УДК 616.24
ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПАТОГЕНЕЗА САРКОИДОЗА ЛЕГКИХ.
Т.П. Сесь., О.П. Баранова, О. Э. Бакланова
НИИ пульмонологии СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова
Санкт-Петербург
Резюме
Обзор посвящен актуальной теме пульмонологии и клинической иммунологии – характеристике основных иммунологических и воспалительных процессов, развивающихся в организме больных саркоидозом легких. В обзоре представлены современные данные отечественных и зарубежных исследователей об основных популяциях клеток-эффекторов воспаления и иммунного ответа при саркоидозе – альвеолярных макрофагах, моноцитах крови, Т-лимфоцитах-хелперах1 типа. Приведены современные данные о цитокиновой регуляции при саркоидозе, определены основные иммунологические критерии активности воспаления и прогноза заболевания.
Ключевые слова: саркоидоз, воспаление, иммунорегуляция, цитокины.
IMMUNOLOGICAL ASPECTS OF LUNG SARCOIDOSIS PATHOGENESIS
T.P.Ses, O.P. Baranova, O.E. Baklanova
Research Institute for Pulmonology of Pavlov’ State Medical University, Saint-Petersburg, Russia
Summary
Immunological aspects of the lung sarciodosis pathogenesis are an actual subject of pulmonology and clinical immunology. Sarcoidosis is associated with development of immunological and inflammatory processes in lung tissue. This review is focused on the new findings about the role of inflammatory and immune effector cells in sarcoidosis such as: alveolar macrophages, blood monocytes, T-lymphocytes helpers of the first type. The cytokine regulation, inflammation activity and prognostic immunological criteria have been analyzed in this review.
Key words: saroidosis, inflammation, immunoregulation, cytokines.
Многочисленные исследования, посвященные выявлению этиологического агента саркоидоза, до настоящего времени не были успешными. Еще в 1905 году Boek описал саркоидоз как «бациллярное инфекционное заболевание, которое либо полностью идентично туберкулезу, либо тесно связано с ним», c тех пор - вот уже на протяжении почти века - активно проводится поиск этиологического фактора саркоидоза с помощью гистологических, микробиологических, молекулярно-биологических методов [1,3,30]. В частности, у больных саркоидозом с помощью ПЦР действительно показано присутствие микобактериальных ДНК и РНК [6,24,34]. Однако патогенетическая роль как Mycobacterium tuberculosis, так и других микобактерий в развитии саркоидоза не доказана [30,36,44].
Известно, что помимо микобактерий (при туберкулезе) и неорганических агентов (при пневмокониозе, силикозе и бериллиозе) – некоторые вирусы также способны вызывать гранулемо-подобное воспаление. В ряде случаев у больных саркоидозом определяются высокие титры антител к вирусам Эпштейн-Барр, герпес-вирусу, парагриппу, цитомегаловирусу, причем эти данные согласуются с результатами ПЦР-диагностики [24,30]. Например, ДНК вируса герпеса 8 типа определяется в ткани легких и коже больных саркоидозом [14]. Вместе с тем, вирусная этиология саркоидоза не подтверждается культуральными методами исследования [30].
Результаты эпидемиологических исследований, однако, не исключают инфекционную природу саркоидоза, поскольку отмечена сезонная «кластеризация» (в июне и июле), повышенная распространенность этого заболевания у работающих лиц и, наконец, возможность передачи саркоидоза при трансплантации, несмотря на проводимую реципиентам иммуносупрессирующую терапию [13,17,21]. Причем, саркоидоз у реципиентов развивался после трансплантации легких даже в тех случаях, когда у доноров наблюдалась в свое время спонтанная ремиссия этого заболевания [29].
Наиболее часто эффекторным органом воспаления при саркоидозе являются легкие, однако могут также наблюдаться поражения кожи, печени, глаз, костей, нервной системы, сердца [1,3,8]. В связи с этим саркоидоз определяют как мультиорганное заболевание неустановленной этиологии, которое характеризуется Т-лимфоцитарно-моноцитарной инфильтрацией в пораженных органах, формированием гранулем и нарушением нормальной микроархитектуры ткани. То есть для саркоидоза характерно развитие лимфоцитарно-моноцитарного типа воспаления, при этом саркоидные гранулемы представляют собой скопления активированных клеток моноцитарно-макрофагального ряда, а также развивающихся в условиях воспаления гигантских многоядерных клеток, эпителиоидных клеток и лимфоцитов. Поскольку гранулемы при саркоидозе содержат большое число лимфоцитов, их еще называют «иммунными» - в отличие от гранулем, образующихся в ответ на чужеродные неорганические агенты – такие, например, как силициум или бериллий, соответственно – при силикозе и бериллиозе [1,3].
