стр. 1
(всего 2)

СОДЕРЖАНИЕ

>>


НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ



Серия МЕДИЦИНА

АЛЛЕРГИЯ,
АСТМА И
КЛИНИЧЕСКАЯ
ИММУНОЛОГИЯ

№ 8

Первый всероссийский симпозиум
"ФИЗИОЛОГИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ"
15-16 июня 2000 года, г. Москва









Москва 2000
Российская Академия наук
Отделение физиологии Российской Академии наук
(Проблемная комиссия по физиологии иммунной системы)
Государственный научный центр Российской Федерации - Институт иммунологии Минздрава России






Первый всероссийский симпозиум
"ФИЗИОЛОГИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ"
15-16 июня 2000 года, г. Москва














Москва 2000
ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящий тематический номер журнала вошли материалы лекций и докладов*, прочитанных на первом Всероссийском симпозиуме "Физиология иммунной системы" (Москва, 15-16 июня 2000 года), проведенном по инициативе вице-президента РАН академика Р.В.Петрова и академика-секретаря отделения физиологии РАН академика Ю.В.Наточина и в соответствии с постановлением Бюро отделения физиологии РАН (№27 от 19 апреля 2000 года).
Здесь я хотел бы еще раз подчеркнуть, что современная иммунология как наука качественно отличается от того предмета, который исторически возник в недрах микробиологии. Современная иммунология - наука физиологическая.
Действительно, иммунитет - это физиологическая реакция, направленная на поддержание постоянства внутренней среды организма, т.е. его гомеостаза, что является естественным условием существования многоклеточных, в частности, высших позвоночных.
В самом деле, функция иммунной системы состоит в сохранении внутренней среды организма от продуктов чужеродной генетической информации, именуемых антигенами (см. схему).



























Наиболее очевидной является роль иммунной системы в защите организма от внешней агрессии, связанной с заражением различными инфекционными агентами (вирусы, бактерии, паразиты и т.д.) Однако, не меньшее значение имеет иммунная защита от внутренней агрессии, ассоциированной с модифицированными, мутантными и трансформированными, прежде всего, опухолевыми клетками.
В организме человека содержится порядка 1013 лимфоцитов - главных клеток иммунной системы. Иначе говоря, примерно каждая 10-я клетка тела - лимфоцит. Каковы принципы функционирования лимфоцитов? Физиологический принцип устройства иммунной системы - органно-тканевой-циркуляторный. То есть, иммунная система состоит из специализированных органов с организованной внутренней структурой. При этом, лимфоциты не находятся в лимфоидных органах постоянно, но интенсивно рециркулируют между лимфоидными органами и нелимфоидными тканями через лимфатические сосуды и кровь и взаимодействуют друг с другом и нелимфоидными клетками. Поэтому в рамках симпозиума были обсуждены следующие проблемы:

* Физиология иммунной системы.
* Центральные и периферические органы иммунитета: взаимодействие, участие в межсистемной регуляции.
* Иммунокомпетентные клетки: субпопуляционная организация, рецепторные структуры и маркерные молекулы.
* Молекулярные основы иммунологических реакций (взаимодействие иммунокомпетентных клеток и их активация, распознавание чужеродности, апоптоз).
* Цитокины - роль в функционировании системы иммунитета.
* Физиологическая роль главного комплекса гистосовместимости и регуляция иммунного ответа.
* Физиология иммунной системы и экология.

Указанные проблемы нашли отражение в сообщениях, представленных ведущими иммунологими России, разрабатывающими актуальные вопросы физиологии иммунной системы.
Активность аудитории, выступления участников Симпозиума и деловое обсуждение сделанных сообщений показали целесообразность проведения совещания, актуальность рассмотренных проблем, их значимость для понимания физиологических закономерностей функционирования иммунной системы. Проведенный первый в России Симпозиум по физиологии иммунной системы подытожил стремительно накапливающиеся факты по изучению фундаментальных особенностей строения и функций иммунной системы, наглядно продемонстрировал принадлежность иммунологии к разряду физиологических дисциплин.


Председатель проблемной комиссии РАН
по физиологии иммунной системы
Научного совета по физиологическим наукам РАН
академик РАМН

Р.М.Хаитов

СИСТЕМА ГЕНОВ HLA И РЕГУЛЯЦИЯ ИММУННОГО ОТВЕТА
Хаитов Р.М., Алексеев Л.П.
Государственный научный центр - Институт иммунологии МЗ РФ, Москва

Представлены современные представления о физиологической роли главного комплекса генов гистосовместимоcти человека (системы HLA), осуществляющего регуляцию иммунного ответа на различных его этапах и принимающего непосредственное участие в обеспечении генетического разнообразия человечества, что в свою очередь, необходимо для его выживания как вида.

Анализ физиологической роли иммунного ответа, представленный в работах, содержащихся в данном номере журнала, несомненно, свидетельствует о том, что регуляция иммунного ответа является одной из основных физиологических функций организма. Эта функция принадлежит генам так называемого, главного комплекса гистосовместимости человека. При этом следует принять во внимание, что само это название отражает скорее историю открытия данной генетической системы, чем ее основную функцию. Дело в том, что история открытия первых продуктов генов главного комплекса гистосовместимости (MHC - от Major Histocompatibility Complex) у человека, называемых антигенами HLA (от Human leucocyte antigens), связана именно с появлением и развитием трансплантационной иммунологии, когда возникла необходимость подбора тканесовместимых пар донор и реципиент. Сегодня же мы знаем, что роль системы HLA в отторжении трансплантата является лишь одной из частных физиологических функций этой системы, а основная же ее функция - это регуляция иммунного ответа [6]. В 80-х годах даже дискутировался вопрос о переименовании системы HLA в главный комплекс генов иммунного ответа человека, но, учитывая то, что старое историческое название давно укоренилось среди исследователей, решено было не менять его.
По современных представлениям система HLA, обеспечивая регуляцию иммунного ответа, осуществляет такие важнейшие физиологические функции как взаимодействие всех иммунокомпетентных клеток организма, распознавание своих и чужеродных, в том числе, измененных собственных, клеток, запуск и реализацию иммунного ответа и, в целом, обеспечивает выживание человека как вида в условиях экзогенной и эндогенной агрессии [10].
Все многообразие указанных функций обеспечивается строением главного комплекса гистосовместимости.
Система HLA, открытая более чем 40 лет назад, по-прежнему остается одной из самых сложных, наиболее хорошо изученных и, вместе с тем, загадочных генетических структур в геноме человека. Так, если еще в 1987 году расстояние между его условными границами оценивалось в 2000 kb, то на сегодняшний день оно расширено более чем в 2 раза, причем протяженность отдельных его элементов - генных кластеров - колеблется в широких пределах в зависимости от HLA-гаплотипа [24].
Современная карта главного комплекса гистосовместимости человека, (класс II), отражающая представления на 1998 г. (Материалы Европейского рабочего совещания, Страсбург, 1998 г.), представлена на рис. 1. Следует отметить, что все HLA-гены разделяются на три группы, экспрессирующие охарактеризованные гены, псевдогены и гены с неустановленной функцией. На основании исследования главных комплексов гистосовместимости различных видов высших организмов был сделан вывод о том, что этот генный комплекс расширялся за счет дупликации, что в свою очередь давало определенные преимущества организмам с более полиморфной системой HLA в процессе эволюции. Однако вопрос о том, какие причины привели к подавлению экспрессии ранее функционировавших генов в составе МНС, остается открытым [19, 9].
Представления о строении системы HLA развивались и развиваются в течение всего периода ее изучения, однако, как указывалось выше, за последние годы произошел качественный скачек в развитии этой проблемы. Раньше, когда основным обьектом исследования могли служить только белки - HLA антигены, представления о комплексе генов HLA могли формироваться в основном на анализе косвенных данных, включающих изучение HLA-антигенов в популяциях, в семейном анализе, реакциях, субстрактом которых были HLA-антигены и т.д. Теперь, благодаря развитию молекулярной генетики и иммунохимии, появилась возможность не только проводить тонкий анализ HLA-антигенов, но и изучить сами гены HLA. Особенный прогресс в этом направлении произошел после открытия и внедрения в исследования в области изучения системы HLA метода ПЦР, позволяющего анализировать необходимые для исследований участки DNA, что, в свою очередь, открывало широкие возможности для быстрого и точного анализа молекулярного полиморфизма HLA [21].


















*Может отсутствовать, либо заменен на DRB5, DRB6

Рис. 1. Схема системы HLA

Прежде чем перейти к непосредственному описанию строения генов HLA, следует отметить, что внедрение в исследования системы HLA молекулярно-генетических методов не только позволило конкретизировать представления о системе HLA, но и значительно расширило представления о ее полиморфизме, при этом были открыты многие новые аллели классов I, II и III, и общее количество только известных HLA-специфичностей классов I и II увеличилось более чем в 6 раза. Как следует из схемы 1, аллельные варианты HLA классов I и II входят в несколько генетических локусов. Так, в классе I имеется 3 локуса HLA-A, -B и -C. В класса II основными локусами являются HLA-DR, DQ и DP, а также открытые в более позднее время DM, LMP и TAP. Три последних локуса обеспечивают такую важнейшую функцию, как процессинг и экспрессию HLA-антигенов, на поверхности клеток. Класс III включает в себя гены, кодирующие факторы комплемента, фактор некроза опухолей и некоторые другие [6].
Физиологическая функция аллелей и кодируемых ими HLA-антигенов, относящихся к различным классам HLA, в значительной степени различается. Так, антигены HLA класса I и II принимают участие во взаимодействии между иммунокомпетентными клетками в процессе иммунного ответа. Но антигенам класса I принадлежит также и физиологическая функция обеспечения взаимодействия между всеми другими ядросодержащими клетками организма, вплоть до взаимодействия нейрон-синапс. Тем самым с помощью системы HLA обеспечивается целостное функционирование не только иммунной системы человека, но и организма в целом [15].
Что касается обеспечения развития самого иммунного ответа, то роль антигенов системы HLA здесь первостепенна. Дело в том, что именно молекулы антигенов HLA обеспечивают презентацию, то есть представление иммунодоминантных пептидов, являющихся продуктом внутриклеточного протеолиза чужеродных антигенов, против которых и будет развиваться иммунный ответ. Этой функции антигенов системы HLA способствует само строение ее молекул, которое несмотря на выраженное различие в структуре молекулы HLA-антигенов класса I и II, позволяет образовать на внешнем ее конце так называемую пептид-связывающую бороздку, в которой и удерживается представляемый для распознавания пептид [6].
На рисунке 2 приведена принципиальная схема представления пептидов антигенами HLA класса I (справа) и класса II (слева). Как следует из рисунка, общим для антигенов класса I и II является следующее. Антиген-представляющая клетка осуществляет свое специфическое взаимодействие, представляя пептид в контексте собственной HLA-молекулы, идентичной таковой на клетке, воспринимающей информацию. Именно за установление этого феномена, названного феноменом двойного распознавания Цинкернагель и Догерти получили Нобелевскую премию. Действительно, установление этого феномена явилось ключевым моментом в понимании основ физиологической регуляции иммунного ответа. В то же время на рисунке 2 видны и существенные различия между взаимодействием, обеспечиваемым в процессе иммунного ответа антигенами HLA класса I и II. Во-первых, антигены HLA класса II обеспечивают взаимодействие антиген-презентирующей клетки с Т-хелпером, а антигены HLA-класса II c Т-эффектором-киллером, а во-вторых, помогают им в этом различные молекулы ко-рецепторы - CD4 для Т-хелперов и CD8 для Т-киллеров. Естественно, что различным явится и эффект этого взаимодействия. Так, распознавание пептидов в контексте молекулы HLA класса II ведет к формированию популяции Тh1- и Тh2-клеток, одни из которых индуцируют развитие гуморального иммунного ответа, а другие явятся необходимым компонентом в индукции Т-киллеров. Что же касается антигенов гистосовместимости класса I, то Т-киллер, индуцированный против иммунодоминантного петида, экпрессированного на поверхности клеток-мишеней в контексте HLA-антигенов класса I, идентичных таковым, экспрессированным на Т-киллере, уничтожит их. Следует еще раз подчеркнуть, что оба эти важнейших звена "нормального", т.е. физиологического иммунного ответа строго ограничены HLA-набором каждого конкретного человека. В том случае, если пептид был бы представлен для распознавания клеткой, отличающейся по HLA-антигенам от распознающих клеток, то иммунный ответ развивался бы против этих представляющих клеток.



















Рис. 2. Схема распознавания комплекса антигенного пептида с молекулами МНС I и II класса
рецептором и корецептором Т-лимфоцита

Как указывалось выше, большое значение для формирования современных представлений о физиологической роли HLA-антигенов имело установление роли "новых" HLA-антигенов DM-, LMP-, и TAP-генов в процессинге и экспрессии HLA-антигенов, что в свою очередь, позволило конкретизировать представление о реализации функции HLA-антигенов. Их функция хорошо видна на рис. 3.



























Рис. 3. Процессинг и экспрессия комплекса HLA-пептид
Так, из числа антигенов, кодируемых системой HLA, первыми в систему процессинга антигенов включаются продукты локуса LMP (гены LMP2, LMP7), инкорпорируемые под влиянием ?-интерферона в протосомы [12]. Функция данных молекул состоит в том, что они регулируют размер и специфичность пептидов, приводя их в "соответствие" со связывающими сайтами молекул МНС класса I [25; 12]. Молекулы МНС класса I синтезируются в цитозоле клетки, где до появления соответствующего пептида, находятся в связи с так называемым тирозин-калретикулиновым комплексом. После связывания с пептидом происходит высвобождение молекул HLA и транспорт на поверхность клеток с помощью недавно открытых, так же кодируемых МНС, "пептидных насосов" ТАР (от транспортеров, ассоциированных с антигенным процессингом) [11]. В отличие от молекулы класса I, обе цепи молекулы МНС класса II синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме, откуда, после их временного соединения с третьей инвариантной цепью, они транспортируются в эндоцитарный компартмент, где они или встречаются и затем связываются с пептидом или же (если этого не произошло) деградируют в лизосомах. После связи с пептидом, заменяющим инвариантную цепь, молекулы МНС класса II переходят на клеточную мембрану [12]. Вытеснение петидом инвариантной цепи молекул HLA класса II обеспечивают белки, также кодируемые системой HLA и названные HLA-DM. Эти белки катализируют замену "временного" пептида инвариантной цепи на специфический пептид [12].
Следует отметить, что три недавно открытых локуса HLA TAP, DM и LMP играют важнейшую роль в экспрессии молекул HLA на клетки и тем самым участвуют в развитии иммунного ответа.
По-видимому, с нарушениями их функций связаны некоторые формы иммунодефицитных состояний человека, в основе которых лежит потеря возможности экспрессии HLA на иммунокомпетентных клетках [20].
Потеря способности к экспрессии молекул HLA на мембранах клеток является также одним из основных патогенетических звеньев развития онкологических заболеваний.
Как указывалось выше, в целом связь между молекулами HLA и пептидами имеет много общего для антигенов HLA класса I и II. Однако и здесь имеются серьезные отличия.
Так, пептид удерживается в связывающей складке молекулы HLA класса I, как за счет связи его N- и C-окончаний с определенной последовательностью аминокислотных остатков "аллель-специфического" участка МНС, а также связи боковых цепей пептида с боковыми карманами молекулы МНС. Длины пептидов, связывающихся с молекулой HLA класса I - 8-10 аминокислот [11].
Пептиды, связывающиеся с молекулой HLA класса II, более гетерогенны - 9-25 аминокислот. Связывающая бороздка молекул HLA класса II, в отличие от класса I, "открыта" для связывания с двух сторон, что создает возможность большего полиморфизма в связях HLA + пептид. Более того, в молекуле класса II зоны связывания могут выходить даже за связывающую складку. Все это дает возможность "аккомодации" более широкого спектра пептидов к молекулам HLA класса II по сравнению с классом I [12].
Переход исследований HLA на молекулярно-генетический уровень позволил по-новому взглянуть на физиологическую функцию системы HLA. Так, молекулы МНС приобретают стабильную форму и соответствующую трехмерную конфигурацию только после того, как в связывающий сайт ее складки встраивается пептид. Только после этого молекула МНС способна мигрировать на поверхность клетки, где она готова выполнить свои функции. Удаление пептида из пептид-связывающей структуры МНС, экспрессированной на клеточной мембране, нарушает ее трехмерную конфигурацию, лишая ее возможности функционировать и ведет к ее гибели [17, 23]. Комплекс МНС + пептид является чрезвычайно стабильным, очищается и кристаллизируется в единой структуре. Этот комплекс остается на поверхности клетки в течение нескольких недель, что позволяет многим "проходящим" Т-клеткам сканировать представляемый собственной молекулой МНС пептид. Наконец, каждый пептид связывается (и удерживается в складке) с участком, характерным для каждого из аллелей молекулы МНС и имеющим определенную последовательность аминокислотных остатков, участвующих в таком связывании. Таким образом, в связь с конкретным пептидом вовлекаются конкретные же участки антигенов - аллельные варианты молекул МНС, что по сути и является основой генетического контроля иммунного ответа. Это положение хорошо иллюстрируют данные о том, что пептид вируса герпеса связывается с гаплотипом HLA DQA1 0501/DQB1 2001, но не HLA DQA1 0201/DQB1 201, различие между которыми в DQA1 цепи составляет 15 аминокислотных остатков [19].
Установление этого факта и имеющаяся в настоящее время возможность анализировать аминокислотные последовательности всех аллельных вариантов антигенов HLA, включая определение их специфичности, а также структуру пептидов, определяющих специфичность различных чужеродных агентов, включая болезнетворные, позволяет заранее предсказать соответствие тех или иных пептидов тем или иным участком молекулы МНС. Таким образом, можно заранее предсказать генетическую отвечаемость или неотвечаемость на тот или иной агент.
В свою очередь это даст возможность не только заранее решить вопрос ответит ли данный индивидуум на вакцинацию против того или иного болезнетворного агента [6], но и решить вопрос насколько этот ответ будет физиологичен. Это, в свою очередь, позволит прогнозировать возможность развития ряда заболеваний аутоиммунного генеза (например, ревматоидный артрит и инсулин-зависимый сахарный диабет), в генезе которых, возможно, лежит также комплиментарность иммунодоминантных пептидов инфекционных агентов конкретным эпитопам аллелей HLA [16, 8].
Взаимная комплементарность иммунодоминантных сайтов различных инфекционных возбудителей и конкретных антигенов гистосовместимости является эффективным средством сохранения человека как вида в условиях постоянно изменяющегося генетического разнообразия микробного окружения, благодаря такому важнейшему свойству системы HLA, как ее экстремальный полиморфизм. Экстремальный аллельный полиморфизм системы HLA является "мощным механизмом вариабильности и естественного отбора" человека как вида и позволяет ему противостоять постоянно эволюционирующему множеству патогенов. Доказательством этого в историческом плане может служить почти полное вымирание целых народов (в первую очередь, американских индейцев в период открытия Америки), обладающих - как мы точно теперь знаем - весьма низким по сравнению с другими этническими группами полиморфизмом системы HLA.
В последние годы стало известно, что полиморфизм системы HLA, помимо ранее установленного межрасового и межэтнического различия, имеет также и внутриэтнические различия. Эти различия были выявлены при переходе на использование методов молекулярно-генетического HLA-типирования, которое позволяет определять более 2000 аллельных вариантов генов HLA, в то время как типирование, осуществляемое на уровне продуктов HLA-генов - HLA-антигенов, позволяло выявить всего лишь около 200 специфичностей. Следует также отметить, что молекулярно-генетический уровень генотипирования позволяет сегодня вплотную приблизиться к пониманию генетически обусловленной физиологической резистентности человека к определенным заболеваниям на популяционном уровне. В табл. 1 представлены данные по исследованию частоты встречаемости аллельных вариантов гена HLA DRB1*04 в 7 популяционных группах России. Выбор для анализа аллельных вариантов именно данного гена связан с тем, что с отдельными его аллелями HLA DRB1*0401, HLA DRB1*0404 и HLA DRB1*0405 ассоциирована предрасположенность к такому аутоиммунному заболеванию как инсулин-зависимый сахарный диабет (ИЗСД), в то время как с другим - HLA DRB1*0403 ассоциирована устойчивость к развитию заболеваний. Из представленных в табл. данных видно, что во всех популяциях, за исключением ненцев, высока частота аллеля HLA DRB1* 0401, но в трех из популяций саамы, тувинцы, ненцы - в отличие от других популяций - высока и частота аллеля-протектора (8,38; 5,35 и 7,16 соответственно). И именно в этих популяциях практически отсутствует заболеваемость ИЗСД. Аналогичная ситуация имеет место и в отношении двух других аллелей *0404 и *0405, частота первого из них является достаточно высокой у саамов и ненцев (5,33 и 10,14 соответственно), а частота аллеля *0405 повышена у тувинцев (5,75). Таким образом, протективный эффект является превалирующим по отношению к предрасполагающему.
Эта же таблица служит наглядным доказательством внутриэтнических различий по распределению аллелей HLA. Так, внутри русской популяции между москвичами и жителями Архангельской области имеются выраженные различия по аллелям HLA DRB1*0401 и *0404, причем, обе они имеют выраженную ассоциацию с предрасположенностью к ИЗСД, частота которого достаточно высока в обеих указанных группах.

