Clinics in Chest Medicine Volume 18 Number 4 December 1997
Этиология саркоидоза
David R. Moller, MD
From the Department of Medicine, Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland
Несмотря на возможности современной медицины, причина саркоидоза до сих пор остается неизвестной. С тех пор, как в начале 20 века саркоидоз был признан клинически самостоятельным заболеванием, исследователи считали, что некий передающийся агент может быть его причиной. К 50-м годам, клинические особенности саркоидоза были достаточно хорошо изучены, что позволило критически подойти к вопросу об эпидемиологии болезни. Эпидемиологические исследования во всем мире в 50-60-х годах породили множество разнообразных гипотез об инфекционной и экологической природе саркоидоза, но ни одно из них не оказалось воспроизводимым и универсальным. В течение того же самого периода, имели место попытки обнаружить некие инфекционные организмы в саркоидной ткани. Еще совсем недавно, исследователи использовали методы молекулярной биологии в попытке обнаружить микробную ДНК или РНК в саркоидной ткани.
В то же самое время значительный прогресс был сделан в понимании иммунопатогенеза болезни. Основной признак саркоидоза - формирование неказеозных гранулем. Кроме того, в настоящее время признано, что саркоидоз может быть охарактеризован увеличением иммунной активности активизированных T-лимфоцитов и макрофагов, производящих разнообразные воспалительные медиаторы на участках гранулематозного воспаления. Недавние исследования подтверждают концепцию, что саркоидоз - болезнь иммунной дисрегуляции, и вероятно является результатом постоянного антигенного возбуждения на участках воспаления. Неуверенность остается относительно того, вызван ли саркоидоз единственным агентом или несколькими факторами [85] [87].
Гипотетически, причинный агент мог бы быть инфекционным организмом, компонентом окружающей среды или аутоантигеном:
Инфекционные организмы:
Вирусные агенты
Неинфекционные компоненты окружающей среды:
Аутоантигены
Исследователи, которые считают, что единственный агент ответственен за большинство случаев саркоидоза, должны объяснить его всемирное распространение и разнообразие клинических проявлений. Те, кто предполагают что саркоидоз, имеет несколько причин и что генетические факторы хозяина являются необходимым предварительным условием для развития болезни, должны объяснить однородность ответа Квейма во всем мире. Безотносительно причин саркоидоза, является возможным получить понимание природы основного стимула, исследуя механизмы, участвующие в усилении иммунной активности, которая является частью саркоидоза.
Инфекционная гипотеза болезни
Клиническая похожесть на туберкулез позволила Цезарю Беку в начале столетия описать саркоидоз как инфекционную болезнь, идентичную туберкулезу [8]. Практически, диагноз саркоидоз основан на отсутствии клинических и гистологических свидетельств микобактериального или грибкового заболевания [62]. Для подтверждения или опровержения микобактериальной причины саркоидоза был проведен ряд эпидемиологических исследований. В исследованиях [55] [79] [86] было предположено, что саркоидоз связан с высокой распространенностью туберкулеза. Однако в исследовании [9] не было обнаружено причинно-следственных связей между саркоидозом и туберкулезом. В исследовании [96] установлено, что микобактерии туберкулеза или вакцинация c помощью бациллы Кальметта-Герена (БЦЖ) не предрасполагают к развитию саркоидоза. В целом, в эпидемиологических исследованиях не удалось установить достоверную связь между саркоидозом и туберкулезом.
В центре нескольких исследований, проведенных в 70-х, был поиск присутствия микобактерий в вовлеченных органах. Vaneck и Schwarz [102] сообщили об обнаружении кислотостойких организмов в тканях 30 пациентов с саркоидозом. Richter [79] обнаружил кислотостойкие организмы у 32 пациентов с саркоидозом и ни у одного из 20 индивидуумов группы контроля. Moscovic [67] сообщил о наличии кислотостойких организмов в лимфатических узлах почти у половины пациентов с саркоидозом и только у 2 % пациентов с другими болезнями. Сообщалось об обнаружении туберкулостеариновой кислоты у пациентов с саркоидозом, однако большинство из них получило БЦЖ прививку [35]. Greenberg [32] сообщил, что при электронной микроскопии пораженных саркоидозом тканей обнаружены бактериальные компоненты, однако ткани группы контроля не исследовались. Другие исследователи [10] не смогли подтвердить обнаружение кислотостойких огранизмов у пациентов с саркоидозом. Во всем мире клинический опыт требует, чтобы ткани пациентов с саркоидозом не показывали наличия микобактериальных или грибковых организмов при окрашивании.
