Часть IV. Иммунопатология и иммунопрофилактика

ЧАСТЬ IV. ИММУНОПАТОЛОГИЯ И ИММУНОПРОФИЛАКТИКА

ГЛАВА 1. Механизмы гиперчувствительности

Понятие о гиперчувствительности. Виды аллергенов. Классификация механизмов гиперчувствительности по Кумбсу и Джеллу. Патогенез и клинические примеры атопической аллергии. Роль наследственной предрасположенности в возникновении атопии. Лабораторная диагностика атопической аллергии. Патогенез анафилактического шока. Патогенез и клинические примеры II типа гиперчувствительности (цитотоксические, цитолитические реакции). Патогенез и клинические примеры III типа гиперчувствительности (болезни иммунных комплексов). Условия, способствующие возникновению БИК. Патогенез и клинические примеры IV типа гиперчувствительности (ГЗТ).

Аллергией (греч. аllos – иной, ergon – действие, то есть – измененное действие) называется повышенная чувствительность организма к различным веществам, связанная с изменением его иммунологической реактивности. Впервые этот термин был предложен австрийским ученым Пирке (Von Pirquet, 1906) для обозначения измененной реактивности человека на антигенную стимуляцию.

Повышенная чувствительность организма при аллергии специфична, то есть она проявляется только по отношению к тому антигену, который вызвал состояние сенсибилизации. Наблюдаемые при повторном контакте с аллергеном клинические проявления повышенной чувствительности называются аллергическими реакциями. Антигены, вызывающие аллергическую реакцию, называются аллергенами. Аллергенами могут быть белки, белково-полисахаридные, белково-липидные комплексы, сложные органические соединения небелковой природы (полисахариды, синтетические полимеры) и даже сравнительно простые химические соединения, в том числе и отдельные элементы (бром, йод), играющие роль гаптенов. Соединяясь с собственными белками организма, они изменяют их структуру, в результате формируются новые для организма комплексные антигены.

Принято подразделять аллергены на две большие группы: экзоаллергены и эндоаллергены. Экзоаллергены попадают в организм извне, эндоаллергены образуются в самом организме при травмах, ожогах, обморожениях, хронических вирусных инфекциях, аутоиммунных заболеваниях и т.д. Для превращения «своих» белков в эндоаллергены иногда достаточно минимальных воздействий, которые даже не лишают белок его физиологических функций. В роли эндоаллергенов могут также выступать комплексные антигены, образующиеся в результате соединения попавших в организм лекарств, продуктов промышленной и бытовой химии, пищевых красителей, консервантов и других гаптенов с белками собственных тканей.

К инфекционным эндоаллергенам относятся комплексные антигены, образовавшиеся в результате соединения попавших в организм микробных токсинов и других продуктов инфекционного происхождения с клетками и белками собственных тканей. Такие комплексные эндоаллергены возникают, например, при соединении компонентов стрептококков с белками соединительной ткани.

К инфекционным относят и эндоаллергены, формирующиеся в результате экспрессии части вирусного генома на плазматической мембране собственных клеток организма - комплексные вирус-индуцированные антигены.

Экзоаллергены по происхождению подразделяются на:

· аллергены неинфекционного происхождения (бытовые, эпидермальные, пищевые, пыльцевые, лекарственные, промышленные и бытовые химические соединения);

· аллергены инфекционного происхождения (бактериальные, грибковые, вирусные).

Различные по своей природе аллергены могут иметь одинаковые антигенные детерминанты (эпитопы). За счет этого у больных возможно возникновение перекрестной сенсибилизации.

В течение долгого периода времени общепринятой была классификация аллергических реакций, предложенная российским ученым А.Д. Адо. Согласно этой классификации, аллергические реакции делятся на две большие группы: реакции немедленного и реакции замедленного типа.

К реакциям гиперчувствительности немедленного типа (ГНТ) были отнесены кожные и системные (дыхательной, пищеварительной и др. систем) аллергические реакции, возникающие через 15-30 минут после повторного воздействия на организм больного специфического аллергена. Аллергические реакции немедленного типа проявляются в виде кожного волдыря, бронхоспазма, расстройств желудочно-кишечного тракта и др.

К реакциям немедленного типа были отнесены, например, анафилактический шок, аллергическая крапивница, сывороточная болезнь, неинфекционно-аллергическая форма бронхиальной астмы, сенная лихорадка, отек Квинке, острый аллергический гломерулонефрит и др. Так как в более поздних экспериментальных исследованиях было доказано, что ведущую роль в патогенезе ГНТ играют антитела, этот тип гиперчувствительности назывался еще В-зависимая аллергия.

К реакциям гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) были отнесены аллергические реакции, развивающиеся в течение многих часов и иногда суток после повторного контакта с аллергеном.

Эти реакции часто возникают под влиянием инфекционных агентов, например, при туберкулезе, дифтерии, бруцеллезе; они могут быть вызваны гемолитическим стрептококком, пневмококком, вирусами вакцин и др.

Так, аллергические реакции замедленного типа в виде повреждений роговицы наблюдаются при стрептококковой и пневмококковой инфекции, а также при туберкулезе. Поражение нервной ткани при аллергическом энцефаломиелите также происходит по типу реакций ГЗТ.

К реакциям замедленного типа были отнесены и реакции на растительные, промышленные и лекарственные аллергены, возникающие спустя 24-72 часа после повторного контакта кожных покровов с аллергеном – так называемые контактные дерматиты. После того, как было обнаружено, что ведущим звеном патогенеза реакций ГЗТ является участие Т-лимфоцитов и макрофагов, этот тип реакций получил еще название Т-зависимой аллергии.