Таблица 1

Частота встречаемости аллельных вариантов гена HLA-DRB1*04
в различных популяционных группах России



Русские
Поморы
Саамы
Татары
Мари
Тувинцы
Ненцы
04
11,64
35,37
33,52
17,78
16,34
28,74
17,39
0401*
3,80
16,21
9,14
5,61
12,65
12,13
0,73
0402
1,66
0
0,76
0,93
0
0
0
0403**
0,95
1,47
8,38
1,87
1,05
5,75
7,16
0404*
3,09
17,69
5,33
7,9
0,53
1,28
10,14
0405*
0
0
0
0
0
5,75
0
0407
1,66
0
0
0
0,53
0
0
0408
1,19
0
16,00
1,87
1,58
2,93
0
0410
0
0
0
0
0
1,28
0

* - ассоциация с предрасположенностью к ИЗСД
** - ассоциация с устойчивостью к ИЗСД
Таким образом, ясно, что полиморфизм системы HLA, характерный для каждой конкретной группы населения, оказывает существенное или даже определяющее влияние, на биологическую стабильность данной группы.
Помимо того, что как сказано выше, система HLA осуществляет регуляцию иммунного ответа на его начальных и продуктивных этапах, она также обеспечивает и такой "терминальный" этап регуляции как апоптоз различных типов антиген-презентирующих клеток (АПК). При этом следует отметить, что этот эффект касается как профессиональных АПК (макрофаги и CD34+ клетки, дифференцировавшиеся из моноцитов в культуре клеток, и дендритные клетки), так и В-лимфоциты.
Еще одной важнейшей "физиологической" функцией HLA DR-генов и кодируемых ими белковых молекул является регуляция иммунного ответа за счет участия в механизме HLA DR-опосредованного апоптоза различных типов АПК. Так, в ходе исследований, выполненных в самые последние годы коллективом исследователей, работающих под руководством проф. Д.Шаррона [13] было установлено, что блокирующее воздействие моноклонального антитела L243 на молекулы HLA-DR, экспрессированные на различных типах АПК, блокирует их апоптоз, определяемый с помощью изотиоцианата флуоресцеина, меченного аннексином V. Во всех указанных клетках после блокировки молекул DR отмечалась значительное снижение апоптоза. Следует отметить, что эффект HLA DR-опосредованного апоптоза дендритных клеток не изменялся даже при использовании высокой концентрации таких ингибиторов как z-VAD-fmk и z-DEVD-fmk. Авторы считают, что регуляция апоптоза дифференцирующихся АПК осуществляется через HLA-DR-молекулы и это может явиться решающим механизмом для ограничения жизни АПК.
При этом следует отметить, что роль HLA DR-антигенов не ограничивается регуляцией апоптоза "профессиональных" АПК, но они также принимают непосредственное участие в апоптозе В-лимфоцитов. В указанном выше исследовании, а также в докладе Mooney N. "Опосредованные HLA классом II сигналы в антиген-презентирующих клетках" [13] было доложено о том, что HLA DR-гены и кодируемые ими молекулы ответственны за "сигнал трансдукции", а именно за генерацию вторичных сигналов. Авторами было показано, что выявленные ими HLA DR-опосредованные сигналы приводят к активации теразин-киназы и внутриклеточному выбросу кальция, а также к продукции диацил-глицерола и активации семейства серин/трианин-киназы и протеин-киназы С (ПКС). Взаимоотношения между ПКС и HLA-DR-сигналами являются комплексными, поскольку HLA-DR-сигналы приводят к активации энзимов. По крайней мере, авторами была установлена активация 3-х изоформ ПКС (?, ?II и ?). Следствием этой активации является возрастание экспрессии HLA DR на клеточных мембранах, что, по мнению авторов, является одним из механизмов апоптоза. Таким образом, для В-лимфоцитов, по-видимому, помимо непрямого, включающего взаимодействие лигандов Fas/Fas, может существовать и прямой механизм HLA-DR-опосредованного апоптоза, не включающий эти рецепторы. Такое прямое взаимодействие может иметь значение для злокачественно перерожденных В-лимфоцитов, утративших экспрессию лиганда Fas.
Следует также отметить, что авторами данного исследования было установлено, что описанный выше HLA-DR-опосредованный апоптоз дендритных клеток также является результатом блокирования активации ?-изоформ ПКС.
Все эти данные в целом свидетельствуют в пользу ключевой физиологической роли HLA DR-молекул в регуляции апоптоза всех типов АПК. Последнее, по сути, является регуляцией одного из важнейших этапов развития иммунного ответа и еще раз свидетельствует в пользу того, что при современном уровне знаний о физиологической роли HLA DR-генов, можно считать, что именно они в действительности являются генами иммунного ответа человека.
Генам главного комплекса гистосовместимости, помимо вышеописанной физиологической функции генетического контроля специфического иммунного ответа, принадлежит еще ряд важнейших физиологических функций. Одной из них является генетический контроль качества иммунного ответа [9]. Это название появилось относительно недавно как один из разделов программы международных рабочих совещаний по изучению системы HLA. Ранее это направление, приоритет в котором принадлежит отечественным ученым, называлось ассоциированным с системой HLA контролем активности различных субпопуляций иммунокомпетентных клеток [5], что, в свою очередь, существенным образом сказывается на конечном уровне, т.е. на качестве иммунного ответа человека. При этом, естественно, следует помнить, что эта функция является "вторичной" и реализуется только в том случае, если организм человека генетически способен отвечать на данный агент.
Отдельно следует отметить, что, как стало известно в самое последнее время, главному комплексу гистосовместимости принадлежит существенная роль в регуляции активности популяции клеток, стоящих "на грани" между факторами, определяющими специфический и неспецифический иммунитет. Это - так называемые естественные клетки-киллеры (ЕКК).
Данной популяции клеток, как известно, принадлежит весьма существенная роль в обеспечении противоинфекционной, в первую очередь, противовирусной защиты организма. Они также несут ответственность и за обеспечение элиминации из организма мутирующих, в том числе, раковых клеток, которые распознаются клетками ЕКК по отсутствию или даже снижению на их поверхности МНС-антигенов [15, 22]. При этом следует отметить, что роль в запуске активности ЕКК-клеток играет не только уровень экспрессии, но и их специфичность. Существуют данные о том, что в организме имеет место своего рода "приспособление" популяции ЕКК-клеток к HLA-генотипу. Это приспособление происходит в процессе дифференцировки ЕКК-клеток, когда из их популяции элиминируются клетки, рецепторы которых не связываются с HLA-антигенами, входящими в генотип организма [15, 22]. Таким образом, избегается возможность повреждения собственных "нормальных" клеток, и активность ЕКК реализуется по отношении к клеткам с потерянной или ослабленной способностью экспрессии HLA-антигенов.
Другой важнейшей физиологической функцией, которая, впрочем, довольно тесно связана и с ее основной или, возможно, более известной функцией - контролем иммунного ответа, является участие системы HLA в репродукции человека.
Речь идет о роли генов МНС, и в частности HLA, в репродукции. Начальный этап этой роли не проявляется (во всяком случае, не описан) в отношении человека, но достаточно хорошо известен в отношении животных. Так, мыши, крысы и ряд других животных распознают своих сексуальных партнеров из сородичей и "осуществляют" дифференциацию между ними именно с помощью молекул HLA [7]. Причем, мыши и крысы "дифференциируют" различие не только на уровне МНС молекул класса I других животных, но и "улавливают" даже точечные мутации в этих молекулах. В настоящее время не совсем ясно, различаются ли сами полиморфные фрагменты молекул МНС 1 или одоранты, избирательно переносимые антигенами HLA класса I в мочу животных. Более вероятен последний вариант, так как обонятельные органы воспринимают только летучие вещества с молекулярной массой менее 1000 Д. Эта функция МНС системы у животных служит снижению инбридинга популяции животных, так как улавливание таковых, аналогичных собственным МНС-антигенам класса I, служит табу для сексуального контакта между животными. И хотя есть отдельные работы, которые свидетельствуют о возможности того, что и в человеческой популяции выбор супруга в отношении его идентичности по HLA антигенам является не случайным, все же следует констатировать, что обонятельные возможности человека как вида, по-видимому, значительно уступают таковым у представителей животного мира.
И поскольку у человека данный механизм по-видимому сильно ослаблен или утерян, возможность инбридинга резко возрастает, что особенно проявляется в "замкнутых" популяциях, какими до последнего времени являлись малые этнические группы населения, проживающие в трудно доступных районах. Естественно, что аналогичная ситуация имеет место и в этнических кастовых или сословных группах (например, в королевских семьях, где браки по родству превалировали в течение нескольких поколений). Хорошо известно, что уже благодаря накоплению генов (и появлению их в гомозиготном состоянии), связанных с различными нарушениями развития среди представителей различных королевских домов, зачастую отмечались увеличения числа наследственных заболеваний и уродств.
Однако, поскольку, как было сказано выше, обоняние человека не столь эффективно в оценке его HLA-совместимости с его предполагаемым партнером по браку, естественно, что в определенных случаях браки заключаются между мужчиной и женщиной частично, а иногда и полностью HLA-идентичными. На первый взгляд, теоретическая вероятность последнего более чем ничтожна, поскольку из-за крайне высокой степени полиморфизма системы HLA (см. выше), средняя вероятность полной HLA-идентичности двух произвольно взятых людей приближается к 1 на миллион. Однако, на практике такая вероятность значительно выше. Это объясняется тремя причинами. Даже в больших популяционных группах имеется значительное количество людей, в генотипе которых отдельные или группы HLA-генов, находятся в гомозиготном состоянии (так, например, в популяции русских, проживающих в г.Москве, количество гомозигот по HLA DRB1-специфичностям - класс II - составляет более 15%). В этой ситуации достаточно, чтобы в HLA-генотипе гетерозиготного партнера присутствовал один из HLA-антигенов, которые находятся в гомозиготном состоянии у другого. Исходя из законов наследования (кодоминантный принцип) HLA-антигенов, по которым строго половина HLA-набора ребенка наследуется от отца, а вторая половина - от матери, результатом явится идентичность матери и плода по антигенам, которые присутствовали у одного из родителей в гомозиготном состоянии. Второй причиной, повышающей вероятность первой, является тот факт, что частота HLA-антигенов в популяциях весьма варьируется - от тысячных долей процента до десятков процентов. И естественно, что люди, имеющие в HLA-генотипе "высокочастотные" HLA-антигены, имеют более высокую вероятность встречи с супругом, имеющим этот же антиген в HLA-гетерозиготном состоянии. Наконец, третьей причиной, относящейся далеко не ко всем популяционным и этническим группам, является то, что на земном шаре помимо больших этнических групп или групп, проживающих в условиях постоянного контакта этноса в течение исторически значимого периода, имеются малые этнические изолированно проживающие группы. Эти группы, в отличие от первых, которые "пользуются" практически всем HLA-разнообразием, т.е. в них с той или иной частотой встречаются практически все HLA-специфичности, "используют" весьма ограниченный набор HLA-специфичностей. Естественно, что в последних группах весьма высок уровень частотных HLA-антигенов и HLA-гомозигот. На территории России, особенно на севере, проживает значительное количество таких групп. Помимо этого, существуют искусственно сформировавшиеся, например, некоторые религиозные секты, принадлежащие к большим этническим группам, но в течение длительного времени проживающие малыми группами в условиях изоляции, для которых характерна та же самая ситуация.
Так или иначе, ясно, что для человека, в отличие от животных, вероятность идентичности супругов хотя бы по части HLA-антигенов достаточно высока, и это, естественно, предоставило возможность природе наглядно продемонстрировать возможные последствия этого.
Одним из наиболее демонстративных таких проявлений является роль HLA-совместимости супругов в репродукции.
Следует отметить, что с проблемой "HLA и репродукция", в определенной степени, связано само становление и развитие изучения системы HLA. Дело в том, что первооткрыватель системы HLA французский иммуногематолог, лауреат Нобелевской премии Жан Доссе, поставивший перед собой задачу найти способ выявления антигенов гистосовместимости, исходил в своей работе из следующей цепи предпосылок. Ребенок, находящийся в утробе матери, содержит часть антигенов, полученных от отца, и против них иммунная система матери должна развивать иммунный ответ, т.е. против этих антигенов должны появиться антитела. Эти антитела можно будет выделить из крови матери и затем использовать для идентификации антигенов, против которых они были выработаны. Идея оказалась полностью верной и плодотворной, поскольку Ж.Доссе действительно удалось получить антитела, идентифицирующие первый HLA-антиген, названный им "МАС" и индуцировать целый поток работ по выявлению при использовании предложенного им подхода других HLA-специфичностей. Впоследствии была организована целая международная неправительственная организация по изучению системы HLA, объединяющая в настоящее время несколько тысяч научных коллективов, издающая собственные журналы, проводящая международные конгрессы и конференции. Жан Доссе, который остается до настоящего времени одним из руководителей этого объединения, во время церемонии вручения ему Нобелевской премии за открытие системы HLA, сказал, что данная область науки является наиболее ярким примером гуманитарного сотрудничества, в которой неприемлемым является даже патентование результатов исследования.
Что же касается проблемы "HLA и репродукция", то после первых успехов в области получения указанным выше путем HLA-типирующих сывороток от рожавших женщин, вполне естественным было появление мнения о том, что с иммунологической точки зрения плод следует рассматривать как природный трансплантат. А отсюда также закономерным являлось и проведение ряда более широких аналогий между плодом и трансплантатом. И поскольку к этому времени (начало 60-х годов) уже было накоплено достаточно данных по механизмам трансплантационного иммунитета, который, также является одной из физиологических функций иммунной системы, многие представления о нем были перенесены на проблему "Иммунология репродукции". А исходя из этого можно было предположить, что, как и в трансплантационном иммунитете, цитотоксические анти-HLA-антитела в крови, являясь проявлением иммунного ответа на плод, одновременно играют неблагоприятную роль в развитии последнего, а возможно, и участвуют в реализации механизмов акушерских патологий. Следующим, вытекающим из предыдущего, явилось заключение о том, что неблагоприятным является и HLA-несовместимость между матерью и плодом, как, собственно, это имеет место и при трансплантации органов. Таким образом, можно сказать, что сформировалось представление, согласно которому система HLA играла в репродукции человека прямо противоположную роль той, которую как мы знаем теперь, она играет у животных.
Однако, это представление претерпело более чем серьезные изменения, и сегодня ясно, что и у человека система HLA создает условия, препятствующие появлению HLA-гомозиготного потомства, и хотя медицинские мероприятия в ряде случаев могут "преодолеть противодействие", в ряде случаев HLA-гомозиготные индивидуумы имеют повышенный риск развития целого ряда патологий.
Что же касается конкретной роли HLA в репродукции, то следует отметить, что неблагоприятные последствия даже "неполной" HLA- совместимости прослеживаются на различных этапах беременности. Так, одной из акушерских патологий, где проявляется неблагоприятная роль HLA-cовместимости матери и плода является такая патология беременности как привычное или идиопатическое невынашивание [1, 2, 3, 4]. Эта патология характеризуется многократными выкидышами у женщин, всестороннее обследование которых не позволяет выявить каких либо видимых оснований для выкидыша. Примечательно также, что многие из этих женщин в новых браках имеют нормальную беременность.
Было проведено сопоставление HLA-совместимых по антигенам HLA классов I и II супругов в группе с "нормально" протекающей беременностью и беременностью, неоднократно прерывающейся спонтанными абортами. В результате было установлено, что в группе с физиологически протекающей беременности более, чем в половине случаев муж и жена были полностью HLA-несовместимы, т.е. не совместимы по антигенам HLA класса II. Процент HLA-совместимых пар по антигенам класса I составил около 2% при полном отсутствии совместимых по классу II HLA.
Напротив, в группе женщин с привычной невынашиваемостью только в 26% муж и жена оказались несовместимыми по антигенам HLA класса I, в то время как в более чем половине случаев они оказались совместимы по антигенам класса II. Следует отметить, что эти работы были выполнены, как следует из списка литературы, в 80 годах, когда HLA-генотипирование, и в особенности, генотипирование по антигенам класса II значительно отставало от современного по своему качеству. Есть все основания надеяться, что работы, выполненные на современном молекулярно-генетическом уровне принесут еще более четкие результаты о роли HLA-антигенов в привычном невынашивании.
Другой акушерской патологией, при которой проявляется роль антигенов HLA в репродукции, является так называемая переношенная беременность.
В исследовании, выполненном Федоровой с соавт. [1, 2], было установлено, что в организме женщин с переношенной беременностью, в отличие от женщин с физиологически протекающей беременностью, полностью отсутствуют цитотоксические Т-лимфоциты, активность которых была бы направлена против клеток мужа. При этом в значительном проценте случаев была установлена совместимость между супругами по HLA-антигенам. Таким образом, совместимость супругов, которая в ряде случаев приводила к HLA-совместимости между матерью и плодом не позволяла активироваться Т-эффекторам, активно участвующим в процессе физиологического разрешения.
Естественно, что для человека данный вид патологии не является, как правило, летальным для потомства, как это, по-видимому, имело место в животном мире.
Таким образом, система HLA у человека, по-видимому, утеряв функцию сексуального партнера, тем не менее "пытается" защитить его от появления HLA-гомозигот, поскольку как это обсуждалось ранее, именно высокий HLA-полиморфизм является необходимым условием для осуществления полноценной иммунорегуляторной функции системы HLA.
Полученные нами данные совпадают с концепцией о том, что система HLA человека как наиболее полиморфная из генетических систем человека, играет ведущую роль в обеспечении высокого уровня полиморфизма генома человека в целом [10]. Разумеется, при этом остается открытым вопрос о том, может ли система HLA в какой то степени принимать участие в "предварительном", т.е. до супружества, выборе HLA идентичных партнеров. Использование молекулярных методов HLA-генотипирования, позволяющих исследовать HLA-полиморфизм на недоступном ранее уровне и выявлять HLA-гомозиготы без осуществления семейного типирования, возможно, даст ответ на этот вопрос, так как ранее выполненные работы, основанные на серологическом HLA DR-типировании не смогли дать в этом отношении убедительных результатов.

CПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев Л.П., Федорова О., Зарецкая Ю.М., Сластен О.П. Изучение роли HLA-D и CD антигенов при беременности в норме и патологии. Тер.архив. (6) :8-15. 1980.
2. Алексеев Л.П., Федорова О. Иммунологические основы патологии беременности. Иммунология. (4):13. 1981.
3. Алексеев Л.П., Федорова О., Сластен О., Полянская И.С. Активация Т-клеток эффекторов в период родоразрешения. Иммунология. (2):69-72. 1984.
4. Алексеев Л.П., Гусева И.А., Ульянова Л.И., Стрижаков А.Н., Тимохина Т.Ф. HLA-совместимость и привычное невынашивание беременности. Иммунология. (2):76-77. 1986.
5. Алексеев Л.П. Яздовский В.В., Хаитов Р.М. Межэтнические различия в генетическом контроле иммунного статуса человека. Российский физиологический журнал им. И.М.Сеченова. (3):280-284.2000.
6. Хаитов Р.М., Алексеев Л.П. Генетика иммунного ответа. Internat. J. Immunorehabilitation. (10) :30-38. 1998.
7. Фонталин Л.Н. Происхождение антигенраспознающей иммунной системы позвоночных. Молекулярно-биологические и иммунологические аспекты. Иммунология. (3): 33-44. 1998.
8. Auger I., Lepecuchel L., Mugnier B., Roudier J. HLA-DRB1 motifs and heat shock proteins. 14th European Histocompatibility Conference, 4-7 April 2000, Montpellier, France.:35. 2000.
9. Bodmer W. HLA: what's in a name? A commentary on HLA nomenclature development over years. Tissue Antigens. (46). 293-296. 1997.
10. Bodmer W. HLA Polymorphism: Origin and Maintenance. In HLA 1997. Ed. P.Terasaki and D.Gjertson.:1-7. 1998.
11. Bresnahan P.A, Barber L.D, Brodsky F.M. Localization of Class I Histocompatibility Molecule Assembly by Subfraction of the Early Secretory Pathway. Human Immunol.53. (2) : 129-139. 1997.
12. Brodsky F.M., Lem L., Bresnahan P.A. Antigen Processing and Presentation. Tissue Antigens. 47. (6) : 464-471. 1996.
13. Bertho N., Drenou B., Laupeze B., Amiot L.,.Grosset J-M., Fardel O., Charron D., Mooney N., Fauchet R. HLA-DR mediated apoptosus susceptibility discriminates differentiation stages of dendritic/monocytic APC. Human Immunology, 14th European Histocompatibility Conference Abstracts 2000.(61):129. Suppl.1. 2000.
14. Dausset J., Contu L.. Is the MHC a General Self-Recognition System Playing a Major Unifying Role in an Organism? Human Immunol.(1): 5-17. 1980.
15. Dupont B., Kettering S. Natural killer cell receptors with ligand specificity for HLA class I molecules.14th European Histocompatibility Conference, 4-7 April 2000, Montpellier, France.:33. 2000.
16. Gergely P. New Immunological Aspects of Reumatoid Arthritis.Allergology & Clinical Immunology International. March/April 2000.12 (2): 77-81. 2000.
17. Janeway Ch.A. Functions of the MHC: Presentation of Antigens to T cells. Plenary report at ASHI 23rd Annual Meeting, October 14-19, 1997, Atlanta, Georgia, 1997. : 27-42. 1997.
18. Koelle D.M., Johnson M.L., Ekstrom A.N. et al. Preferential Presentation of Herpes Simplex Virus T-Cell Antigen by HLA DQA1*0501/DQB1*0201 in Comparison to HLA DQA1*0201/DQB1*0201. Human Immunol.53. (2): 195-205. 1997.
19. Koller B.H., Geraghty D.E., deMars R. et al. Chromosomal organization of the human major histocompatibility complex class I gene family. J.Exp.Med. (169) : 469-480. 1989.
20. Mach B., Steimle V., Martinez-Soria E. et al. Regulation of MHC class II genes: lessons from a disease. Ann.Rev.Immunol.(14) : 302-310. 1996.
21. Middleton D., Williams F. A History of DNA Typing for HLA. In HLA 1997. Ed. P.Terasaki and D.Gjertson. :1-7. 1997.
22. Moretta Al., Bottino C., Biassoni R. The natural cytotoxicity receptors that trigger human NK cell-mediated functions. Human Immunology, 14th European histocompatibility Conference, 4-7 April 2000, Montpellier, France.: 34. 2000.
23. Roelen D., van Bree F., van Beelen E., Lombardi G., de Koster H., Claas F. Regulatory functions of human СD4+ T-cells recognising HLA peptides presented by self-HLA-DR. Human Immunology, 14th European Histocompatibility Conference 2000.Vol.61, Suppl.1. P1.2000.
24. So R. Structure and Assembly of Class I and Class II Molecules. HLA and Disease. Academic Press. : 35-45. 1994.
25. Van Kaer L., Ashton-Rickardt PG, Eichelberger M et al. Altered peptidase and viral-specific T cell response in LMP2 mutant mice. Immunity. (1) : 533-541. 1994.


О ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ СМЫСЛЕ АЛЛЕРГИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ
И.С.Гущин
Государственный научный центр - Институт иммунологии МЗ РФ, Москва

За последние три десятилетия получены очень ценные сведения, объясняющие механизм аллергического процесса от момента его запуска до конечных звеньев внешних клинических проявлений. Пожалуй лишь завершающий восстановительный этап, состоящий в обратном развитии тканевых изменений, до сих пор не подвергался систематическому изучению.
Одновременно с этим остается без определенного ответа давно уже поставленный вопрос о биологическом предназначении аллергической реактивности, и аллергия продолжает чаще всего рассматриваться как результат изначальной патологии иммунной системы. Возвращаясь к осмыслению этого вопроса, следует напомнить, что еще в предыдущие периоды изучения аллергии получено немало свидетельств (правда, чаще всего косвенных), позволявших усматривать в аллергическом ответе биологически целесообразную реакцию, заключающуюся в распознавании чрезвычайно низких количеств поступающего в организм антигенного (аллергенного) материала и в организации направленной против него воспалительной реакции.
Сведения последнего времени, детально характеризующие механизм аллергии, вполне согласуются с таким представлением уже потому, что свидетельствуют, во-первых, об аллергическом процессе как строго организованной цепи последовательных и взаимосвязанных событий, ведущих к реализации аллерген-специфической воспалительной реакции, и, во-вторых, о принципиальной аналогии механизма индукции аллергического ответа всем общим закономерностям иммунного ответа.
Сказанное подтверждается рассмотрением наиболее важных звеньев механизма аллергического ответа. В основе этого ответа лежат иммунологически опосредованные реакции специфической повышенной чувствительности (гиперчувствительности) организма к аллергенам. Последние в большинстве своем являются белками, а также разнообразными соединениями, которые в форме взаимодействия с белковыми веществами окружающей среды или самого организма способны при поступлении в организм вызвать состояние специфической гиперчувствительности. В цепи последовательных событий, завершающихся внешними (клиническими) проявлениями гиперчувствительности, определяющим является этап индукции поступающим в организм аллергеном особого типа иммунологического ответа. Этот ответ заключается в образовании аллергических антител, принадлежащих к иммуноглобулину Е (IgE), которые фиксируются на клетках воспаления, "вооружая" их специфическим механизмом узнавания повторно поступающего в организм аллергена.
Принципиальное строение IgE сходно с другими мономерными иммуноглобулинами. Как и последние, IgE состоит из четырех полипептидных цепей: двух легких и двух тяжелых. Легкие цепи не отличаются от ?- и ?-цепей иммуноглобулинов G, A, M, D, а тяжелые цепи характерны только для данного класса иммуноглобулинов. Новым эволюционным приобретением является дополнительный домен тяжелых ?-цепей. Тяжелые ?-цепи включают в себя не 4 (как у других иммуноглобулинов), а 5 доменов: один вариабельный (VH) и четыре константных (С?1, С?2, С?3 и С?4). Каждая тяжелая цепь имеет внутрицепьевые дисульфидные мостики. Две дисульфидные связи соединяют между собою тяжелые цепи. Каждая легкая цепь присоединена к тяжелой одной дисульфидной связью. Таким образом, в молекуле IgE имеется 4 межцепьевые дисульфидные связи. Мол. масса IgE соответствует 180 кД. 12% мол. массы приходится на углеводные компоненты.
За связывание с высокоаффинным рецептором для IgE ответственен участок в области С?3-домена. Причем, с одним рецептором связывается одна молекула IgE (в случае связывания одной молекулы IgE с двумя рецепторами происходила бы активация клетки в отсутствие аллергена). Это обусловлено асимметричной изогнутой структурой Fc-фрагмента IgE. Изгиб приходится на область между С?2- и С?3-доменами. В результате такого изгиба один рецептор-связывающий участок IgE оказывается открытым и доступным для связывания с рецептором, а другой - скрытым.
IgE по сравнению с другими иммуноглобулинами имеет самый короткий период полужизни - около 2,5 дней и самое низкое содержание в крови. Хотя IgE синтезируется плодом уже с 11-й нед беременности, сывороточный уровень его в момент рождения очень низкий (менее 0,5 кЕд/л). Низкий уровень продукции IgE обусловлен, по-видимому, ограниченным аллергенным воздействием на плода. При сильной аллергенной стимуляции плод продуцирует заметные количества аллерген-специфического IgE: сыворотка пуповинной крови 25% новорожденных от матерей, инфицированных микрофиляриями, содержит аллерген-специфический IgE. В течение 1-го года жизни концентрация IgE в крови ступенчато возрастает и продолжает увеличиваться до пятилетнего возраста. Пределы концентраций IgE в сыворотке крови практически здоровых лиц, определенных среди большого числа представителей человеческой популяции, соответствуют величинам от 1 до 180 кЕд/л (средняя геометрическая - порядка 20 кЕд/л). Средняя геометрическая величина остается довольно постоянной, несколько уменьшаясь в возрастной группе старше 70 лет. Все эти сведения уже позволяют полагать, что IgE-ответ является постоянно функционирующей системой человека, которая активируется в ходе индивидуального развития.
Понятно, что открытие IgE и установление преимущественной принадлежности к нему аллергических антител (реагинов) явилось толчком к настойчивому поиску тех специализированных механизмов, которые индуцируют и регулируют продукцию именно этого класса (изотипа) иммуноглобулинов. Эти поиски, осуществлявшиеся более четверти века, привели к накоплению огромного фактического материала, который был систематизирован в соответствии с общими положениями фундаментальной иммунологии, и таким образом к началу 90-х годов была сформулирована принципиальная концепция, свидетельствующая о том. что механизм индукции и регуляции IgE (и аллерген-специфического IgE) подчиняется тем же принципиальным закономерностям, что и механизм индукции и регуляции других классов иммуноглобулинов.
В ходе становления иммунного ответа В-лимфоцит последовательно экспрессирует иммуноглобулины разных изотипов. Этот феномен последовательного переключения с одного изотипа иммуноглобулина на другой (изотипическое переключение) позволяет одному В-клеточному клону продуцировать антитела одной и той же специфичности, но с разными эффекторными функциями, соответствующими строению их тяжелых цепей.
Для того чтобы произошло переключение на определенный изотип, необходимо присутствие двух сигналов. Первый сигнал доставляется посредником-цитокином, который активирует транскрипцию на специфическом регионе иммуноглобулинового локуса (Ig-локус). Этот стимул определяет изотипическую специфичность. Другой сигнал активирует рекомбинационный процесс, приводящий к переключающей рекомбинации ДНК.
Аллерген-специфические В-клетки связывают аллерген (антиген) своими поверхностными иммуноглобулиновыми молекулами (антиген-специфические В-клетки приблизительно в 10000 раз более эффективны в представлении очень малых количеств растворимых антигенов Т-клеткам, чем макрофаги). Аллерген-иммуноглобулиновый комплекс интернализируется в клетку, где (в эндосомах, так же как и в фагоцитах) происходит фрагментация (процессинг) исходной молекулы антигена на пептидные фрагменты. Эти пептиды представляются затем на поверхности В-клетки в ассоциации с молекулами II класса главного комплекса гистосовместимости (Major Histocompatibility Complex - МНС). В такой форме комплекс антигенных пептидов с молекулами II класса МНС связывается Т-клеточным рецептором (ТCR). Таким образом устанавливается контакт В-клетки с Т-клеткой "родственным" распознаванием. Распознавание комплекса "антиген - молекулы II класса главного комплекса гистосовметимости" Т-клеточным рецептором активирует Т-клетку-помощник (Th) и приводит к возникновению двух очень важных событий. Во-первых, возникает секреция лимфокинов, в частности, интерлейкина-4 (IL-4) (и/или альтернативной молекулы - IL-13), которая обеспечивает один необходимый сигнал для индукции синтеза IgE. Во-вторых, на Т-клетке экспрессируется лиганд для СD40 (CD40L или CD154). На покоящейся Т-клетке CD154 отсутствует. Экспрессия этой молекулы, сопровождающая активацию клетки, делает Т-клетку полностью компетентной в индукции образования IgE. Связывание CD40 на В-лимфоците своим лигандом (CD154) на Т-лимфоците обеспечивает другой сигнал (помимо секреции IL-4), который запускает переключающую рекомбинацию на синтез IgE. Легко заметить, что описанные закономерности и преимущественное изменение Т-клеточной регуляции при IgE-ответе в сторону Th2-клеток, продуцирующих IL-4/IL-13 (а также IL-5, 6, 10), полностью соответствуют общим принципам развития гуморального иммунного ответа.
В ходе процесса образования IgE возникают разнонаправленные взаимодействия, вовлекающие в реакцию вспомогательные молекулы, которые усиливают продукцию IgE. По крайней мере, несколько пар вспомогательных молекул (CD28 и CD80, LFA-1 и ICAM-1, CD2 и CD58) участвуют в Т- и В- клеточных взаимодействиях, приводящих к синтезу IgE. Взаимодействия в пределах этих пар лиганд-рецептор способствуют и/или повышают опосредуемую Т-клетками активацию В-клеток, которая следует за связыванием CD40 с CD154. Наибольшую вспомогательную роль в этом процессе выполняет рецепторно-лигандная пара CD28 и CD80.
Взаимодействие CD28 и CD80 может усиливать и секрецию IL-4 и CD40-опосредованную активацию В-клеток и тем самым потенцировать оба обязательных сигнала, необходимых для индукции синтеза IgE.
Аллерген-специфические IgE (IgE антитела) фиксируются на обладающих высоким сродством именно к этому иммуноглобулину специализированных рецепторах, представленных в клеточной мембране тучных клеток и базофилов (а также на моноцитах, клетках Лангерганса, в меньшей степени они, по-видимому, представлены и на эозинофилах, но функция рецептора на этих клетках точно не определена).
Высокоаффинный рецептор для IgE (Fc?RI) является, помимо рецептор-связывающего участка IgE, другой необходимой составляющей, предопределяющей возможность вооружения клеток воспаления (тучных клеток и базофилов, в частности) аллерген-распознающим устройством - IgE-антителами. В настоящее время этот рецептор и его функция достаточно хорошо изучены. Fc?RI содержит 4 полипептидные цепи: одну альфа-цепь, одну бета-цепь и две идентичные, связанные между собою дисульфидной связью, гамма-цепи. За связывание молекулы IgE ответственны внеклеточные домены альфа-цепи.
Таким образом, возникновение IgE-ответа предопределяет формирование аллерген-специфической сенсибилизации (повышения чувствительности) тканей организма. Выражением такой сенсибилизации становится, при условии повторного (разрешающего) действия аллергена на сенсибилизированный организм, аллерген-специфическая воспалительная реакция тканей (органов).
Повторно поступивший в организм аллерген перекрестно связывает (стягивает) между собою фиксированные на клетке IgE антитела и, соответственно. клеточные рецепторы этого иммуноглобулина. Перекрестное связывание поверхностных молекул IgE активирует тучные клетки, в результате чего из них секретируются медиаторы, которые действуют на другие клетки и ткани и вызывают тем самым быстро развивающиеся внешние проявления реакции (ранняя фаза, возникает в пределах минут после действия аллергена): сокращение гладкой мускулатуры, изменение местной микроциркуляции, повышение сосудистой проницаемости, отек ткани, раздражение периферических нервных окончаний, гиперсекреция слизи слизистыми железами. Перечень медиаторов, секретируемых из активированных тучных клеток разнообразен. Принципиально их разделяют на медиаторы, которые уже существовали в клетке до момента ее активации (предсуществующие медиаторы, например, гистамин, эозинофильные хемотаксические факторы, триптаза), и те, которые стали образовываться в клетке после ее активации (продукты липидного обмена - простагландин D2, лейкотриены С4, D4, Е4, фактор, активирующий тромбоциты и другие).
Среди медиаторов, секретируемых из тучных клеток, имеются те, которые обладают очень выраженным действием на клетки иммунной системы, заинтересованные в ответе, опосредованном IgE: интерлейкины (ИЛ) 4 и 13, а также ИЛ-3, -5, гранулоцито-макрофагальный колониестимулирующий фактор, фактор некроза опухоли. Эти медиаторы могут поддерживать IgE-ответ или усиливать его при дополнительной аллергенной стимуляции организма.
Наряду с эффектами, которые возникают в раннюю фазу аллергической реакции, отдельные медиаторы вызывают миграцию, хемотаксис-привлечение в зону возникшего аллергического ответа других клеток-участников реакции: эозинофилов, Т-клеток (Th2-клеток), базофилов, моноцитов, нейтрофилов, которые, будучи активированы накапливающимися медиаторами и, возможно. IgE-опосредованным механизмом, также секретируют медиаторы, дополняющие своим действием внешние проявления тканевой реакции. Поскольку на привлечение этих клеток затрачивается относительно продолжительное время, то вызываемая ими реакция отсрочена по отношению к моменту действия аллергена (поздняя или отсроченная фаза, возникает через 6-8 ч после действия аллергена). Медиаторы, высвобождаемые из клеток, участвующих в поздней фазе, в большинстве своем представляют те же самые медиаторы, которые высвобождаются и в раннюю фазу. Однако к их действию присоединяются и новые посредники, в частности, из числа медиаторов, секретируемых активированными эозинофилами: эозинофильные белки со свойствами оснований. Эти посредники обладают цитотоксической, повреждающей активностью, с чем связывают элементы тканевых повреждений (например, эпителия слизистой поверхности) при выраженных, часто повторяющихся и поддерживаемых аллергических реакциях.
Итогом описанных процессов является формирование полноценного аллерген-специфического воспалительного ответа. В зависимости от того, в каком органе или ткани произойдет встреча аллергена с фиксированными на клетках воспаления IgE антителами, возникают характерные проявления, создающие клиническую картину аллергического заболевания: на конъюнктиве глаз - аллергического конъюнктивита с характерными симптомами зуда, слезотечения, светобоязни, на слизистой носа - аллергического ринита с симптомами обильного выделения слизи, зуда, чихания, заложенности носа, в бронхо-легочном аппарате - бронхиальной астмы с признаками обратимого нарушения проходимости бронхов вследствие сокращения гладкой мускулатуры бронхов, отека слизистой, гиперсекреции слизи и закупорки ею просвета мелких бронхов, в поверхностных слоях кожи - аллергической крапивницы, в глубоких слоях дермы - отеков Квинке и т.д. Если в реакцию одномоментно включается значительное число эффекторных клеток аллергии, распределенных в разных тканях, то возникает общая системная реакция - анафилактический шок.
Итак, приведенные выше сведения иллюстрируют то, что IgE, возникший в ходе эволюции позже всех других классов иммуноглобулинов, имеет всю атрибутику общих закономерностей строения, запуска синтеза, сборки молекулы, механизмов регуляции, присущих таковым других мономерных иммуноглобулинов. Принципиальным эволюционным приобретением является появление в молекуле нового иммуноглобулина участка с высоким сродством к рецепторной структуре клеток воспаления. Это обеспечивает появление качественно новой формы реактивности, обладающей высокоспецифическим иммунологическим распознаванием чужеродного, с одной стороны, и универсальностью реакции воспаления в осуществлении функции отграничения зоны действия и элиминации повреждающего агента, с другой.
Представление об аллергическом ответе как о биологически целесообразном акте, заставляет по-новому ставить вопрос о причинах клинически развернутых проявлений аллергии: что вынуждает организм включать эту форму реагирования? При такой постановке вопроса ответ напрашивается сам собой: то, что позволяет проникать в организм антигенам в форме аллергенного материала. Иными словами, состояние гистогематических барьеров (а именно. кожи и слизистых) является фактором, делающим ненужным или, напротив, вынуждающим отреагировать аллергическим ответом. К сожалению, до настоящего времени отсутствуют систематические исследования противоаллергенной функции покровных тканей. Имеются лишь разрозненные и в большей части косвенные свидетельства нарушения функции гистогематических барьеров у лиц с клинически выраженной аллергией.
Взгляд на аллергический процесс как на столь же биологически целесообразную реакцию, как и воспаление, но направленную на проникший в организм конкретный патоген - аллерген, позволяет предусмотреть новые направления исследований. Значение таких исследований трудно переоценить, так как от их результатов зависит создание действительно оправданных способов предупреждения и ликвидации аллергических болезней путем, прежде всего, восстановления нарушенной функции барьерных тканей.
За счет взаимодействия со своими рецепторами (Fc?RI и Fc?RII) молекула IgE выполняет запускающую и организующую роль в вовлечении в реакцию всего разнообразия клеточных участников, их цитокинов и провоспалительных/проаллергических медиаторов. В то время как свойства и функции этих посредников всесторонне изучаются, биологическая активность метаболитов проаллергических медиаторов самостоятельно не исследуется. A priori считают, что такие метаболиты, утратив провоспалительные/проаллергические свойства, исключаются из аллергического процесса. Между тем, не лишено основания предположение о том, что существует обратная связь между образованием метаболитов проаллергических медиаторов и выраженностью аллергического ответа. Иными словами, образующиеся метаболиты могут быть функционально не инертными соединениями, а иметь противоаллергические свойства, обеспечивающие сдерживание и завершение аллергической реакции. Изучение такой возможности представляет новое перспективное направление как в выяснении фундаментальных закономерностей обратного развития IgE-опосредованного процесса, так и в обосновании создания новых противоаллергических средств.
Роль IgE не ограничивается участием лишь в клинически проявляющейся симптоматике аллергии. Об этом свидетельствует внушительный перечень состояний, при которых возникают существенные изменения продукции и содержания IgE. Среди разных синдромов и болезней, протекающих с изменением уровня IgE, участие IgE более или менее понятно при паразитарных инвазиях, при которых IgE обеспечивает противопаразитарный иммунитет. Роль IgE во всех других патологиях остается совершенно неизученной, и потому ликвидация такого пробела является другой актуальной задачей.
Совершенно без внимания до настоящего времени остается функция IgE при низких уровнях аллергенной стимуляции. Что такая стимуляция происходит в обычных, не нарушенных антропогенными воздействиями условиях, с очевидностью свидетельствует факт постепенного увеличения с возрастом содержания IgE как у животных, так и у человека.
Наконец, признание биологически целесообразной функции IgE-опосредованных реакций ставит вопрос о последствиях радикальной блокады такой способности реагирования (к чему так стремится практическая медицина). Какими эти последствия могут оказаться для высокоорганизованных животных и их потомств, в настоящее время реально стало выяснить на лабораторных объектах дефицитных по IgE и IgE-ответу. На сегодня наиболее биологически оправданным методом лечения аллергии является аллерген-специфическая гипосенсибилизация/иммунотерапия, которая не направлена на радикальное устранение аллергической реактивности, а предусматривает переключение IgE-ответа искусственным повышением антигенной нагрузки на бессимптомный (безболезненный для пациента) способ узнавания и инактивации антигена.
Разработка указанных направлений исследований, которые рано или поздно будут проведены, позволит понять суть одного из позднейших эволюционных приобретений, каковым является аллергия, и тем самым обосновать принципиально новые подходы к устранению условий, делающих необходимым возникновение аллергического ответа.

ФИЗИОЛОГИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ И ЭКОЛОГИЯ
Черешнев В.А., Кеворков Н.Н., Бахметьев Б.А., Ширшев С.В., Шилов Ю.И.,
Шмагель К.В., Демаков В.А., Черешнева М.В., Тузанкина И.А., Осипенко А.В.,
Раев М.Б., Королевская Л.Б., Старкова Е.А., Баданина О.Н., Ширшева И.В.
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН, Пермь
ОФИ ИЭГМ, Екатеринбург

В настоящее время на стыке физиологии, иммунологии и экологии возникло новое направление - экологическая иммунология (ЭИ), которое изучает особенности функционирования иммунной системы в условиях изменяющейся окружающей среды, причем, меняющейся в основном под влиянием антропогенных факторов.
Содержание современной экологии определяется из концепции уровней организации жизни, которые составляют своеобразный биологический спектр (рис. 1). В результате взаимодействия с окружающей средой на каждом уровне (сообщество, популяция, организм, орган, клетка, ген) возникают соответствующие функциональные системы (эко- и популяционные системы, системы организмов, органные, клеточные и генетические). Верхняя часть этого спектра является предметом изучения классической экологии. В настоящее время, развитие экологии по пути углубленного исследования воздействия факторов окружающей среды на различные функциональные процессы организма привело к выделению таких новых отраслей, как экобиохимия, экогенетика, экоиммунология.



Рис. 1. Уровни организации жизни
Наши современные представления о воздействии экологических факторов на организм, среди которых можно выделить физические, химические, биологические, психологические и социальные, представлены на следующей схеме (рис. 2). Исходя из концепции многоуровневой регуляции гомеостаза, мы рассматриваем действие экогенных факторов соответственно этим уровням: центральному, системному, межсистемному, клеточному и молекулярному.


Рис. 2. Экологические воздействия и системы поддержания гомеостаза организма


Реакции адаптации проявляются на уровне различных, и в первую очередь регуляторных систем (нервной, эндокринной, иммунной, системы неспецифической резистентности). Антропогенные факторы вносят свой дополнительный вклад в раздражительную нагрузку и нередко приводят к срыву нормальных адаптационных процессов.
В течение последних лет мы определили основные направления проведения исследований по ЭИ:
1. Изучение иммунной системы работников промышленных предприятий.
2. Исследование иммунной системы людей, прежде всего детей, проживающих в экологически неблагополучных регионах.
3. Проведение натурных экспериментальных исследований на животных, помещенных в производственную или жилую зону.
В качестве примера воздействия на иммунную систему производственных факторов можно привести результаты обследования рабочих двух нефтепромыслов (Осинского и Гежского), добывающих нефть в зоне проведения подземных атомных взрывов. Взрывы проводились в 70-80 гг. с целью увеличения нефтеотдачи.
У обследованных нефтяников по сравнению с группой здоровых взрослых мужчин, проживающих в экологически благополучном районе г. Перми, было обнаружено тотальное снижение численности Т- и В-лимфоцитов, угнетение активности фагоцитоза и дисиммуноглобулинемия, выраженность которых зависела от стажа работы на месторождении.
Учитывая, что помимо возможного радионуклидного воздействия работники нефтепромыслов постоянно подвергаются воздействию нефтепродуктов и ряда других, технологических ксенобиотиков, было проведено иммунологическое обследование группы рабочих, занятых на аналогичном производстве, но не имевших контакта с радиацией. Это рабочие Кокуйского, расположенного близь Кунгура, месторождения.
Было установлено, что контакт с одной нефтью (без радиации) также оказывал выраженный иммунодепрессивный эффект.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что производственные факторы способны приводить к развитию вторичного Т-клеточного и комбинированного иммунодефицитного состояния.
Второй компонент иммунологического мониторинга - исследование иммунной системы детей, проживающих в районах экологического неблагополучия. Наблюдение проводится уже в течение 10 лет.
Оказалось, что в этой группе обследованных к 5-летнему возрасту постепенно формируется экологическая иммуносупрессия: снижается (по сравнению с показателями детей того же возраста, проживающих в экологически благоприятном районе) численность Т-лимфоцитов, возрастает количество В-клеток, уменьшается концентрация иммуноглобулинов класса G в крови. Вместе с тем у 5-летних детей из зоны неблагополучия была зафиксирована стимуляция активности фагоцитов. Следует отметить, что к 9-летнему возрасту повышение активности сменялось угнетением фагоцитоза, а к пубертатному периоду данный показатель вновь превышал уровень поглотительной способности фагоцитов детей, проживающих в благоприятном районе.
Таким образом, создается впечатление, что при анализе возрастной динамики мы сталкиваемся с проявлением варианта адаптационной реакции на воздействие комплекса антропогенных факторов. Для отдельно взятых параметров регистрируется волнообразность изменений: фаза стимуляции чередуется с последующим угнетением. Это наглядно демонстрирует пластичность компенсаторных возможностей иммунной системы растущего организма.
Определение химического носительства, проведенное у детей, проживающих в экологически неблагополучных районах Пермской области, обнаружило повышенное (в 1,4-2,6 раза) содержание в волосах хрома, марганца, свинца, меди, кобальта; в моче - свинца, марганца, меди, кобальта, цинка, бутанола, этилбензола, сероводорода. Содержание металлов и органических соединений в биосредах детей прямо коррелировало с загрязнением окружающей среды этими ксенобиотиками.(R=0.81).
Параллельно исследованиям у взрослых, работающих на производстве, у детей, проживающих в неблагоприятных промышленных районах, в этих же регионах проведен натурный эксперимент на лабораторных животных.
В динамике наблюдений (до 120 суток) оценивали иммунный статус, параметры монооксигеназной системы печени, проводили цитогенетический анализ костного мозга, анализ мутаций в половых клетках самцов крыс.
В исследованиях было установлено, что уровень хромосомных аберраций костного мозга крыс и мышей постепенно возрастал в течение их экспозиции на площадках промышленных предприятий и селитебной территории города. Показатель частоты аберраций на 100 метафаз превышал уровень нарушений в контроле (экспозиция в благоприятном для проживания районе) в 2-2,5 раза.
В этих же группах животных выявлены изменения в состоянии монооксигеназной системы печени и выраженное угнетение гуморального иммунного ответа, а также эффекты формирования генетических нарушений в генеративных клетках крыс-самцов.
Общий результат клинических и экспериментальных исследований позволяет сделать следующий вывод: антропогенные факторы влияют на функционирование иммунной системы и могут приводить к развитию экологически обусловленного вторичного иммунодефицитного состояния (ЭОВИДС). Очевидно, на наш взгляд, что настало время переходить от эпизодических исследований к постоянному мониторингу состояния и функции иммунной системы людей, подвергающихся длительному воздействию экологически вредных факторов.
Варианты реализации экологических воздействий на иммунную систему приведены на следующей схеме (рис. 3). Результат экогенных влияний - это адаптация иммунной системы или ее дисфункция. Варианты адаптации: первый - отклонения в иммунограмме отсутствуют, клинических проявлений нет, второй - установлены отклонения в иммунограмме, клинических проявлений нет (это, на наш взгляд, как раз тот вариант, который нередко включается в состав нормы и определяет ее вариацию и "размывание"). Дисфункция иммунной системы или развитие ЭОВИДС - это результат срыва адаптационных механизмов.

Рис. 3. Возможные варианты экогенных отклонений в состоянии иммунной системы и
подходы к их коррекции
Мы считаем, что в условиях экологического неблагополучия, в зависимости от состояния адаптации или срыва адаптационных механизмов, необходимо проведение мероприятий, направленных на нивелирование экогенного воздействия на иммунную систему. Одно из важных преимуществ ЭИ, по сравнению с другими разделами экологических исследований, состоит не столько в фиксации факта неблагополучия, сколько в реальных возможностях иммунокоррегирующей терапии, которая, во многом, способна нивелировать экологически неблагоприятное воздействие на организм. В зависимости от ситуации это может быть иммунопрофилактика, иммунореабилитация или иммунотерапия. С нашей точки зрения, именно здесь происходит слияние понятий "экологическая" и "клиническая" иммунология.
Мы выделяем следующие 4 формы ЭОВИДС:
1. Дефицит Т-системы иммунитета;
2. Дефицит В-системы иммунитета (изолированно встречается крайне редко);
3. Дефицит системы фагоцитоза;
4. Комбинированные расстройства (чаще дисфункции Т- и фагоцитарной систем.
В соответствии с приведенной классификацией нами разработаны принципы посиндромной иммунокоррегирующей терапии, включающие:
- коррекцию Т-системы;
- коррекцию В-системы;
- коррекцию фагоцитоза.
Для демонстрации эффективности проведения иммунореабилитации можно привести следующий пример.
Детям одного из районных центров Пермской области - г. Красновишерска - на основании анализа данных их иммунограмм была назначена превентивная (по показаниям) иммунокоррекция. При повторном иммунологическом обследовании отмечена выраженная положительная динамика. Наиболее примечательно, что заболеваемость в этой группе детей в течение года снизилась в 6 раз.
В последние годы существенно возрос интерес к новому разделу патологии - нейроиммунологии. Фактический материал, накопленный со времен Г.Селье, позволяет достаточно обоснованно утверждать, что нейроэндокринные, стресс-реализующие системы в значительной степени контролируют систему иммунобиологического надзора.
Данные, полученные нами, позволяют углубить представления об относительно слабо разработанном аспекте нейро-эндокринно-иммунологических взаимодействий - о влиянии иммуномодуляторов нового поколения на эффекторные механизмы стресс-реакции.
Исследования проведены на экспериментальной модели острой стрессорной реакции (крысы с проникающим ранением глаза).
Было установлено, что в первые трое суток после повреждения развивается депрессия относительных и абсолютных показателей НСТ-теста, сопровождающаяся значительным увеличением в крови суммарно-го количества фагоцитирующих клеток. В этот же период у травмированных животных было отмечено развитие гипергликемии.
Назначение полиоксидония на фоне травмы (как изолированно, так и в составе базисной терапии) приводило к нивелированию отклонений НСТ-теста, и показателей фагоцитоза, уменьшало снижение числа тимоцитов, вызванного глюкокортикоидами, препятствовало развитию гипергликемии. При этом патоморфологические исследования, проведенные через 12 дней после повреждения глаза, показали, что включение полиоксидония в комплексную терапию оптимизировало течение раневого процесса по параметрам наименьшей инфильтрации зоны разрушения иммунокомпетентными и эффекторными клетками. Строение рубцовой ткани было более упорядоченным, компактным, бессосудистым.
Полученные результаты позволяют отнести полиоксидоний к стресс-ограничивающим факторам, то есть факторам, препятствующим реализации эффектов глюкокортикоидов на ткани-мишени. Это определяет переход организма к толерантной стратегии адаптации (в отличие от обычной стрессорной, резистентной, калоригенной, неэкономной) в процессе неспецифического усиления иммунореактивности. Данные об уменьшении тяжести стрессорной патологии на фоне иммуностимуляции открывают важную перспективу в профилактике и лечении неинфекционных болезней человека. Иными словами, можно поставить вопрос о неспецифической иммунопрофилактике стрессорной патологии. Механизм формирования толерантной стратегии адаптации при неспецифической иммуномодуляции представлен на схеме (рис. 4).
Опираясь на полученные нами результаты и разработанные схемы посимптомной иммунокоррекции можно попытаться определить дальнейшие перспективы развития данного направления ЭИ. На наш взгляд, это постепенный переход от фиксирования наличия тех или иных вариантов вызванных антропогенными факторами иммунодефицитных состояний к профилактическому предотвращению их развития и иммунотерапии установленных отклонений.