Делались попытки культивировать микобактерии и другие инфекционные организмы непосредственно из вовлеченных тканей. В [3] [12] [37] [53] описана изоляция микобактерий туберкулеза и атипичных микобактерий из тканей пациентов с саркоидозом. Kent [44] сообщил, что у 14 из 30 пациентов, у которых первоначально был диагностирован саркоидоз, при проведении биопсии на открытом легком были обнаружены микобактерии (у 12 микобактерии туберкулеза). Однако в других исследованиях, при взятии образцов тканей из средостенных или периферийных лимфатических узлов, легких и других органов пациентов, проходивших оценку для саркоидоза, микобактериальные культуры обнаружены не были.
Одна из теорий, почему микобактериальные организмы настолько трудны для обнаружения - то, что они представляют собой микобактерии без клеточной стенки или L-форму микобактерий [14] [71]. Mitchell и Rees [61] [63] обнаружили, что введение гомогената саркоидной ткани мышам вызывало развитие гранулем и рост микобактерий, при отсутствии кистотостойких организмов. Mattman [42] сообщила о успешном выращивании L-форм микобактерий в крови, бронхоальвеолярном лаваже и жидкости передней камеры глаза пациентов с саркоидозом. Грэм [30] сообщил, что в материалах биопсии кожи пациентов с саркоидозом были выращены L-формы микобактерий. Ранее, Almenoff и Mattman [1] обнаружили, что L-формы микобактерий из крови пациентов с саркоидозом (но не из крови здоровых индивидуумов из группы контроля), окрашивались моноклональными антителами против M. tuberculosis, что позволяет предположить, что эти организмы имеют микобактериальное происхождение. Эти результаты должны быть подтверждены другими исследованиями, до их рассмотрения в контексте этиологии саркоидоза. Очевидно, что культивирование L-форм микобактерий при саркоидозе можкт быть вторичным феноменом, и скорее связано с воспалением слизистых, чем с причиной болезни.
Для поиска инфекционных агентов при саркоидозе применяли методы молекулярной биологии. При использовании метода гибридизации, при котором 16S RNA M. tuberculosis используются как тест для обнаружения микобактериальной rRNA, Митчелл [64] наблюдал в пять раз большее количество РНК микобактерий туберкулеза в ткани селезенки у пациентов с саркоидозом чем, в группе контроля. Эти результаты не были подтверждены, хотя другие исследователи использовали более чувствительные методы, использующие полимеразную цепную реакцию (ПЦР), для того чтобы обнаружить микобактериальную ДНК в образцах ткани при саркоидозе и туберкулезе [7] [13] [22] [34].
ПЦР может использоваться, чтобы специфически усилить фрагмент гена, в зависимости от олигонуклеотидных праймеров, определяющих конец гена [69]. Чувствительность техники для обнаружения микобактериальной ДНК зависит от многих факторов, способа, используемого для изоляции целевого фрагмента гена, который должен быть усилен, используемых олигонуклеотидных праймеров и числа копий ДНК в исследуемом образеце [56]. ПЦР гена IS6110 (несколько копий которого обычно присутствуют у M. tuberculosis), например, может позволить обнаружить от 1 до 100 микобактериальных геномов в образце [13] [72] [99]. Когда используется ПЦР увеличение единственной копии (например, ген 65-kDa [groEL] белка температурного шока), число микобактериальных геномов, которые могут быть обнаружены, уменьшается [56].
Результаты исследований, использующих ПЦР для обнаружения микобактериальной ДНК в саркоидной ткани дали неокончательные результаты [56]. Saboor [83] обнаружил микобактериальную ДНК в бронхоальвеолярном лаваже (БАЛ) или гистологических препаратах у половины (10/20) пациентов с саркоидозом при использовании ПЦР для усиления IS986/IS6110 или микобактериальных groEL генов. Было получено 9 % ложноположительных результатов при обнаружении M. tuberculosis. Напротив, Gerdes [28] не обнаружил никаких свидетельств наличия 16S rRNA генов у 14 пациентов с саркоидозом. Используемый метод был способен обнаружить 6 из 6 пациентов с активным туберкулезом. Fidler [24] использовал ПЦР, чтобы обнаружить гены IS6110 и 65-kDa микобактериальный groEL. 7 из 16 пациентов с саркоидозом имели микобактериальную ДНК в материале биопсии.