Реакции гиперчувствительности, как уже упоминалось выше, возникают при повторном контакте сенсибилизированного организма с аллергеном. Эта ситуация подобна иммунизации, при которой возникает более сильный и эффективный защитный адаптивный иммунный ответ, чем при первом введении этого антигена во время иммунизации. Различие между этой реакцией и реакцией гиперчувствительности заключается в том, что в первом случае адаптивный иммунный ответ является нормэргическим, т.е. его интенсивность (количество антител и/или сенсибилизированных лимфоцитов) адекватна количеству поступившего антигена.

При гиперэргическом ответе (гиперчувствительности) интенсивность адаптивного иммунного ответа столь велика, что вызывает различной степени повреждения в тканях. Это приводит к возникновению целого ряда клинических признаков и симптомов. В первую очередь возникают местные воспалительные реакции в тканях, а также системные проявления аллергии со стороны сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем.

В связи со значительным прогрессом современной иммунологии, открытием и изучением гуморальных и клеточных механизмов иммунологических реакций, лежащих в основе как защитного адаптивного иммунного ответа, так и иммунопатологических состояний, в том числе и аллергии, в 1964 году Кумбсом и Джеллом (P.Gell, R.Coombs) была разработана новая классификация механизмов гиперчувствительности, в основе которой лежат различия в иммунных механизмах, приводящие к разным клиническим проявлениям гиперчувствительности. Данная классификация в настоящее время является общепринятой.

Согласно этой классификации различают 4 типа механизмов гиперчувствительности:

I. Атопия и анафилаксия.

II. Цитотоксические (цитолитические) реакции.

III. Болезни иммунных комплексов.

IV. Клеточные механизмы гиперчувствительности (ГЗТ).

Эти механизмы лежат в основе патогенеза как аллергических, так и аутоиммунных заболеваний.

Аллергические реакции представляют собой гиперэргический адаптивный иммунный ответ на антиген, причем антиген в этом случае является аллергеном. Ведущей причиной возникновения аллергии является, по-видимому, нарушение регуляции адаптивного иммунного ответа на данный антиген, вследствие чего возникает неадекватно сильный иммунный ответ. Один и тот же антиген для одного человека является антигеном, вызывающим нормальный уровень адаптивного иммунного ответа (адекватный количеству поступившего в организм антигена), а для другого этот же антиген может являться аллергеном.

Все указанные механизмы гиперчувствительности (за исключением первого) участвуют и в патогенезе аутоиммунных заболеваний.

Аутоиммунные заболевания возникают в результате нарушения иммунологической толерантности (срыва толерантности), причем могут нарушаться как центральные, так и периферические механизмы толерантности. Аутоиммунные процессы характеризуются наличием адаптивного иммунного ответа (синтеза антител и/или клеточных реакций) против собственных антигенов организма. В патогенезе большинства аутоиммунных заболеваний участвуют II, III и IY типы механизмов гиперчувствительности или их сочетания.

I тип. Атопия и анафилаксия

В 1923 году A.F.Coca и R.A.Cook ввели термин «атопия» (от греческого atopos – необычный, странный) для описания аллергических реакций немедленного типа.

В настоящее время под атопией понимают генетически детерминированную способность к повышенной продукции цитофильных иммуноглобулинов, в первую очередь IgE, к различным аллергенам.

Установлено, что атопические аллергические реакции возникают при любых способах попадания аллергена в организм.

Клиническими примерами атопической аллергии являются: атопическая (или неинфекционно-аллергическая) бронхиальная астма, крапивница и другие атопические дерматиты, отек Квинке, поллинозы, атопические энтериты, риниты и конъюнктивиты.

Для атопии доказана выраженная наследственная предрасположенность. Было установлено, что если аллергией страдают оба родителя, то вероятность ее возникновения у детей составляет 50%, если один из родителей – примерно 30%. Обследование семей и близнецов ясно показывает, что общий уровень IgE в организме определяется генетическими факторами. Поскольку синтез IgE индуцируют Тх2 с помощью выделяемых ими цитокинов, то должна существовать связь между генетическими маркерами в области кластера генов, контролирующих синтез ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-10 и локализованных в 5 хромосоме, и общим уровнем, а также содержанием специфичного IgE у больных атопией. Наличие такой связи было установлено в целом ряде исследований.

Установлено также, что существует ассоциация между повышенным уровнем IgE и определенными антигенами HLA. Например, более 90% лиц, реагирующих повышением уровня IgE на аллерген амброзии, являются носителями антигена HLA-Dw2. Показано также, что у больных с полиаллергией повышена частота встречаемости антигенов HLA-B8 и HLA-Dw3, причем у носителей HLA-B8 титры специфического и общего IgE особенно высоки.

В основе патогенеза атопии лежит избыточное образование Тх2. Причины этого явления окончательно не выяснены, однако показано, что определенную роль могут играть особенности взаимодействия между антигенраспознающим рецептором наивных Т-хелперов (Тх0), белками основного комплекса гистосовместимости и аллергеном.

Для членов атопических семей в результате преимущественной дифференцировки Тх2 характерна способность отвечать повышенным синтезом IgE на контакт с определенными антигенами, которые у других людей вызывают обычный адаптивный иммунный ответ при нормальном соотношении Тх1/Тх2.

Установлено также, что Тх2 образуются главным образом в условиях микроокружения слизистых оболочек под влиянием ИЛ-4 и TGF-b (трансформирующего ростового фактора b). В то же время известно, что большинство атопических реакций также локализовано на слизистых оболочках. Источником ИЛ-4 являются тучные клетки, в большом количестве присутствующие в слизистых, небольшие количества этого цитокина синтезируют также Тх0. TGF-b синтезируется клетками эпителия слизистых оболочек.

