Иммунная система ЖКТ

Иммунная система ЖКТ

Иммунная система ЖКТ, по сравнению с аналогичными структурами, составляющими MALT, наиболее сильно развита. Эта система, как никакая другая, находится в самом тесном контакте с громадным потоком микробного и аллергенного материала, поступающего из просвета кишечника, и служит первым барьером на пути этого потока. Это обстоятельство накладывает существенный отпечаток на принципы организации и функционирования иммунной системы ЖКТ, характеризующейся, по сравнению с другими периферическими органами иммунитета и другими структурами MALT, рядом особенностей.

Особенности строения и клеточного состава иммунной системы ЖКТ.

В иммунной системе ЖКТ выделяют индуктивную и эффекторную зоны. Первая состоит из пейеровых бляшек, аппендикса и солитарных фолликулов, вторая — из l . propria и эпителиальных клеток слизистой оболочки кишечника. В индуктивной зоне происходят распознавание, представление Аг и формирование популяции Аг–специфических T– и B–лимфоцитов; в эффекторной зоне — выполнение эффекторных функций иммуноцитами, включая синтез иммуноглобулинов B–лимфоцитами, цитокинов моноцитами/макрофагами, T–лимфоцитами и NK.

Пейеровы бляшки, как и любые лимфоидные образования, состоят из T– и B–зон с наличием зародышевых центров в B–зоне. Их клеточный состав существенно не отличается от такового любого периферического лимфатического узла (табл. 1). Выполняемые пейеровыми бляшками функции включают примирование «девственных» T– и B–лимфоцитов и направление дифференцировки B–лимфоцитов в сторону синтеза IgA.

Физиология Таблица 1. Клеточный состав пейеровых бляшек

Условные обозначения: sIgM, sIgD — поверхностные (от surface) иммуноглобулины, соответственно классов IgM и IgD.

Примирование T– и B–лимфоцитов осуществляется с помощью уникальной морфологической структуры, характерной только для пейеровых бляшек, — фолликулярно–ассоциированного эпителия, главной особенностью которого являются М–клетки, играющие также важную роль в функционировании BALT. Эти клетки имеют короткие цитоплазматические отростки и образуют как бы интраэпителиальный карман, в котором, помимо самой М–клетки, находятся макрофаги, дендритные клетки, T– и B–лимфоциты. Главная роль М–клеток — захват и транспорт Аг внутрь пейровых бляшек. Аг захватывается ими путём эндоцитоза или фагоцитоза, с помощью актиновой сети в везикулах транспортируется через всю М–клетку и с помощью экзоцитоза освобождается в карман. Последний является главным участком, в котором представляется Аг макрофагами, дендритными клетками и B–лимфоцитами T–клеткам. Транспорт как растворимых, так и корпускулярных Аг М–клетками является важнейшим фактором в индукции иммунного ответа лимфоидными клетками ЖКТ.

Эпителиальные клетки, как эффекторная зона иммунной системы ЖКТ, состоят из двух тесно связанных между собой компонентов — внутриэпителиальных лимфоцитов и самих эпителиальных клеток — энтероцитов. Оказалось, что между эпителиальными клетками, ближе к базальной мембране, располагается громадное количество внутриэпителиальных лимфоцитов: на каждый квадратный метр слизистой приходится около 1,6*10⁸ таких клеток. 80–90% внутриэпителиальных лимфоцитов являются CD3–клетками, среди них выделяют 4 субпопуляции следующих фенотипов: CD4^– CD8⁺ , CD4⁺ CD8^– , CD4⁺ CD8⁺ , CD4^– CD8^– . Внутриэпителиальные лимфоциты характеризуются двумя важными особенностями , отличающими их от других компонентов иммунной системы ЖКТ (табл. 2):

· наличием среди T–лимфоцитов фенотипа CD3 повышенного числа клеток, несущих молекулу CD8 (до 75%), в то время как в периферической крови количество этих клеток не превышает 35%;

· наличием среди T–лимфоцитов фенотипа CD3 повышенного числа клеток, несущих антигенраспознающий Рц (до 40%), в других лимфоидных органах количество таких клеток составляет не более 10%. Значительная часть таких T–лимфоцитов характеризуется фенотипом CD4^– CD8^– , оставшаяся часть содержит маркёр CD8.