Рис. 4. Изменение стратегии адаптации иммунной системы при введении полиоксидония

Здесь следует отметить ряд важных для практики положений:
- иммунная система - индикаторная система экологического неблагополучия; она чутко реагирует на изменение условий окружающей среды;
- синдром ЭОВИДС, формирующийся на фоне воздействия экологически вредных факторов, может быть ликвидирован применением адекватной иммунокорригирующей терапии;
- наиболее частые проявления ЭОВИДС - это хронический инфекционный процесс, обусловленный активацией оппортунистов микробной и вирусной природы, и псевдоаллергические синдромы;
- эффективность иммуномодуляторов в терапии ЭОВИДС определяется фазой развития синдрома: она выше в фазе ремиссии и ниже в фазе обострения;
- с целью оздоровления населения экологически неблагополучных регионов фаза ремиссии ЭОВИДС должна эффективно использоваться для проведения иммунопрофилактических мероприятий.
Исследование влияния экологического окружения на состояние иммунитета подразумевает наличие для сравнения показателей контрольной группы или нормы. Как правило, для такого исследования подбирается здоровая группа из экологически благополучного региона. В то же время, при изучении иммунного статуса на фоне различных патологических состояний для сравнения обычно отбирают здоровых доноров, проживающих в том же экологическом районе, где находятся обследуемые больные. Кроме того, в настоящее время введено понятие региональных норм и рекомендуется каждой лаборатории иметь "собственные" показатели нормы. По сути, это продолжение статистической идеи Ю.Конгейма, высказанной им в конце 19 века: норма - это то, что свойственно большинству особей. Выше, разбирая варианты адаптации иммунной системы к экогенным нагрузкам, мы уже отметили, что отклонения в показателях иммунограммы (и не только иммунограммы) при отсутствии клинических проявлений может отражаться на параметрах нормы в экологически неблагоприятных регионах.
Для подтверждения сказанного можно продемонстрировать некоторые иммунологические показатели нормы, приведенные в отечественных журнальных статьях в течение трех последних лет для различных регионов страны от Новосибирска до Белоруссии. Вот пределы их варьирования (крайние значения - это средние показатели, приведенные разными исследователями для своих регионов):

CD3, %
52-72
CD4, %
32-43
CD8, %
15-28
Ig A, г/л
1,8-2,6
Ig М, г/л
1,0-1,6
Ig G, г/л
8,4-14,8

Настоящий пример показывает, что среднестатистический подход приводит к "размыванию" понятия нормы: средние величины показателей порой отличаются в два раза. И это притом, что выборка сделана всего из 10 статей.
Несомненно, что здесь присутствуют различия в методологических подходах, а также субъективные факторы. Однако мы преднамеренно взяли показатели, которые получают относительно унифицированными лабораторными методами: так определение классов иммуноглобулинов все исследователи выполняли методом радиальной иммунодиффузии по Манчини.
Установленные отличия на наш взгляд могут объясняться самыми различными причинами: возрастным и половым составом обследованных, генетическими, климатическими и социальными факторами. В то же время, на наш взгляд, они во многом определяются действием экологических факторов. Мы также считаем правомерным использование этих показателей для сравнения при изучении в данном регионе состояния иммунной системы у больных с конкретной патологией. Однако интерпретация их в качестве нормы или показателей здоровых людей, по-видимому, не является достаточно обоснованной.
Развитие концепции нормы в условиях изменяющейся экологической обстановки и разработка показателей здоровья является насущной и перспективной задачей как экологии, так и экологической физиологии и иммунологии.
Таким образом, основными перспективными направлениями развития ЭИ, с нашей точки зрения, могут быть следующие:
1. Развитие концепции нормы в условиях изменяющейся экологической обстановки и разработка иммунологических показателей здоровья. Постепенный переход от среднестатистических региональных норм к показателям реально здорового организма.
2. Определение для различных по природе экологически неблагоприятных факторов общих механизмов, являющихся основой для формирования синдрома ЭОВИДС.
3. Опираясь на принципы многоуровневой регуляции постоянства внутренней среды организма, необходимо обратить внимание на ее молекулярный уровень, основу которого определяет наследственный материал и функционирование генома.
4. Углубленное исследование функциональных показателей иммунной системы людей, подверженных постоянному воздействию антропогенных факторов. При этом необходимо переходить от эпизодических обследований к постоянному мониторингу.
5. В экологически неблагополучных районах необходимо на основе иммунологического обследования активно проводить иммунокоррекцию, которая, во многом, способна нивелировать экологически неблагоприятное воздействие на организм. То есть, следствием иммунологического мониторинга должны быть иммунопрофилактика, иммунотерапия или иммунореабилитация.

ПРОБЛЕМЫ ГИСТОФИЗИОЛОГИИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
Труфакин В.А., Шурлыгина А.В.
Институт клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН, Новосибирск

В последнее время во всем мире растет интерес к исследованию иммунных функций на тканевом уровне. И это не случайно, так как именно в тканях, образующих органы иммунитета, а также практически во всех других тканях организма иммунокомпетентные клетки проходят все этапы своего созревания, выполняют свои функции, подвергаются апоптозу, постоянно находясь под влиянием тканевого микроокружения и взаимодействуя с ним. Особенностью гистофизиологии иммунной системы является ее чрезвычайная динамичность. В ней постоянно идут процессы пролиферации, дифференцировки, миграции, кооперации, апоптоза лимфоцитов. На каждом из этих этапов происходит экспрессия тех или иных поверхностных молекул - рецепторов и маркеров - и продукция биологически активных веществ - цитокинов. Следует особо отметить, что все гистофизиологические процессы в иммунной системе, равно как и функция иммунокомпетентных клеток, имеют определенное метаболическое обеспечение, которое складывается из специфического и неспецифического компонента. К первому относятся метаболические пути, специфически запускающие процессы пролиферации, дифференцировки или апоптоза иммунокомпетентных клеток (например, протеинкиназная или аденилатциклазная системы), а ко второму можно отнести все метаболические процессы, связанные с жизнеобеспечением клетки (синтез ДНК, РНК, белка, энергетический метаболизм и др.), которые являются необходимым условием нормального функционирования специфических метаболических систем, а, следовательно, и обеспечения эффективного выполнения специфических функций иммунной системы (2, 8, 9, 14, 19, 46).
Гистофизиологические процессы в иммунной системе достаточно автономны, но, тем не менее, модулируются влияниями нервной, эндокринной систем, факторов внешней среды и внутренними метаболическими сдвигами. С другой стороны, иммунная система влияет на нервные и эндокринные функции по принципу обратных связей, а через них - и на весь организм (12, 18, 45). С этих позиций иммунную систему можно рассматривать как общерегуляторную систему организменного уровня наряду с нервной и эндокринной. К специфическим функциям иммунной системы можно отнести распознавание, связывание и элиминацию антигена, как внешнего, так и внутреннего происхождения. Все эти функции иммунной системы обеспечиваются гистофизиологическими, морфогенетическими процессами (рис. 1).
Подтверждением тому служат многочисленные исследования, показавшие развитие иммунопатологии при первичном нарушении процессов пролиферации, дифференцировки, миграции, кооперации, метаболизма и апоптоза иммунокомпетентных клеток. С другой стороны, избирательное, целенаправленное влияние на нарушенный, или ослабленный гистофизиологический процесс является непременным условием успешной иммуномодуляции, иммунокоррекции и иммунореабилитации (24). В качестве примера можно привести стимуляцию дифференцировки лимфоцитов препаратами тимуса, супрессирование избыточной пролиферации лимфоцитов цитостатиками, или глюкокортикоидными гормонами, стимуляцию пролиферации и дифференцировки Т-хелперов1 или Т-хелперов 2 соответствующими цитокинами и т.д.
Итак, с точки зрения морфолога можно дать следующее определение иммунной системе.
Иммунная система - это совокупность клеточных элементов от полипотентной стволовой кроветворной до эффекторной клетки (Т-эффектор, иммуноглобулинсинтезирующая клетка, макрофаг), находящихся в процессах пролиферации, дифференцировки, миграции. кооперации и гибели, а также стромальных элементов и межклеточного вещества.
Морфогенетические процессы в иммунной системе - пролиферация, дифференцировка, миграция, кооперация и апоптоз - генетически детерминированы, обусловлены метаболизмом, экспрессией рецепторов и продукцией цитокинов, синхронизированы с факторами внешней среды, взаимодействуют с нервной и эндокринной системами, регулируются внутрииммунными факторами, поддержаны микроокружением, протекают в реальном режиме времени, отличаются фазностью и динамичностью, создают оптимальный баланс популяций лимфоцитов.
Оптимальный иммунитет обусловлен наличием оптимального баланса иммунокомпетентных клеток, поддерживаемого оптимальными процессами пролиферации, дифференцировки, миграции, кооперации, метаболизма, экспрессии рецепторов, апоптоза и продукции цитокинов.




























































Рис. 1. Схема участия основных гистофизиологических процессов иммунной системы в обеспечении ее функций и их регуляции на локальном и организменном уровнях
Динамичность гистофизиологии иммунной системы обусловливает необходимость ее рассмотрения в пространственно-временном аспекте (13, 16). Cтруктурно-временная организация иммунной системы - комплекс биоритмов основных динамических морфогенетических процессов с определенными фазовыми взаимоотношениями внутри данного комплекса и с нервной и эндокринной системами (4). Следует отметить, что принцип структурно-временной организации иммунной системы тесно перекликается с концепцией "мобилей", сформулированной в 1982 г. Р.В.Петровым, которая постулирует необходимость определенного "оптимального" соотношения элементов системы для ее эффективного функционирования. Развивая этот тезис можно сказать, что "оптимальное морфофункциональное соотношение" элементов иммунной системы постоянно и ритмически меняется во времени, находясь в состоянии динамического равновесия с колебаниями условий внешней и внутренней среды и формируется комплексом биоритмов пролиферации, дифференцировки, миграции, кооперации, метаболизма и гибели иммунокомпетентных клеток (21).
Подтверждением тому являются сведения о наличии циркадных вариаций количества лимфоцитов в лимфоидных органах и крови, пролиферации и метаболизма лимфоцитов, уровня гуморального иммунного ответа (4, 33, 34, 38).
Обнаружены 24-часовые ритмы содержания в крови людей и экспериментальных животных субпопуляций, экспрессирующих различные рецепторы и маркеры (CD4, CD8, CD3, CD25, CD56 и др.), а также суточные вариации продукции цитокинов - интерлейкинов, интерферона, фактора некроза опухоли (28, 38, 41, 44).
Математический анализ наших экспериментальных данных (4) и сопоставление их с литературными сведениями позволило нам представить следующую гипотетическую схему циркадной организации структурных, метаболических и функциональных параметров иммунной системы у лабораторных мышей, связав их с суточной ритмикой ее общей функциональной активности, определяемой по интенсивности гуморального иммунного ответа на антиген, применяемый в разное время суток. В утренние и дневные часы отмечаются максимальные показатели пролиферации, энергетического метаболизма, активности аденилатциклазы, фагоцитоза, рециркуляционной активности периферических лимфоцитов. В это же время в плазме крови повышена концентрация тимозина-альфа1 и снижена концентрация глюкокортикоидных гормонов (40). Все это, по-видимому, обеспечивает наилучшие условия для протекания индуктивной фазы иммунного ответа, в связи с чем, наибольшее количество антителообразующих клеток и наиболее высокая реакция ГЗТ на Т-зависимый антиген наблюдается после иммунизации в утренние и дневные часы (11, 32, 36).
В ночной период суток идет миграция клеток, прошедших дифференцировку в центральных органах иммунитета на периферию. Метаболическая и рециркуляционная активность выселившихся клеток невысока, снижена и фагоцитарная активность макрофагов. В плазме крови содержится меньше гормонов тимуса, соматотропного, тиреотропного гормонов, стимулирующих клеточную пролиферацию и дифференцировку в иммунной системе и повышена концентрация глюкокортикоидов, оказывающих иммуносупрессивный эффект (20, 40). В связи с этим индуктивная фаза иммуногенеза может протекать менее эффективно, что, вероятно и приводит к формированию более низкого иммунного ответа после вечерне-ночной иммунизации Т-зависимым антигеном (рис. 2).
Характер структурно-временной организации иммунной системы, определяемый выраженностью и направленностью внутри- и межсистемных связей между биоритмами отдельных параметров, по-видимому, является генетически детерминированным и отражает ее функциональное состояние (21).
Таким образом, структурно-временная организация иммунной системы представляет собой комплекс биоритмов основных динамических морфогенетических процессов с определенными фазовыми взаимоотношениями внутри данного комплекса и с нервной и эндокринной системами.
Регуляция гистофизиологических процессов иммунной системы осуществляется на разных уровнях. Это "внутрииммунные" регуляторные факторы (гормоны тимуса, цитокины), а также влияния эндокринной и нервной систем (1, 5, 7, 12). В последние годы установлено, что в иммунорегуляции участвуют не только различные отделы ВНС, но и высшие нервные функции - поведенческие и психоэмоциональные. Механизмы влияния психической деятельности на состояние иммунологических параметров пока остаются не раскрытыми. Однако, экспериментальные и клинические исследования убедительно говорят о существовании взаимосвязей между высшими отделами нервной системы и иммунной системой. При этом, различные отклонения в высшей нервной деятельности, по всей вероятности, достаточно специфично влияют на различные морфофункциональные параметры лимфоидной ткани и иммунокомпетентных клеток (1, 6, 17).
Важным моментом в проблеме регуляции иммунных функций является исследование ее временных закономерностей. На настоящий момент можно думать, что основной принцип хроноиммунорегуляции состоит в поддержании определенной синхронизации биоритма продукции регуляторного фактора (гормона, нейромедиатора, цитокина) и чувствительности к нему иммунокомпетентных клеток, связанной с цикличностью экспрессии на них соответствующих рецепторов, а также с флуктуациями их метаболического потенциала (а возможно, и того и другого вместе), что имеет большое значение для регуляции иммунного статуса и иммунных реакций на общеорганизменном уровне (11, 25, 26, 27) (рис. 3).






















































Рис. 2. Гипотетическая схема структурно-временной организации иммунной системы.
Темная и светлая область круга - ночной и дневной период суток



Рис. 3. Суточные вариации экспресии рецепторов к адреналину и интерлейкину 2 на тимоцитах крыс и мышей и концентрации эндогенного фактора (для адреналина), либо эффекта введения экзогенного вещества в разное время суток (для ИЛ2). Звездочками обозначены параметры, достоверно отличающиеся друг от друга (p < 0,05).
О значимости временных закономерностей продукции эндогенных регуляторных факторов в регуляции иммунной системы говорят результаты исследования суточных вариаций концентрации тимозина-альфа1 в плазме крови здоровых женщин и больных острыми и хроническими воспалительными заболеваниями матки и придатков. Выявлено, что и общий уровень, и циркадные колебания тимусного пептида меняются при заболевании и в процессе лечения, причем выраженность данных изменений коррелирует с формой воспалительного процесса (острый или хронический) и с эффективностью лечения (эффективное или неэффективное) (рис. 4). Предполагается, что суточные вариации продукции тимусных гормонов не менее (а может быть и более) важны для регуляции иммунитета, чем их количество.

Рис. 4. Суточные вариации концентрации тимозина-альфа1 в плазме крови доноров и больных хроническим сальпигоофоритом до и после лечения. 1 - доноры, 2 - больные до лечения, 3 - больные после эффективного лечения (применение иммунокоррекции), 4 - больные, пролеченные без положительного эффекта (антибактериальная терапия без иммунокоррекции). Звездочки - достоверные отличия вечерней концентрации гормона от утренней.