В норме Тх2 составляют примерно 2-4% от общего содержания периферических лимфоцитов, в то время как у больных атопической аллергией их количество увеличивается до 20-40%. В крови больных значительно повышается уровень ИЛ-4, который вызывает переключение синтеза иммуноглобулинов с IgM и IgG (1, 3) на IgG (2, 4) и IgE, которые у человека являются цитофильными, то есть, осуществляют свои функции только после прикрепления к Fc-рецепторам на поверхности клеток-мишеней (в первую очередь – тучных клеток, базофилов и эозинофилов). В этом заключается суть процесса сенсибилизации при атопической аллергии на клеточном уровне. Собственно аллергической реакции еще не возникает.

При повторном попадании аллергена в сенсибилизированный организм он связывается с Fab-фрагментами IgE, фиксированного на клетке. При взаимодействии антиген-антитело в молекуле IgE происходит структурная перестройка, которая распространяется и на Fc-фрагмент (рис.37).

В результате через Fc-рецептор активируется клетка-мишень, что приводит к ее дегрануляции. Выделяющиеся биологически активные вещества (гистамин, брадикинин, серотонин, метаболиты архидоновой кислоты и др.) и вызывают собственно аллергическую реакцию.

ИЛ-4 (совместно с ИЛ-3) стимулирует также размножение и активацию тучных клеток, в частности, в этих клетках стимулируется дополнительный синтез ИЛ-4. Тем самым включается механизм аутокринной стимуляции собственной пролиферации тучных клеток. Синтезируемый ими ИЛ-4 вызывает дополнительное образование Тх2. Таким образом реализуется механизм положительной обратной связи и происходит усиление аллергической реакции.

Тх2 синтезируют также ИЛ-5, который играет важную роль в патогенезе атопии, так как этот цитокин (совместно с ИЛ-3) стимулирует размножение эозинофилов, являющихся важными участниками атопических аллергических реакций. ИЛ-5 является специфическим фактором, обеспечивающим жизнеспособность эозинофилов. В многочисленных исследованиях доказано, что эозинофилия в периферической крови является важным характерным лабораторным признаком атопической аллергии. Эозинофилия и высокий уровень ИЛ-5 часто сочетаются при аллергических заболеваниях.

Рисунок 37. Реагиновый тип иммунологического повреждения тканей

(по А. Ройту и др. Иммунология, Москва, 2000).

Из изложенного видно, что конечные этапы эффекторной стадии адаптивного иммунного ответа при атопических аллергических реакциях осуществляются с участием клеток врожденного иммунитета – тучных клеток, базофилов и эозинофилов, которые с помощью выделяемых ими биологически активных веществ и вызывают острое воспаление и другие клинические проявления атопической аллергии.

Синтезируемые Тх2 ИЛ-4, ИЛ-10 и ИЛ-13 опосредуют супрессорную функцию Тх2 по отношению к Тх1. Эти цитокины ингибируют функции макрофагов и Тх1, в частности, подавляют синтез провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, 6, 8; TNF-a; ФУМ), а также синтез ИЛ-12 макрофагами и IFN-g Тх1. Это приводит к сдвигу равновесия в сторону преимущественной дифференцировки Тх2.

В свою очередь, цитокины, выделяемые макрофагами и Тх1, в первую очередь ИЛ-12 и IFN-g, подавляют образование Тх2 и их функции. С этим связаны попытки клинического применения рекомбинантных IFN-g и ИЛ-12 для лечения больных с атопической аллергией.

Роль тучных клеток и базофилов

в атопических аллергических реакциях

Тучные клетки и базофилы, относящиеся к клеткам врожденного иммунитета, являются основными клетками-мишенями в атопических аллергических реакциях. На этих клетках имеются Fc- рецепторы для цитофильных иммуноглобулинов, в первую очередь для IgE. Базофилы, как правило, функционируют в крови, в то время как тучные клетки, главным образом, локализованы в тканях. Особенно много их в тех органах, которые непосредственно соприкасаются с окружающей средой – в коже, легких, пищеварительном тракте – там, где они могут быстро реагировать на антигенный стимул.

Тучные клетки и базофилы имеют много общего. В первую очередь, они синтезируют практически одинаковый набор медиаторов. Медиаторы тучных клеток и базофилов делят на 3 группы.

Первая группа – медиаторы, депонируемые в цитоплазматических гранулах. Они первыми выбрасываются из клетки в процессе дегрануляции.

В составе гранул находятся так называемые вазоактивные амины (у человека это, в первую очередь, гистамин и брадикинин, в меньшей степени серотонин, у лабораторных грызунов преобладает серотонин).

В гранулах содержатся также гепарин, ферменты (сериновые протеазы, карбоксипептидаза, катепсин G ) и цитокин TNF-a.

Указанные медиаторы вызывают первую, немедленную фазу атопической реакции, которая характеризуется основными признаками эк ссудативного воспаления, т.к. вазоактивные амины повышают проницаемость сосудов, вызывают их расширение и стимулируют сокращение гладких мышц.

Эти явления усиливает TNF-a, являющийся сильным провоспалительным цитокином. TNF-a повышает способность нейтрофилов и других лейкоцитов проникать через слой эндотелия и поддерживает воспаление.

Гистамин, действуя на нервные окончания, вызывает зуд. Выделяемые ферменты гидролизуют белки матрикса соединительной ткани. Гепарин вызывает хемотаксис эозинофилов в очаг реакции.

Система комплемента в патогенезе атопической аллергии не участвует.

Вторая группа медиаторов вступает в процесс через 8-12 часов.

Активированные тучные клетки и базофилы синтезируют и секретируют лейкотриены, простогландины и фактор активации тромбоцитов. Эта группа медиаторов вызывает позднюю стадию атопической реакции.

Лейкотриены С4, D4, E4 вызывают пролонгированное сокращение гладких мышц, повышают проницаемость сосудов, стимулируют секрецию слизи.

Простогландины D2 и Е2 вызывают бронхоспазм, агрегацию тромбоцитов, стимулируют также секрецию слизи и вызывают расширение сосудов.

Фактор активации тромбоцитов обладает аналогичным спектром действия, усиливает продукцию липидных медиаторов, активирует тучные клетки и эозинофилы, является хемоаттрактантом для тромбоцитов и эозинофилов.

Третья группа – это цитокины (ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-13, ГМ-КСФ и ряд других).

ИЛ-3, ИЛ-5 и ГМ-КСФ стимулируют дифференцировку и вызывают активацию эозинофилов.

ИЛ-4 и ИЛ-13 стимулируют дополнительное образование Тх2, а также размножение и активацию тучных клеток. Благодаря этому данная группа цитокинов способствует дальнейшей прогрессии аллергического процесса.

Таким образом, дегрануляция тучных клеток и базофилов определяет основной комплекс симптомов атопической аллергии.

Необходимо отметить, однако, что дегрануляция этих клеток происходит только тогда, когда минимум две связанные с Fc-рецепторами молекулы IgE соединяются с аллергеном. После этого происходит несколько последовательных энергозависимых событий, ведущих к выбросу гранул с медиаторами воспаления. Среди них: активация серинэстеразы, связанной с клеточной мембраной; приток внутрь клетки ионов кальция; снижения уровня внутриклеточного цикло-АМФ; сокращение микрофиламентов и агрегация микроканальцев. По мере развития этих событий гранула с медиатором сначала сообщается с внеклеточной средой при помощи «цистерн», а затем, в конечном итоге, выталкивается из клетки. Дегрануляция тучных клеток и базофилов происходит в течение нескольких секунд. Клетки при этом сохраняют жизнеспособность.

Роль эозинофилов в патогенезе атопической аллергии

Эозинофилы, также относящиеся к клеткам врожденного иммунитета, привлекаются в очаг аллергической реакции за счет хемотаксиса. Хемоаттрактантами для эозинофилов являются гистамин, иммунные комплексы с участием IgE, а также фактор хемотаксиса эозинофилов, выделяемый Тх2.

В очаге реакции под действием ИЛ-3, ИЛ-5, тромбоцитактивирующего фактора, ГМ-КСФ, лейкотриенов и др. веществ происходит активация эозинофилов. На эозинофилах показано наличие Fc-рецепторов к IgE. Связывание молекулы IgE c аллергеном также приводит к активации клетки, выражающейся в её дегрануляции.

В любом очаге атопической аллергической реакции с самых первых этапов до окончания процесса обнаруживается значительное количество эозинофилов. Особенно много этих клеток выявляется при реакциях с резко выраженным экссудативным воспалением. Это обусловлено тем, что процесс повышения сосудистой проницаемости индуцируется гистамином и другими биологически активными веществами (БАВ). Эозинофилы регулируют выделение и функции этих БАВ.

Во-первых, они продуцируют несколько факторов, тормозящих дегрануляцию тучных клеток и базофилов. Во-вторых, эозинофилы способны захватывать гранулы с БАВ и разрушать их с помощью ряда ферментов, в первую очередь, гистаминазы. Благодаря этому эозинофилы снижают интенсивность аллергического воспаления, выполняя тем самым защитную функцию.

В то же время эозинофилы могут усиливать аллергическое воспаление. При дегрануляции вследствие активации через Fc-рецептор для IgE эозинофилы также выделяют большое количество БАВ.

Среди них производные липидов, в первую очередь, фактор активации тромбоцитов, вызывающий спазм бронхов и сосудов, отек бронхов, стимуляцию секреции слизи, а также способствующий агрегации тромбоцитов и активации тучных клеток и эозинофилов.

Важной группой липидных производных являются метаболиты арахидоновой кислоты – простогландины и лейкотриены.

Выделяемый эозинофилами лейкотриен С4 вызывает спазм бронхов и сосудов, параллельно повышая проницаемость сосудов.

Простогландин Е2 стимулирует секрецию слизи, вызывает вазодилятацию.

Простогландин D2 повышает сосудистую проницаемость, вызывает бронхоспазм и агрегацию тромбоцитов.

Другой важной группой медиаторов, содержащихся в гранулах эозинофилов, являются белковые соединения:

· основной белок эозинофилов, который токсичен для гельминтов и опухолевых клеток, а также является активатором тучных клеток;

· катионный белок эозинофилов, обладающий сходными свойствами; и

· эозинофильный белок Х, являющийся сильным нейротоксином.

В эозинофильных гранулах содержится также большой набор ферментов. Помимо уже упоминавшейся гистаминазы, там имеются коллагеназа, пероксидаза, фосфолипаза, глюкуронидаза. Эти и другие ферменты при аллергическом ответе могут нейтрализовать продукты тучных клеток и способствовать уничтожению клеточных остатков.

Показано также, что эозинофилы синтезируют и выделяют в окружающую среду целый ряд цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-16, TNF-a и др.). Эти цитокины оказывают множественные эффекты на клетки, находящиеся в очаге воспаления. Наиболее важными являются:

· стимуляция воспалительной реакции с помощью ИЛ-1 и TNF-a;

· действие ИЛ-3 и ИЛ-5, которые по механизму положительной обратной связи аутокринно стимулируют образование эозинофилов и дополнительно активируют их функции;

· стимуляция с помощью ИЛ-4, ИЛ-3 и ИЛ-8 дифференцировки, пролиферации и миграции в очаг реакции Тх2, тучных клеток и базофилов.

