1.2. Особенности иммунологического воспалении у больных бронхиальной астмой
В настоящее время не вызывает сомнений ведущая роль хронического воспаления в развитии бронхиальной астмы (БА) у генетически предрасположенных к этому лиц (Чу(алии А.Г., 1994; Немцов В.И., Качанова Т.В., 1996; Федосеев Г.Б., 1996; Djukanovic R.
et al., 1990; Kay A.B., 1991; Barnes P.J., Liew F.Y., 1995). Бронхиальная астма представляет собой хроническое заболевание, основой которого является воспалительный процесс в дыхательных путях с участием разнообразных клеточных элементов, в особенности тучных клеток, эозинофилоа и Т- лимфоцитов (GINA, 2004).Это воспаление ведет к формированию неспсцифичсской г ииерчувстви-тсльности и гиперреактивности бронхов - одному из основных звеньев патогенеза этого заболевания (Чучалин А.Г., 1994; Федосеев Г.Б., Немцов В.И.,
1995; Чучалин А.Г., 1997; Corrigan С, Kay А., 1991). Большинство исследователей считают, что воспаление у больных бронхиальной астмой является результатом взаимодействия клеток воспаления (эозинофилов, тучных клеток, лимфоцитов, макрофагов, нейтрофилов, тромбоцитов) и их медиаторов (Федосеев Г.Б., Немцов В.И., 1995; Corrigan С, Кау А., 1991; Bussc W.W., Scdwick J.В., 1992; Dolcn W.K.,1996; Kraft M. et al., 1996). По современным представлениям именно межклеточная кооперация является необходимым условием развития воспалительного процесса при БА (Пужко С.Г., 1996; Ayudilck R. et al., 1993; DuBuske LM, 1995), ключевая роль в формировании этого воспаления отводится эозинофилам, тучным клеткам и Т-лимфоцитам (Международный консенсус, 1995; Жданов В.Ф., 1996), с последующей секрецией и активацией цитокинов и других медиаторов, способствующих хро-низации воспаления (Ласица О.И., Ласица Т.С, 2001).
Эозинофилы принимают самое активное участие в воспалительной реакции, развивающейся в дыхательных путях больных бронхиальной астмой (Bousquct J. et al., 1990, 1991; Busse W.W., Scdwick J.B., 1992; Corns P., Dark I., 1993).
Эозинофилы, присутствующие в дыхательных путях больных БА, находятся в активированном состоянии, что подтверждается экспрессией на их поверхности активационного маркера CD69 (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 1996, 1998). Стимуляцию эозинофилов способны вызывать различные хемоаттрактанты, включая С5а, LTB4, IL-5 и IL-2 (Wcllcr P.P., 1991; Rand Т.Н. ct al., 1991; Ebisawa M. et al., 1994). Активированные эозинофилы продуцируют большое количество провоспалительных медиаторов (липиды, катионные белки, кислородные радикалы), которые являются крайне токсичными для эпителия бронхов (Adelroth Е. et al., 1990; Weller P.F., 1991; Gleich G.J., 2000). Кроме цитотоксического действия, катионные белки эозинофилов (МВР и 1:СР) вызывают дегрануляцию тромбоцитов, индуцируют высвобождение гистамина из тучных клеток и базофилов, а также генерацию супероксид аниона и высвобождение нейтрофилами лизосомальных энзимов (Gleich G.J., 2000). Ответ эозинофилов на активацию запуском респираторного взрыва приводит к генерированию токсических кислородных радикалов: О2", Н202> 02, ОН" (Doclman C.J., Bast А., 1990; Hagcman JJ. et al., 1992). При этом выраженность респираторного взрыва в ответ на большинство стимуляторов в эозинофнлах больше, чем в нейтрофилах (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001). Кроме того, эозинофилы являются источником множества цитокинов (GM-CSF, IL-3, IL-5,1L-6, TGFa, TGFP), которые поддерживают хроническое воспаление и способствуют развитию фиброза легких (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001).Тучные клетки играют центральную роль в патогенезе аллергического воспаления у больных БА (Федосеев Г.Б., Немцов В.И., 1995; Holgatc S.T. et al., 2000). Взаимодействие аллергена со специфическими антителами класса IgE, связанными с мембраной тучных клеток через высокоаффинный рецептор FccRl, инициирует активацию тучных клеток, что вызывает генерацию медиаторов и их выброс (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001; Valent Р., 1995). Большинство этих медиаторов, помимо способности вызывать сокращение гладкой мускулатуры бронхов, повышают проницаемость сосудов, вызывают хемотаксис эозинофилов и нейтрофилов (Ramos B.F.
