов мо­гут быть другие цитокины, гормоны, простагландины, антигены и многие другие агенты, воздействующие на клетку. Некоторые зако­номерности цитокиновой регуляции могут быть сформулированы следующим образом:

· Каждая клетка продуцирует разные цитокины.

· Каждый цитокин может быть продуктом разных видов клеток.

· Один цитокин обладает разными эффектами действия.

· Цитокин может стимулировать или подавлять активность клетки-«мишени».

· Каждая клетка имеет рецепторы к разным цитокинам и, следо­вательно, может подвергаться одновременному или разновременному воздействию нескольких цитокинов.

· Взаимодействие нескольких цитокинов на клетку может быть синергичным или антагонистичным.

· Рецепторы цитокинов могут отделяться от клетки и взаимодей­ствовать с цитокинами вне клетки. В этих условиях свободные ре­цепторы связывают соответствующие цитокины, что препятствует их контакту с клеточными рецепторами.

· Цитокины, их рецепторы на клетках и во внеклеточных средах составляют сложную функциональную сеть, результат действия кото­рой зависит от взаимодействия этих факторов между собой и други­ми цитокинами.

· Цитокины действуют в низких концентрациях порядка 0,001 мкг/мл. Для воздействия на клетку достаточно, чтобы цитокин свя­зался с 10% клеточных рецепторов к нему.

Цитокины составляют обширный класс медиаторов различного происхождения, обладающих разными свойствами. Их классифика­ция носит условный характер, так как многие их них обладают одно­временно несколькими свойствами и могут быть отнесены к разным группам. Цитокины объединены в группы в зависимости от их про­исхождения (лимфокины, монокины), от характера эффекта (провос-палительные, противовоспалительные). Цитокины, регулирующие вза­имодействия лейкоцитов между собой и другими клетками, называ­ют интерлейкинами (ИЛ). Большинство цитокинов именуется по действию, которое было впервые обнаружено.

Группа интерлейкиноввключает 17 цитокинов, большинство из которых играет ключевую роль в развитии специфического иммунно­го ответа.

Продуцируемый макрофагами и моноцитами ИЛ-1 обуславливает проли­ферацию лимфоцитов при индукции иммунного ответа, а также активирует Т-лимфоциты, увеличивает продукцию антител. ИЛ-1 действует на нейтрофилы, способствуя хемотаксису, активации метаболизма, выходу из клеток лизоцима и лактоферрина. Этот цитокин - эндогенный пироген, вызывающий лихорадку за счет воздействия на гипоталамический центр терморегуляции.

ИЛ-2 продуцируется Т-лимфоцитами (в основном Тх1), активированны­ми антигеном, собственным ИЛ-2, другими интерлейкинами: ИЛ-1, ИЛ-6, интерфероном, фактором некроза опухоли (ФНО). Без ИЛ-2 позитивный им­мунный ответ на антиген не возникает, стимулированный антигеном лимфо­цит гибнет, что может привести к развитию толерантности к данному анти­гену. Интерлейкины ИЛ-4 и ИЛ-10 подавляют продукцию ИЛ-2. Это способ­ствует развитию эффекторов гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), формированию киллеров из СD8⁺ лимфоцитов, усилению действия ЕК. Все это стимулирует противоопухолевый иммунитет и позволяет рекомендовать рекомбинантный ИЛ-2 для лечения онкологических больных.

Факторы роста — большая группа гликопротеинов, контролиру­ющих пролиферацию и созревание потомков стволовой кроветвор­ной клетки. Они продуцируются разными видами клеток и действу­ют на разные этапы их развития.

Колониестимулирующие факторы (КСФ) получили свое название благодаря тому, что было обнаружено их свойство способствовать дифференцировке введенных мышам клеток костного мозга в зрелые гранулоциты и/или моноциты с образованием в селезенке животных ко­лоний соответствующих клеток. Гранулоцитарный КСФ обеспечивает дифференцировку предшественников гранулоцитов в зрелые нейтрофи-лы. Моноцитарный КСФ способствует созреванию моноцитов и мак­рофагов из клеток-предшественников, а гранулоцитарно-моноцитарный КСФ стимулирует формирование гранулоцитов и макрофагов из их общих предшественников.

Интерфероны (ИФ) были открыты как противовирусные аген­ты. Затем были обнаружены их иммунорегулирующие свойства. Су­ществует три разновидности ИФ

У здоровых людей ИФ в крови не обнаруживаются. Их уровень повышен при красной волчанке, ревматоидном артрите, склеродер­мии. Наличие интерферона в крови этих больных увеличивает рези­стентность к вирусным инфекциям и опухолям, но неблагоприятно сказывается на развитии аутоиммунных процессов, свойственных этим заболеваниям.