В последнее время показано, что в патогенезе атопической аллергии участвуют также выделяемые эозинофилами нейропептиды (VIP – вазоактивный интестинальный пептид и субстанция Р). Эти нейропептиды вызывают бронхоспазм, вазодилятацию, стимулируют секрецию слизи и дегрануляцию тучных клеток.

Таким образом, эозинофилы принимают активное участие на разных стадиях развития атопических аллергических реакций. Их роль неоднозначна. С одной стороны, они способствуют возникновению и развитию клинических проявлений аллергии, с другой – могут снижать эти проявления и способствовать очищению очага воспалительной реакции.

По последним литературным данным эти функции разделены по времени и могут выполняться разными субпопуляциями эозинофилов. На начальных этапах аллергической реакции преобладает провоспалительная функция эозинофилов, на завершающей стадии – защитная, способствующая окончанию воспалительного процесса.

Лабораторная диагностика атопии

· Внутрикожные пробы с подозреваемыми аллергенами с учетом реакции через 15-30 минут.

· Проба Праусниц-Кюстнера. Здоровому добровольцу внутрикожно вводят сыворотку больного. Через 12-24 часа в это же место вводят подозреваемый аллерген. Реакцию учитывают через 15-30 минут. IgE, содержащийся в сыворотке больного, прикрепляется к Fc-рецепторам тучных клеток кожи добровольца. При введении в это же место аллергена последний связывается с Fab-фрагментами IgE, что приводит к дегрануляции тучных клеток и возникновению воспалительной реакции.

· Дегрануляция тучных клеток и базофилов лабораторных животных (тучные клетки морских свинок и крыс, базофилы кроликов). Клетки выделяют из крови или перитонеальной полости животных, отмывают физиологическим раствором и готовят суспензию определенной концентрации. Затем в суспензию этих клеток вносят сыворотку больного, а после часовой инкубации добавляют в нее же подозреваемый аллерген. Через 15-30 минут под микроскопом наблюдают дегрануляцию с использованием витальных красителей.

· Радиоаллергосорбентный тест (РАСТ). Данный метод позволяет определить концентрацию IgE против определенного аллергена в сыворотке крови больного, т.е. является количественным.

На полимерные гранулы адсорбируют аллерген, затем добавляют сыворотку крови больного, после часовой инкубации в эту же пробирку вносят антииммуноглобулин Е, меченый радиоактивным изотопом (чаще йодом-131). Образовавшиеся крупные комплексы осаждают центрифугированием, отмывают осадок от несвязанного изотопа, а затем измеряют его радиоактивность. Она прямо пропорциональна концентрации специфического к данному аллергену IgE в сыворотке крови больного.

Патогенез анафилактического шока

В случае парентерального введения аллергена возможно возникновение анафилактического шока, который по патогенезу является гиповолемическим шоком.

Наблюдается катастрофическое падение кровяного давления и спазм гладкой мускулатуры, что ведет к формированию дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности. Развивающийся в области гортани отек ведет к удушью. Наиболее частыми причинами таких системных анафилактических реакций являются: повторное введение лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, кровезаменителей, анестетиков и др.), а также укусы насекомых.

Наиболее распространенным примером лекарственного аллергена является пенициллин, который играет роль гаптена и связывается с аминогруппами белков организма, формируя комплексный антиген. Модифицированные пенициллином собственные белки организма вызывают у некоторых людей гиперэргический адаптивный гуморальный иммунный ответ.

Другим лекарственным препаратом, часто вызывающим анафилактический шок, является местный анестетик новокаин.

Патогенез анафилактического шока несколько сложнее патогенеза атопии, он может включать два иммунологических механизма.

Первый – такой же, как в атопии, он обусловлен избыточным синтезом цитофильных иммуноглобулинов, которые прикрепляются к соответствующим рецепторам на поверхности базофилов крови и тучных клеток, содержащихся вблизи капилляров. Выделяющиеся при дегрануляции БАВ повышают проницаемость капилляров, в результате жидкая часть крови выходит в ткани, вызывая отек, в то же время падает объем циркулирующей крови, повышается ее вязкость. Это приводит к падению артериального давления и значительному нарушению гемодинамики. В результате развивается клиника анафилактического шока. В отличие от атопии, в патогенезе анафилаксии часто первостепенную роль играет повышение синтеза цитофильного IgG (4, 2), а роль IgE менее значительна.

В отличие от атопии, в патогенезе анафилаксии может участвовать второй механизм, обусловленный избыточным синтезом IgG (1, 3) и даже иногда IgM, которые находятся в циркуляции и при встрече с аллергеном образуют циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК). Эти ЦИК оседают на эндотелии капилляров, где кровоток замедляется. Далее происходит активация системы комплемента по классическому пути. Образующиеся в результате этой активации литические комплексы С5-9 перфорируют эндотелий капилляров, что резко повышает их проницаемость. Повреждение эндотелия приводит к активации свертывающей системы и возникновению пристеночных внутрисосудистых тромбов (ДВС - синдром).

При активации системы комплемента образуются также фрагменты С2в, С3а и С5а, которые вызывают дополнительное повышение сосудистой проницаемости (С3а и С5а являются анафилатоксинами, они действуют на мембраны тучных клеток и базофилов, вызывая их дегрануляцию).