Физиология Таблица 2. Характеристика внутриэпителиальных лимфоцитов

Условные обозначения: те же, что и в табл. 23.

Главной функциональной чертой внутриэпителиальных лимфоцитов фенотипа CD3⁺ CD4^– CD8⁺ является, по–видимому, цитотоксичность. Установлено, что для лимфоцитов с цитотоксическими функциями — NK и CD8–клеток, характерно наличие особого белка BY55. При анализе внутриэпителиальных лимфоцитов было обнаружено, что все Tклетки фенотипа CD3⁺ CD8⁺ содержат на поверхности белок BY55, то есть являются цитотоксическими. T–лимфоциты фенотипа CD3⁺ CD4⁺ этот белок не экспрессируют. Преобладание цитотоксических клеток среди внутриэпителиальных лимфоцитов вероятно связано с тем, что они выполняют функции иммунологического надзора за быстро делящимся эпителием кишечника и удаляют клетки, изменённые вследствие мутации, действия микробных, токсических и других факторов.

Важная функция внутриэпителиальных лимфоцитов фенотипа CD3⁺ CD4⁺ CD8^– заключается в продукции этими клетками цитокинов, преимущественно Тh2-профиля.

Внутриэпителиальные лимфоциты находятся в теснейшем функциональном контакте с клетками эпителия, составляя с ними единую комплексную структуру, являющуюся первым барьером на пути проникновения в организм множества микробных клеток. Эпителиальные клетки кишечника не являются иммунологически пассивными элементами. Энтероциты могут экспрессировать молекулы MHC классов I и II, Рц для цитокинов ИЛ–1, ИЛ–6, ГМ–КСФ, продуцировать ИЛ–1, ИЛ–6, ИЛ–8, ТФР Экспрессия Рц и синтез цитокинов существенно повышается под влиянием ЛПС и ИФН. Доказано, что энтероциты являются АПК — они могут поглощать, процессировать в эндосомальном отделе растворимые Аг и представлять их как CD4-, так и CD8–внутриэпителиальные лимфоциты, а также T–клеткам l . propria . Однако характер этого представления является неклассическим. T–клетки фенотипа CD4 распознают Аг в комплексе с молекулами MHC класса II, но костимулирующей является молекула CD58 (LFA–3), экспрессируемая эпителиальными клетками. Лигандом для нее на T–лимфоците является молекула CD2.

Так как энтероциты не экспрессируют молекул CD80, то вероятно распознавание Аг T–клетками фенотипа CD4,CD28 может вести к развитию их анергии. Молекулы MHC класса II и CD58, локализованные на базальной стороне энтероцита, могут также представлять Аг T–лимфоцитам фенотипа CD4,CD2, расположенным в l . propria .

В отличие от CD4-T–клеток, лимфоциты фенотипа CD8 распознают Аг на поверхности энтероцитов в комплексе с молекулами как MHC класса I, так и CD1d. На энтероцитах молекулы CD1d могут экспрессироваться как в ассоциированной, так и в неассоциированной с ₂ –микроглобулином форме. Короткий цитоплазматический хвост этой молекулы связан с эндосомальным отделом эпителиальной клетки, где происходит процессирование поглощённого Аг. Полагают, что CD1d является полифункциональной молекулой, участвующей в поглощении Аг, доставке его в эндосомальный отдел и в последующем представлении молекул процессированного Аг на поверхности эпителиальной клетки. С молекулой CD1d ассоциирован недавно выявленный у энтероцитов гликопротеин gp180, выполняющий функции костимулирующей молекулы, распознающей молекулу CD8 и служащей для укрепления связи между T–клеткой фенотипа CD8 и энтероцитом. По-видимому двойное взаимодействие комплекса пептид–CD1d и молекулы gp180 энтероцита с антигенраспознающим Рц и молекулой MPC–I T–клетки фенотипа CD8, соответственно, ведут к индукции у T–клеток цитотоксической активности. Предполагают, что молекула CD1d энтероцитов представляет T–лимфоцитам как белковые, так и небелковые Аг, в последнем случае — прежде всего липидные и гликолипидные Аг, находящиеся в большом избытке в составе клеточной стенки бактерий.

