Действие иммуномодуляторов на активацию дендритных клеток. Созревание дендритных клеток

Обновлено: 11.05.2024

Отечественный иммуномодулятор Полиоксидоний (ПО) является физиологически активным соединением. ПО — это линейный полимер, на поверхности которого имеется большое количество активных группировок [8]. В силу особенностей химической структуры ПО обладает не только иммуномодулирующими, но и мощными антитоксическими свойствами: он сорбирует на своей поверхности различные токсические вещества и выводит их из организма. В частности, при ожоговой болезни ПО существенно понижает в крови уровень липополисахарида (ЛПС) энтеробактерий, являющегося одной из главных причин смертности при этом заболевании. ПО обладает выраженными антиоксидантными свойствами. Он удаляет из организма активные радикалы кислорода и перекисного окисления липидов. Обладает способностью ингибировать свободнорадикальные реакции, что проявляется в хелатировании и окислении каталитически активного двухвалентного железа, играющего важную роль в воспалительных процессах. Совокупность иммуномодулирующих, детоксикационных и антиоксидантных свойств делает ПО мощным противовоспалительным средством. Кроме того, ПО обладает энергосберегающими и мембранопротекторными свойствами [9, 10].

Иммуномодулирующий эффект ПО связан с его влиянием на клетки врожденного иммунитета: нейтрофилы, моноциты/макрофаги и естественные киллеры и опосредованно — на клетки адаптивного иммунитета: В- и Т-лимфоциты 2. Следствием этого является усиление способности фагоцитов (нейтрофилов, моноцитов и макрофагов) поглощать и убивать бактерии; усиление функциональных свойств естественных киллеров, осуществляющих элиминацию в организме чужеродных клеток, в частности вирусинфицированных; усиление синтеза моноцитами и лимфоцитами ряда цитокинов, повышающих продукцию В?лимфоцитами антител и повышающих функциональную активность Т-клеток.

ПО показал высокую клиническую эффективность в комплексном лечении хирургических инфекций, пиодермии и других гнойно-воспалительных процессов кожи и мягких тканей, рецидивирующего герпеса, хронических урогенитальных инфекций, хронических заболеваний бронхолегочного аппарата, туберкулеза, бронхиальной астмы, осложненной вторичной иммунологической недостаточностью, ревматоидного артрита, леченного цитостатическими препаратами. Показана эффективность ПО и при комплексном лечении злокачественных заболеваний с целью восстановления кроветворения и иммунной системы, страдающих от цитостатических противораковых препаратов [10].

Целью настоящего обзора является анализ собственных данных и данных литературы о влиянии ПО на синтез интерферонов (ИНФ).

1. Клинико-иммунологические исследования влияния ПО на синтез ИФН

В Ростовском ГМУ проф. Сизякиной Л. П. и соавт. проведено исследование влияния ПО суппозиториев 6 мг на систему ИФН у больных хроническим герпетическим простатитом и у больных поллинозом, осложненным вторичной иммунологической недостаточностью (ВИН).

В сыворотке крови и в супернатантах стимулированных мононуклеаров периферической крови (МНПК) с помощью иммуноферментного анализа определяли уровень ИФН-альфа. В популяции МНПК с помощью проточной лазерной цитометрии и моноклональных антител определяли процент CD4+ T-клеток, синтезирующих ИФН-гамма (так называемые Th1-клетки).

Было показано, что включение ПО в комплексную терапию имело хороший клинический эффект, значимо повышало уровень ИФН-альфа в сыворотке крови больных герпетическим простатитом (табл. 1). По всей видимости, этот результат был следствием активации под влиянием ПО функциональной активности моноцитов, единственный возможный источник синтеза ИФН-альфа в популяции МНПК. Доказательством этого положения является повышенная способность как нестимулированных, так и стимулированных МНПК синтезировать ИФН-альфа. Под влиянием стандартной этиотропной терапии способность МНПК синтезировать ИФН-альфа не изменялась.

