Иммунологическая толерантность

Феномен иммунологической толерантности был открыт в 50–е годы П. Медаваром на искусственной модели. В эксперименте он ввел новорождённым мышам клетки аллогенного костного мозга. Если наступало приживление трансплантата, а оно наступало в большинстве случаев, то мыши-реципиенты становились полностью толерантными к трансплантату кожи (т.е. не отторгали его) от мышей — доноров костного мозга. Это соответствовало гипотезе Ф. Бёрнета о том, что в процессе дифференцировки T–лимфоцитов элиминируются аутореактивные клоны. В 1960 г. оба исследователя получили Нобелевскую премию. Толерантность, наблюдаемая П. Медаваром, существовала, пока донорский костный мозг персистировал в организме реципиента. Если со временем он отторгался, то исчезала и толерантность к одноимённым кожным трансплантатам. Молекулярные механизмы толерантности оставались загадкой все прошедшее с тех пор время, по сути и до сих пор.

Иммунологическая толерантность — отсутствие активации лимфоцитов (и соответственно продукции ими эффекторных молекул) при наличии в доступном им пространстве специфического Аг.

Под иммунологической толерантностью организма в литературе часто понимают отсутствие иммунного ответа организма на определённый(ые) Аг(ы). Но в таких случаях, чтобы не путать одно с другим, требуется весьма много оговорок и пояснений. Например, отсутствие иммунного ответа на Аг малярийного плазмодия у людей, не имеющих в своём геноме определённого аллеля определённого гена MHC (а именно HLA–B53), имеет следствие отсутствие иммунного ответа на малярийный плазмодий. Но это не иммунологическая толерантность, потому что лимфоцитам таких людей даже и не предоставляется возможность попробовать распознать Аг малярийного плазмодия, поскольку не образуются комплексы Аг–MHC, факт распознавания Аг вообще отсутствует. Хотя специфичность отсутствия иммунного ответа по Аг в данном случае есть, но за пределами иммунной системы. Поэтому об иммунологической толерантности говорить нелогично. По нашему мнению, иммунологическую толерантность правильнее определять на уровне состояния лимфоцита, от которого перейти на уровень организма уже проще.

В природе толерантность лимфоцитов (как отсутствие ответа на доступный Аг) нужна только по отношению к веществам, т.е. Аг собственных неповреждённых тканей организма. Как описано в других разделах, отсутствие ответа лимфоцита на Аг достигается одним из двух механизмов:

· делецией клона — апоптозом лимфоцитов, связавших Аг TCR/BCR;

· анергией клона — отсутствием полноразмерной активации лимфоцитов, связавших Аг TCR/BCR. Анергия в свою очередь, вероятно, имеет несколько разных механизмов реализации.

Делецию клона представляют себе следующим образом. TCR (BCR) связал Аг, но от этого связывания в клетку пошел сигнал на апоптоз, а не на индукцию продуктивного синтеза эффекторных молекул. В результате антигенспецифичный лимфоцит погиб. Это и называют термином «делеция клона». По такому механизму элиминируются аутореактивные B–лимфоциты на «недозрелых» стадиях лимфопоэза, поскольку на этих стадиях они наверняка не получают всех необходимых костимулирующих сигналов. По такому же механизму элиминируются некоторые аутореактивные клоны тимоцитов (что называют негативной селекцией). Делецию аутореактивных клонов на стадии лимфопоэза принято называть установлением центральной толерантности.

Но вспомним T–лимфопоэз в тимусе и позитивную селекцию. В настоящее время наиболее авторитетные теоретики и экспериментаторы в иммунологии склоняются к представлению, что во время T–лимфопоэза как раз происходит строгий отбор на выживание только тех лимфоцитов, Рц которых правильно связывают комплексы «своих молекул MHC со своими пептидами». И более того, в течение всей жизни в периферических тканях тем же распознаванием того же своего поддерживаются жизнеспособность и необходимый уровень пролиферации клонов T–лимфоцитов. Опыты с трансгенными и knock–out–мышами показывают, что если прошедшие позитивную селекцию в тимусе зрелые T–лимфоциты перенести в периферические ткани организма, лишенного тех «пептидов–MHC», на которых T–лимфоциты прошли селекцию, то T–лимфоциты в такой «периферии», по остальным признакам вполне сингенной, долго не живут и быстро погибают. То же показано в экспериментах для B–лимфоцитов.