Функциональное состояние иммунной системы зависит от структуры ее суточной временной организации, являющейся составной частью общей циркадной программы организма. Поэтому биоритмы иммунной системы должны быть синхронизированы с множеством других циклических процессов для того, чтобы в каждый данный момент времени состояние системы не входило в противоречие с уровнем функционирования всего организма. Согласно современным представлениям внешние датчики времени, среди которых для млекопитающих ведущую роль играет световой режим, влияют на суточные ритмы организма не только опосредованно через воздействие на режимы двигательной и пищевой активности, но и непосредственно через ретино-гипоталамический тракт (30), СХЯ, ВШСГ и эпифиз (48). В настоящее время получены многочисленные данные об иммуномодулирующем действии мелатонина - нейрогормона, продуцируемого эпифизом и участвующего в фотопериодическом контроле суточных и сезонных биоритмов организма (29, 34, 36, 41, 44, 47). Можно предполагать, что и суточная ритмика параметров иммунной системы в определенной степени регулируется эндокринной функцией эпифиза. В наших экспериментах показано, что воздействия, направленные на усиление синтеза мелатонина, привели к нормализации нарушенной суточной ритмики клеточного состава тимуса и лимфатических узлов крыс. Таким образом, иммуномодулирующее действие мелатонина, по всей видимости, связано не только с его непосредственным действием на иммунокомпетентые клетки, но и с нормализацией биоритмов гистофизиологических процессов в иммунной системе и приведение их в соответствие с общей циркадной программой целостного организма.
Взгляд на иммунную систему с точки зрения пространственно-временной организации ее гистофизиологии находит применение и в клинической иммунологии. На данном этапе уже ясно, что дальнейшие исследования в этой области могут выявить новые механизмы и принципы иммунорегуляции, на основе которых возможна разработка эффективных способов диагностики, прогноза, профилактики и коррекции иммунопатологических состояний (23).
Так, например, при обследовании больных с наличием вторичного иммунодефицитного состояния (воспалительные гинекологические заболевания) было выявлено, что у них нарушены временные закономерности реакции лимфоцитов крови на гормоны тимуса и коры надпочечников (22). Можно предположить, что нарушение способности лимфоцитов адекватно реагировать на гормональные регуляторные факторы является важным патогенетическим звеном в развитии вторичного иммунодефицитного состояния.
Инверсия светового режима у генетически детерминированных к аутоиммунной патологии мышей (Swiss) приводит к рассогласованию суточных биоритмов морфоцитохимических параметров иммунной системы. Следствием этого, по-видимому, является более раннее и тяжелое развитие болезни (4). Вполне возможно считать ситуации, приводящие к изменению ритмов жизнедеятельности (широтные перемещения, миграции в полярные регионы и обратно, суточные дежурства) фактором риска для развития иммунологических нарушений.
При патологии наиболее ранние нарушения касаются хронобиологической структуры организма (3, 10, 38). В наших экспериментах (4) на аутоиммунных мышах NZB и Swiss установлено, что биоритмы морфоцитохимических параметров клеток иммунной системы претерпевают изменения задолго до появления специфических признаков аутоиммунного процесса. Эти данные могут служить базой для разработки методов прогноза развития иммунопатологии или эффективности иммунокоррекции.
К настоящему времени получены убедительные сведения о том, что многие иммуномодулирующие препараты оказывают различное действие в зависимости от времени их применения (4, 33, 44). На основании выявленного нами феномена хроностезии лимфоидных клеток к действию различных регуляторных факторов экстра- и интраиммунного происхождения оказалась возможной разработка метода иммуномодулирующей хронотерапии (21). Применение хронотерапевтического принципа дало значительное повышение эффективности лечения, как в эксперименте, так и в клинике.
Исследование межсистемных взаимодействий на примере лимфоэпителиальных взаимоотношений в тонком кишечнике выявило следующее. Локальные механизмы, включающие генетическую программу стволовых эпителиальных клеток и взаимодействие с компонентами подлежащей соединительной ткани (лимфоциты и макрофаги), обеспечивают региональную специфику дифференцировки эпителия и формирования крипт и ворсинок. Недостаточность регуляторных механизмов, в первую очередь иммунных, при развитии ксенотрансплантата проявляется в наличии атипичных крипт и раннем вступлении эпителиальных клеток в апоптоз (49). В то же время, кишечный эпителий обеспечивает достаточные условия для дифференцировки Т-лимфоцитов вне тимуса. Клетки тонкого кишечника продуцируют факторы, которые стимулируют пролиферацию стволовых кроветворных клеток и ингибируют гуморальный иммунный ответ и пролиферативную активность митоген-индуцированных спленоцитов.
Таким образом:
* комплекс параллельно использованных морфологических, цитохимических и иммунологических методов позволяет провести качественный и количественный анализ иммунокомпетентных клеток с учетом структурно-временной организации иммунной системы;
* характер метаболизма иммунокомпетентных клеток, экспрессия рецепторов и продукция цитокинов определяют иммунологическую реактивность организма, обусловливают основу иммунной реакции, изменяясь в ходе последней и обеспечивая ее динамику в пространстве и во времени;
* применение морфологии в совокупности с определением других параметров иммунной системы и с использованием достижений молекулярной биологии, генной инженерии, автоматизированных методов обработки имеет важное значение в оценке иммунного статуса организма в норме и патологии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамов В.В. Интеграция иммунной и нервной систем. - Новосибирск. - Наука. - 1991. - 166 с.
2. Авдеева М.Г., Мельник Г.Н., Лебедев В.В., Шубич М.Г. // Клинич. лаб. диагностика. - 1993. - N 5. - с. 22-24.
3. Баевский Р.М. / Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. - М., - 1979.
4. Бородин Ю.И., Труфакин В.А., Летягин А.Ю., Шурлыгина А.В. Циркадные биоритмы иммунной системы. - Новосибирск, 1992. - 208 с.
5. Гордон Д.С., Сергеева В.Е., Зеленова И.Г. Нейромедиаторы лимфоидных органов. - Л., Наука. - 1982. - С.107-114.
6. Грязева Н.И., Шурлыгина А.В., Вербицкая Л.В., Мельникова Е.В., Кудрявцева Н.Н., Труфакин В.А. // Российский физиол. журнал им. И.М.Сеченова.- 1999.- 85 Т.85.- N 8.- С.1035-1040.
7. Девойно Л.В., Идова Г.В., Альперина Е.Л. и др. // Бюлл. СО РАМН. - 1992. - № 1. - С.74-79.
8. Зарецкая Ю.М. Клиническая иммуногенетика. М. - Медицина. - 1983.
9. Иващенко Ж.А., Кузнецова О.П., Комиссарова И.А., Калашникова Е.А. // Тер. архив. - 1996. - Т. 68. - N 6. - С. 13-16.
10. Казначеев В.П., Труфакин В.А., Козлов В.А. и др. // Физиол. журнал СССР - 1980. - № 4. - С. 584-590.
11. Козлов В.А., Шурлыгина А.В., Костерина Л.П., Волкова Л.Г., Летягин А.Ю.// Вестник АМН СССР.- 1985.- N 8.- C. 34-38.
12. Корнева Е.А., Шекоян В.А. Регуляция защитных функций организма. - Л. - Наука. - 1982. - 114 с.
13. Мур-Ид М., Салзмен Ф. Биологические ритмы. Т.1. - М.: Мир. - 1984. - С.240-255.
14. Нарциссов Р.П. - Сов. педиатрия. - М. - Медицина. - 1984.
15. Парин В.В., Баевский Р.М. // Успехи физиологических наук. - 1970. - Т.1. - №2. - С.100-112.
16. Попова Н.А., Ильницкая С.И., Колесникова Л.А., Каледин В.И., Кудрявцева Н.Н. //Физиол. журнал им. И.М.Сеченова. - 1996. - Т. 82. - № 12. - С.12-17.
17. Ревской С.Ю. //Физиол. человека. - 1984. - Т.10. - № 6. - С.1005-1018.
18. Робинсон М.В. Морфоцитохимические особенности лимфоцитов в норме, при дестабилизирующих воздействиях и при аутоиммунных процессах и заболеваниях. - Дисс... докт. биол.наук. - Новосибирск. - 1994.
19. Романов Ю.А., Захарченко О.П., Степанова Л.И., Каменская Э.А. //Пробл. эндокринологии. - 1975. - № 3. - С.113-118.
20. Труфакин В.А., Шурлыгина А.В., Дергачева Т.И., Литвиненко Г.И. // Бюлл. СО РАМН. - 1997. - № 2. - С. 36-41.
21. Труфакин В.А., Шурлыгина А.В., Дергачева Т.И., Литвиненко Г.И. // Бюлл. эксп. биол. и мед. - 1995. - № 2. - С. 181-183.
22. Труфакин В.А., Шурлыгина А.В., Дергачева Т.И., Литвиненко Г.И., Вербицкая Л.В. // Вестник РАМН.- 1999.- N 4.- С.40-48.
23. Хаитов Р.М., Пинегин Б.В.// Клинич. медицина. - 1996. - № 8. - С. 7-12
24. Шурлыгина А.В., Труфакин В.А. // Вестн. РАМН. - 1993. - № 6. - С. 39-42.
25. Шурлыгина А.В., Труфакин В.А., Гущин Г.В., Корнева Е.А. // Бюлл. эксп. биол. и мед.- 1999.- 128.- N 9.- С.344-347.
26. Шурлыгина А.В., Ковшик И.Г., Вербицкая Л.В., Труфакин В.А. // Иммунология.- 2000.- N 1.- С.21-25.
27. .Шурлыгина А.В., Ковшик И.Г., Вербицкая Л.В., Труфакин В.А. // Бюллетень СО РАМН.- 1999.- N 2.- С.129-133.
28. Armstrong S.M., Redman J.R. //Med. Hypotheses. - 1991. - Vol. 34. - N 4. - P. 300-309.
29. Benoit J. //Lux. - 1972. - Vol. 6. - N 10. - P. 341-345
30. Fernandes G., Halberg F., Yunis E., Good R.A.// Immunology.-1976.- V. 117.- N 3.- P. 962-971.
31. Haus E., Lacatua D.J., Swoyer J., Sachett- Ludeen L. // Amer. J. Anat. - 1983 - Vol.168. - N 4. - P. 467-517.
32. Haus E. // Pathology Biology. - 1996. - Vol. 44. - N 7. - P. 618-630.
33. Humlova M., Jllnerova H. //Neurosci. Res. - 1992. - Vol. 13. - N 2. - P. 147-153.
34. Knapp M.S., Pownall R.//- Allergologie.- 1980.- Vol. 3.- N 4.P. 226-245.
35. Lissoni P., Bami S., Ardizzoni A. //J. Biol. Regul. Homeost. Agents. - 1993. - N 7. - Р.121-125.
36. Manfredi R., Salmi R., Gallerani M. E. A. // J. Internat. Med. Res. - 1994. - Vol.22. - N6. - P. 343-349.
37. Martini E., Miller J.-Y., Doinel Ch et al. // AIDS. - 1988. - Vol. 2. - P. 133-134.
38. McGillis J.P. Feith T., Kyeynue-Nyombe E. Et al. // Fed. Proc. - 1982. - N 41. - P. 4918-4921.
39. Moldofsky H. // J.Psychiatry Neurosci. - 1994. - Vol.19. - N 5. - P.368-374.
40. Morrey K.M., McLanchlan J.A., Serkin C.D., Bakomche O. //J. Immunol. - 1994. - Vol.153. - N 6. - P. 2671-2678.
41. Nevid N.J., Meier A.H. // General and Compar. Endocrinol. - 1995. - Vol.97. - N 3. - P. 327-339.
42. Palm S., Postler E., Hinrichsen H. E.a. // Chronobiol. Int. - 1996. - Vol.13. - N6. - P.423-434.
43. Reinberg A., Halberg F. // Ann. Rev. Pharmacology. - 1971. - Vol.11 - P.455-492.
44. Reiter R.J. //Exp. Gerontol. - 1995. - Vol. 30. - N 5. - P. 199-212.
45. Riley V.//Science. - 1981. - Vol.212. - P.1100-1109.
46. Rezzani R., Rodella L., Lonati C., Ventura R.G. - Basic. And Appl. Histochem -. 1991. - N 35. - P. 75-80.
47. Roberts J.E. //J. Photochem. And Photobiol. - 1995. - Vol.29. - N 1. - P.3-15.
48. Rusak B.,Good G.// Science. - 1982. - Vol.215. - N 4538. - P.1407-1409
49. Shmakov A., Trufakin V. e.a. // Epithelial Cell Biology. - 1996. - N 4. - P. 104-112.


ИММУНОФИЗИОЛОГИЯ -
ИСТОКИ И СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ
Корнева Е.А.
Институт экспериментальной медицины РАМН, Санкт-Петербург

Реализация нейро-иммуно-взаимодействий осуществляется непосредственно на мембранах иммуноцитов и в ЦНС. Исследовали экспрессию генов c-fos и интерлейкина-2 (ИЛ-2) в клетках головного мозга крыс при ротационном стрессе (РС) или введении столбнячного анатоксина (ТТ). с-fos и ИЛ-2 мРНК измеряли методом spot- и in situ гибридизации с меченой дигоксигенином соответствующей кДНК. Индукция синтеза с-fos мРНК и ИЛ-2 мРНК в клетках головного мозга была выявлена в латеральном гипоталамическом поле, таламусе и сенсо-моторной зоне коры через 2 часа после РС. Анализ экспрессии c-fos и ИЛ-2 мРНК в гипоталамических структурах головного мозга крыс выявил активацию нейронов в заднем, латеральном и переднем гипоталамических полях, а также - в дорсомедиальном, вентрамедиальном и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса. Синтез ИЛ-2 мРНК наблюдался в более поздние сроки, нежели синтез c-fos РНК. Индукция синтеза c-fos мРНК приводила к появлению c-Fos-подобных белков в аналогичных структурах гипоталамуса и в те же, что и для c-fos мРНК сроки.
Таким образом, показаны конкретные молекулярно-генетические механизмы. являющиеся общими для реализации ответной реакции нейрональных клеток на стрессорный или антигенный стимул

Термин - иммунофизиология - был предложен, как синоним появившихся за рубежом понятий - иммуномодуляция и психонейроиммунология. Впервые он упоминается в дискуссии по поводу предложенного Хербертом Спектором названия Международного научного общества ("Нейроиммуномодуляция") в 1985 году.
Предлагая этот термин, мы использовали его для определения круга исследований, направленных на изучение механизмов взаимодействия нервной и иммунной систем в самых разных вариантах проявления этих взаимодействий: не только изучения влияния нервной системы на иммунную, но и роли иммунной системы или сигналов, приходящих от иммунной системы, в функциях нервной системы.
Основы иммунофизиологии были заложены в конце прошлого века российскими исследователями - Савченко И.Г. [1], а затем и Лондоном Е.С. [2], показавшими, что при удалении определенных областей мозга или перерезке проводящих путей у животных изменяется течение инфекционных заболеваний и чувствительность к возбудителям инфекционного процесса.
Однако, проблема возможной связи функций нервной системы и активности защитных процессов в организме была поставлена намного позже и эта заслуга принадлежит также российскому исследователю С. Метальникову [3], который, будучи учеником И.П. Павлова и выросший на свойственных российской физиологической школе идеях нервизма, впервые поставил этот вопрос и попытался ответить на него экспериментально. Именно С. Метальников официально признан основателем иммунофизиологии (нейроиммуномодуляции) и медаль его имени является наградой Международного научного общества по Нейроиммуномодуляции.
Дальнейшее развитие иммунофизиологии так же в большой мере связано с работами отечественных исследователей - Сперанского А.Д. [4], Адо А.Д. [5], Здродовского П.Ф. [6], которые в разных вариантах продемонстрировали экспериментально необходимость целостности нейроэндокринного аппарата регуляции для осуществления полноценной работы имммунной системы. В эти годы появились и единичные исследования по данной проблеме за рубежом [7, 8].
Важным этапом в развитии проблемы явилось изучение роли строго определенных структур мозга в модуляции интенсивности иммунного ответа [9]. Впервые в условиях строгого нейрофизиологического эксперимента и гистологического контроля локализации повреждений мозга были показаны эффекты повреждения определенных структур гипоталамуса на динамику и интенсивность формирования иммунного ответа при использовании максимально чувствительных и строгих для того времени тестов определения уровня антигена и антител в крови. Хотя к этому времени в мире уже появились исследования, принципиально доказывающие роль центральной нервной системы в модуляции функций иммунной системы [10].
Первый Симпозиум, собравший исследователей различных стран мира для обсуждения проблем иммунофизиологии, прошел в Ленинграде в 1975 году. На этом Симпозиуме впервые встретились такие известные специалисты как: R. Ader, H. Besedovsky, B. Jankovic, V.Pierpaoli, G. Solomon, N. Spector. Именно они в последующем и явились организаторами двух Международных научных обществ - по Нейроиммуномодуляции и Психонейроиммунологии и двух журналов по данной проблеме - "Brain, behavior and immunity" и "Neuroimmunomodulation" и в течение длительного времени являлись лидерами этого научного направления. Позднее над этой проблемой работали многие специалисты [11, 12].
В настоящее время исследования в области иммунофизиологии, привлекают внимание многочисленных специалистов во всех развитых странах мира, и можно было бы назвать три основные линии этих исследований:
* Изучение молекулярно-клеточных механизмов взаимодействия нервной и иммунной систем.
* Изучение эффектов влияния иммунной системы, в том числе цитокинов, на функции нервной системы.
* Клиническая аппликация нейроиммуномодулирующих приемов в целях профилактики и лечения заболеваний различной природы.
В настоящей работе речь пойдет лишь об одном из примеров использования современных подходов для анализа механизмов взаимодействия нервной и иммунной систем, а именно, исследовании экспрессии c-fos и IL-2 генов в клетках иммунной и нервной систем при действии раздражителей различной природы - антигенного и неантигенного характера.
Применение методов молекулярно-биологического анализа позволяет оценить механизмы нейро-иммуного взаимодействия на уровне экспрессии генов, исследуя процессы реализации реакций нейрональных или иммунокомпетентных клеток на определенный информационный сигнал. При этом особое значение приобретает наличие специфического маркера, отражающего изменения метаболизма клетки. К таким маркерам можно отнести белки c-Fos и интерлейкин-2 (ИЛ-2). Первый является продуктом протоонкогена c-fos и выполняет функцию ростового фактора, формируя комплексы с белками- транс-факторами (AP-1, NF-AT) ряда индуцибельных генов, в том числе и гена ИЛ-2 [13]. Из литературы известно, что индукция синтеза белкового продукта гена с-fos в нейрональных клетках происходит под влиянием самых разнообразных стимулов неантигенного характера [14-16].
В настоящее время известно, что ИЛ-2 и его рецепторные структуры присутствуют не только в лимфоидных клетках, но и в клетках головного мозга [17, 18]. Таким образом, экспрессия гена ИЛ-2 может отражать степень активации клеток иммунной и нервной систем, равно как и экспрессия гена c-fos может отражать активацию не только нейрональных клеток, но и клеток лимфоидного ряда, где также происходит синтез c-Fos белка [15].

Влияние ротационного стресса на экспрессию генов с-fos и ИЛ-2
в клетках головного мозга крыс

По данным литературы, слабый ротационный стресс, в противоположность иммобилизационному, стимулирует активность иммунной системы [19]. В исследованиях по влиянию ротационного стресса на экспрессию генов немедленного (c-fos) и раннего (ИЛ-2) ответа в лимфоцитах селезенки мышей, подвергнутых pотационному стpессу, в нашей предыдущей работе была показана стимуляция синтеза с-fos мРНК и ИЛ-2 мРНК [20, 21].
Представляло интерес выяснить - происходят ли изменения экспрессии генов c-fos и ИЛ-2 под влиянием неантигенного стимула в клетках нервной системы, какие структуры головного мозга реагируют в ответ на стресс, какова динамика реализации этих реакций во времени, происходит ли экспрессия гена ИЛ-2 под действием стресса в головном мозгу и, наконец, имеет ли место при этом корреляция процессов активации генов c-fos и ИЛ-2.
Присутствие ИЛ-2 в клетках головного мозга дает возможность проследить влияние pотационного стpесса ( крысы линии Wistar, самцы, 200 г весом, в ротационной установке при 78 об. /мин., 4 раза по 10 мин. с интервалом в 5 мин) на экспpессию обоих генов по индукции синтеза с-fos мPНК и ИЛ-2 мPНК в различных стpуктуpах головного мозга. Известно, что синтез c-fos мРНК начинается в нейрональной клетке уже через 5 мин после применения стимула, и достигает максимума к 90 минутам, после чего происходит снижение активности гена [ 15 ]. Однако, через 2-4 ч экспрессия протоонкогена в активированной клетке еще продолжается. Вместе с тем, ИЛ-2 мРНК экспрессируется (как это было показано на Т лимфоцитах) [22], не ранее, чем через 2 ч после воздействия индуктора. Поэтому, для анализа синтеза мPНК обоих генов в клетках головного мозга одного и того же животного, был выбpан общий сpок забоpа ткани и пpиготовления сpезов, а именно, 4 ч после стpессоpного воздействия. Содержание с-fos мРНК и ИЛ-2 мРНК в клетках ткани головного мозга определяли методом гибридизации in situ мРНК- Dig- кДНК на срезах головного мозга и подсчитывали количество Dig -меченых клеток, содержащих мРНК, на единицу площади среза (0.2 мм2). Анализ экспрессии гена с-fos в клетках ткани головного мозга крыс показал, что ротационный стресс повышает количество содержащих с-fos мРНК клеток в гипоталамических структурах в 10 раз, в таламических - в 4 раза и в сенсо-моторной зоне коры головного мозга - в 2,5 раза через 2-4 ч после воздействия (рис. 1). У интактных животных во всех перечисленных структурах мозга выявлялись единичные c-fos мРНК содержащие клетки.


