У больных с поллинозом с сопутствующим синдромом вторичной иммунной недостаточности (ВИН) изучали продукцию ИФН-гамма (табл. 2). Было показано: ПО стимулирует синтез этого интерферона, что проявляется в увеличении его количества в сыворотке крови и в увеличении числа Th1-клеток, являющихся главными продуцентами ИФН-гамма при развитии адаптивного иммунного ответа. Это увеличение сопровождалось существенным улучшением клинической картины больных, что позволило успешно провести аллерген-специфическую иммунотерапию (АСИТ).

Общеизвестно, что поллиноз является Th2-опосредованным заболеванием и цитокины IL-4, IL-13, синтезируемые этими клетками, стимулируют синтез IgE-антител, участвующих в развитии патологического процесса. ИФН-гамма, синтезируемый Th1-клетками, подавляет функциональную активность Th2-клеток и, следовательно, образование IgE-антител. Следствием этого и является наблюдаемый хороший клинический эффект при применении ПО и успешное проведение АСИТ.

На кафедре туберкулеза РГМУ (проф. Стаханов В. А.) был изучен синтез ИФН-гамма у больных инфильтративным туберкулезом легких. Такой выбор ИФН был обусловлен тем, что туберкулез является микобактериальной инфекцией, в естественной защите от которой ИФН-гамма в комплексе с фактором некроза опухолей-альфа (ФНО-альфа) принадлежит ведущая роль.

Больные основной группы получали стандартную антимикобактериальную терапию и ПО. Больные контрольной группы получали только стандартную терапию. ПО вводили по 6 мг, внутримышечно, через день, № 10. В супернатантах стимулированных культур МНПК определяли уровень ИФН-гамма, в популяции МНПК определяли процент CD3+-клеток, синтезирующих ИФН-гамма (табл. 3). Анализ результатов осуществляли раздельно в группе больных с исходно высоким и исходно низким уровнем синтеза ИФН-гамма.

Результаты исследований показали, что на 10-й день после окончания лечения ПО как поликлональный, так и специфический стимулятор в опытной группе вызывает статистически значимое усиление синтеза ИФН-гамма в группе с исходно низким его уровнем (табл. 3). Через три месяца после окончания лечения ПО уровень ИФН-гамма продолжал оставаться более высоким, чем до лечения, хотя имел отчетливую тенденцию к снижению. Важно отметить, что у больных с исходно высоким уровнем синтез ИФН-гамма под влиянием ПО практически не повышался. В контрольной группе больных, получавших стандартное лечение, существенных колебаний в уровне ИФН-гамма не наблюдалось.

У больных инфильтративным туберкулезом легких, получавших ПО, наблюдалось увеличение процента CD3+-клеток, продуцирующих ИФН-гамма, что могло быть одной из причин повышенного его синтеза в культуре МНПК (табл. 3). Другой причиной могло быть усиление функциональной активности CD3+-лимфоцитов и ускорения синтеза этого цитокина. В контрольной группе увеличения процента CD3+-клеток, продуцирующих ИФН-гамма, не наблюдалось.

Включение ПО в комплексное лечение больных туберкулезом дало значительный клинический эффект. Происходило более быстрое рассасывание инфильтратов, быстрее исчезала интоксикация, прекращалось бактериовыделение.

2. Исследование влияния ПО на частоту развития гриппа и острых респираторных заболеваний (ОРЗ) в группе часто и длительно болеющих людей

В трех различных регионах России были проведены ограниченные иммуноэпидемиологические испытания с целью снижения сезонной заболеваемости гриппом и ОРЗ в группе часто и длительно болеющих (ЧДБ) людей. Был использован ПО, таблетки 12 мг.

Первое исследование было проведено в г. Нижний Тагил (Серков И. Л.). По особенностям промышленного производства Нижний Тагил относится к зоне экологического бедствия. ПО применялся перорально, курсовая доза 0,24 г. Испытуемые находились под наблюдением с февраля по декабрь. У них фиксировалось появление клинических признаков гриппа или ОРЗ.