Другие исследователи [7] [29] [76] [98] при использовании ПЦР для обнаружения 65-kDa groEL гена не получили положительных результатов при исследовании результатов биопсии пациентов с саркоидозом. Bocart [7] обнаружил нетуберкулезную микобактериальную ДНК в бронхоальвеолярном лаваже как у пациентов с саркоидозом так и у здоровых индивидуумов из группы контроля. Несколько ранее негативных образцов из группы контроля, оказались позитивными, когда использовалось реамплификация ПЦР, чтобы максимизировать способность метода обнаружить чрезвычайно низкие количества микобактериальных генов. Эти результаты говорят, что некоторые положительные результаты у пациентов с саркоидозом могут быть вызваны загрязнением сапрофитными микобактериями. Обобщая, можно сказать, что в большинстве исследований сообщается об обнаружении микобактериальной ДНК в материалах биопсии по крайней мере некоторых пациентов с саркоидозом. Будущие исследования должны устранить технические различия в методологиях ПЦР, чтобы достигнуть согласия относительно связи между микобактериальной инфекцией и саркоидозом.
Аргументы против гипотезы, что саркоидоз вызван микобактерией туберкулеза (или какой-либо другой инфекцией) очевидны. Возможно наиболее неотразимый аргумент, это наблюдение, что туберкулез (или другая микобактериальная болезнь) нехарактерна для саркоидоза [11] [107], несмотря на то, что многие пациенты подвергаются иммуносупрессивной терапии в течение десятилетий. Хотя стероиды могут временно устранять признаки активного туберкулеза, не имеется никаких свидетельств, что они эффективны при лечении активной микобактериальной инфекции. Саркоидоз, осложный вирусом иммуннодефицита человека (ВИЧ), не приводит к явной микобактериальной болезни, несмотря на иммуносупрессию, связанную с ВИЧ [54]. Факт отсутствия терапевтического ответа на антимикобактериальные препараты также использовался, чтобы привести доводы против микобактериального происхождения саркоидоза.
Все эти доводы можно до некоторой степени объяснить, если саркоидоз - результат агрессивного и успешного противотуберкулезного ответа. Интересно, что у пациентов, у которых обычно ответ на туберкулиновую кожную пробу отрицетелен, могут развиваться положительная реакция, когда туберкулин вводится одновременно с кортикостероидами или когда начата кортикостероидная терапия [16] [62]. Наиболее простое объяснение этого явления - то, что индивидуумы были инфицированы туберкулезом, но их кожный ответ был подавлен. Одно из заключений этой теории то, что, хотя саркоидоз может начинаться из-за туберкулезной инфекции, развитие увеита, артрита и хронической воспалительной болезни могут быть вызваны перекрестным аутоиммунным ответом, который усиливает гранулематозное воспаление. В этой теории, развитие саркоидоза может требовать определенных генетических или иммунологических особенностей пациента, которые предрасполагают к появлению хронической болезни.
Кроме микобактерий, имеются разнообразные инфекционные агенты, которые могут быть потенциальной причиной саркоидоза. Известно, что некоторые микроорганизмы, например actinomycetes, coccidioidomycosis, histoplasma, phaeohypophomycosis, sporotrichosis, ryptocococcus и другие организмы, способны стимулировать развитие гранулем. Факт, что некоторые из этих грибов и паразитов имеют вполне определенные географические и региональные предпочтения говорит о том, что, вряд ли они могут быть причиной распространения саркоидоза во всем мире.
Другие инфекционные агенты, которые могут быть связаны с образованием гранулем, это Tropheryma whippelii (агент болезни Виппла), leptospirochetes и коринебактерии [15] [92] [93] [103]. Кроме единичных историй болезни, не имеется никаких свидетельств, подтверждающих связь инфекционных организмов с саркоидозом. Разнообразные вирусные агенты также рассматривались в качестве причины саркоидоза. Высокий титр антител против лимфотропных ДНК вирусов (вирус Эпштейна-Барра, вирус цитомегалии, вирус простого герпеса, герпес вирус человека 6 типа), краснухи, парагриппа и Т-клеточного вируса лейкоза/лимфомы тип 1 (HTLV), были описаны у пациентов с саркоидозом, но вирусная причина саркоидоза не была обоснована посевами или анализом ткани. Присутствие антител к вирусам скорее говорит об активации B-лимфоцитов с гипергаммаглобулемией, чем о причинной связи с саркоидозом. Mankiewicz [57] обнаружил микобактериофаги у пациентов с саркоидозом и утверждал, что вирусные агенты могут индуцировать формирование атипичных характеристик у микобактерий, что приводит к специфическому ответу организма. О результатах исследования группы контроля не сообщалось, и в дальнейшем не было обнаружено никаких свидетельств, говорящих о роли этого класса вирусов при саркоидозе.
