Патология имунной системы
Различают 4 основных типа патологических состояний иммунной системы:
- реакции гиперчувствительности — механизмы иммунологического повреждения при ряде заболеваний;
- аутоиммунные болезни — иммунные реакции противсобственного организма;
- синдромы иммунного дефицита, возникающие вследствие врождённого или приобретённого дефекта нормального иммунного ответа;
- амилоидоз.
Реакции гиперчувствительности
Контакт организма с Аг приводит не только к развитию защитного иммунного ответа, но и к появлению реакций, повреждающих ткани. Экзогенные Аг содержатся в пыли, пыльце растений, еде, ЛС, микробах, химических веществах, во многих препаратах крови, используемых в клинической практике. Реакции гиперчувствительности могут быть инициированы взаимодействием Аг с АТ или клеточными иммунными механизмами. Иммунные реакции, повреждающие ткани, могут быть связаны не только с экзогенными, но и эндогенными Аг.
Болезни гиперчувствительности классифицируют на основе иммунологических механизмов, их вызывающих. При I типе реакций гиперчувствительности иммунный ответ сопровождается освобождением вазоактивных и спазмогенных веществ. При II типе АТ участвуют в повреждении клеток, делая их восприимчивыми к фагоцитозу или лизису. При III типе реакций гиперчувствительности (иммунокомплексных болезнях) взаимодействие АТ с Аг приводит к образованию иммунных комплексов, активирующих комплемент. Фракции комплемента привлекают нейтрофилы, которые вызывают повреждение ткани. При IV типе реакций гиперчувствительности развивается клеточный иммунный ответ с участием сенсибилизированных лимфоцитов.
Тип I реакций гиперчувствительности.
Тип I реакций гиперчувствительности (немедленный, анафилактический) может развиваться местно и быть системным. Системная реакция развивается в ответ на внутривенное введение Аг, к которому организм хозяина предварительно сенсибилизирован. Местные реакции зависят от места проникновения Аг и имеют характер отёка кожи (кожная аллергия, крапивница), выделений из носа и конъюнктив (аллергический ринит и конъюнктивит), сенной лихорадки, бронхиальной астмы или аллергического гастроэнтерита (пищевая аллергия).
Развитие типа I гиперчувствительности у человека обеспечивают IgE. Сенсибилизированные Fc фрагментом IgE тучные клетки и базофилы активируют компоненты комплемента С3а и С5а (анафилатоксины). Секрецию тучных клеток стимулируют также цитокины макрофагов (ИЛ8), некоторые ЛС (кодеин и морфин) и физические воздействия (тепло, холод, солнечный свет). Связывание молекул IgE инициирует дегрануляцию тучных клеток с выбросом первичных медиаторов, а так же синтез de novo и выброс вторичных медиаторов, таких как метаболиты арахидоновой кислоты. С эти ми медиаторами связано появление новых симптомов реакции гиперчувствительности типа I.
Фазы реакций немедленной гиперчувствительности
Реакции гиперчувствительности типа I проходят в своём развитии две фазы . Фаза инициального ответа развивается через 5–30 мин после контакта с аллергеном и характеризуется расширением сосудов, повышением их проницаемости, а так же спазмом гладкой мускулатуры или секрецией желёз. Поздняя фаза наблюдается через 2–8 ч без дополнительных контактов с Аг и продолжается несколько дней. Она характеризуется интенсивной инфильтрацией тканей эозинофилами, нейтрофилами, базофилами и моноцитами, а также повреждением эпителиальных клеток слизистых оболочек.
Гистамин и лейкотриены быстро выделяются из сенсибилизированных тучных клеток и базофилов, обеспечивая реакции ГНТ, характеризующиеся отёком слизистой оболочки, секрецией слизи, спазмом гладкой мускулатуры. Многие другие медиаторы (например, фактор активации тромбоцитов FAT и фактор некроза опухолей ФНОα) включаются в позднюю фазу ответа, увеличивая количество базофилов, нейтрофилов и эозинофилов. Среди клеток, которые появляются в позднюю фазу реакции, особенно важны эозинофилы. Спектр их медиаторов так же обширен, как и в тучных клетках. Помимо прочих, они продуцируют главный шелочной белок МВР и катионный белок ЕСР, которые токсичны для эпителиальных клеток.
Анафилаксия
- Системная анафилаксия возникает после введения гетерологичных белков: антисывороток, гормонов, ферментов, полисахаридов и некоторых ЛС (например, пенициллина). Тяжесть состояния зависит от уровня предварительной сенсибилизации. Шоковая доза Аг, однако, может быть исключительно мала.