По результатам клинических наблюдений выявлено достоверное снижение уровня сезонной заболеваемости гриппом и ОРЗ. У 53% пациентов, принимавших ПО, не было выявлено простудных заболеваний за период наблюдения. У 43% наблюдаемых отмечались рецидивы, но, по оценкам испытуемых, частота и длительность заболеваний существенно уменьшились. Кроме того, у данной группы пациентов не было отмечено серьезных осложнений после перенесенных ОРЗ. У 10 человек до начала приема и через 15-20 дней после окончания приема ПО была взята кровь для определения в сыворотке уровня ИФН-альфа. Было установлено, что до приема ПО уровень ИФН-альфа составил 7,18 ± 2,34, после приема 14,09 ± 2,43 пкг/мл (р < 0,05).

Второе исследование было проведено в Тверском ГМУ (проф. Михайленко А. А.) на базе Торжокской ЦРБ и в Тверском иммунологическом центре. В исследовании принимали участие иммунокомпрометированные дети в возрасте 12-16 лет. Дети болели ОРЗ четыре раза и более в год. Заболевания, как правило, характеризовались длительным, торпидным течением с наличием ряда постинфекционных осложнений. Практически у всех детей имелись заболевания ЛОР-органов.

Для профилактики гриппа и ОРЗ использовали таблетки ПО (12 мг) в комплексе с поливитаминами Ревит. Таблетки ПО дети принимали сублингвально. Было сформировано две группы.

Первая опытная группа, 22 человека, получала поливитамины по 3 драже в день 17 дней, ПО по 1 таблетке 2 раза в сутки 10 дней.

Вторая опытная группа, 16 человек, получала Ревит по 3 драже в день 17 дней и ПО по 1 таблетке 1 раз в сутки 10 дней.

В исследовании, проводившемся на базе Тверского иммунологического центра, была отработана оптимальная схема профилактики гриппа и ОРЗ у иммунокомпрометированных детей.

1-я опытная группа, 36 человек, получала по одной таблетке ПО 2 раза в день: утром и вечером (итого 24 мг/сутки).

2-я опытная группа, 33 человека, получала по одной таблетке ПО 3 раза в день: утром, днем и вечером (итого 36 мг/сутки).

3-я опытная группа, 28 человек, получала по 2 таблетки ПО утром и по одной таблетке ПО днем и вечером (итого 48 мг/сутки).

4-я группа, контрольная, 50 человек, не получала ПО.

Через 8 месяцев после проведенной иммунокоррекции по результатам клинических исследований во всех опытных группах отмечалась четкая положительная динамика в частоте гриппа и ОРЗ. 79% детей и более выходили из состояния ЧДБ. Статистически достоверных различий между опытными группами не было, что свидетельствует о том, что минимальная терапевтическая концентрация препарата была достигнута уже в первой опытной группе: ПО таблетки 12 мг 2 раза в день (утром и вечером).

У детей всех групп были исследованы уровень иммуноглобулинов и функциональная активность фагоцитов, а также у 10 человек каждой группы был определен уровень ИФН-альфа в сыворотке крови. Обнаружено, что ПО ликвидирует состояние дисгаммаглобулинемии и несколько снижает повышенную функциональную активность лейкоцитов, что характерно для детей группы ЧДБ. До начала иммунокоррекции в сыворотках крови детей 1-й и 2-й опытных групп ИФН-альфа не определялся. На 15?й день после окончания курса иммунокоррекции уровень ИФН-альфа составил 8,4 ± 1,75 и 10,7 ± 2,65 соответственно. Это повышение находится в пределах нормальных колебаний ИФН-альфа.

Третье исследование было проведено в Оренбургской ГМА (проф. Скачков М. В.). Проведено открытое контролируемое рандомизированное исследование, в которое было включено 360 амбулаторных, часто болеющих ОРЗ, больных обоего пола в возрасте 18-60 лет. Одна группа контрольная и три группы опытных. Больные контрольной группы получали поливитамины Ундевит. Больные 1-й, 2-й и 3-й опытных групп получали соответственно 24 мг/сутки, 36 мг/сутки и 48 мг/сутки ПО, сублингвально, в течение 10 дней, по схеме, идентичной исследованию Тверского иммунологического центра. Последующее наблюдение за больными проводилось в течение 6 месяцев.