В настоящее время с использованием современных биотехнологий проводятся работы по поиску микробных агентов, возможно вызывающих саркоидоз, но большинство исследователей поддерживают точку зрения, что саркоидоз вызван необычайно интенсивным иммунным ответом на микобактериальную инфекцию и, возможно, дисрегуляцией иммунного ответа. Для подтверждения инфекционной или экологической гипотез возникновения саркоидоза, используется анализ случаев болезни по сезонному, временному, географическому и профессиональному критерию [39] [45] [85].
Тест Квейма
Гипотеза, что саркоидоз мог бы быть вызван инфекционным агентом, привела к попыткам разработать кожные пробы, подобные пробам Менделя и Манту для туберкулеза. В 30-х годов, Williams и Nickerson [111] сообщили, что подкожное введение саркоидной ткани приводит к образованию папул у пациентов с подозрением на саркоидоз. Квейм [49], дерматолог из Осло, продемонстрировал, что папулы содержали гранулемы при проведении биопсии через 1-4 недели. У пациентов с кожным туберкулезом реакции не наблюдалось.
В 50-х годах, Зильцбах [90] показал, что подготовленный им препарат для кожной пробы дал положительный результат у более 80 % пациентов с ранними клиническими признаками саркоидоза, при уровне ложноположительных результатов менее 1 %. Реакция Квейма - это кожная гранулематозная реакция, которая развивается через 2-4 недели на месте введения реактива Квейма [47] [70]. Эта реакция отличается от классической аллергической реакции задержанного типа (например при введении туберкулина), которая развивается через 24-48 часов у некоторых гиперчувствительных индивидуумов [60].
Реакция Квейма аналогична реакции Мицуды у пациентов с туберкулезной лепрой, когда развитие кожных гранулем в ответ на лепромин (экстракт M. leprae) происходит через 1-3 недели [41] [70]. По аналогии с этим, считается, что реактив Квейма содержит антигеннный компонент, возможно инфекционного агента, который стимулирует подобную реакцию. Реакция Квейма, подобно реакции Мицуды, характеризуется наличием экспрессии интерферона-гамма и CD4+ инфильтратами в месте введения реактива [21]. То, что T-клетки на месте реакции являются олигоклональными, подтверждает гипотезу, что реакцию Квейма производит антигенный компонент реактива Квейма [46].
Было сделано много попыток идентификации компонента реактива Квейма, ответственного за образование гранулем. Хотя компонент реактива Квейма, ответственного за его действие, до настоящего времени неизвестен, судя по его устойчивости к высокой температуре, это компонент клеточной стенки [70]. Установление точных характеристик компонента реактива Квейма является важной проблемой, решение которой может привести обнаружению агента, вызывающего саркоидоз. Гранулематозные реакции также наблюдаются, когда препарат, полученный из бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) пациента с саркоидозом вводятся подкожно тому же самому пациенту [79]. Результаты не столь специфические, как при использовании оригинального препарата Квейма - количество ложноположительных результатов около 10 %. Это подтверждает гипотезу, что антиген содержится в макрофагах на участке гранулематозного воспаления.
Гипотеза окружающей среды (неинфекционная)
Два наиболее обычных участка воспаления при саркоидозе - легкие и кожа, находятся в постоянном контакте с окружающей средой. Поскольку окружающая среда содержит много неинфекционных агентов, которые могут стимулировать развитие гранулем и иммунологический ответ на повторное попадание, не исключено, что именно эти агенты вызывают саркоидоз. Среди агентов, способных причинять гранулематозное воспаление в легких, наиболее хорошо изучен бериллий, потому что он может вызывать болезнь, похожую на саркоидоз. Попадание бериллия в организм может вызвать острый пневмонит и хроническую гранулематозную болезнь легкого [18]. Острый бериллиевый пневмонит рассматривается как реакция на токсин, которая обычно исчезает при устранении контакта с бериллием.
Хроническая бериллиевая болезнь развивается у небольшого количества индивидуумов, у которых имеется иммунологическая сенсибилизация к бериллию. Иммунологическая сенсибилизация характеризуется пролиферацией лимфоцитов в легких и крови в ответ на бериллий, но не на другие металлы или их соли [23] [97]. Как правило имеется скрытый период между попаданием бериллия и началом гранулематозного пневмонита. В некоторых случаях, клиническая картина может быть неотличима от саркоидоза, с развитием гранулематозного пневмонита, внутригрудной лимфаденопатии и фиброзных изменений в легких. В бронхоальвеолярном лаваже обнаруживается лимфоцитарный альвеолит с доминированием CD4+ T-клеток, который характерен для легочного саркоидоза [23]. Диагноз хронической бериллиевой болезни может быть поставлен при получении детальной информации о контакте с металлом, который может оказаться незначительным и при проведении теста на проверку наличия иммунологической сенсибилизации, т.е. пролиферации лимфоцитов при контакте с бериллием.