Таким образом, не всякая пролиферация лимфоцита обязательно сопряжена с активацией в нем синтезов эффекторных молекул. Долгосрочное выживание лимфоцитов в периферических тканях обеспечивается частичной активацией, «тихой» базальной пролиферацией без продукции эффекторных молекул. Продуктивная же активация лимфоцита развивается, если, кроме комплексов «свои пептиды — MHC», он связал, может быть, не более 1% от общего количества лигандов для TCR (остальные 99% — «свои») комплексы «чужих пептидов со своими MHC», но главное — корецепторные взаимодействия с активированной АПК.

Как известно, одного только факта связывания TCR/BCR с Аг недостаточно для продуктивной активации лимфоцита. Необходимы костимулирующие сигналы от корецепторных молекул. Костимулирующие же молекулы экспрессируются, во-первых, не на всех клетках, а только на профессиональных АПК. Сверхпороговый уровень экспрессии костимулирующих молекул достигается только в условиях их внешней стимуляции. Наиболее очевидным фактором такой внешней стимуляции АПК является доиммунное воспаление покровных тканей, повреждённых внедрившимся внешним патогеном (в естественных условиях — инфекционным). Таким образом, если организм чист изнутри, ни травма, ни инфекция не инициирует доиммунного воспаления, то иммунологическая толерантность лимфоцитов (с любыми Рц) к своим тканям — единственно возможное состояние лимфоцитов.

Есть ещё одно явление, от которого следует дифференцировать иммунологическую толератность или её отсутствие. Это иммуносупрессия как подавление уже состоявшегося иммунного ответа. При толерантности продуктивная активация антигенспецифичного клона лимфоцитов и не начинается. При супрессии продуктивная активация клона начинается, реализуется, затем подавляется. Механизмы супрессии по названию те же, что и механизмы толерантности — делеция клона апоптозом или подавление внутриклеточного метаболизма сигналами с тормозных Рц (имеющих ITIM), но происходят эти два процесса (толерантность и супрессия) совсем на разных этапах лимфопоэза и иммуногенеза лимфоцитов, следовательно, по крайней мере они нетождественны. Это трудно запомнить, но нужно иметь в виду при попытках трактования патогенеза аутоиммунных заболеваний и заболеваний, которые называют аутоиммунными, хотя они таковыми не являются, а лишь содержат в своём патогенезе компонент хронического иммунного воспаления, протекающего с альтерацией тканей.

7. 8. Отторжение трансплантата

Трансплантацией называют пересадку тканей или органов, хирургически изъятых из одного организма (донора), во внутреннюю среду другого организма (реципиента). Если трансплантацию делают между организмами одного вида, то её называют аллотрансплантацией, а Аг тканей — аллоантигенами, реакцию иммунной системы — соответственно ответом на аллоантигены.

Трансплантации органов — ятрогенное действие, не имеющее естественных аналогов в природе. Тем не менее в медицинских целях трансплантацию производят не так уж редко. Однако приживление трансплантированных органов в большой степени зависит от эффективности медикаментозной иммунодепрессии (со всеми побочными эффектами).

Отторжение трансплантата с клинической точки зрения бывает:

1) сверхострое — на операционном столе;

2) острое — в течение первых месяцев после пересадки;

3) отсроченное — через несколько лет после пересадки.

Сверхострое отторжение происходит во время или вскоре после операции. При этом развивается окклюзия кровеносных сосудов, связывающих трансплантат с телом. Это случается, если организм реципиента уже был иммунизирован Аг донора или Аг, перекрестно реагирующими с Аг донора, и у реципиента в крови есть достаточное количество АТ к тканевым Аг стенок сосудов или клеток крови донора. Эти АТ немедленно «садятся» на стенки сосудов трансплантата, активируют комплемент и систему коагуляции крови, что влечет за собой быстрый тромбоз сосудов и отключение органа.

Острое отторжение — это нормальный первичный иммунный ответ на трансплантат при отсутствии медикаментозной иммуносупрессии. В деструкцию трансплантата могут быть вовлечены все известные эффекторные механизмы иммунного воспаления — антителозависимые (АЗКЦТ, активация комплемента иммунными комплексами и др.) и антителонезависимые (CD8⁺ ЦТЛ; Th1 ® макрофаги/ГЗТ; Тh2 ® ИЛ–5 ® эозинофилы).

Отсроченное отторжение по механизмам аналогично острому, но только в результате эффективной иммуносупрессии индукция иммунного ответа откладывается на несколько лет.