et al., 1990, 1991), действуют как вазодилятаторы (Lamanske R., Kaliner М., 1982; White M.V., 1990). Нейтральные протсазы тучных клеток, особенно трип iаза, которая содержится в 25% гранул, влияют на хроническое воспаление при БА, повышая сосудистую проницаемость, хемотаксис эозинофилов и секрецию медиаторов, увеличивая экспрессию молекул адгезии (ICAM-1) и IL-8 на эндотслиальных и эпителиальных клетках и усиливая пролиферацию фиб-робластов (Inoue Y. et al., 1996; Holgatc S.T. et al., 2000). На сигнал активации тучные клетки отвечают также синтезом и секрецией ряда цитокинов (IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, TNFa, TGF0) (Bradding P. et al., 1995; Bradding P., 1996; Bradding P., Holgatc S.T., 1996, 1999) и хсмокннов (факторы хемотаксиса эозинофилов и нейтрофилов), которые привлекают другие клетки воспаления (Федосеев Г.Б., Немцов В.И., 1995; Holgatc S.T., 2000). Хотя количество тучных клеток у больных БА легкой и средней тяжести не повышается по сравнению со здоровыми лицами, имеются доказательства активации тучных клеток при бронхиальной астме (Djukanovic R. et al., 1990; Bradley B.L. ct al., 1991). Так при ультраструктурных исследованиях показана дегрануляция тучных клеток дыхательных путей у больных ISA (Drovak A.M. ct al., 2001), a также повышение уровня гистамина, триптазы и LTC4 в бронхоальвеолярном лаважс этих пациентов (Gratziou С el al., 1993). Было выявлено, что способностью к продукции IL-4 обладают тучные клетки только больных БА, но не здоровых лиц (Фрсидлин И.С., Тотолян А.А., 2001; Okayama Y. et al., 1995). Кроме того, IL-5, продуцируемый тучными клетками, активирует эозинофи-лы и таким образом участвует в индукции хронического воспаления при БА (Okayama Y. et al., 1995; Tachimoto H.,1997).Система мононуклеарных фагоцитов, объединяющая моноциты и тканевые макрофаги (для легких - альвеолярные макрофаги), также играет важную роль в патогенезе воспаления при бронхиальной астме (Mazzarella G. et al., 1993; Lane S.J. ct al., 1994), хотя известно, что основной функцией моноцитов/макрофагов является участие в нсспецифической защите от патогенных микроорганизмов и в запуске специфического иммунного клеточно-опосредованного ответа на чужеродный антиген (Фрейдлии И.С., 1998).
Важнейшими рецепторами на поверхности мембраны моноцитов/макрофагов являются 1-су-рецепторы, способные связывать иммунные комплексы. Особое внимание в литературе последних лет уделяется низкоаффинному рецептору FccRII (CD23), который способен связывать иммунные комплексы, включающие IgE (Fratazzi С. ct al., 1998). Связывание таких иммунных комплексов с рецептором CD23 ведет к ускоренной транскрипции генов TNFa и IL-lp и резкому усилению их продукции моноцитами периферической крови (Фрейдлин И.С., Тотолян А. А., 2001). Альвеолярные макрофаги больных Б А, несущие повышенное количество FccRII, могут связывать антигенспецифи-ческис IgE и при контакте с соответствующим антигеном секретировать ли-зосомные гидролазы и нейтральные протсиназы, обладающие повреждающим действием на ткани (Mazzarella G. et al., 1993). Альвеолярные макрофаги, активированные под влиянием TNFa или IL-4 при БЛ, способны продуцировать особый цнтокин - фактор стволовых клеток (SCF), который является индуктором пролиферации, дифференцировки и активации тучных клеток (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001). Активация макрофагов происходит под действием Thl цптокинов (IL-2, IFNy, GM-CSF, TNFa). Активированные макрофаги начинают синтезировать и секретировать широкий спектр разрушительных ферментов (Lans D.M., Rocklin R.H., 1989). Параллельно они продуцируют высокотоксичные реактивные кислородные радикалы (Calhoun W., Bush R., 1990; Drost E. et al., 1991; Daniliak I.G. ct al., 1994). Одновременно активированные макрофаги продуцируют и секретируют провоспалитсльные цитокины: IL-1, TNFa, IL-6, IFNa (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001). Причем для альвеолярных макрофагов характерен ранний синтез IL-6, который способствует дифференцировке ТЫ) лимфоцитов в Th2, что особенно важно для развития аллергического воспаления (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001). Необходимо отметить, что альвеолярные макрофаги и моноциты периферической крови являются основными продуцентами TNFa (Фрейдлин И.С., 1998; Mazzarella G.