Предполагается, что изучение патогенеза хронической бериллиевой болезни может помочь понять этиопатогенез саркоидоза. Бериллий, металл с небольшим молекулярным весом, должен действовать как гаптен при стимулировании сенсибилизации лимфоцитов путем прикрепления к пептидам или непосредственно к главному комплексу гистосовместимости (MHC) таким образом, что молекулярный комплекс MHC+бериллий+пептид стимулирует образование специфичных для данного антигена T-клеток [84]. Чувствительные к бериллию T-клетки вероятно производят цитокины интерферон-гамма и IL-2, которые могут привести к формированию гранулемы. Richeldi [78] сообщил, что восприимчивость к бериллию возможно связана с гаплотипом HLA-DP, содержащим глютамат в позиции 69 бета-цепи. Эти результаты согласуются с гипотезой, что бериллий связывается с пептидами или изменяет MHC молекулы таким образом, что комплекс бериллий-MHC-пептид стимулирует образование специфичных для данного антигена T-клеток. Характеристикой стимулирующих образование гранулемы агентов является их стабильность. Бериллий может сохраняться в легких в течение нескольких лет. Разумно предположить, что бериллий наряду с сенсибилизацией T-клеток продолжает участвовать в формировании стабильных комплексов с другими клеточными элементами, таким образом стимулируя образование гранулем.
Имеются некоторые клинические различия между хронической бериллиевой болезнью и саркоидозом, которые позволяют предположить, что бериллий (или другой металл) не являются главной причиной саркоидоза. Увеит и узловатая эритема, например, обычны для саркоидоза но не происходят при хронической бериллиевой болезни. Кроме того, гранулематозное воспаление центральной нервной системы, слезных и слюнных желез а также костей, характерны только для саркоидоза. Тест Квейма отрицателен при хронической бериллиевой болезни, T-клетки из легких и крови не реагируют на бериллий [84]. Кроме того, не имеется никаких свидетельств того, что пациенты с саркоидозом когда-либо подвергались воздействию бериллия или других известных стимулирующих образование гранулем химикалиев. На основании этого, большинство исследователей считают, что саркоидоз не является результатом воздействия какого-либо химического элемента из окружающей среды.
В качестве причины саркоидоза рассматривались глинистые почвы, пыльца сосны, тальк, но никаких существенных клинических данных поддерживающих эти гипотезы не имеется [17]. Разнообразные органические и неорганические агенты могут приводить к аллергическому пневмониту у восприимчивых индивидуумов. Гранулематозное воспаление легкого у пациентов с аллергическим пневмонитом, однако, не связано с мультисистемной болезнью при саркоидозе. Кроме того их патогенез различен. Аллергический пневмонит характеризуется ''плохо'' сформированными гранулемами в паренхиме легкого, отсутствием или незначительной средостенной лимфаденопатией и лимфоцитарного альвеолита с экспансией CD8+ T-клеток, по сравнению с экспансией CD4+ T-клеток, обычной для саркоидоза. В целом, имеется крайне мало свидетельств, чтобы поддержать гипотезу, что те же самые агенты, которые приводят к развитию аллергического пневмонита, этиологически связаны саркоидозом.
Аутоиммунная гипотеза болезни
Отсутствие убедительных свидетельств инфекционных или экологических причин саркоидоза, привело некоторых исследователей к предположению об аутоиммунном характере саркоидоза. Наличие аутоантител, однако, наиболее вероятно является результатом генерализованной активации B-клеток, а не главной особенностью патологического процесса. Одной из причин этого могут быть слабо деградирующие иммунные комплексы, индуцированные любым из множества инфекционных или экологических агентов, которые могут являться стимулирующими развитие гранулем антигенами [100].
Клинические особенности саркоидоза, совместимые с гипотезой аутоиммунного заболевания включают узловатою эритему и увеит. Иммунологические особенности, не противоречащие аутоиммунной гипотезе, включают свидетельства участия MHC, изменение распределения рецепторов клеток, олигоклональность T-клеток на участках гранулематозного воспаления и свидетельства дисрегуляции производства цитокинов. Влияние кортикостероидов на гранулематозное воспаление также более типично для аутоиммунного процесса, чем для инфекционной болезни. Аутоиммунная причина саркоидоза может быть связана с микобактериальными агентами (или другими инфекционными или экологическими факторами) при постулировании факта, что микобактериальная инфекция стимулирует аутоиммунный ответ посредством молекулярной мимикрии микробных антигенов к аутоантигенам [74].