Препараты интерферонов используются для лечения лейкемий и некоторых других онкологических процессов. Для усиления противо­вирусной защиты используют средства, повышающие продукцию собственного интерферона (интерфероногены). В качестве индукто­ров эндогенного интерферона применяют противовирусные вакцины, препараты РНК и ДНК.

Цитотоксины.Такое название получили цитокины группы фак­торов некроза опухолей (ФНО), который был впервые обнаружен как компонент сыворотки крови животных, стимулированных бактерий­ным токсином, вызывающий некротические процессы в опухолевой ткани. ФНО служит медиатором ответа организма на микробную инвазию. Эндотоксины (липиполисахариды) микробов стимулируют клетки-продуценты к образованию ФНО, который, в свою очередь, обеспечивает хемотаксис фагоцитов в инфицированную ткань и уси­ливает фагоцитоз возбудителей. В настоящее время известно, что ФНО составляют по крайней мере две группы (альфа и бета) медиаторов, продуцируемых активированными макрофагами, естественными кил­лерами, а также лимфоцитами, нейтрофилами и тучными клетками.

Завершая рассмотрение цитокинов и их эффектов, необходимо подчеркнуть, что в механизмах иммунитета участвуют две группы противоположно действующих цитокинов. Одна группа — провоспалительные цитокины (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8 и другие лимфокины, ФНО-а, а также ИФ), стимулируя разные клетки и механизмы, усиливают врожденную неспецифическую защиту, воспаление, способствуют развитию специфических иммунных реакций. Вторая функциональная группа — противовоспалительные цитокины (ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13, ТРФ) подавляет развитие как неспецифических, так и специфических иммунных реакций.

Адгезины. Среди факторов, определяющих прямые контакты клеток орга­низма между собой и с представителями микрофлоры, существенную роль играют молекулы адгезии или адгезины. Предполагается, что в эволюции живого появление молекул адгезии сделало возможным возникновение мно­гоклеточных организмов. Более 90% микробов, составляющих нормальную микрофлору человеческого организма, обитают в нем благодаря молекулам адгезии. Блокирование адгезии патогенных микроорганизмов к клеткам и тканям организма — один из основных путей антимикробной защиты. Моле­кулы адгезии экспрессируются на мембранах клеток, определяя их способ­ность контактировать с другими клетками и неклеточными субстратами. Ре­цепторами молекул адгезии в организме могут быть другие молекулы адгезии на поверхности клеток, углеводные компоненты мембран, иммуноглобулины. Количество молекул адгезии и рецепторов к ним увеличивается при антиген­ной или любой другой активации клеток.

В ходе иммунного ответа молекулы адгезии определяют контакты антиген-представляющих клеток с лимфоцитами и лимфоцитов между собой. Молеку­лы адгезии входят в состав рецепторов иммунокомпетентных клеток и опреде­ляют тропность клеток иммунной системы к определенным тканям или орга­нам — хоминг-эффект (англ. Ноте — дом).

Молекулы адгезии условно разделяют на группы: селектины, интегрины, молекулы суперсемейства иммуноглобулинов.

Селектины — семейство поверхностных молекул адгезии, определяю­щие присоединение клеток к углеводным компонентам других структур.

Интегрины — большая группа молекул, определяющая взаимодействия белок-белок.Интегрины играют роль в межклеточных контактах при воспалении, реакциях иммуните­та, аутоиммунных повреждениях тканей, процессах репарации. Интегрины экспрессируются на клетках опухолей и играют роль в процессах метастази-рования. Их определение используется для диагностики разных видов злока­чественных опухолей.

К молекулам суперсемейства иммуноглобулинов относится более 15 ва­риантов молекул, которые обозначаются заглавными латинскими буквами, соответствующими обозначению их функции: адгезии клетка-клетка или бе­лок-белок.

К молеку­лам адгезии суперсемейства иммуноглобулинов относятся СD4⁺, СD8⁺ моле­кулы Т-лимфоцитов, определяющие их контакты со структурами МНС II или I класса и дифференцировку этих двух классов Т-клеток между собой.

Адгезины формально не относятся к системе цитокинов, но обладают мно­гими сходными с ними функциями и участвуют в межклеточной кооперации.

Белки теплового шока

При воздействии на микробные и эукариотические клетки неблагоприятных стрессовых факторов - повышенной температуры, голодания, токсинов, тяжелых металлов, вирусов, в них формируют­ся защитные белки. Они получили название белков теплового шока , так как они были впервые обнаружены при тепловом воздействии на клетки.В результате повышаются термоустойчивость и резистентность клеток за счет за­щиты и коррекции поврежденных стрессом клеточных белков

Помимо поддержания резистент­ности клеток к шоковым воздействиям БТШ принимают участие в эндоцитозе вирусных частиц, процессинге антигенов, входят в состав некоторых рецепторных комплексов (стероидные рецепторы).