Таким образом, второй механизм, участвующий в патогенезе анафилаксии, обусловлен активацией комплемента по классическому пути, в отличие от атопии, в патогенезе которой система комплемента не участвует.

Анафилактический шок является самым тяжелым вариантом анафилаксии. Он возникает, как правило, при повторном парентеральном введении аллергена в организм. Выраженной наследственной предрасположенности не установлено. Степень тяжести и особенности клинических проявлений анафилактического шока могут быть различны. В частности, это определяется преобладанием первого или второго механизма.

II тип. Цитотоксические, или цитолитические реакции

Второй тип механизмов гиперчувствительности по классификации Кумбса и Джелла – это цитотоксические, или цитолитические, реакции.

В их патогенезе участвуют IgG (1, 3) и IgM. Эти антитела прикрепляются к антигенным детерминантам на поверхности клеток с образованием фиксированных иммунных комплексов. Далее следует активация системы комплемента по классическому пути (рис. 38).

Рисунок 38. II тип гиперчувствительности цитотоксические

(цитолитические) реакции

Образующиеся при этой активации литические комплексы С5-9 разрушают мембрану клетки, к которой присоединились антитела, а промежуточные продукты С2в, С3а, С5а, Св567 вызывают острое экссудативное воспаление. Таким образом развивается воспалительно-деструктивный процесс. Локализация возникающих повреждений ограничена теми клетками и тканями, на которых находятся соответствующие антигенные детерминанты.

Клинические примеры II типа гиперчувствительности: лизис эритроцитов при переливании несовместимой по АВ0 крови, гемолитическая желтуха новорожденных при резус-конфликтной беременности, аутоиммунные и аллергические заболевания.

Данный механизм является ведущим в патогенезе большинства аутоиммунных заболеваний. Антитела, выработавшиеся против собственных клеток организма, прикрепляются к их поверхности, а затем за счет активации комплемента происходит лизис этих клеток и развивается воспаление (миокардит, экссудативные артриты при ревматизме, аутоиммунная гемолитическая анемия, тиреоидит Хашимото, неспецифический язвенный колит и др.). Т-лимфоциты и макрофаги в патогенезе эффекторной фазы II типа гиперчувствительности не участвуют.

Примером аллергических реакций, развивающихся по II типу, может служить лекарственная цитопения, например, гранулоцитопения после приема анальгина. При приеме многих препаратов могут возникать тромбоцитопении, лимфопении, анемии, в основе патогенеза которых лежит образование этими препаратами или их метаболитами комплексных антигенов с белками форменных элементов крови. Образующиеся против лекарственных гаптенов антитела присоединяются к ним на поверхности клеток крови, а затем в результате активации комплемента происходит лизис этих клеток.

III тип. Болезни иммунных комплексов (БИК)

Третий тип механизмов гиперчувствительности – это болезни иммунных комплексов (БИК).

Он обусловлен образованием высокой концентрации циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), в состав которых входят IgG (1, 3) и IgM, с их последующим отложением на эндотелии капилляров, на мембранах паренхиматозных органов, в синовиальных оболочках, где происходит их накопление – образование депозитов иммунных комплексов.

Далее следует активация системы комплемента по классическому пути, в результате чего возникает воспалительно-деструктивный процесс. Характер воспаления – экссудативный.

Компоненты С3а и С5а, образующиеся при активации комплемента, служат также хемоаттрактантами для базофилов, эозинофилов и нейтрофилов, мигрирующих в очаг реакции.

В присутствии иммунных комплексов через Fc-рецепторы активируются также макрофаги, которые выделяют ряд цитокинов, в частности, INF-a и ИЛ-1, которые играют важную роль в развитии воспаления.

Иммунные комплексы, непосредственно взаимодействуя через Fc-рецепторы с базофилами, могут вызывать высвобождение вазоактивных аминов, что усиливает экссудативное воспаление (рис. 39).

Полиморфноядерные лейкоциты путем экзоцитоза выделяют свои лизосомные ферменты непосредственно в месте отложения иммунных комплексов, при этом может происходить повреждение тканей.

Таким образом, и при этом типе механизмов гиперчувствительности на конечных этапах эффекторной стадии адаптивного иммунного ответа вовлекаются клетки врожденной иммунной системы, в первую очередь макрофаги и нейтрофилы. Участие этих клеток вносит существенный вклад в развитие воспаления и повреждение тканей.

Возникновению БИК способствуют следующие условия:

1. Образование большого количества ЦИК в результате систематической или однократной массивной перегрузки фагоцитарной системы (при острых и хронических инфекциях и аутоиммунных заболеваниях).

2. Образование большого количества мелкодисперсных иммунных комплексов, не способных вызвать активацию комплемента и поэтому хуже фагоцитирующихся. Такие ЦИК дольше находятся в кровотоке и выше вероятность их отложения и накопления. Мелкодисперсные ЦИК образуются либо при избытке антител, либо при избытке антигена.

3. Замедление кровотока и нарушение микроциркуляции.

4. Дефекты фагоцитарной системы.

Рисунок 39. Иммунокомплексный тип (III) иммунологического повреждения тканей (по А.Ройту и др., Иммунология, Москва, 2000)

Клинические примеры БИК: васкулиты, гломерулонефриты, артриты при аутоиммунных заболеваниях. Например, васкулиты и люпус-нефрит при СКВ. Васкулиты при инфекционных заболеваниях. Аллергические артриты и васкулиты при приеме лекарственных препаратов. Острая и хроническая сывороточная болезнь. Острая сывороточная болезнь возникает чаще всего при повторной гемотрансфузии от одного и того же донора. Хроническая сывороточная болезнь возникает на 4-5 день после однократной массивной гемотрансфузии.