Саркоидоз, как управляемый антигеном процесс
Чтобы идентифицировать стимул, ведущий к накоплению и активации T-клеток при саркоидозе, несколько групп исследовали молекулярную структуру и распределение генов T-клеточных рецепторов, экспрессированных у пациентов с саркоидозом. Этот подход основан на данных, что антиген-специфический иммунный ответ может быть связан с использованием специфических фрагментов гена T-клеточных рецепторов [19] [58]. Имеются два типа T-клеток, один из которых экспрессирует T-клеточный рецептор, состоящий из одной альфа и одной бета цепи. Другой тип экспрессирует одну альфа и одну гамма цепь. Каждая цепь имеет константную и вариабельную части, аналогичные генам иммуноглобулина. Предпочтительное использование специфического вариабельного (V), соединяющего (J), дополнительного (D) или гипервариабельного (VJ или VDJ) сегмента гена было замечено у T-клеток, отзывчивых к специфической комбинации антиген-MHC, включая пептиды микобактериального белка температурного шока, миелина и других аутоантигенов [5] [37] [48] [104].
При саркоидозе наблюдается смещение экспрессии специфических Vb, Va или gdT+ генов T-клеточных рецепторов T-клеток [2] [4] [25] [26] [27] [33] [66] [91] [97]. При исследовании Vb8 с использованием моноклональных антител, было обнаружно, что он быть экспрессирован в легком или крови пациентов с саркоидозом [66]. Grunewald [33] обнаружил заметное смещение экспрессии специфического Va2.3 в подгруппе DR3-позитивных индивидуумов. Другие исследователи обнаружили [4] [27], что специфические гены Vb, такие как Vb2 или Vb19, были сверхэкпрессированы у небольшого числа пациентов. Исследования последовательностей аминокислот TCRb цепи субпопуляции T-клеток со смещеной экспрессией генов Vb, продемонстрировало олигоклональность некоторых субпопуляций T-клеток [25] [27] [97]. Смещенная, ограниченная олигоклональность экспрессии ТКР Vb также была обнаружена на участках кожной реакции Квейма-Зильцбаха, предподлагая, что ограниченная олигоклональность - общая особенность гранулематозного воспаления в саркоиднрой ткани [46]. Было обнаружено, что доминирующие гены Vb, экспрессированнные в популяции саркоидных T-клеток, содержат последовательности аминокислот в пределах скользящих V(D)J регионов (варьирование положения экзон-интронных границ у членов одного генного семейства в результате эволюционных изменений структуры генов), предполагая, что селекция этих аминокислот произошла в ответ на обычные антигенные пептиды [46]. Другие группы [4] [27] однако, не обнаружили подобных V(D)J скользящих регионов, оставляя нерешенным вопрос, связаны ли эти T-клеточные рецепторы со специфическим саркоидным процессом [4] [27]. В целом, однако, эти данные совместимы с гипотезой, что олигоклональные T-клетки селективно накапливаются в местах активности болезни. Это совместимо с данными, что саркоидные T-клетки характеризованы уменьшенной плотностью поверхностных T-клеточных рецепторов, что совместимо с их предшествующей активацией [20]. Кроме того, численность смещенных субпопуляций T-клеток уменьшается в ответ на лечение или при спонтанной ремиссии, что совместимо с гипотезой, что эти клетки играют важную роль в патогенезе саркоида [33] [91]. КлонированиеT-клеток in vitro позволило бы проверить их специфичность и установить причинную связь предполагаемых антигенов с развитием саркоидоза.
Хотя при легочном саркоидозе присутствует некоторая олигоклональность T-клеток, очевидно, что большинство T-клеток в областях воспаления используют разнообразные специфические гены T-леточных рецепторов. Поскольку более 50 % T-клеток в легком экспрессируют поверхностные маркеры, такие как молекулы DR, что характерно для предшествующей активации, вероятно, многие из их неспецифичны для болезни. Некоторые из T-клеток, возможно, были активизированы альтернативными, не ТКР путями. Независимо от наличия специфических T-клеток, эти данные подчеркивают, что неантиген-специфические T-клетки, вероятно, будут играть важный вклад в полный T-клеточный иммунный ответ в местах формирования гранулемы.