Другой эффекторной зоной иммунной системы ЖКТ является l . propria , клеточный состав которой характеризуется наличием дендритных клеток, моноцитов/макрофагов, NK, T– и B–лимфоцитов (табл. 3). l . propria является главным участком продукции АТ класса IgA в организме. На каждый метр кишечника приходится более 10¹⁰ глобулинпродуцирующих клеток, 80% из них синтезируют IgA.

Структуру l . propria поддерживают фибробластоподобные клетки — миофибробласты, которые образуют зону рыхлой соединительной ткани под эпителием. Эти клетки создают внеклеточный матрикс, способствуют образованию базальной мембраны и синтезируют ряд биологически активных веществ, необходимых для дифференцировки и пролиферации эпителиальных клеток. Как будет показано ниже, от взаимодействия T–клеток и миофибробластов зависит развитие ряда воспалительных заболеваний кишечника.

Физиология Таблица 3. Клеточный состав собственной пластинки (l. propria )

Условные обозначения: NK — естественные клетки–киллеры. Остальные обозначения те же, что и в таблице 1.

Для лимфоцитов l . propria характерна такая важная особенность (табл. 3), как наличие большого числа B₁ –лимфоцитов. Было показано, что B–лимфоциты можно разделить на 2 большие группы — обычные и B₁ , которые различаются по ряду свойств, в частности наличием T–клеточного маркёра CD5, высокой плотностью поверхностного IgM и низкой плотностью поверхностного IgD, преимущественным синтезом АТ классов IgM и IgA низкой аффинности, перекрестно реагирующих с полисахаридными и липидными Аг.

Подводя итог анализу клеточных компонентов лимфоидной ткани кишечника, необходимо отметить две важные особенности их состава. Первая заключается в том, что лимфоидные образования, связанные с кишечником, содержит T–клеток больше, чем все остальные лимфоидные структуры организма вместе взятые. Первично предполагалось, что причиной избыточности T–клеток в кишечнике являются пищевые и микробные Аг. Однако оказалось, что безмикробные мыши, получавшие автоклавированную пищу, имеют в кишечнике неразвитую — лимфоидную ткань с почти полным отсутствием T–клеток, хотя T–клетки в их эпителии обнаруживались в нормальном количестве. Сделан вывод, что главным стимулом для развития основной массы лимфоидной ткани кишечника являются не пищевые, а микробные Аг, за исключением эпителия, где пищевые Аг имеют значение для образования и развития T–клеток. В последние годы установлено, что пищевые Аг также распознаются T–лимфоцитами пейеровых бляшек. Оказалось, что распознание пищевых Аг сопровождается так называемой пероральной толерантностью.

Другая особенность клеточного состава лимфоидных образований, связанных с кишечником, заключается в наличии двух компонентов: раннего (реликтового) и позднего (современного). К раннему компоненту иммунной системы относятся T–лимфоциты, располагающиеся внутриэпителиально, и B₁ –лимфоциты, располагающиеся в l . propria . T– и B–лимфоциты раннего компонента реагируют с широким спектром микробных Аг с низкой аффинностью. Они развиваются относительно независимо от центральных органов иммунитета — тимуса и костного мозга. К позднему компоненту иммунной системы ЖКТ относятся T–лимфоциты и обычные B–клетки. Эти лимфоциты взаимодействуют с Аг с высоким уровнем специфичности и аффинности. Их развитие целиком и полностью проходит под контролем центральных органов иммунитета. Предполагается, что ранний компонент иммунной системы отвечает за первую линию обороны организма от микробной и аллергенной агрессии, тогда как поздний компонент подключается на следующем этапе борьбы организма с этими агентами. Такая организация иммунной системы наиболее эффективна и особенно важна в ЖКТ — первой линии защиты организма от инвазии микробами и аллергенами.