Д.Н.Маянский называл саркоидные гранулемы «аварийными органами иммунитета», так как в них происходят иммунные реакции, направленные на элиминацию неустановленных пока антигенов. И действительно, в саркоидных гранулемах обнаружены антигенпрезентирующие клетки моноцитарно-макрофагального ряда, а также лимфоциты, осуществляющие иммунныe реакции [3].
Результаты изучения клеток моноцитарно-макрофагального ряда и лимфоцитов в легочной ткани и в периферической крови больных саркоидозом легких показали, что активация характерна лишь для клеток, полученных либо из жидкости бронхоальвеолярного лаважа, либо из материалов чрезбронхиальной биопсии легких, в то время как в периферической крови феномен активации клеток отсутствует [5,30]. Эти наблюдения позволили создать концепцию о компартментализации воспалительного процесса в легочной ткани.
У больных саркоидозом легких альвеолярные макрофаги освобождают целый ряд цитокинов, хемотаксических факторов для моноцитов, что приводит к миграции моноцитов из крови в легочную ткань. На активированное состояние клеток моноцитарно-макрофагального ряда в легких больных саркоидозом указывает их способность к спонтанному ex vivo освобождению IL-1b, TNF-a, IL-6, MIP-1, MCP-1, RANTES [33,42].
Результаты исследования клеточных культур свидетельствуют о том, что в свежевыделенных из ЖБАЛ альвеолярных макрофагах больных саркоидозом повышена транскрипция мРНК TNF-a и ее уровень снижается в течение последующих 24 часов культивирования клеток in vitro [30,42]. Плейотропные эффекты TNF-a , в том числе его кахектиновые свойства, однако, не проявляются на уровне организма у больных саркоидозом легких. Эти наблюдения позволяют предполагать, что в легочной ткани больных, наряду с освобождением в повышенных количествах TNF-a, также постоянно освобождаются TNF-a - связывающие или нейтрализующие белки и противовоспалительные цитокины. В частности, уже доказано, что в ЖБАЛ больных саркоидозом, в отличие от других интерстициальных заболеваний легких (например, от идиопатического фиброзирующего альвеолита), существенно повышен уровень растворимых рецепторов к TNF-a (s TNF-aR), которые способны к конкурентному связыванию с TNF-a, что приводит к снижению или отмене его токсических эффектов [40].Эти и другие данные легли в основу разработки новой патогенетической стратегии терапии саркоидоза, основанной на применении препаратов, являющихся либо блокаторами TNF-a, либо ингибиторами TNF-a-сигнального каскада (ингибиторы р38, JNK, ERK, фактора активации NFk(В) [39]. Возможно, антицитокиновая и антисигнальная терапия будет в дальнейшем более широко использоваться в клинической практике. В лечении больных саркоидозом легких в настоящее время традиционно используются кортикостероиды. Многочисленные исследования, проводимые в условиях in vitro, посвящены изучению роли кортикостероидных препаратов на интенсивность экспрессии цитокинов клетками-эффекторами воспаления и иммунного ответа. Совместная культивация клеток ЖБАЛ больных саркоидозом с дексаметазоном приводит к дозо-зависимой ингибиции спонтанного освобождения TNF-a, IL-1b и IL-8 альвеолярными макрофагами. Кортикостероиды также способны супрессировать LPS- стимулированную продукцию TNF-a, s TNF-aR2, IL-1b, IL-6 и IL-8 и других цитокинов клетками моноцитарно-макрофагального ряда у больных саркоидозом легких [48].
Гранулематозный тип воспаления, в основе которого, лежит реакция гиперчувствительности замедленного типа, характеризуется активацией Т-хелперов 1 типа. Одним из ключевых цитокинов для индукции клеточного иммунного ответа в легких, как известно, является IL-12. Взаимодействие IL-12 со специфическими рецепторами на поверхностной мембране лимфоцитов, приводит к активации синтеза g-INF и развитию клона Th1-клеток. У больных саркоидозом обнаружены высокие уровни экспрессии мРНК р70 и р40-субъединиц гетеродимера IL-12 [27].С помощью иммуногистохимических методов показано, что IL-12р40 экспрессируется эпителиоидными клетками и макрофагами гранулем. Уровень экспрессии IL-12р40 моноцитами крови также достоверно повышен, причем установлена положительная корреляционная связь между уровнями g-INF и IL-12 в сыворотке крови больных саркоидозом [44]. Наряду с IL-12 в развитии Th1-ответа у больных саркоидозом, по-видимому, также принимает активное участие недавно открытый член семейства IL-12 - гетеродимерный цитокин IL -27, коэкспрессия двух субъединиц которого (р28 и EBI3) отмечается в эпителиоидных и гигантских многоядерных клетках саркоидных гранулем [28].
