РОССИЙСКИЙ ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2009, ТОМ 3(12), № 3-4, с. 318-325
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ
ОСОБЕННОСТИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ИММУННОЙ РЕАКЦИИ НА МИКРОБНЫЕ АНТИГЕНЫ У ДЕТЕЙ С ВОСПАЛИТЕЛЬНЫМИ
ЗАБОЛЕВАНИЯМИ КИШЕЧНИКА
© 2009 г. О.О. Хандамирова, П.В. Шумилов, С.А. Румянцев
ГУ ФНКЦ детской гематологии, онкологи и иммунологии Росздрава, Москва, Россия Поступила: 17.08.2009. Принята: 28.08.2009
В основе патогенеза воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК) лежит генетически детерминированная дисрегуляция иммунного ответа хозяина на резидентную бактериальную флору кишечника. Целью настоящей работы явилось изучение влияния липополиса-харидов и мурамилдипептида на продукцию основных про- и противовоспалительных ци-токинов моноцитами периферической крови у детей с ВЗК. Была исследована спонтанная и стимулированная LPS и мурамилдипептидом продукция цитокинов (TNFa, TNFp, IFNy, IL-2, IL-10, IL-8, IL-6, IL-4, IL-5, IL-1 p, IL-12p70) культурой моноцитов периферической крови 66 пациентов с ВЗК. Показано, что пациенты с ВЗК имеют изначально более высокий уровень IL-8. Стимуляция мурамилдипептидом, LPS культуры моноцитов и цельной крови демонстрирует значительный рост уровня IL-6 и IL-8, а также нарастание концентраций IL-1 р и TNFa, что указывает на провоспалительную направленность иммунной реакции и несостоятельность иммунорегуляторных механизмов в виде крайне низкого уровня IL-10 у детей с болезнью Крона и неспецифическим язвенным колитом.
Ключевые слова: болезнь Крона, язвенный колит, дети, цитокины, липополисахарид, мурамилдипептид
ВВЕДЕНИЕ
Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) до настоящего времени остаются одной из наиболее серьезных и нерешенных проблем в педиатрии и гастроэнтерологии. Если по заболеваемости и частоте ВЗК уступают другой гастроэнтерологической патологии, то по тяжести течения, частоте осложнений и летальности они занимают одно из ведущих мест в структуре болезней ЖКТ детского возраста.
В настоящее время в эту группу заболеваний включают 2 нозологические формы: болезнь Крона (БК) и неспецифический язвенный колит (НЯК), и хотя эти два заболевания имеют разную распространенность патологического процесса, глубину поражения, различные морфологические признаки, но общность основных патогенетических механизмов, схожесть клинических проявлений
Адрес: 119571, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 117, корп. 2. E-mail: peter_shumilov@mail.ru
и единые подходы к терапии позволяют их изучать и анализировать вместе.
Этиология ВЗК неизвестна. С современных позиций патогенез ВЗК рассматривают как генетически детерминированную дисрегуля-цию иммунного ответа хозяина на резидентную бактериальную флору кишечника. И в первую очередь, эта дисрегуляция проявляется на уровне слизистой оболочки кишечника, где полостная микрофлора наиболее активно взаимодействует с различными компонентами иммунной системы.
На сегодняшний день можно выделить три основных факторов, приводящих к развитию воспалительного процесса в слизистой ЖКТ: генетический, иммунологический, микробный и другие факторы окружающей среды, выполняющие триггерную функцию.
Нормальная слизистая оболочка кишечника у человека представляет собой механический и функциональный барьер, обращенный в просвет кишки, и близко контактирующий с огромным числом (около 400) видов бактерий, вирусными агентами и пищей. Такая массивная антигенная стимуляция приводит к вы-
раженной инфильтрации мононуклеарными клетками нормальной слизистой оболочки. Так называемое «физиологическое» воспаление в кишечнике человека является строго контролируемым процессом. Ряд механизмов вовлечен в поддержание локального иммунного ответа, который является адекватным, эффективным и бережным по отношению к структуре и функции кишечника. Изменения числа или функций любого типа клеток и местное высвобождение ими растворимых медиаторов воспаления, может привести к так называемому «неконтролируемому воспалению», к развитию патологии, в том числе и ВЗК [1].
Иммунопатогенез БК и ЯК отличаются уровнем дифференцировки и активации Т-клеточного звена иммунитета, хотя точные механизмы этого процесса до сих пор не известны. При обоих заболеваниях идет активация Т-клеток, но патологические Т-клетки при БК преимущественно продуцируют IFNy, TNFa и IL-23, а при ЯК отмечается гиперпродукция IL-5 и IL-13 [2, 3]. Также было показано, что подобная активация Th1 возможно связана с подавлением контролирующих механизмов, в частности регуляторных клеток (CD4+CD25 + , Th3), в результате чего снижается экспрессия противовоспалительных цитокинов TGFß и IL-10 [4]. Детальные исследования на лабораторных животных показали, что продукция цитокинов Th1-клетками вызывает активацию макрофагов, которые, в свою очередь, продуцируют IL-12, IL-18 и фактор, ингиби-рующий миграцию макрофагов, что вызывает дальнейшую стимуляцию Th1-клеток и замыкает порочный круг. Активированные макрофаги продуцируют спектр различных воспалительных цитокинов — TNF, IL-1, IL-6. Таким образом, активация популяций иммуноком-петентных клеток, в конечном счете, приводит к продукции ряда неспецифических медиаторов воспаления, среди них цитокины и хемокины, а также метаболиты арахидоновой кислоты (простагландины и лейкотриены), активные формы кислорода и оксид азота [4, 5]. Эти медиаторы усиливают процессы воспаления и повреждения тканей, что в результате приводит к клинической манифестации заболевания. Привлечение дополнительных лейкоцитов из циркулирующего кровотока с помощью цитокинов в очаг поражения особенно важно для поддержания воспалительной реакции и зависит от экспрессии адгезивных молекул в микроциркуляторном
русле различными популяциями лейкоцитов [6]. В результате повышенной Т-клеточной активности при ВЗК возникает чрезмерное и продолжительное высвобождение цитокинов в очаге воспаления.