IV тип. Гиперчувствительность замедленного типа – ГЗТ

Клеточные механизмы гиперчувствительности. Согласно классификации Кумбса и Джелла, IV тип гиперчувствительности (ГЗТ) – это реакции, появляющиеся не ранее чем через 12 часов после повторного контакта с аллергеном и опосредованные клеточными, а не гуморальными иммунными механизмами.

В патогенезе IV типа гиперчувствительности ведущая роль принадлежит Т-эффекторам ГЗТ (Тх1), макрофагам и CD8⁺ цитотоксическим Т-лимфоцитам. Медиаторы, выделяемые Тгзт, вызывают пролиферативное воспаление в тканях и вовлекают в патологический процесс большое количество макрофагов, а в ряде случаев и NK-клетки. Таким образом, в реакциях ГЗТ также участвуют, тесно взаимодействуя, клетки адаптивной (Тх1) и врожденной иммунной системы (МФ и NK-клетки). Роль макрофагов в эффекторной стадии реакции ГЗТ настолько велика, что она получила также название фагоцитарного механизма гиперчувствительности.

Тх1, называемые еще Тгзт, образуются из Тх0 под влиянием ИЛ-12, выделяемого макрофагами, и IFN-g, выделяемого NK-клетками. Тх2 тормозят избыточное образование Тх1 с помощью ИЛ-4, 10 и 13. При нарушении баланса в системе цитокинов, стимулирующих и тормозящих дифференцировку Тх1, может образоваться избыточное количество Тх1, реагирующих на данный антиген. Это приводит к формированию клеточного гиперэргического ответа, что клинически проявляется в виде аллергических реакций ГЗТ.

Медиаторы Тгзт и вызываемые ими эффекты

IFN-g является основным клеточным цитокином, запускающим фагоцитарный механизм ГЗТ.

Этот медиатор мощно стимулирует многие врожденные защитные функции макрофагов, в частности, их внутриклеточную цитотоксичность и продукцию ими провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, 6, 8, 12, TNF-a, ФУМ), способствующих развитию воспалительной реакции в тканях. Он повышает также экспрессию антигенов HLA II класса и Fc-рецепторов на поверхности макрофагов, что стимулирует презентацию антигенов и фагоцитарную функцию макрофагов.

Под влиянием этого цитокина активируются NK-клетки и синтезируются дополнительные количества IFN-g, стимулирующего образование новых Тгзт.

IFN-g является фактором дифференцировки CD8⁺ЦТЛ, кроме того, аутокринно, он способствует дополнительному образованию Тх1. Показано также, что IFN-g подавляет образование Тх2 и их функции.

Показано, что у мышей, лишенных гена IFN-g, не происходит активации макрофагов, в результате эти животные не могут бороться с микобактериями туберкулеза и погибают от этой инфекции.

ИЛ-12 выделяется макрофагами в процессе их активации при поглощении аллергена. Этот цитокин не только стимулирует образование Тх1, но и подавляет выделение цитокинов Тх2 и ингибирует их функции.

ИЛ-3 и ГМ-КСФ стимулируют дополнительное образование макрофагов в костном мозге, а ИЛ-8 вызывает их хемотаксис в очаг реакции.

Опухоленекротические факторы TNF-a и TNF-b вызывают апоптоз антигенно-чужеродных клеток-мишеней. TNF-a является также одним из наиболее сильных провоспалительных цитокинов.

Факторы, повышающие проницаемость сосудов, и факторы, стимулирующие пролиферацию клеток соединительной ткани и продукцию коллагена фибробластами, способствуют образованию соединительнотканной капсулы – в результате происходит осумковывание очага реакции.

Клинические примеры ГЗТ

К клиническим примерам ГЗТ относятся туберкулиновая проба и другие внутрикожные пробы на ГЗТ с учетом результатов реакции через 24-72 часа. Морфологически положительная реакция Манту представляет собой пример типичного пролиферативного воспаления с инфильтрацией очага мононуклеарными клетками – Т-лимфоцитами и макрофагами.

Образование гранулем, туберкулом и сифилом также является типичным примером реакций IV типа гиперчувствительности.

К этим реакциям также относятся:

· сыпь при кори и других инфекционных заболеваниях;

· аллергические заболевания, такие как инфекционно-аллергическая бронхиальная астма, контактные дерматиты, сыпь при лекарственной аллергии, возникающая через 24 и более часов после приема препарата, и ряд других;

· аутоиммунные заболевания, для которых характерно возникновение клеточного адаптивного иммунного ответа против собственных клеток и тканей организма (серонегативный ревматоидный артрит, токсический гепатит с быстрым исходом в цирроз печени, хронический активный вирусный гепатит с зонами ступенчатого некроза в печени и др.).

Для примера рассмотрим несколько подробнее патогенез контактных дерматитов, туберкулиновой пробы и гранулематозных реакций.

Контактные дерматиты характеризуются экзематозной реакцией в месте воздействия аллергена. Они часто возникают при контакте с никелем, соединениями хрома, органическими растворителями, красителями, моющими средствами, косметическими препаратами и т.д. Эти химические соединения (обычно жирорастворимые) проникают в глубокие слои эпидермиса и ковалентно связываются с его белками, формируя комплексные антигены. Эти антигены поглощаются и процессируются клетками Лангерганса (которые являются основными антигенпредставляющими клетками кожи). Эти клетки затем активируются, покидают эпидермис и по афферентным лимфатическим сосудам мигрируют в регионарные лимфоузлы, превращаясь в зрелые дендритные клетки. Здесь ДК представляют подвергшиеся процессингу гаптен-белковые конъюгаты, ассоциированные с молекулами МНС II класса, Тх0, из которых образуются Тх1-клетки памяти. Эти клетки мигрируют затем в кожу, а при повторном контакте с аллергеном активируются и выделяют цитокины, вызывающие местный воспалительный процесс. В очаг реакции под действием ИЛ-8 мигрируют новые порции Тх1, макрофаги и тучные клетки.