- Местная анафилаксия называется иногда атопической аллергией. Около 10% населения страдает от местной анафилаксии, возникающей в ответ на попадание в организм аллергенов: пыльцы растений, перхоти животных, домашней пыли и т.п. К заболеваниям, в основе которых лежит местная анафилаксия, относят крапивницу, ангионевротический отёк, аллергический ринит (сенную лихорадку) и некоторые формы астмы. Существует семейная предрасположенность к этому типу аллергии.
Тип II реакций гиперчувствительности
При II типе гиперчувствительности в организме появляются АТ, направленные против компонентов собственных тканей, выступающих в роли Аг. Антигенные детерминанты могут быть связаны с плазмолеммой или представляют собой экзогенный Аг, адсорбированный на поверхности клетки. В любом случае реакция гиперчувствительности возникает как следствие связывания АТ с нормальными или повреждёнными структурами клетки.
Известны три антителозависимых механизма развития реакции этого типа.
- Комплементзависимые реакции. Существует 2 механизма, с помощью которых АТ и комплемент могут вызывать гиперчувствительность типа II: прямой лизис и опсонизация. В первом случае АТ (IgM или IgG) реагирует с Аг на поверхности клетки, вызывая активацию системы комплемента. Это приводит в действие мембраноатакующий комплекс, который нарушает целостность мембраны. Во втором случае клетки фагоцитируются после фиксации АТ или компонента комплемента С3b к поверхности клетки (опсонизация). Клинически такие реакции возникают: при переливании крови несовместимого донора и реакции с АТ хозяина; при эритробластозе плода и антигенных различиях между матерью и плодом, когда АТ (IgG) матери проникают сквозь плаценту и вызывают разрушение эритроцитов плода; при аутоиммунной гемолитической анемии (АИГА), агранулоцитозе и тромбоцитопении, когда происходит образование АТ против собственных клеток крови, которые затем разрушаются; при некоторых реакциях на ЛС, когда образующиеся АТ реагируют с ЛС и формируют комплексы с эритроцитарным Аг.
- Зависимая от АТ клеточная цитотоксичность не сопровождается фиксацией комплемента, однако вызывает кооперацию лейкоцитов. Клетки - мишени, покрытые IgGАТ в низких концентрациях, уничтожаются несенсибилизированными клетками, обладающими Fcрецепторами. Эти клетки связывают клетки - мишени с помощью рецепторов для Fcфрагмента IgG, а лизис клетокпроисходит без фагоцитоза. В этом виде цитотоксичности участвуют моноциты, нейтрофилы, эозинофилы и NK. Этот вид цитотоксичности также имеет значение при реакции отторжения трансплантата.
- Опосредованная АТ дисфункция клеток. В некоторых случаях АТ, направленные против рецепторов на поверхности клеток, нарушают их функционирование, не вызывая повреждения клеток или развития воспаления. Например, при миастении АТвступают в реакцию с ацетилхолиновыми рецепторами в двигательных концевых пластинках скелетных мышц, нарушая нервномышечную передачу ивызывая таким образом мышечную слабость.
Тип III реакций гиперчувствительности
Развитие реакций гиперчувствительности типа III — болезней иммунных комплексов вызывают комплексы «Аг-АТ», образующиеся в результате связывания Аг с АТ в кровеносном русле (ЦИК) или вне сосудов (иммунные комплексы in situ). ЦИК вызывают повреждение при попадании в стенку кровеносных сосудов или в фильтрующие структуры (гломерулярный фильтр в почках). Известны 2 типа иммунокомплексных повреждений, которые формируются при поступлении в организм экзогенного Аг (чужеродный белок, бактерия, вирус) и при образовании АТ против собственных Аг. Заболевания, обусловленные иммунными комплексами, могут быть генерализованными, если иммунные комплексы образуются в крови и оседают во многих органах, или связанными с отдельными органами, такими как почки (гломерулонефрит), суставы (артрит) или мелкие кровеносные сосуды кожи (местная реакция Артюса).
Системная иммунокомплексная олезнь
Одной из её разновидностей является острая сывороточная болезнь, возникающая в результате многократного введения больших количеств чужеродной сыворотки крови, используемой для пассивной иммунизации.
Патогенез системной иммунокомплексной болезни складывается из 3 фаз: образования в крови комплексов «АгАТ» — осаждения иммунных комплексов в различных тканях; воспалительной реакции. Первая фаза начинается с попадания Аг в кровь и образования АТ. Во вторую фазу эти комплексы оседают в различных тканях. Дальнейшее течение болезни определяют 2 фактора: размеры иммунных комплексов и состояние системы мононуклеарных фагоцитов. При значительном избытке АТ образуются очень крупные комплексы, которые быстро удаляются из кровотока мононуклеарными фагоцитами и относительно безвредны. Наиболее патогенны комплексы мелких и средних размеров, которые образуются при незначительном избытке АТ и долгое время остаются в кровотоке.