Рис.1. Количество клеток, продуцирующих c-fos мРНК и ИЛ-2 мРНК, в структурах головного мозга крыс через 2 часа после ротационного стресса (на единицу площади - 0.2 мм2)
По оси абсцисс - структуры головного мозга: 1 - LHA, 2 - cortex, 3 - thalamus
По оси ординат - количество c-fos мРНК - или ИЛ-2 мРНК - позитивных клеток
* - Р < 0. 05; ** - P < 0.01 ( по отношению к контролю)


Параллельно в тех же структурах головного мозга исследовали экспрессию гена ИЛ-2 после ротационного стресса. Содержание ИЛ-2 мРНК в клетках мозга контрольных животных, не подвергавшихся стрессорному воздействию, либо крайне низко (единичные клетки), либо ИЛ-2 мРНК вообще не обнаруживается. Через 2 часа после ротационного стресса количество ИЛ-2 мРНК-содержащих клеток во всех исследуемых структурах головного мозга повышалось в 2-3 раза. Наиболее интенсивная экспрессия обоих генов при стрессе происходила в латеральном гипоталамическом поле (LHA) и коре головного мозга. Меченые клетки выявлены также и в таламусе, причем, если в таламусе ИЛ-2 мРНК обнаруживается только через 4 часа после стрессорного воздействия, то в коре головного мозга индукция синтеза ИЛ-2 мРНК была отмечена уже через час (более 70 клеток/ 0.2 мм2 среза).
Сравнение полученных данных по анализу экспрессии гена с-fos и гена ИЛ-2 в клетках головного мозга крыс позволяет заключить, что содержание с-fos мРНК у контрольных животных значительно превышает содержание ИЛ-2 мРНК, и, что влияние ротационного стресса более выражено в отношении активации экспрессии гена с-fos, чем экспрессии гена ИЛ-2.
В настоящей работе проводили также анализ пространственно-временных параметров процесса реализации реакции клеток гипоталамуса в ответ на введение антигена (столбнячного анатоксина) на основе исследования экспрессии генов c-fos и ИЛ-2 (крысы - самцы линии Sprague-Dawley весом 275-300 грамм). В качестве антигена использовали нетоксичный столбнячный анатоксин, который вводили в хвостовую вену (в/в) крысы в количестве 200 мг/кг (титр антител в сыворотке крови был равен 4). Контролем служил апирогенный физ. р-р. Исследование осуществляли через 30 мин, 2, 6 и 16 ч после введения вещества.
Исследование экспрессии генов c-fos и ИЛ-2 в структурах гипоталамуса проводили по синтезу мРНК, а также иммунохимическим методом определяли синтез c-Fos-подобного белка в заднем (PHA), переднем (AHA) гипоталамических полях, LHA, дорсомедиальнмо (DMH) вентромедиальном (VMH), супраоптическом (SO), паравентрикулярном (PVN) и аркуатном (Arc) ядрах.
























































Рис.2. Микрофотография срезов VMH головного мозга крысы с c-fos мРНК-позитивными клетками у интактных животных (B) и после введения физ. р-ра или столбнячного анатоксина через 2 ч (С, D) и 6 ч (E, F), соответственно. А - (уровень среза мозга - 28, согласно картам мозга крысы по атласу Swanson'a [24]

Экспрессия c-fos и ИЛ-2 мРНК в клетках гипоталамических структур крыс
после введения антигена

У интактных животных интенсивность синтеза c-fos мРНК определяется на весьма низком уровне (единичные c-fos мРНК-позитивные клетки). Введение физ. р-ра несколько повышает количество c-fos-позитивных клеток в таких структурах как LHA, DMH и VMH через 2-6 ч после иньекции. Через 30 мин после введения столбнячного анатоксина наблюдалась тенденция к увеличению количества c-fos мРНК-продуцирующих клеток по сравнению с реакцией на введение физ. р-ра. Введение столбнячного анатоксина через 2 ч индуцировало синтез c-fos мРНК в PHA, LHA, AHA, DMH, VMH и PVN, причем, для PHA (36?12 клеток), LHA (51?17) и DMH (41?7) максимум изменений отмечался через 2 ч после введения антигена. К 6 ч происходило снижение индукции экспрессии с-fos гена и к 16 ч c-fos мРНК-позитивные клетки в исследуемых структурах встречались в единичном количестве. Исключение составляли такие структуры как AHA (27?2 клеток), VMH (15?4) и PVN (22?2), где максимальное количество клеток обнаруживалось к 6 часам после введения столбнячного анатоксина. Анализ распределения c-fos мРНК меченых клеток в Arc и SO ядрах гипоталамуса не выявил достоверных различий между эффектами действия антигена и физ. р-ра в отношении индукции синтеза c-fos мРНК. Микрофотография (рис. 2) представляет срез VMH, содержащий c-fos мРНК-позитивные клетки после инъекции физ. р-ра или столбнячного антигена.
Различие в степени индукции синтеза c-fos мРНК и времени ее реализации после иньекции физ. р-ра или столбнячного анатоксина можно видеть на рис. 3, где приведены результаты анализа активации нейрональных клеток в PHA, LHA и AHA гипоталамуса.
Анализ экспрессии гена ИЛ-2 в клетках гипоталамуса позволил выявить индукцию синтеза ИЛ-2 мРНК под действием анатоксина в тех же структурах гипоталамуса, в которых была отмечена индукция синтеза c-fos мРНК. В качестве примера приведена микрофотография, демонстрирующая синтез ИЛ-2 мРНК в вентрамедиальном ядре гипоталамуса (рис. 4).

Экспрессия c-fos -подобного белка в клетках гипоталамических структур крыс
после внутривенного введения антигена

Как известно, синтез c-fos мРНК не всегда заканчивается синтезом белка c-Fos. Вместе с тем, именно c-Fos-белок принимает участие в регуляции экспрессии ряда индуцибельных генов, в частности, генов, кодирующих структуру цитокинов, играющих важную роль в обеспечении функциональной активности иммунной системы.
Поэтому представляло интерес проследить корреляцию процесса транскрипции гена c-fos и процессов трансляции c-fos мРНК в исследуемых структурах гипоталамуса. Иммунохимический анализ синтеза c-Fos-подобного белка после введения животным антигена показал, что индукция синтеза c-Fos- подобного белка происходит в тех же структурах гипоталамуса, что и c-fos мРНК, однако, менее интенсивно. Так, максимальное количество c-Fos-позитивных клеток при введении столбнячного анатоксина наблюдали в PHA (20?13 клеток) и VMH (25?13), в то время как максимальная индукция c-fos мРНК была отмечена в PHA (36?12 клеток), LHA (51?17) и DMH (41?7). Наиболее интенсивный синтез c-Fos -подобного белка, как и синтез c-fos мРНК, был зафиксирован через 2 ч после введения антигена, и также, как и при анализе количества меченых клеток, содержащих гибрид c-fos мРНК-c-fos кДНК, в таких структурах гипоталамуса как AHA и PVN наблюдали усиление синтеза c-Fos-подобного белка через 6 ч после иньекции антигена.
На микрофотографии (рис. 5) в качестве примера, иллюстрирующего индукцию Dig*-c-fos мРНК-меченых или c-Fos-иммунореактивных клеток, приведен срез VMH с клетками, содержащими c-fos мРНК- и c-Fos-подобные белки, через 2 и 6 ч после в/в введения апирогенного физ. р-ра или столбнячного анатоксина.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, анализ экспрессии генов немедленного - c-fos- и раннего - ИЛ-2 - ответа позволил впервые установить, что эффекты использованных неантигенных и антигенных стимулов реализуются на генном уровне как в иммунной [20], так и в нервной системах.
Изложенные факты еще раз подчеркивают общность молекулярно-биологических механизмов, работающих в нервной и иммунной системах на уровне реализации стресс или антиген -индуцированных реакций.
Как следует из приведенных материалов, в настоящее время начато исследование достаточно нового и важного аспекта иммунофизиологии, а именно, исследование экспрессии генов цитокинов и их трансактивирующих факторов в головном мозгу и их роли в его работе. На этом пути сделаны лишь первые шаги, но уже сейчас ясно, что практически весь спектр цитокинов представлен в мозгу, и многие из них экспрессируются не только глиальными клетками, но и нейронами. Частично показано их участие в развитии регуляторных процессов. Применение двух способов тестирования экспрессии гена по синтезу мРНК и белка позволяет судить, с одной стороны, о наиболее ранних проявлениях реакции на стресс или антиген в структурах головного мозга на генном уровне, а с другой стороны, - о процессе реализации полученного информационного сигнала в виде конечного продукта экспрессии гена - кодируемого им белка.
Выбор гипоталамуса для анализа реакций клеток мозга на неантигенный или антигенный стимул в различных его структурах во временном диапазоне обусловлен тем, что, именно гипоталамус является областью мозга, регулирующей вегетативные функции: водно-солевой обмен, уровень температуры тела и другие физиологически значимые процессы [23]. В гипоталамуса происходят нейросекреторные процессы (продукция нейропептидов, стероидных и пептидных гормонов). Различные зоны гипоталамуса активируются под влиянием стресса. Поэтому, для изучения механизмов взаимодействия иммунной и нервной систем гипоталамические структуры представляют особый интерес.
Проведенные исследования позволили показать существование тесной связи между механизмами активации клеток иммунной и нервной системами на генном уровне; определить пространственно-временные характеристики активации структур гипоталамуса крыс, участвующих в процессах реализации реакции на неантигенный и антигенный стимулы на уровне экспрессии генов немедленного и раннего ответа : c-fos и ИЛ-2.
А



















В









































































Рис. 4. Микрофотография срезов VMH головного мозга крысы с ИЛ-2 мРНК-позитивными клетками у интактных животных (B) и после введения физ. р-ра или столбнячного анатоксина через 2 ч (С, D) и 6 ч (E, F), соответственно. А - (уровень среза мозга - 28, согласно картам мозга крысы по атласу Swanson'a).



























































I II
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Савченко И.Г.// Врач. -1891.- N5.- С.132-134.
2. Лондон Е.С.// Арх.биол.наук -1899.- Т.-7.-С. 152-154.
3. Метальников С. (Metalnikov S., Chorine V.// Fnn.Inst.Pasteur, Paris.- 1926.-Vol.-40.-P. 893-900.
4. Сперанский А.Д.// Элементы построения теории медицины. М., Л..-1935. 344 С.
5. Адо А.Д.// Антигены как черезвычайные раздражители нервной системы. М.- 1952.- С. 201.
6. Здродовский П.Ф. // Проблемы инфекции, иммунитета и аллергии. М.- 1969.- 344 С.
7. Groot J., Harris G. // J. Physiol. 1950.- Vol.- 111.- P. 335-346.
8. Szentivanyi A., Szekely J. //Ann. Allergy.- 1956. - Vol.- 14.- P. 259.
9. Корнева Е.А., Хай Л.М. // Физиол.журн. СССР.- 1983.- Т.-49.- 1.- С. 42-48.
10. Fillipp G., Szentivanyi A. // Allergie und Asthmaforschung.- 1956.-Bd. 1.- S. 23-28.
11. Solomon G.F. // Ann.N.-Y. Acad.Sci.- 1969. -Vol.- 164, N.- 2.-P.335-343.
12. Jankovic'B.D., Spector N.H. // Enkephalins and endorphins: stress and immune system. Ed. N.P.Plotnikoff et al., N.-Y.- 1986.- P. 189-220.
13. Pahlavani, M.A., Harris, M.D. and Richardson, A. // Cell. Immunol. - 1997. - Vol. 180. - P. 10-19.
14. Hunt, S.P., Pini, A. and Evan, G. // Nature. - 1987. - Vol. - 328. - P. 632-634.
15. Bullitt, E . // J. Comparative Neurology. - 1990. - Vol. -256. P. 517-530.
16. Lee, J.H. and Beitz, A.J. // Pain. - 1993. - Vol. - 52. - P. 11-28.
17. Ranshoff, R.M. and Benveniste E. // In: Cytokines and the CNS, CRC Press, Inc. Ed.: Ranshoff, R.M. and Benveniste E. - 1996. P. 1- 339.
18. Sei, J., Vitkovic, L. and Yokoyama, M.M. // Neuroimmunomodulation. - 1995. - Vol. - 2. - P. 121-133.
19. Korneva E.A., Rybakina E.G., Fomicheva E.E. et al. // Int.J.Tiss.Reac. -1992. - Vol. - XIV. - №. - 5. - P. 219-224.
20. Барабанова С.В., Головко О.И., Новикова Н.С., Носов М.А., Корнева Е.А., Казакова Т.Б. // Нейрохимия, 15: 380-388, 1998.
21. Корнева Е.А., Казакова Т.Б.// Мед. Иммунология.- 1999. - Т.-1. - № - 1-2. - С. 17-22.
22. Mouzaki A., Zubler R., Doucet A., et al. // Mediators of Inflammation. - 1992. - Vol. - 1. - P. 33-37.
23. Корнева Е.А. , Клименко В.М., Шхинек Э.К. // Нейрогуморальное обеспечение иммунного гомеостаза. Л. 1978.
24. Swanson L.W.// Brain Maps computer graphics files. Elsevier Sci. B.V., Amsterdam, The Netherlands. - 1992.

ГДЕ НАХОДИТСЯ ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ? РОЛЬ АНТИГЕНА В ПОДДЕРЖАНИИ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ
Н.В.Медуницын
Государственный НИИ стандартизации и контроля медицинских биологических препаратов им. Л.А.Тарасевича МЗ РФ, Москва

В статье рассмотрены пути и механизмы образования клеток памяти из наивных клеток, описаны структурные и функциональные особенности клеток памяти, подчеркнута роль вспомогательных антигенпредставляющих клеток в сохранении иммунологической памяти. Показано, что способность вспомогательных клеток мышей связывать нативный белковый антиген коррелирует с уровнем экспрессии антигенов гистосовместимости (АГГ) класса II на поверхности клеток. Связывание нативного антигена усиливается после стимуляции клеток интерфероном и уменьшается после обработки клеток моноклональными антителами к АГГ, немеченным нативным антигеном или после удаления клеток, несущих АГГ. Комплекс, состоящий из нативного антигена и АГГ, получен из лизата спленоцитов и в жидкой фазе при непосредственном взаимодействии нативного антигена с АГГ. Сделано предположение, что АГГ выполняют роль универсальных рецепторов для нативных антигенов, являясь хранителем антигенной информации, необходимой для поддержания иммунологической памяти.

Приобретенный иммунитет имеет два уникальных признака: специфичность и иммунологическую память (ИП). ИП отражает способность организма отвечать на повторный контакт с антигеном быстрей, сильней и длительней по сравнению с первичным ответом.
Вся вакцинопрофилактика основана на существовании феномена ИП. Благодаря ИП удается искусственно формировать длительный, иногда пожизненный, антиинфекционный иммунитет. Знания о клеточных и молекулярных механизмах развития ИП способствуют созданию наиболее эффективных вакцин.
К сожалению, достижения в изучении феномена ИП крайне скромны, а круг исследователей, занимающихся изучением природы ИП, очень мал. Немногочисленные данные о природе ИП отражены в ряде руководств и монографий (2,8,10).
Считается, что главным элементом ИП являются клетки памяти (КП), которые представляют собой длительно живущую популяцию антигеспецифических покоящихся клеток, готовых реагировать на повторное введение антигена. КП образуются из так называемых наивных клеток. Это клетки, которые еще не встречались с антигеном и не обладают антигенной специфичностью. Различают В-клетки памяти (В-КП) и Т-клетки памяти (Т-КП).
В-КП образуются в зародышевых центрах лимфатических узлов, селезенки и лимфоидных образованиях некоторых органов, например кишечника. Наивные В-клетки при встрече с антигеном, расположенном на фолликулярных дендритных клетках, превращаются в антителообразающие клетки или в В-КП. Презентация антигена может происходить без предварительной внутриклеточной его переработки (27). Для В-КП характерным является наличие IgG или IgA и высокая эксперессия ингибитора апоптоза Bcl-2. В популяции В-клеток, несущих IgM, КП практически нет. При поступлении в кровь В-КП рециркулируют и накапливаются в костном мозгу.
При контакте В- и Т-КП с антигеном возникает вторичный иммунный ответ, основные признаки которого, отличные от признаков первичного ответа, представлены ниже.

Сравнительная характеристика вторичного иммунного ответа

Более раннее развитие иммунного ответа на повторное введение антигена. Сокращение латентного периода на 2 - 4 дня.
Уменьшение дозы антигена, необходимой для достижения оптимального ответа.
Увеличение силы и продолжительности иммунного ответа.

Усиление образования антител:
* увеличение количества антителообразующих клеток (при первичном ответе они составляют 1:104 из числа В-клеток, при вторичном ответе - 1:103);
* активация Тх2 и усиление выработки их цитокинов (ИЛ - 3, 4, 5, 6, 9, 10, 13, ГМ-КСФ и др.);
* образование антител преимущественно за счет IgG и IgA;
* повышение аффинности антител;
* усиление гуморального иммунитета.
Усиление клеточных реакций:
* увеличение числа антигенспецифических Т-киллеров и Т-эффекторов ГЗТ;
* активация Тх1 и усиление выработки их цитокинов (?-ИФ, ФНО. ИЛ-2, ГМ-КСФ и др.);
* повышение аффинности антигенспецифических рецепторов Т-клеток;
* усиление защитных клеточных реакций;
* сокращение сроков отторжения пересаженной аллогенной ткани на 3 - 5 дней.