С другой стороны появление новой информации о роли врожденного иммунитета в патогенезе ВЗК ставит под сомнение ведущий характер Th1 и Th2 ответов в возникновении БК и НЯК. Возможно, эти ответы являются следствием дефектов неспецифических иммунных механизмов. Процесс распознавания микробных агентов с помощью врожденного иммунитета, происходит через Toll-подоб-ные рецепторы (TLR), которые располагаются на мембране клеток, и протеинами NOD, располагающимися в цитоплазме. Эти рецепторы обладают строгой специфичностью. Возможно функции клеток врожденного иммунитета, а также функциональная активность TLR и NOD нарушены при ВЗК. Трансфекционные исследования показали, что мутации NOD2 приводят к дефектной способности отвечать на липополисахариды ( LPS) при БК.
LPS является наиболее тщательно изученным лигандом TLR. LPS — гликолипидный компонент наружной мембраны грамотрица-тельных бактерий, обладает наиболее мощной иммуностимулирующей активностью среди известных лигандов для TLR [7]. Следовые количества LPS активируют врожденную иммунную систему посредством TLR4-рецеп-тора, приводя к продукции многочисленных провоспалительных медиаторов, таких как TNFa, IL-1, и IL-6. Активации одного TLR4-ре-цептора недостаточно для сильной реакции на LPS, необходим комплекс распознавания дополнительных компонентов LPS, CD 14 и MD-2 [8].
После взаимодействия рецепторов с белками микробных оболочек возникает активация экспрессии большого количества генов, в том числе и генов провоспалительных цитокинов при участии фактора транскрипции NF-kB. Однако для активации NF-kB (в неактивном состоянии он связан со своим ингибитором и располагается в цитоплазме) и его транслокации в ядро для активной транскрипции генов, кодирующих синтез медиаторов воспаления, таких как IL-1, IL-8, TNFa, должно произойти множество молекулярных взаимодействий (рис. 1), сбой в любой части которых может привести к неадекватному ответу на микрофлору кишечника.
Бактериальный липополисахарид
Мурамилдипептид
бактериальных
оболочек
Му088-миелоидный дифференцировочный
NK-NF-kB индуцирующая киназа
МЕКК1, МЕККЗ-митоген индуцированная протеинкиназа 1 и 3
IKK ингибитор кВ-киназы
NF-kB-нуклеарный фактор кВ
[NIK, MEKKl] 1 илиМЕККЗ 1
Рис. 1. Типичные пути клеточной активации при ВЗК (D.K. Ро^кку, 2002 с модификацией) [9]
Так же как и TLR, NOD2 (или CARD 15, caspase activation and recruitment domain) активирует NF-kB, в ответ на присоединение к его лиганду мурамилдипептида (MDP), который является неотъемлемой частью всех грамположительных и грамотрицательных бактерий. Протеин NOD2, служит в качестве так называемого паттерн-распознающего рецептора для бактериальных антигенов. Экспрессируются NOD2 преимущественно эпителиальными клетками, макрофагами, клетками Панета, а также моноцитами и дендритными клетками.
На важность механизмов, связанных с TLR-и NOD2-путями, указывает и высокая частота ассоциаций полиморфизма генов этих рецепторов с развитием ВЗК, и особенно БК. В европейской популяции у пациентов с БК чаще выявляется измененная аллель NOD2, даже у лиц, не имеющих наследственной отя-гощенности. Парадоксально, но эти варианты NOD2-гена вызывают снижение активности макрофагального NF-kB в ответ на воздействие мурамилпептида [10, 11]. У лиц, гомозиготных по этой аллели NOD2, вероятность развития БК возрастает в 20 и более раз, при этом особенно часты случаи с поражением терминального отдела подвздошной кишки. Однако частота патологического гомозиготного генотипа по гену NOD2/CARD15 у пациентов с БК не превышает 20%. Лица с гетерозиготным генотипом также имеют повышенный риск раз-
вития БК. Предполагаемый локус, связанный с ранней манифестацией БК находится на 5 хромосоме в непосредственной близости от генов, кодирующих рецепторы к различным цитокинам [4]. В других публикациях сообщается о полиморфизме гена TLR4, который ассоциирован с повышенным риском развития как БК, так и НЯК [12].
Облигатная микрофлора кишечника — важный и наименее изученный патогенетический фактор. Анализируя результаты многих исследований, следует полагать, что микрофлора кишечника является необходимым и, возможно, ключевым фактором развития ВЗК и его поддержания. Этот вывод был подтвержден результатами многочисленных опытов в эксперименталь
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.