Роль скреторного IGA в функционировании иммунной системы ЖКТ

Как уже отмечалось, интегральным признаком, объединяющим все компоненты MALT, является система секреторного IgA. Уместно напомнить, что в 30-х годах 20–го столетия выдающимся отечественным учёным A.M. Безредкой было сформулировано понятие местного иммунитета, то есть преимущественной защиты того или иного органа или ткани от инвазии инфекционными агентами. Эта концепция, не подтверждённая фактическими данными, была постепенно забыта. Но понятие местного иммунитета получило новую жизнь и экспериментальное подтверждение в 1965 г., когда T. Tomasi и соавторы открыли секреторный IgA — иммуноглобулин, который синтезируется только плазмоцитами слизистых оболочек и железистых органов. IgA — димер с молекулярной массой 380 кД, состоящий из двух СЕ, имеющих в своей основе, как и у всех иммуноглобулинов, четырёхцепочечную структуру. Эти СЕ ковалентно соединены между собой конец в конец с помощью связующей J–цепи (молекулярная масса 15 кД), а также нековалентно с помощью секреторного компонента с молекулярной массой 70 кД.

Основное место синтеза секреторного IgA — слизистые оболочки. IgA–синтезирующие клетки локализуются преимущественно в l . р r о pria и располагаются непосредственно под базальной мембраной эпителия. Первично в B–клетках IgA образуется в виде димера, соединенного J–цепью. Этот димер взаимодействует со специальным Рц, находящимся на базолатеральной поверхности эпителиальной клетки — поли–Ig–Рц (pIgR). Далее комплекс интернализируется с образованием везикулы, к мембране которой присоединена молекула IgA с помощью pIgR. IgA взаимодействует с pIgR при помощи J–цепи. Она принимает также участие во взаимодействии IgA с секреторным компонентом. Комплекс IgA-pIgR транспортируется в везикуле через всю эпителиальную клетку к её апикальной поверхности, где с помощью соответствующего фермента Рц pIgR расщепляется на две части: одна часть остаётся связанной с мембраной везикулы, а другая часть — с Fc–фрагментом IgA, которая и является секреторным компонентом. Принцип образования секреторного IgA един для всех слизистых оболочек и экзокринных органов. Уникальность его образования заключается в том, что секреторный IgA является продуктом функциональной активности различных клеточных типов: сам IgA синтезируется B–лимфоцитами, его секреторный компонент — эпителиальными клетками.

Как отмечалось выше, l . propria содержит преимущественно IgA–продуцирующие клетки. Однако, в этом отделе нередко встречаются и клетки, синтезирующие IgG. Этот белок так же, как и мономерный IgA, не переносится через эпителий, так как не содержит J–цепи. По-видимому IgG, синтезируемый в l . propria , остаётся в этом отделе и служит для его защиты при проникновении бактерий через слизистые оболочки. Однако пентамерная молекула IgM, соединенная с помощью J–цепи, может за счёт взаимодействия этой цепи с pIgR переноситься через слизистые оболочки. Накапливаются данные, показывающие, что этот класс иммуноглобулинов, также как и секреторный IgA, может принимать участие в защите слизистых от инфекции.

Секреторный IgA обладает рядом важных свойств, определяющих его способность защищать слизистые оболочки от чужеродных агентов антигенной природы, микробов и аллергенов:

· высокой устойчивостью к протеазам, что делает возможным его функционирование в секретах слизистых оболочек;

· неспособностью связывать компоненты комплемента, что ведёт к отсутствию повреждающего действия комплекса Аг–АТ на слизистые;

· способностью препятствовать адгезии микроорганизмов, их токсинов, пищевых и бактериальных аллергенов на эпителий слизистых, что блокирует их проникновение во внутреннюю среду организма. Антиадгезивные свойства секреторного IgA лежат в основе его антибактериальных, антивирусных, антиаллергенных свойств.

Среди множества изучаемых проблем физиологии иммунной системы ЖКТ особую фундаментальную значимость представляют вопросы селективной миграции в слизистые оболочки предшественников продуцентов IgA и преимущественного синтеза IgA в лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми оболочками. Ниже дан анализ результатов исследований этих проблем.