et al., 1993). Этот плюрипотентный ировоспа-литсльный цнтокин выполняет важнейшие функции в период запуска воспаления: активирует эндотелий; повышает экспрессию молекул адгезии на эи-дотслиальных клетках; способствует адгезии лейкоцитов к эндотелию; активирует лейкоциты; индуцирует продукцию других провоспалнтельиых цптокинов, обладающих синергидным действием (IL-1, IL-6, IFN-fi, GM-CSF) (Фрейдлин И.С., 1998). Альвеолярные макрофаги интенсивно продуцируют и секретируют молекулы хсмоаттрактаитов: LTB^, PAF, PGD2, IL-8, которые участвуют в рекрутировании воспалительных клеток в альвеолы легких (Фрейдлин И.С, Тотолян А.А., 2001). IL-8 представляет собой хемоаттрак-тант для нейтрофилов, базофилов и Т-лимфоцитов (Baggiolini М., Clark-Lewis L., 1992). В последние годы появилась информация о том, что IL-8 также является хемоаттрактантом и для эозинофилов (Schaufstaffcr I.U., CochzangC.G., 1990; Shutc J.K. ct al., 1997), а его уровень в крови коррелирует с тяжестью течения БА (Vrugt В. et al., 1996).
Хотя нейтрофилы, вероятно, не являются основной клеткой в патогенезе БА, они могут быть вовлечены в воспалительную реакцию при различных вариантах этого заболевания (Fukuda К. et al., 1989; Fujisawa Т. et al., 1990). В настоящее время показано, что в мокроте и лаважной жидкости больных БА помимо эозинофилов часто обнаруживается повышенное количество нейтрофилов (Sandstrom Т. et al., 1992; Fahy J.V. ct al., 1995; Frangova V. et al., 1996), причем абсолютное количество нейтрофилов оказывается большим, чем эозинофилов (Морбакиева Д.М., Бримкулов Н.Н., 1991). Поздняя астматическая реакция проявляется значительным нарастанием нейтрофилов в дыхательных путях (Sussman G., 1991) и сочетается с выраженной гиперреак-тивностью бронхов (Hallahan A.R. et al., 1990; Frangova V., Sacco О. et al., 1996).
В последние годы накопились данные, позволяющие расширить и конкретизировать представление о месте нейтрофилов в межклеточной кооперации при развитии аллергического воспаления (Пужко С.Г., 1996).