Как только иммунные комплексы оседают в тканях, они инициируют острую воспалительную реакцию. В эту фазу (приблизительно через 10 дней после введения Аг) наблюдаются клинические проявления болезни, такие как лихорадка, крапивница, артралгии, увеличение лимфатических узлов и протеинурия. Вслед за осаждением иммунных комплексов происходит активация системы комплемента с образованием её биологически активных компонентов. Активация комплемента сопровождается провоспалительными эффектами: выбросом C3bопсонина, способствующего фагоцитозу; образованием хемотаксических факторов, вызывающих миграцию ПЯЛ и моноцитов (С5); выбросом анафилатоксинов (С3а и С5а), которые увеличивают проницаемость сосудов и вызывают сокращение гладких мышц; образованием комплекса (С5b9), вызывающего разрушение клеточных мембран и цитолиз.
Фагоцитоз комплексов «АгАТ» лейкоцитами приводит к выбросу или образованию различных дополнительных провоспалительных веществ, включая Пг, сосудорасширяющие белки и хемо таксические вещества. Повреждение тканей опосредуется также свободными радикалами кислорода, продуцируемыми активированными нейтрофилами. Иммунные комплексы вызывают агрегацию тромбоцитов и активацию фактора Хагемана, что приводит к усилению воспалительного процесса и образованию микротромбов. В результате развиваются васкулит, гломерулонефрит, артрит и т.п.
В морфологической картине иммунокомплексного повреждения доминирует острый некротизирующий васкулит. Например, поражённые клубочки почки сопровождаются гиперклеточностью изза набухания и пролиферации эндотелиальных и мезангиальных клеток, а также инфильтрацией нейтрофилами и моноцитами.
Хроническая сывороточная болезнь развивается при повторном или продолжительном контакте (экспозиции) с Аг. Постоянная антигенемия необходима для развития хронической иммунокомплексной болезни, так как иммунные комплексы чаще всего оседают в сосудистом русле. Например, СКВ связана с долгим сохранением (персистенцией) аутоантигенов. Часто, однако, несмотря на наличие характерных морфологических изменений и других признаков, свидетельствующих о развитии иммунокомплексной болезни, Аг остаётся неизвестным. Так бывает при ревматоидном артрите, узелковом периартериите, мембранозной нефропатии и некоторых васкулитах.
Местная иммунокомплексная болезнь
Местная иммунокомплексная болезнь (феномен, или реакция, Артюса) выражается в местном некрозе ткани, возникающем вследствие острого иммунокомплексного васкулита. Реакция Артюса развивается в течение нескольких часов и достигает пика через 4–10 ч после инъекции, когда появляется зона видимого отёка с кровоизлияниями. При светооптическом исследовании описывают фибриноидный некроз сосудов.
Разрыв сосудов приводит к развитию местных кровоизлияний, но чаще наблюдается тромбоз, способствующий развитию местных ишемических повреждений.
Тип IV гиперчувствительности
Клеточноопосредованный тип гиперчувствительности вызывают специфически сенсибилизированные T-лимфоциты. Он включает в себя классические ГЗТ, вызываемые CD4+лимфоцитами, и прямую клеточную цитотоксичность, опосредованную CD8+лимфоцитами. Это основной тип иммунного ответа на различные внутриклеточные микробиологические агенты, особенно микобактерии туберкулёза, а также на многие вирусы, грибы, простейшие и паразиты. Описаны 2 варианта реакций гиперчувствительности типа IV.
Гиперчувствительность замедленного типа
Примером гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) служит реакция на внутрикожно введённый туберкулин — компонент из стенок микобактерии туберкулёза. У сенсибилизированного пациента через 8–12 ч возникают покраснение и уплотнение в месте введения, а пик реакции наступает через 24–72 ч У сильно сенсибилизированных больных в зоне инъекции развивается некроз. ГЗТ характеризуется накоплением мононуклеарных клеток в подкожной ткани и дерме, преимущественно вокруг мелких вен и венул с образованием характерных периваскулярных манжеток. Выход белков плазмы за пределы сосудистого русла увеличивает отёк дермы и сопровождается оседанием фибрина в интерстиции. В участках повреждения преобладают CD4+лимфоциты.