Хотя имеются данные, что саркоидоз вызывается антигеном, природа такого предполагаемого антигенного стимула остается неизвестной. Привлекательной возможностью являются антигены M. tuberculosis, поскольку измение распределения Т-леточных рецепторов может быть замечено при иммунном ответе на эти организмы [104] [106]. Поддерживает эту гипотезу то, что по крайней мере в некоторых случаях саркоидоза может наблюдаться иммунный ответ на микобактериальные антигены, что было обнаружено в исследовании dg T-клеток при саркоидозе и микобактериальной болезни [26] [77] [97]. Недавнее сообщение о клональных Vg1+ T-клетках в легком при саркоидозе [26] указывет, что Vg1 могут участвовать в раннем ответе T-клеток на M. leprae. Обнаружение смещенной, поликлональной экспансии Vb8+ T-клеток в крови пациента с саркоидозом, также могло бы быть уместным для этой гипотезы, учитывая, что имеется свидетельства, что M. tuberculosis содержит суперантиген, который стимулирует человеческие Vb8+ T-клетки [73] [91].
Возможность, что предпочтительное использование специфических генов T-клеточного рецептора при саркоидозе отражает аутоиммунный характер болезни с участием аутоантигенов, совместима со свидетельствами, что аутоиммунные процессы часто характеризуются селективным увеличением олигоклональных популяций T-клеток [50]. Один класс аутоантигенов, который мог быть вовлечен в развитие саркоидоза - белок температурного шока, обнаруженный и у прокариот и у эукариот [43] [109]. Он называется белком температурного шока, потому что его синтез увеличивается в ответ на разнообразные клеточные стрессоры, такие как оксидантный стресс и высокая температура. Важно, что микобактериальный белок температурного шока является главной антигенной целью у мышей и человека при иммунном ответе на инфекционные организмы [43] [109]. Бактериальный и микобактериальный белок температурного шока, из-за их гомологии с человеческим белком температурного шока, играют важную роль в аутоиммунитете, связанном с потенциальной молекулярной мимикрией с аутопротеинами [74]. Альвеолярные макрофаги пациентов с саркоидозом (также как и у здоровых индивидуумов) экспрессируют эндогенный белок температурного шока (например, 65-kDa) который может быть целью для саркоид-специфических клонов T-клеток, если иммунологическая толерантность пациента изменена аутоантигенами в ходе болезни [95].
Этиологические ключи к исследованиям иммунопатогенеза саркоидоза
Текущая парадигма иммунологии - то, что характер иммунного ответа на антигенный стимул в значительной степени определяется паттерном цитокинов, произведенных активизированными CD4+ (и CD8+) T-клетками [60]. Th1 клетки экспрессируют интерферон-гамма, интерлейкин-2 и лимфотоксин, важные для активации макрофагов, аллергического ответа задерженного типа и пролиферации лимфоцитов. Th2 клетки экспрессируют IL-4, IL-5 и IL-10, цитокины, важные в антительном ответе, ответе тучных клеток, эозинофильном ответе и подавлении активизированных макрофагов. Th0 клетки производят смесь этих цитокинов. Th1 и Th2 имеют перекрестную регуляцию, IFN-gamma, произведенный Th1 клетками уменьшает производство цитокинов и пролиферацию Th2 клеток, а IL-4 и IL-10, произведенные Th2 клетками, уменьшают производство IFN-gamma Th1 клетками. IL-12 - важный цитокин, регулирующий Th1 и Th2 ответы, в значительной степени, стимулируя пролиферацию, дифференцирование и производство IFN-gamma T-клетками и естественными киллерами [101]. Напротив, IL-10 - мощный ингибитор IL-12 и дезактивирует макрофаги.
Специфический каскад цитокинов, участвующий в гранулематозном воспалении при саркоидозе, был интенсивно исследован. В 1980-х, было продемонстрировано, что легочный саркоидоз характеризуется лимфоцитарным альвеолитом с увеличенной экспрессией цитокинов IL-2 и IFN-gamma в легком [75] [81] [108]. Ранее, были представлены данные о поразительной поляризации ответа T-клеток при легочном саркоидозе, с увеличенной экспрессией цитокинов IFN-gamma и IL-2 и отсутствием экспрессии цитокинов IL-4 и IL-5 в легком [65] [105]. Кроме того, этот ответ был связан со значительным увеличеним производства IL-12 [65]. IL-12 также был обнаружен на участках кожной реакци Квейма-Зильцбаха, предполагая, что экспрессия Th1 цитокинов - общая характеристика гранулематозного воспаления при саркоидозе (D. Moller, A. Teirstein, C. Karp, неопубликованные данные). Увеличение производства IL-12 теоретически может вносить вклад в гранулематозное воспаление при саркоидозе, стимулируя дифференцирование, пролиферацию и увеличение производство IFN-gamma наивными саркоидными антиген-специфическими CD4+ T клетками [65].