Природа Т-КП менее изучена. Неизвестно, являются ли Т-КП долгоживущей популяцией антигенспецифических эффекторных клеток или это особая популяция клеток, обладающих высокоаффинными антигенраспознающими рецепторами. Возможно наивные клетки превращается в Т-КП разными путями.
Существует две субпопуляции наивных Т-клеток: СD4+ и СD8+ клетки. Наивные СD4+ могут трансформироваться в Тх1 и Тх2. В процессе перехода наивных клеток в Т-КП наиболее сильные изменения происходят в клеточном маркере СD45, который обеспечивает передачу сигнала внутрь клетки при формировании антигепраспознающего комплекса. Наивные клетки, несущие СD45RA (мол. м. 220 кD), превращаются в КП с низкомолекулярной изоформой СD45RO (мол. м. 180 кD). Эти изменения происходят под влиянием антигена. Не исключается возможность обратной реверсии, перехода СD45RO+ клеток в СD45RA+ клетки, сохраняющие свойства КП, без участия антигена (14). В КП, по сравнению с наивными клетками, содержится больше ингибитора апоптоза Bcl-2 и антигенов ГКГ класса II.
Различия между наивными клетками и КП преимущественно функциональные. В отличие от наивных клеток, КП активируются при более низких концентрациях антигена (32, 34), наивные клетки хорошо отвечают на неспецифические митогены, аутологичные и аллогенные клетки (12). КП вырабатывают более широкий спектр цитокинов (40), обладают выраженной способностью прикрепляться к сосудистому эндотелию при взаимодействии с антигеном. Основные различия между наивными Т-клетками и Т-КП представлены в табл. 1.

Таблица 1

Основные различия между наивными Т-клетками и Т-клетками памяти

Признаки
Наивные Т-клетки
Т-клетки памяти
СD 45 RA
+ + +
-
CD 45 R0
-
+ + +
СD 44
+
+++
CD 2
+ +
+ + +
LFA - 1
+ +
+ + +
LFA - 2
+
+ +
L-селектин
+++
+
Bcl - 2
+
+ + +
Антигены гистосовместимости
класса II
-
+
Клеточный цикл
G0
G1
Пролиферация под влиянием антигена
-
+ + + +
Пролиферация под влиянием
неспецифических митогенов
+ + + +
+
Способность прикрепляться
к эндотелию
+
++++
Способность к образованию
цитокинов под влиянием митогенов:
ИЛ-2
ИЛ-3
ИЛ-4
ИЛ-6
?ИФ


+ + + +
+
+
-
+


+ +
+ + + +
+ + + +
+ + + +
+ + + +

Антиген, введенный местно, фагоцитируется, расщепляется и презентируется вспомогательными клетками. Среди вспомогательных клеток существует определенная специализация, функцию антигенпрезентирующих клеток в коже выполняют клетки Лангерганса, в лимфатических узлах и селезенке - дендритные клетки, в кишечнике - М-клетки и т.д.
На модели контактной аллергии показано, что клетки Лангерганса после попадания аллергена в кожу могут мигрировать в регионарные лимфатические узлы и превращаться в дендритные клетки (20, 29). У животных ИП появляется только в том случае, если участок кожи, на который был апплицирован контактный аллерген, остается интактным в течение 5 - 12 ч. Более ранее удаление ткани с аллергеном препятствует развитию ИП (28).
Для проникновения наивных клеток в лимфоидные органы имеют значение L-селектин и LFA-1, а для контакта с антигенпрезентирующими клетками - LFA-2 и CD2. Наивные Т-клетки попадают в тимусзависимые зоны лимфоидных органов (паракортикальная зона лимфатических узлов и параартериолярная ткань селезенки) не через лимфатические сосуды, а через венулы с высокими эндотелиальными клетками (32). Здесь они контактируют с дендритными клетками, представляющими им пептиды антигена в комплексе с антигенами гистосовместимости классов I и II. (рис. 1). Костимулятором на поверхности вспомогательных клеток является маркер В7 из суперсемейства иммуноглобулинов, а на поверхности наивных клеток - СD 28.































Рис. 1. Образование клеток иммунологической памяти в лимфатическом узле

Процент клеток, которые становятся КП, крайне мал. Частота встречаемости составляет 10-3 из числа Т-клеток. В лимфатических узлах КП остаются в течение 18 - 20 ч, а затем покидают их через эфферентные лимфатические сосуды. Если наивная клетка не находит на поверхности дендритных клеток соответствующий пептид, она уносится в общую циркуляцию с током оттекающей лимфы. Факторы, влияющие на формирование КП, точно не установлены. На мышах "knockout" показано, что для накопления КП не требуется присутствия ИЛ-2, ИЛ-4 или ?ИФ, которые, как известно, необходимы для активации и пролиферации наивных Т-клеток (21).
КП находятся на стадии G1 клеточного цикла, т.е. они вышли из стадии покоя G0 и готовы к быстрому превращению в эффекторные клетки при очередном контакте с антигеном. Вероятно, переход КП в состояние длительной ИП происходит из-за прекращения активации антигенспецифических рецепторов клеток. Без антигенной стимуляции КП существуют как неделящаяся субпопуляция клеток. Слабая пролиферация хотя и возможна (36), но происходит, вероятно, под влиянием неспецифических раздражителей (42).
КП способны рециркулировать в кровеносной и лимфатической системах, обеспечивая эндогенный надзор и защиту организма от проникновения чужеродных веществ. КП постоянно присутствуют в лимфоидных органах и костном мозгу (последнее характерно для В-КП). Они редко оседают в других тканях, так как содержат незначительное количество L-селектина, который обеспечивает адгезию клеток в ткани.
Рециркуляция КП через лимфатическую систему усиливается при местном проникновении антигена и развитии воспалительной реакции (30). КП проникают через сосудистый эндотелий в ткань, а затем в регионарные лимфатические узлы. Но и в этом случае количество КП в афферентном лимфатическом сосуде составляет лишь 10% от числа КП, покидающих лимфатический узел через эфферентные сосуды. 90% составляют КП, вновь образованные в лимфатическом узле (26). КП появляются как при первичном, так и при повторном контакте с антигеном (16).
Распределение антигена в организме после его местного введения можно разделить на несколько стадий: присутствие антигена в участке его введения, поступление его в лимфатические сосуды и лимфатические узлы, лимфу грудного протока и кровь, фиксация антигена в различных органах и его элиминация из организма. В местах введения антигена фиксируется примерно 20% вводимой умеренной дозы белкового антигена. Остальная часть антигена поступает через лимфатические сосуды в регионарные лимфатические узлы, затем в грудной проток и кровь.
При внутривеннем введении корпускулярного антигена экспериментальным животным он исчезает из кровотока уже через несколько часов, растворимые антигены могут быть обнаружены в крови значительно позже, в течение нескольких суток, хотя это в значительной степени зависит от вводимой дозы антигена, его молекулярной массы, функциональных и структурных особенностей антигена. Процесс исчезновения антигена из кровотока сопровождается его появлением в органах и наступает фаза равновесия концентрации антигена в крови и органах. Антиген, поступивший в селезенку или печень, может находиться там в течение недель и даже месяцев.
После фагоцитоза и расщепления антигена образующиеся пептиды взаимодействуют с АГГ классов I и II. Молекулы гистосовместимости классов I и II сходны по своей структуре, пространственной организации, количеству доменов и принципу построения антигенсвязывающих участков (5, 9). Молекула класса I состоит из тяжелой цепи, включающей три домена (?1, ?2 и ?3), и легкой цепи -?2 - микроглобулина (рис. 2). Связывание антигенного пептида происходит в антигенсвязывающей щели, которая образована ?-спиральными структурами ?1 - и ?2 - доменов. Молекула класса ll состоит из двух нековалентно связанных цепей, одна из которых содержит домены ?1 и ?2, другая - ?1 и ?2. Антигенсвязывающая область ограничена ?-спиральными участками ?1 и ?1 - доменов, ?-слой образует дно щели (рис. 3).


























Рис. 2. Антигены класса гистосовместимости классов I и II
А - антигены класса I. Б - антигены класса II.
1 - дистальные домены, 2 - проксимальные домены,
3- трансмембранные домены, 4- цитоплазматические домены.
Антигенраспознающие щели находятся в гипервариабельных участках молекул гистосовместимости. Продукты генов ГКГ обладают выраженным полимеризмом, обусловленным мутацией, рекомбинацией и конверсией этих генов. Благодаря этому существует множество аллельных форм молекул гистосовместимости, отличающихся по конфигурации и структуре антигенсвязывающих щелей.





















Рис. 3. Антигенсвязывающая щель молекул ГКГ классов I и II
I - Щель у молекул ГКГ класса I.
II - Щель у молекул ГКГ класса II.
Темные плоские полосы - ?-слой, образующий дно щели.
Спиралевидные структуры - ?-спирали, формирующие стенки щели.
Домены: ?1, ?2 и ?1.

Общим признаком для пептидов, взаимодействующих с АГГ, является их конформационная лабильность, которая появляется в результате их процессинга. Пептиды, фиксирующиеся в щелях молекул класса II, больше по размерам пептидов, связанных с молекулами класса I. Ассоциация АГГ с пептидами антигена идет медленно, но образующийся комплекс является достаточно прочным (18).
Взаимодействие антигенного пептида с молекулами класса I происходит в эндоплазматическом ретикулуме, а с молекулами класса II - в фаголизосоме. До встречи с антигенным пептидом молекула класса I стабилизирована специальным белком калнексином, а молекула класса II защищена от случайного образования комплекса инвариантной цепью (?-цепью). Образование комплексов из антигенных пептидов и молекул двух классов происходит после отрыва стабилизаторов от молекул гистосовместимости.
Антигены гистосовместимости класса I (43) и класса II (15) способны к внутриклеточному рециклингу. У нестимулированных дендритных клеток антиген гистосовместимости класса II рециркулирует в клетке и находится на поверхности клетки короткий период времени. Под влиянием антигена эксперессия антигенов класса II усиливается, полупериод их распада увеличивается и составляет более 100 ч.
Вопрос о необходимости присутствия антигена при длительном накоплении КП не решен. Одни исследователи отвечают положительно (13, 23, 30, 33), другие отрицательно (17, 31, 41). В частности было показано, что иммунные В-клетки в условиях адоптивного переноса быстро исчезают из организма животных, в присутствии антигена они сохраняются более года (19, 24). Для увеличения срока жизни клетки и поддержания экспрессии ингибитора апоптоза Bcl необходим повторный контакт клетки с антигеном (25).
Некоторые возбудители инфекционных болезней длительно персистируют в организме. Меченый антиген присутствует в течение нескольких месяцев на вспомогательных клетках. Предполагается, что дендритные клетки могут быть своеобразным складом, где антиген сохраняется в виде комплекса антиген-антитело и расходуется по мере необходимости (1, 11, 39, 44).
По нашему мнению, антигены гистосовместимости классов I и II являются универсальными рецепторами для нативных антигенов и выполняют роль хранителей антигенной информации в организме (4). По общепринятой точке зрения нативный антиген фиксируется на поверхности вспомогательных клеток за счет иммуноглобулина, Fc-, С3-рецепторов или за счет неспецирического связывания с мембраной клетки. Существуют данные, что продукты ГКГ класса II способны реагировать с денатурированными белками без предварительного их процессирования (38). Нами получены доказательства, что нативный нерасщепленный белковый антиген также связывается клетками неиммунизированных животных с помощью АГГ класса II (3, 6, 7).
Для изучения роли АГГ класса II в первичном связывании антигенов вспомогательными клетками неиммунизированных мышей в качестве нативных антигенов мы использовали яичный альбумин (OVА) и лизоцим. Были использованы два способа оценки связывания антигена с мембраной клеток по флуоресцентной и радиоактивной меткам. Применяли препараты OVА, меченные FIТС, тритием или I125. Исследованы различные субпопуляции спленоцитов мышей СВА: макрофаги, дендритные клетки и лимфоциты. Сочетанное использование двух методов оценки связывания антигена с мембраной клетки позволило оценить как количество клеток, способных связывать антиген, так и определить общий уровень экспрессии рецепторов, участвующих в связывании антигена. Результаты по флуоресценции учитывались с помощью проточного цитофлуорометра "EPICS C" и выражались в процентах флуоресцирующих клеток, интенсивности свечения и значениях пикового канала. Обработка клеток антигеном проводилась при 4?C в присутствии азида натрия, что предотвращало интернализацию и расщепление антигена.
Было установлено, что степень экспрессии продуктов ГКГ на клетках нормальных СВА мышей точно соответствует способности этих клеток связывать нативный OVA, меченный изотиоцианатом флуоресцеина. Наибольшей способностью экспрессировать и связывать антиген обладают дендритные клетки, наименьшей - клетки тимуса (рис. 4). Аналогичная картина наблюдалась при изучении фиксации антигена, меченного I125.



























Рис. 4. Соотношение экспрессии антигенов гистосовместимости класса II (I-A и I-E)
и способности связывать FITC-OVA клетками мышей
ДК - дендритные клетки, МФ - макрофаги, ЛФ - лимфоциты, ТМ- тимоциты.

Обработка клеток препаратами интерферона усиливала экспрессию продуктов ГКГ класса II и интенсивность связывания меченного OVA. Клетки макрофагальной линии Р388 D1 не обладают способностью экспрессировать антигены класса II и связывать нативный антиген. После стимуляции клеток интерфероном клетки приобретали такую способность.
Моноклональные антитела, специфичные к АГГ класса II, блокировали процесс связывания нативного антигена на дендритных клетках и на макрофагах линии Р388 D1, предварительно обработанных интерфероном. Демонстративны опыты с фракцией макрофагов, из которой с помощью цитотоксической реакции удалены клетки, несущие АГГ класса II. Уровень связывания OVA после этого снижался наполовину. Аналогичный эффект возникал при исследовании конкурентного связывания немеченого OVA в эквивалентной концентрации по белку с меченым OVA.
Из клеточного лизата прилипающей фракции спленоцитов, обработанных OVA, меченным I125, нами выделен комплекс, состоящий из нативного антигена и I-Ак продуктов ГКГ мыши. Для получения комплекса использовали колонку с моноклональными антителами 10.2.16, специфичными к I-Ак антигенам, сшитыми с Protein A-Sepharose CL-4B (рис. 5). Анализ элюата по фракциям выявил практически полное соответствие профилей содержания меченого антигена и АГГ класса II, определяемых с помощью иммуноферментного анализа (рис. 6 ).
























Супернатант



Аффинная хроматография
иммуносорбент
(Анти-I-Ak-MkAT + Protein A-Sepharose CL-4B)




Элюат



Тестирование







Рис. 5. Схема выделения комплекса из мембраны антигенпрезентирующих клеток мышей линии СВА

Аналогичный комплекс получен в жидкой фазе in vitro при взаимодействии меченого антигена с антигеном I-Ак, выделенным методом аффинной хроматографии (рис. 7). Полученный комплекс фиксирован глютаральдегидом (рис. 8). Анализ комплекса в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия позволил выявить небольшой пик радиоактивности с мол. массой белка 71-73 кД, что соотвествует сумме мол. масс молекул I-Ак и OVA (рис. 9).

























Рис. 6. Хроматографический профиль элюата с колонки Protein A-Sepharose + МкАТ
Справа по оси ординат - уровень радиоактивности элюата (имп/мин)

Данные свидетельствуют, что в начальной стадии иммунного ответа АГГ класса II являются рецепторами для первичного связывания нативных антигенов на поверхности вспомогательных клеток у неиммунизированных животных. Можно предположить, что такое связывание касается только детерминант, расположенных на поверхности молекулы нативного антигена. В таком виде антиген может представляться В-клетками, которые, как известно, могут узнавать непроцессированный антиген за счет Ig-рецепторов. С другой стороны, образование комплекса из нативного антигена и АГГ класса II может способствовать пиноцитозу комплекса. При условии инкубации клеток при 37?C без азида натрия мы наблюдали перемещение флуоресцирующего антигена внутрь клеток. В этом случае интранализация комплекса может сопровождаться расщеплением той части молекулы нативного антигена, которая не связана с АГГ класса II, и последующей реэкспрессией комплекса на поверхности вспомогательной клетки для представления Т-клеткам (рис. 10). В процессе такого расщепления происходит освобождение внутренних детерминант антигена и их взаимодействие с внутриклеточными АГГ класса II. Не исключена также возможность, что та часть нативного антигена, которая не связана непосредственно с АГГ класса II на поверхности вспомогательных клеток, может расщепляться с помощью ферментов поверхности мембраны клеток и представляться Т-клетками без интернализации комплекса.
Таким образом, можно допустить, что АГГ могут связывать не только пептидные фрагменты антигена, но и нерасщепленный и даже корпускулярный антиген (бактерии, вирусы и пр.). АГГ могут быть рецепторами для множества антигенов при их первой встрече с вспомогательными клетками. Такое связывание имеет решающее значение для начальной стадии иммунного ответа. Естественно, все эти события могут происходить не только при первичном, но и при повторном иммунном ответе на один и тот же антиген.
ИП связана прежде всего с КП, которые рециркулируют во всех тканях организма, где есть кровеносные сосуды, и выполняют по-существу функцию эффекторных клеток. Они не исчерпывают полностью понятие ИП. Хорошо известно, что отдельные инфекции и иммунизация некоторыми вакцинами оставляют пожизненный иммунитет. Главным инструментом создания ИП, по нашему мнению, является антигенпредставляющий комплекс АГГ с пептидами антигена. Такой комплекс концентрируется преимущемственно на дендритных клетках в участках лимфоидной ткани, где происходит превращение наивных клеток в КП. Именно здесь находится информация об антигене и здесь формируется ИП. Комплекс АГГ с пептидом антигена очень стойкий, расположен в узкой щели между ?-спиралями АГГ и защищен от действия ферментов (37). Пептид антигена нельзя обнаружить с помощью антител, он распознается лишь единичными наивными клетками.

























































Рис. 7. Схема выделения I-Ak антигена

I-Ak, выделенный методом аффинной хроматографии + 125 I-OVA




Инкубация в буферном растворе (60 часов при 24?С)




Фиксация полученного комплекса
(0,025% р-р глютарового альдегида)




Осаждение белка (этанол 25%)




SDS-электрофорез


Рис. 8. Схема получения комплекса I-Ak + 125I-OVA






























Рис. 9. Данные SDS-электрофореза в ПААГ комплекса I-Ak + 125I-OVA, полученного in vitro
По оси абсцисс: номер фракции




















стр. 1
(всего 2)

СОДЕРЖАНИЕ

>>