В различных клеточно-культуральных системах показано, что альвеолярные макрофаги больных саркоидозом экспрессируют повышенное число CD80 –молекул по сравнению с альвеолярными макрофагами здоровых лиц [30]. Известно, что одним из механизмов индукции экспрессии CD80 и CD86 является взаимодействие молекул HLA II класса с Т-клеточным рецептором. Согласно одной из гипотез о причинах поляризации ответа Т-лимфоцитов-хелперов, наряду с преобладанием тех или иных регуляторных цитокинов в микроокружении То-клеток, является экспрессия CD80 либо CD86 молекул антигенпредставляющими клетками, причем костимуляция CD80 приводит к преимущественной активации Т-хелперов 1 типа, а экспрессия CD86 способствует развитию Тh2-ответа [31,37]. Таким образом, при саркоидозе повышенная экспрессия CD80 – молекул альвеолярными макрофагами, не только свидетельствует об активации их акцессорных свойств, но также может влиять на развитие Тh1-ответа с преобладающим синтезом INF-g в легочной ткани больных [30]. С другой стороны, известно, что акцессорные функции альвеолярных макрофагов могут усиливаться Т-клеточными цитокинами – IL-2 и g-INF [14,18,26,38]. Установлено, что Т- лимфоциты, выделенные из ЖБАЛ больных саркоидозом, в условиях in vitro спонтанно освобождают IL-2 и INF-g. Активация Т-лимфоцитов наблюдается не только в альвеолярных пространствах у больных саркоидозом, но также в гранулемах и в легочных лимфатических узлах. Т-клетки саркоидных гранулем экспрессируют в повышенных количествах м РНК IL-2, IL-6, INF-g, причем уровни экспрессии матричных РНК коррелируют с количеством этих цитокинов, определяемых в экстрактах лимфатических узлов [30]. Иммуногистохимические исследования образцов чрезбронхиальной биопсии легочной ткани у больных саркоидозом указывают на то, что Т-лимфоциты в гранулеме распределяются следующим образом: CD4+-клетки, экспрессирующие в повышенных количествах маркеры активации -HLA-DR, VLA-1 и CD25 (IL-2R), находятся преимущественно во внутренних зонах гранулем, тогда как CD8+-лимфоциты с небольшим числом маркеров активации – в наружных зонах [23].
А в жидкости бронхоальвеолярного лаважа больных саркоидозом повышено не только общее число Т- лимфоцитов, но также число Т-лимфоцитов-хелперов (CD4+). При активном саркоидозе соотношение CD4+/CD8+ в ЖБАЛ – так называемый «субпопуляционный индекс» может достигать 10 (при нормальном соотношении 2,2) [16, 50].
Следует также отметить, что в отличие от «неиммунных гранулем», образующихся в ответ на неорганические агенты (силициум, бериллий и др.), «иммунные» гранулемы при саркоидозе легких не образуются без специфического Т-клеточного ответа. В этой связи с большой вероятностью можно предполагать, что инициирующий агент при саркоидозе обладает свойствами антигенности, находится в нижних отделах респираторного тракта, поглощается альвеолярными макрофагами и предоставляется в иммуногенной форме Т-лимфоцитам [30]. Эти предположения подтверждаются также результатами экспериментальных исследований, в которых введение фрагментов мембран альвеолярных макрофагов больных саркоидозом легких в кожу экспериментальных животных вызывало развитие кожных саркоидных реакций, а также способностью гранулем персистировать в пораженной ткани [30]. Из всего изложенного становится ясным, что иммунная гранулема при саркоидозе не является застывшим образованием – есть определенная динамика формирования, роста, «созревания» гранулемы, и на всех этих стадиях жизненного цикла гранулемы большую роль играют цитокины, обеспечивающие межклеточные взаимодействия макрофагов, лимфоцитов и, на более поздних этапах – фибробластов. Акцессорные и иммунокомпетентные клетки, составляющие гранулему, секретируют цитокины, которые аттрактируют и активируют фибробласты. Для саркоидоза характерен перигранулемный тип фиброзирования [30]. Поскольку процесс фиброзирования легочной ткани носит необратимый характер, c целью его возможного предотвращения, проводится поиск маркеров интенсивности процесса фиброзообразования при саркоидозе, который, к сожалению, еще не привел к положительным результатам. Такие показатели, как активность коллагеназы, гиалуронидазы, уровень проколлагенового пептида 3 типа, а также уровни продуктов деградации фибриногена не могут служить в качестве достоверных дифференциальных критериев между процессом фиброзирования и нормальным процессом обмена соединительнотканных структур легочной ткани [25].