Так, на поверхности нейтрофилов были обнаружены различные группы мембранных рецепторов, среди которых рецепторы к IgG (FcyRlI и FcyRIIIB) и IgA (FcaR) (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001; Pctroni К.С. ct ah, 1989). Несмотря на отсутствие классических рецепторов для IgE (FccRI и FccRII), эти клетки способны взаимодействовать с IgE посредством присутствующего на мембране специального IgE-связывающего белка - Мас-2/с, что может приводить к активации нейтрофилов иммунными комплексами, в состав которых входит IgE (Truog M.J. et al., 1994). На поверхности нейтрофилов имеются специфические рецепторы для IL-8 (Djeu J.Y. et al., 1990), LTB4, рецепторы для компонентов комплемента и TNFa. Многие исследователи отмечают, что медиаторы воспаления, участвующие в патогенезе БА, такие как PAF, цитокины, хсмокины, LTB4, фактор комплемента С5а, гистамин и его метаболиты, оказывающие хемотактическое воздействие на эозинофилы (Wcllcr P.F., 1991;Ebisawa M. ct al., 1994), в той или иной степени могут оказывать подобное действие и на нейтрофилы (Sehmi R. et al., 1991). Другими словами оба типа клеток могут рекрутироваться хемокинами, выделяемыми воспалительными и иммуиоэффекторными клетками дыхательных путей. (Frangova V. et al., 1996). В настоящее время получены убедительные данные о способности нейтрофилов модулировать клеточный и гуморальный иммунитет через синтез и продукцию иммунорегуляторных цитокинов таких, как TNFa, IL-la и lL-ф, TGFP, GM-CSF, IL-6,1L-12, IL-8 и других (Cassatella М.Л. et al., 1993; Lloyd A.R. et al., 1995; Scapini P. ct al., 2000). Многие исследователи рассматривают нейтрофил как клетку-эффектор в системе каскадных реакций взаимодействия тучных клеток, макрофагов, лимфоцитов, тромбошпов, эозинофилов (Lloyd A.R.., Oppenheim J.J., 1992; Yang D. et al., 2000) Так, например, медиаторы тучных клеток лейкотрисны не только привлекают нейтрофилы в зону воспаления, но и способствуют выделению ими активных форм кислорода (АФК) (Martin T.R. et al., 1989; Pamos B.F ct al., 1990; Martin T.R. et al., 1991), в свою очередь, активированные нейтрофилы стимулируют деграиу-ляцию тучных клеток, что замыкает «порочный круг» (Федосеев Г.Б., Немцов В.И., 1995; Ramos B.F. et al., 1991). При аллергических реакциях происходит также взаимодействие нейтрофилов и эозинофилов. В присутствии нейтрофилов in vitro усиливается выработка эозинофилами LTC.t (Klo-proggc Ed.H.F., 1989), который является мощным бронхоконстриктором (Федосеев Г.Б., Немцов В.И., 1995).
Центральное место в иммунологических реакциях при бронхиальной астме принадлежит лимфоцитам (Kelly С. ct al., 1989; Azzawi М. et al., 1990; Bradley B.L. ct al., 1991; Wilson J.W. et al., 1992), так как они являются единственными клетками организма, способными специфически распознавать собственные и чужеродные антигены и отвечать активацией на контакт с ними (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 1996, 1998). Взаимодействие антигена со специфическими рецепторами иммуноглобулиновой природы на В-лимфоцитах является сигналом к их активации, дальнейшей дифференцировкс в плазматические клетки и продукции специфических антител - иммуноглобулинов, в том числе, IgE, то есть к гуморальному иммунному ответу (Ярилин А. А., 1999). Уникальными поверхностными маркерами В-лимфоцитов являются иммуноглобулиновыс антигенраспознающие рецепторы и некоторые кластеры дифференцировки (гетеродимеры CD19 и CD20, экспрессированные на всех В-лимфоцитах) (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001). Т-лимфоциты выполняют центральную функцию специфического распознавания и связывания анп.гена, что ведет к их активации, пролиферации и дифференцировке в регуляторные или эффекторные Т-лимфоциты, участвующие далее во всех формах иммунного ответа (Ярилин А.А., 1999). Анти-генраспознающнй Т-клсючный рецептор - главная структура на поверхности Т-лимфоцита - ассоциирован с комплексом трансмембранных пептидов -CD3, который представлен на поверхности всех Т-лимфоцитов (Фрейдлин И.С, Тотолян А.