При персистенции Аг макрофаги трансформируются в эпителиоидные клетки, окружённые валом из лимфоцитов, — формируется гранулёма. Такой тип воспаления характерен для типа IV гиперчувствительности и называется гранулематозным воспалением. γ-ИФН является одним из наиболее важных медиаторов ГЗТ и сильным активатором макрофагов. Активированные макрофаги, обладающие способностью к фагоцитозу, уничтожают микроорганизмы. В то же время макрофаги продуцируют некоторые полипептидные факторы роста (PDGF и ТФРb), стимулирующие пролиферацию фибробластов и усиливающие синтез ими коллагена. Таким образом, активированные макрофаги обеспечивают элиминацию Аг, а если активация продолжается, то способствуют развитию фиброза.
Цитокины ФНОα (кахектин) и ФНОβ (αлимфотоксин) воздействуют на эндотелиальные клетки, вызывая повышение секреции простациклина, чтоприводит к увеличению кровотока в результате расширения сосудов, и усиление экспрессии молекулы адгезии — Еселектина (ELAM1), способствующей прикреплению пришлых лимфоцитов и моноцитов. Одновременно происходит усиление секреции низкомолекулярных хемотаксических факторов (например, ИЛ8 и разных хемокинов). Все эти изменения в эндотелии способствуют выходу лимфоцитов и моноцитов за пределы сосудистого русла в зону развития ГЗТ.
Цитотоксичность, опосредованная CD8+ T-лимфоцитами
При цитотоксичности, опосредованной T-лимфоцитами, сенсибилизированные CD8+ лимфоциты уничтожают клеткимишени, которые являются носителями Аг (цитотоксические Тлимфоциты —цТЛ). Tлимфоциты, направленные против Аг MHC, фиксированных на поверхности клеток, играют важную роль в отторжении трансплантата. Они также участвуют в защите от вирусных инфекций. В клетках, поражённых вирусом, вирусные пептиды связываются с молекулами MHC класса I и в виде комплексов транспортируются к поверхности клетки. Этот комплекс распознаётся цитотоксическими CD8+лимфоцитами. Лизис заражённых клеток завершается до репликации вируса, что приводит к уничтожению вирусов. Полагают, что многие опухолевые Аг представлены на поверхности клеток, а цТЛ участвуют в противоопухолевом иммунитете.
Отторжение трансплантата
Реакция отторжения трансплантата связана с распознаванием хозяином пересаженной ткани как чужеродной. Напомним, что Аг, ответственными затакое отторжение у человека, являются Аг HLA. Отторжение трансплантата — сложный процесс, во время которого имеют значение как клеточный иммунитет, так и циркулирующие АТ.
Инициация реакций, опосредованных T-лимфоцитами, происходит при контакте лимфоцитов реципиента с Аг HLA донора. Полагают, что наиболее важными иммуногенами являются дендритические клетки донорских органов. Тклетки хозяина встречаются с дендритическими клетками в пересаженном органе, а затем мигрируют в регионарные лимфатические узлы. Предшественники CD8+ цТЛ, обладающие рецепторами к классу I HLAАг, дифференцируются в зрелые цТЛ. ЗрелыецТЛ лизируют пересаженную ткань. Кроме специфических цТЛ, образуются CD4+лимфоциты, которые играют исключительно важную роль в отторжении трансплантата. Как и при ГЗТ, активированные CD4+лимфоциты выделяют цитокины, вызывающие повышение сосудистой проницаемости и местное скопление лимфоцитов и макрофагов. Считают, что ГЗТ, проявляющаяся повреждением микрососудов, ишемией и деструкцией тканей, является наиболее важным механизмом отторжения трансплантата.
Реакции, обусловленные АТ, могут протекать в двух вариантах. Сверхострое отторжение развивается тогда, когда в крови реципиента есть АТ против донора. Такие АТ встречаются, например, у реципиентов, у которых уже было отторжение почечного трансплантата. Предшествующие переливания крови от HLAнеидентифицированных доноров также могут привести к сенсибилизации, так как тромбоциты и лейкоциты особенно богаты HLAАг. В таких случаях отторжение развивается немедленно после трансплантации, так как циркулирующие АТ образуют иммунные комплексы, оседающие в эндотелии сосудов пересаженного органа. Затем происходит фиксация комплемента и развивается реакция Артюса.
У реципиентов, которые не были предварительно сенсибилизированы к Аг трансплантата, экспозиция донорских HLA-Аг класса I и II может вызывать образование АТ. АТ, образованные реципиентами, вызывают повреждение ткани посредством нескольких механизмов: комплементзависимой цитотоксичности, АТзависимого обусловленного клетками цитолиза и отложения комплексов «АгАТ». Изначальной мишенью для этих АТ служат сосуды трансплантата. Поэтому феномен АТзависимого отторжения в почке гистологически представлен васкулитом.