В экспериментальных исследованиях на трансгенных животных возможно проведение различных модификаций «ингибиторного» анализа, блокирование тех или иных ключевых цитокинов и наблюдение за динамикой развития иммунного и воспалительного процессов. В условиях клиники данные, полученные разными авторами, нередко бывают противоречивыми и требуют тщательных клинико-лабораторных сопоставлений иммунологических показателей в биологических жидкостях больных с разными типами течения заболевания, стадиями патологического процесса, активностью воспаления. К числу показателей, характеризующих прогрессирующее течение саркоидоза, относятся:
В последние годы внимание ученых привлекают растворимые молекулы, к числу которых относятся рецепторы цитокинов –sTNF-R1,sTNF-R2,sIL-2R, а также рецепторный антагонист IL-1 (IL-1ra) и межклеточная адгезионная молекула-1 (sICAM-1). Эти молекулы синтезируются и освобождаются различными клетками - участниками воспаления и определяются в ЖБАЛ больных с неактивной формой заболевания, а их появление в периферической крови наблюдается при активном саркоидозе [9,10,19,32, 46,50]. Роль растворимых молекул в регуляции иммунного воспаления интенсивно изучается, поскольку их возможное применение в клинической практике может существенно расширить подходы к терапии больных. Уже доказано, например, противовоспалительное и противофиброзирующее действие при саркоидозе растворимых рецепторов к фактору некроза опухоли, обусловленное их способностью к конкурентному связыванию с TNF-a. Дискутируется роль sIL-2R в регуляции Th1/ Th2 типов иммунного ответа, а также иммунорегуляторная роль IL-1ra и sICAM-1 [11,12,50].
IL-6, как маркер активности воспаления при саркоидозе, имеет двойственную природу. При остром вопалении IL-6 в синергизме с другими цитокинами –IL-1b и TNF-a - необходим для индукции острофазового ответа, характеризующегося лихорадкой, активацией процесса миграции лейкоцитов из периферической крови в очаг воспаления, освобождением кортизола и продукцией гепатоцитами острофазовых белков [2,4,47]. У больных с активным саркоидозом отмечаются высокие уровни экспрессии IL-6 альвеолярными макрофагами [35]. При хроническом течении саркоидоза IL-6 обладает иммунорегулирующими свойствами, способствуя активации и пролиферации Т-лимфоцитов, а также синтезу антител плазматическими клетками. В этой связи оценку значимости уровня экспрессии IL-6 как прогностического параметра саркоидоза необходимо проводить с учетом активности заболевания [30, 50].
В настоящее время интенсивно изучается роль противовоспалительных цитокинов в иммунорегуляторных процессах при саркоидозе легких. К их числу, как известно, относится IL-10, ингибирующий продукцию цитокинов, а также пролиферацию моноцитов и лимфоцитов [7, 26, 47, 48]. Важнейшим иммунорегуляторным фактором является также TGF-b, который имеет важное прогностическое значение при саркоидозе, особенно для оценки возможной спонтанной ремиссии заболевания. TGF-b1 принадлежит к суперсемейству протеинов, необходимых для клеточного роста и дифференцировки, а также для синтеза белков внеклеточного матрикса. Он является также мощным иммуномодулятором, проявляющим противовоспалительные свойства и ингибирующим развитие Тh1-клеток [30,38,47]. Оказалось, что у больных со спонтанной ремиссией заболевания уровень TGF-b1 существенно повышен в супернатантах клеток ЖБАЛ, а при прогрессирующем течении не отличается от контрольных значений. Эти данные свидетельствуют о возможности существования механизмов, подавляющих развитие гранулематозного воспаления при саркоидозе. Однако остается не ясным, действительно ли TGF-b1 является ключевым цитокином, приводящим к спонтанной ремиссии саркоидоза и, возможно, связанным с активацией особых популяций Т-лимфоцитов, либо он действует в синергизме с другими, пока еще неизвестными ингибиторными факторами [15,30,47].
Таким образом, для более полной характеристики особенностей иммунопатогенеза саркоидоза, необходимо дальнейшее изучение цитокиновой регуляции и межклеточных взаимодействий в легочной ткани больных саркоидозом наряду с иммуногенетическими исследованиями, выявляющими особенности полиморфизма генов системы HLA и ключевых цитокинов [20,47]. Результаты таких исследований позволят выявить наиболее значимые маркеры активности воспаления, оценить прогноз заболевания и будут способствовать развитию и внедрению в клиническую практику новых подходов к иммунопатогенетической терапии саркоидоза.
Литература