А., 2001). Кроме того, на поверхности Т-лимфоцитов имеется несколько дополнительных мембранных молекул (CD4 и CD8), которые выполняют функции корсцепторных структур. С наличием на поверхности зрелого Т-лимфоцита этих молекул связано деление Т-клсток на 2 субпопуляции: CD4+ Т-хелперы (Th) и CD8+ цитотоксические Т-лимфоциты (Тс) (Ярилин А.А., 1999) Активированные Т-лимфоциты приобретают ряд изменений поверхностного фенотипа, в том числе на их мембране экспрсссиру-ются высокоаффинные рецепторы для IL-2 (CD25) (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001). В процессе дифференцировки активированных Т-лимфоцитов происходит их поляризация на 2 субпопуляции: Т-хелперы 1 (ТЫ) и Т-хелперы 2 (Th2) (Фрейдлин И.С., 1998). ТЫ лимфоциты приобретают способность активировать макрофаги и участвуют в клеточном иммунном ответе. Th2 лимфоциты активируют В-лимфоциты к продукции специфических антител - иммуноглобулинов, то есть участвуют в гуморальном иммунном ответе (Lee S.C. et al., 1999). Таким образом, формируются 2 конкурирующие субпопуляции Т-хелперов, каждая из которых продуцирует свои собственные аутокриииые ростовые факторы и цитокины, способные противодействовать диффсрснцировкс и активности другой субпопуляции (Morel Р.А., Oriss Т.В., 1998; Munraille Е., Leo О., 1998). Дифференцировка предшественников в одну из субпопуляций Т-хелперов зависит от того, какой из цитокинов превалирует в их микроокружении: IL-4 или IFNy. 1L-4, раннюю продукцию которого обеспечивают активированные тучные клетки, индуцирует дифференцировку Th2 и ингибирует дифференцировку ТЫ лимфоцитов. IFNy в синергизме с IL-12 (Mehrotra Р.Т. ct al., 1995) способствует диффсрснцировкс в ТЫ и ингибирует дифференцировку Th2 лимфоцитов (Muraille Е., Leo О., 1998). Основным источником IL-12 являются антигенпрезеитирую-щие клетки (ЛПК), в частности макрофаги (Braun М.С. et al., 2000). Раннюю продукцию IFNy, необходимого для поддержания продукции макрофагами IL-12 и дифференцпровки ТЫ лимфоцитов, обеспечивают активированные IL-12 естественные киллеры (CD16+ лимфоциты) (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 2001). Две альтернативные субпопуляции Т-хслпсров отличаются друг от друга по превалирующей продукции определенных цитокинов, по экспрессии рецепторов для цитокинов и по используемым сигнальным путям (Lee S.C., 1999). ТЫ цитокины (IFNy, TNFa, GM-CSF, IL-2, основной - IFNy) усиливают функции макрофагов и ингибируют В лимфоциты (Orris Т.В. ct al., 1997). Th2 цитокины (IL-4, IL-10, IL-13) оказывают позитивное действие на В лимфоциты, индуцируют их дифференцировку и пролифирацию. 1L-4 также участвует в переключении синтеза Ig на IgGi и IgE (Lee S.C. et al., 1999). В настоящее время считается общепризнанным, что у больных БА имеет место изменение функции Т-хелперов в виде преимущественной активации Th2 по сравнению с ТЫ (Фрейдлин И.С., Тотолян А.А., 1996; Kline J.N., 1994; Corrigan C.J., 1999; Colavita A.M. ct al., 2000), что сопровождается усилением гуморального (антитсльного) иммунного ответа. Установлено, что у больных БА недостаточность Т-хелперов! (Th-1) приводит к снижению синтеза ИФН-у. Кроме того, активация макрофагов при выраженном воспалении может привести к усилению синтеза ими фактора гиперактивности, что в свою очередь ингибирует синтез иммунного интерферона (Гуляр С.А.
и др., 1999)
Преобладание Th2 над ТЫ лимфоцитами у пациентов с астмой приводит к избыточной активации В-лимфоцитов и развитию IgE-зависимых реакций, что является основной чертой иммунитета, характерного для больных БА (Colavita A.M. et al., 2000; Laffer S. ct al., 2001). Цитокинопосрсдованная гиперпродукция IgE играет важную роль в патогенезе аллергического воспаления при БА (Глобальная стратегия, 1996, Гущин И.С. , 1998). Именно IgE, по мнению большинства авторов (Гуляр С. А., 1999, Тотолян А.А., 1998, Madden J.W., 1964,) является основным патогенетическим звеном в механизме развития каких-либо воспалительных реакций при всех клинических вариантах БА (Тотолян А.А., 1998).
Таким образом, уменьшение выраженности Th-2 зависимых реакций представляется патогенетически важным для уменьшения воспаления при БА.