Но вот, что такое нормальный ответ в неестественной системе? Описание феноменологии отторжения трансплантатов лет на 100, а может быть и не одну тысячу, опередило хоть какое-то теоретическое понимание механизмов. Отторжение трансплантата, очевидно, зависит от функций Tab–лимфоцитов, поскольку у бестимусных мышей nude аллогенные трансплантаты не отторгаются. АТ играют роль в отторжении, только если ответ на трансплантат уже не первичный (вышеописанное сверхострое отторжение). Однако как понять этот факт, если Tab позитивной селекцией в тимусе отобраны для распознавания любого Аг только в комплексе со своими молекулами MHC, а на трансплантате экспрессированы чужие MHC. Следовательно, естественно было бы, если бы Tab реципиента не замечали присутствие трансплантата. Так и есть: 90–99% T–лимфоцитов реципиента не замечают присутствия трансплантата. Но 1–10% T–лимфоцитов ошибаются и принимают чужие молекулы MHC за свои (что называют перекрестной реактивностью) и активируются на продуктивный иммунный ответ. Именно поэтому эти молекулы клеточных мембран были открыты как главные, из-за которых происходит отторжение трансплантата. Если применительно к другим иммунным ответам собственно Аг считают пептид (ибо их неограниченно много), а MHC — облигатным объектом распознавания, но всего лишь «рамкой» (ибо их максимум 12 вариантов у каждого организма), то при отторжении трансплантата активация лимфоцита инициируется именно связыванием с «рамкой» и уж заодно с пептидом. Молекулы MHC потому главные при отторжении, что на них T–лимфоциты реагируют, как на суперантигены, поликлонально: 1–10% от общего числа — это много по сравнению с нормальной частотой антигенспецифичных Tab — 10^–6.

Методы подбора доноров и реципиентов по похожести их MHC либо несовершенны (если это серотипирование), либо более совершенные методы генотипирования показывают крайне низкую вероятность совпадения по MHC между неродственниками.

Но даже если на моделях на мышах используют в качестве донора и реципиента особей из линий, несингенных, но тождественных по MHC, то трансплантат всегда отторгается. Потому, что есть ещё и так называемые неглавные (минорные) Аг гистосовместимости. Что это такое? Подробные экспериментальные исследования показали, что на минорные Аг реагируют CD8⁺ T–лимфоциты, следовательно, минорные Аг — это пептиды, связанные с молекулами MHC–I, т.е. реакции CD8⁺ T–лимфоцитов на минорные Аг вполне аналогичны реакциям на вирусные инфекции. Теперь вспомним, откуда берутся пептиды, которые попадают в комплексы с молекулами MHC–1. Они берутся из цитозоля клетки как продукты катаболизма в протеосомах самых разных клеточных белков. Следовательно, минорные Аг гистосовместимости — это практически любые белки организма. Типирование по всем белкам организмов донора и реципиента провести нельзя. Следовательно, в конкретных ситуациях при самом тщательном подборе донора и реципиента по MHC может встретиться такой минорный(ые) Аг(ы), на который разовьется сильный иммунный ответ. Так оно в клинической практике и бывает. Поэтому клинический результат трансплантации реально зависит в большей степени от медикаментозной иммунодепрессии, чем от подбора донора и реципиента по генам/Аг гистосовместимости.

Особым случаем является пересадка костного мозга или органов и тканей, содержащих много профессиональных АПК. Для того, чтобы произошла продуктивная активация T–лимфоцита, он должен, кроме Аг (лиганда для TCR), связать все необходимые и достаточные костимуляторные молекулы, которые есть только на профессиональных АПК. В случаях пересадок кроветворных тканей отторжение MHC–совместимого трансплантата может произойти быстрее, чем MHC–несовместимого, потому что T–лимфоциты реципиента будут эффективнее работать с АПК донорского происхождения (как с «родными» по MHC).

Опыты на конгенных мышах позволили сделать весьма значимое наблюдение. Если трансплантат совпадает с реципиентом по MHC, но не совпадает по минорным Аг гистосовместимости и из такого трансплантата удалить АПК, то такой трансплантат отторгнется гораздо быстрее, чем в аналогичных условиях другой трансплантат, который не совпадает с реципиентом по MHC, но совпадает по минорным Аг. Это говорит о том, что в организме реципиента вокруг трансплантата идут такие процессы, при которых АПК реципиента подхватывают белки из трансплантата, причём более эффективно растворимые белки, чем мембранные (как MHC), и запускают на них иммунный ответ реципиента. Когда АПК донорские, то большинство T–лимфоцитов реципиента «не видят» Аг из-за несовпадения донора и реципиента по MHC.