Процессы миграции лимфоидных клеток в желудочно-кишечный тракт

Интактные или «девственные» лимфоциты проникают в индуктивные зоны ЖКТ — пейеровы бляшки — путём, обычным для их поступления из кровотока в лимфоидную ткань — в результате взаимодействия L–селектина лимфоцитов с гликопротеином Sgp–200, экспрессируемым на высоком эндотелии венул пейровых бляшек. Большинство B–клеток, поступивших в пейерову бляшку, являются «девственными», экспрессирующими характерные для непримированных лимфоцитов маркёр CD45RA, sIgM и sIgD. Как правило, такие клетки не содержат на мембране IgA, их дифференцировка ещё не направлена в сторону синтеза IgA. Однако многие B–клетки экспрессируют молекулы MHC класса II, свидетельствующие об их активации. Большинство T–клеток также экспрессирует активационные молекулы, в частности маркёр CD69, но многие T–клетки содержат и маркёр CD45R0, характерный для клеток памяти. Вероятно, эти клетки являются основным источником цитокинов, направляющих дифференцировку B–лимфоцитов.

Активация T– и B–клеток происходит в основном под эпителием купола пейеровой бляшки, где имеется разветвленная сеть дендритных клеток и макрофагов, и куда из просвета кишечника с помощью М–клетки доставляются молекулы Аг. Происходит процесс «примирования» девственных лимфоцитов, заключающийся в их активации и пролиферации, а также в детерминации пути их последующей дифференцировки.

Примированные T– и B–клетки покидают пейерову бляшку и по афферентному лимфатическому протоку попадают в брыжеечный лимфатический узел. Из этого узла они мигрируют в кровь и, как правило, на несколько дней поселяются в селёзенке, где продолжается процесс их дифференцировки. Оттуда T– и B–лимфоциты снова поступают в кровь и затем, благодаря процессам хоминга, поселяются в органах, содержащих слизистые оболочки — в основном в слизистой толстого и тонкого кишечника, частично — в слизистой мочеполового тракта и бронхо-лёгочного аппарата, преимущественно в верхних его отделах. Этот процесс селективной миграции характерен как для T– так и B–клеток, причём в последнем случае для B–клеток, синтезирующих не только IgA, но и иммуноглобулины других классов.

T–клетки селятся в l . propria и в эпителиальном слое кишечника, B–клетки — в l . propria , где они под влиянием цитокинов, продуцируемых CD4 T–клетками, преимущественно дифференцируются в плазмоциты, синтезирующие секреторные IgA.

К настоящему времени описан ряд механизмов хоминга примированных в пейеровых бляшках лимфоцитов, в значительной степени зависящего от экспрессии на взаимодействующих клетках — лимфоцитах и эндотелии особых молекул: адрессинов и интегринов. В противоположность венулам с высоким эпителием всех периферических лимфоидных органов, в иммунной системе ЖКТ эти венулы характеризуются конститутивной экспрессией адрессинов MAdCAM–1, относящихся к надсемейству иммуноглобулинов.

Как известно, молекулы интегринов состоят из сочетания 2-х цепей — и , в результате чего образуются молекулы с различными адгезивными свойствами. Выявленная особенность лимфоцитов, примированных в кишечнике — повышенная экспрессия интегринов фенотипа ₄ ₇ и, вероятно, утрата L–селектина. Это характерно для лимфоцитов, покидающих кишечник с лимфой, для лимфоцитов, локализующихся в брыжеечном лимфатическом узле и для лимфоцитов, мигрирующих в процессе хоминга из лимфатического узла в слизистые.

Доказано, что одним из фенотипических проявлений примирования B–клеток является утрата поверхностного IgD (sIgD^– ), для T–лимфоцитов — появление новых дифференцировочных Аг клеток памяти: CD45R0. Лимфоциты обоих фенотипов (sIgD^– и CD45R0⁺ ) в иммунной системе ЖКТ характеризуются высоким уровнем экспрессии интегринов ₄ ₇ и отсутствием экспрессии L–селектина. Более того, B–клетки с признаками терминальной дифференцировки — высоким уровнем экспрессии молекул CD38 и наличием внутриклеточного IgA, продолжают экспрессировать повышенные уровни этого интегрина. Для T–лимфоцитов, примированных в пейровых бляшках и мигрировавших в эпителиальный слой и в l . propria , характерно наличие активационных маркёров — CD69, CD25, MHC класса II, молекул Fas, низкого уровня L–селектина и высокого уровня интегрина ₄ ₇ .

Установлено, что интегрины ₄ ₇ играют ведущую роль в возвращении T– и B–клеток в лимфоидную ткань ЖКТ. Они обладают селективной способностью


9-09-2015, 00:01