Макрофаги и Тх1 в очаге реакции выделяют целый набор провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, TNF-a, ФУМ и др.), которые вызывают воспаление в коже. Количество инфильтрирующих клеток достигает максимума через 48-72 часа, тогда же достигает максимума воспалительная реакция.

Затем реакция затухает, этому способствуют клетки врожденного иммунитета: макрофаги и кератиноциты кожи выделяют простогландин Е, который ингибирует продукцию ИЛ-1 и ИЛ-2. Тучные клетки дермы начинают продуцировать TGF-b ( трансформирующий ростовой фактор b), который ингибирует воспаление и блокирует пролиферативные эффекты ИЛ-1 и ИЛ-2. Продуцируемый тучными клетками ИЛ-10 ослабляет экспрессию молекул МНС II класса на клетках Лангерганса и макрофагах и подавляет в этих клетках и в Тх1 продукцию цитокинов. ИЛ-10 тормозит также образование и антигенспецифическую пролиферацию Тх1. Кератиноциты, экспрессирующие молекулы МНС II класса, в отсутствие костимулирующих молекул не могут действовать как антигенпредставляющие клетки, но, экспрессируя антигенные эпитопы, способны вызвать клональную анергию Тх1.

Таким образом постепенно исчезают все клинические признаки воспаления.

Туберкулиновая проба впервые была описана Кохом. Он показал, что при подкожной инъекции фильтрата из культуры микобактерий туберкулеза у больных повышается температура и возникает общее болезненное состояние. В месте инъекции возникает уплотнение и отек. Кожная туберкулиновая проба позволяет выявить уровень сенсибилизации к возбудителю туберкулеза.

После внутрикожной инъекции туберкулина сенсибилизированным лицам антигенспецифические Тх1 собираются в место инъекции, активируются и начинают секретировать цитокины, мобилизирующие моноциты-макрофаги и опосредующие реакцию гиперчувствительности. Развитие этой реакции также является ярким примером взаимодействия механизмов врожденного и адаптивного иммунитета.

Выделяемые Тх1 TNF-a и TNF-b действуют на эндотелий сосудов кожи и индуцируют на них экспрессию молекул адгезии (Е-селектина, ICAM-1 и VCAM-1). Эти молекулы связываются с рецепторами на поверхности лейкоцитов и привлекают их в очаг реакции. На протяжении первых 4 часов здесь скапливаются нейтрофилы, но через 12 часов их замещают моноциты и Т-лимфоциты. Секретируемые этими клетками цитокины индуцируют воспаление в ткани; образующийся при этом инфильтрат, распространяясь и разрушая пучки коллагена дермы, увеличивается до максимальных размеров через 48-72 часа. Примерно 80-90% всех клеток инфильтрата составляют моноциты. Среди лимфоцитов количество CD4⁺ Т-клеток примерно вдвое превышает количество CD8⁺ Т-клеток. Через 48-96 часов после появления лимфоцитарно-моноцитарного инфильтрата моноциты и покрывающие его кератиноциты начинают синтезировать ПГЕ₂, который ингибирует продукцию ИЛ-1 и ИЛ-2, снижая пролиферацию Тх1 и тормозя их функции.

Воспаление, вызванное инъекцией туберкулина, исчезает через 5-7 суток. Таким образом, после элиминации антигена воспалительный очаг рассасывается. Однако при персистировании антигена в тканях воспалительная реакция может прогрессировать в гранулематозную реакцию.

Гранулематозные реакции представляют весьма важную для клиники категорию реакций гиперчувствительности IV типа. Обычно эти реакции развиваются при внутриклеточной персистенции в макрофагах микроорганизмов или других частиц, которые макрофаг не способен разрушить. Иногда (например при аллергическом альвеолите) причиной формирования гранулематозной реакции является персистенция в альвеолярных макрофагах иммунных комплексов, которые клетка плохо деградирует. В результате мобилизации Тх1 в очаг и выделения ими цитокинов, стимулирующих пролиферацию клеток окружающей ткани и продукцию коллагена фибробластами, формируется эпителиоидно-клеточная гранулема.

Формирование гранулем наблюдается также при гиперчувствительности к цирконию и бериллию. Макрофаги циркониевых и бериллиевых гранулем содержат частицы этих металлов в своей цитоплазме.

При гранулематозном воспалении активированные макрофаги при хронической стимуляции цитокинами увеличиваются в размерах и превращаются в эпителиоидные клетки. При слиянии этих клеток образуются многоядерные гигантские клетки, характерные для гранулем.

Ядро гранулемы состоит из макрофагов и эпителиоидных клеток, оно окружено зоной лимфоцитов и пролиферирующих фибробластов. Иногда

наблюдается выраженный фиброз, вызванный усилением синтеза коллагена.

Для диагностики аллергических реакций ГЗТ, помимо внутрикожных проб с учетом реакции через 24-72 часа, используют такие лабораторные тесты, как РБТЛ и РТМЛ с подозреваемыми аллергенами. Степень выраженности этих реакций прямо пропорциональная численности клонов Тгзт, реагирующих на данный аллерген. Это позволяет не только определять наличие сенсибилизации к аллергенам, но и количественно оценивать степень этой сенсибилизации.

Дата добавления: 2015-08-29