Тем не менее в случае сoлидных тканевых трансплантатов иммунный ответ T–лимфоцитов реципиента инициируют АПК донора: они покидают трансплантат, мигрируют в регионарные лимфатические узлы, где и инициируют иммунный ответ. В экспериментах, если трансплантат помещают в место, лишенное лимфатического дренажа (иммунологически привилегированные места), то иммунного ответа на трансплантат нет.

Иммунологически привилегированные места в организме. В интактном организме есть такие анатомические места, что если в них хирургически аккуратно вживляется донорский трансплантат, то реакции отторжения при определённых условиях не развиваются. Эти места назвали иммунологически привилегированными. У человека такими местами являются мозг, передняя камера глаза, матка (плод), тестикулы. Первоначальное предположение о том, что Аг этих тканей не покидают своих мест и недоступны для распознавания T–лимфоцитами, не подтвердилось: Аг тканей из привилегированных мест покидают их, но действительно не совсем так, как из всех остальных мест в организме: во-первых, минуя классический лимфатический дренаж; во-вторых, есть особенность барьеров (причём, вероятно, со стороны не соединительнотканных структур, а функциональной паренхимы), отграничивающих иммунологически привилегированные места, состоящая в том, что их клетки продуцируют иммуносупрессорные цитокины, а именно ТФР–b, или экспрессируют много Fas–лиганда, убивающего приближающийся активный лимфоцит.

С клинической точки зрения существенно, что именно ткани из иммунологически привилегированных мест статистически чаще прочих становятся объектом аутоиммунного повреждения, например, демиелинизирующие заболевания мозга, включая рассеянный склероз, или симпатическая офтальмия. Что касается рассеянного склероза, при котором Аг для аутоиммунной атаки является оснoвный белок миелина (ОБМ), то определённую информацию о его патогенезе позволили получить опыты на мышах, трансгенных по TCR, который специфичен к ОБМ. В организме таких мышей все T–лимфоциты специфичны к ОБМ, присутствуют в нормальных количествах, но мыши в «спокойном» состоянии не болеют. Однако если таких мышей проиммунизировать искусственно ОБМ с адъювантом, то у них быстро разовьется полная клиническая картина энцефаломиелита (модель рассеянного склероза на грызунах). Это говорит о том, что к Аг из привилегированных мест (в данном случае мозга) не устанавливается иммунологическая толерантность ни по механизму делеции клона, ни по механизму анергии лимфоцитов. Основной вывод из этих экспериментов состоит в том, что если неиммунные лимфоциты в норме не активируются к иммунному ответу на Аг из привилегированных мест, то иммунные лимфоциты легко проникают в эти места и реализуют эффекторный иммунный ответ с альтерацией тканей.

Столь же показательна симпатическая офтальмия. Это редкое аутоиммунное заболевание глаз: если травмируется один глаз, то в результате может произойти иммунизация лимфоцитов против тканей глаза. Если это происходит, то от аутоиммунной атаки страдает не только ранее травмированный глаз, но и оба глаза одинаково.

Наиболее защищённым от иммунной атаки полуаллогенным «трансплантатом» является плод в матке беременной женщины. Хотя по иммунологии беременности выполнено много работ, цельного представления об этом нет. Особого «интеллектуального» беспокойства эта проблема не вызывает потому, что в отличие от антропогенных трансплантаций беременность — природное явление и, следовательно, тут заведомо все «устроено» правильно. Беременность совсем не аналогична искусственным пересадкам органов: органы помещают непосредственно во внутреннюю среду организма, а плод отделен от матери плацентой, обладающей уникальными свойствами: на синцитиотрофобласте не экспрессированы классические молекулы MHC; экспрессированы неполиморфные неклассические молекулы MHC, которые, возможно, необходимы для «удержания» в правильном режиме работы большого числа NK матери. Клетки плаценты продуцируют несколько высокоактивных иммуносупрессорных цитокинов (ТФР–b, ИЛ–10, ИЛ–4). Если в эксперименте беременной самке вводить ИФН–g и ИЛ–12 (индукторы дифференцировки Th1), то наступает резорбция плода. Кроме того, и в организме беременной женщины наступают существенные физиологические сдвиги. Например, в опытах на мышах можно наблюдать, что во время беременности самка не отторгает кожный лоскут отца своих эмбрионов, но после родов отторгнет его обязательно.

Дата добавления: 2015-10-28