Интересно, что производство IL-12 стимулируется бактериями, компонентами бактерий (например, липополисахаридами), микобактериями, внутриклеточными паразитами и некоторыми вирусами [101]. В периферической крови, моноцитарные фагоциты, дендритные клетки и нейтрофилы - главные источники IL-12. IL-12 важен для оптимизации производства IFN-gamma и, аналогично, IFN-gamma - мощный костимулятор производства IL-12 мононуклеарными клетками. Обычно, производство IL-12 ограничено, поскольку также производятся IL-10 и другие ингибирующие факторы, такие как простагландин E2 [101]. Наблюдение, что саркоидные макрофаги (но не макрофаги здоровой группы контроля) селективно производят IL-12, говорит, что ключевой стимул для производства IL-12 при саркоидозе находтся в легком [65]. Возможно, что любой предполагаемый причинный агент саркоидоза (например, микобактерии) имеют способность стимулировать производство IL-12 макрофагами и параллельно стимулировать T-клеточный иммунный ответ. Таким образом, может быть создана петля положительной обратной связи, что приводит к хроническому увеличению производства IFN-gamma, которое поддерживает гранулематозный ответ. В соответствии с этим сценарием, увеличенное производство IL-12 было найдено у некоторых пациентов с саркоидозом, имевших клинически активную болезнь в течение нескольких месяцев или лет [65].
Исследования трансплантации легкого
Исследования пациентов с саркоидозом, у которых была проведена трансплантация легкого, могут дать ключ к пониманию причины болезни. В нескольких исследованиях было обнаружено развитие неказеозных гранулем у пациентов, вскоре после трансплантации легкого, проведенной вследствие терминальной стадии легочного саркоидоза [6] [41] [59]. Новое гранулематозное воспаление было отзывчиво к иммуносупрессивной терапии [41]. Развитие гранулематозного воспаления не было замечено при трансплантациях легкого при других заболеваниях (при отсутствии инфекции).
Возникновение воспаления в пределах от недели до месяца после трансплантации легкого говорит о том, что агенты из окружающей среды вряд ли являются причиной текущего гранулематозного воспаления. Отсутствие любой обнаружимой современными методами инфекции, несмотря на интенсивное наблюдение, при проведении агрессивной иммуносупрессивной терапии, является доводом против бактериального, микробактериального или вирусного агента, как причины гранулематоза. Тот факт, что развитие воспаления связано с более серьезным отторжением трансплантата, подтверждает гипотезу, что аутоиммунный ответ или дисрегуляция аутоиммунного ответа на аллоантигены (или на мимикрирующие под них) может быть особенностью хронического саркоидоза. Напротив, передающаяся причина заболевания подтверждается сообщением о развитии саркоидоза у реципиента после пересадки костного мозга от донора, у которого был легочный саркоидоз [38].
Предположения по этиопатогенезу саркоидоза
Последние данные о поиске инфекционных агентов в саркоидной ткани и прогресс в понимании иммунопатогенеза саркоидоза, позволяют сделать предположения по этиопатогенезу болезни. Саркоидоз, вероятно, имеет более чем одну причину, но обнаружение микобактериальной ДНК в саркоидной ткани в некоторых исследованиях, наряду с косвенным эпидемиологическими и иммунологическими данными, указывает на то, что микобактериальная инфекция может стимулировать развитие саркоидоза в значительном числе случаев [56]. Если реакция Квейма может использоваться как тест для единственной причины, то микобактериальная причина могла бы быть связана с саркоидозом в 80 % случаев, если принять гипотезу, что реактив Квейма содержит антиген, связанный с микобактериальными организмами. Другие инфекционные организмы могли бы быть причинно связаны с саркоидозом в меньшинстве числе случаев.
Гипотеза, что патогенез саркоидоза связан с агрессивным антимикобактериальным ответом, могла бы объяснить много существенных особенностей болезни, включая доминирование производства Th1 цитокинов (в экспериментальных моделях иммунного ответа на микобактерии). Если стимулирующие антигены инфекционных организмов уничтожены Th1 иммунным процессом (без стимулирования T-клеток), то наступает ремиссия. Если антигены не уничтожены (возможно из-за нерастворимых микробных компонентов) или если имеется индукция местного иммунитета к эндогенным антигенам с молекулярной мимикрией, то может начаться хроническая болезнь. Хронический воспалительный ответ на персистирующие антигенные стимулы может поддерживаться с помощью дисрегуляции производства цитокинов, таких так IL-12 и интерферона-гамма.
Такой процесс может поддаваться продолжительной иммуносупрессивной терапии (например кортикостероидной) или лечению ингибиторами цитокинов. Кроме того, генетические факторы хозяина (например MHC) вероятно играют важную роль в процессе болезни. Такой ли сценарий действует или нет, но идентификация антигенного стимула, вероятно, приведет к непосредственной причине саркоидоза.