Наибольшая эффективность была выявлена при использовании дозы 24 мг в сутки. В этой группе индекс эффективности профилактики ОРЗ составил 4,11; показатель защищенности — 75,75%. Таким образом, иммуноэпидемиологические исследования кафедры эпидемиологии Оренбургской медицинской академии показали высокую эффективность ПО в профилактике ОРЗ.

Изучение влияния ПО на антигенпрезентирующие клетки

Способность ПО стимулировать образование ИФН может быть связана с его способностью оказывать эффект на антигенпрезентирующие клетки: макрофаги и дендритные клетки (ДК) (Пащенкова М. В., ФГБУ ГНЦ «Институт иммунологии» ФМБА). Было обнаружено, что при совместном культивировании ПО усиливает экспрессию на мембране ДК костимулирующих молекул CD80+ и CD86+ (рис. 1), играющих исключительно важную роль в образовании иммунологического синапса с Т- и В-лимфоцитами. Этот процесс является основным в инициации адаптивного иммунного ответа и индукции синтеза цитокинов.

ПО стимулирует процесс презентации ДК специфических антигенов Т-клеткам, что проявляется в повышенной их пролиферации и синтезе ИФН-гамма.

ДК, нагруженные смесью гемагглютининов и ПО, обладали способностью стимулировать пролиферацию аутологичных CD4+ Т-клеток (рис. 2) и индуцировать синтез CD4+ Т-клетками ИФН-гамма (рис. 3). Причем в последнем случае продукция этого цитокина было более интенсивной, чем при активации ДК смесью гемагглютининов и ЛПС. Как известно, ЛПС является одним из наиболее сильных стимуляторов системы интерферонов.

Заключение

ПО является уникальной молекулой с многогранным комплексом полезных воздействий на организм человека. Вероятно, многогранность действия ПО на организм человека и определяет его высокую клиническую эффективность в лечении ряда заболеваний человека.

Анализ собственных данных и данных литературы показывает, что ПО обладает способностью стимулировать синтез ИФН-альфа и ИФН-гамма в культуре МНПК человека, а также при введении его больным с различными нарушениями иммунной системы. В отношении ИФН-гамма этот эффект может быть связан со способностью ПО индуцировать в культуре мононуклеаров образование CD3+ИФН-гамма+-клеток. Одним из механизмов может быть выявленная нами активация ПО дендритных клеток, проявляющаяся в повышении их способности стимулировать Т-хелперы, синтезировать ИФН-гамма и пролиферировать под влиянием специфического антигена. В целом же в основе стимуляции ПО синтеза интерферонов лежит его способность оказывать комплексный эффект на клетки иммунной системы, что, вероятно, заключается в его способности активировать соответствующие сигнальные пути, ответственные за синтез этих цитокинов. Изучение активации этих сигнальных путей под влиянием ПО представляет важную задачу для клинической иммунологии.

Таким образом, проанализированные нами данные позволяют сделать вывод, что к иммуномодулирующим, антиоксидантным, детоксицирующим, мембранопротекторным и энергосберегающим эффектам можно добавить интерферониндуцирующие свойства ПО, что дает нам основание рекомендовать ПО для профилактики гриппа и ОРЗ.

Литература

Дамбаева С. В., Мазуров Д. В., Голубева Н. М., Дьяконова В. А., Пинегин Б. В., Хаитов Р. М. Действие полиоксидония на фагоцитарную активность лейкоцитов периферической крови человека // Russ. J. Immunol. 2003, 8, 53-60.
Dambaeva S. V., Mazurov D. M., Golubeva N. M. et al. The effect of polyoxidonium on the phagocytic activity of human peripheral bloo leukocytes // Centr. Eur. J. Immunol. 2003, 28, 47-53.
Дьяконова В. А., Климова С. В., Кулаков В. В., Савинова И. В., Пинегин Б. В. Изучение взаимодействия полиоксидония с клетками иммунной системы с помощью проточной цитометрии // Иммунология. 2002, № 6, 334-337.
Dyakonova V. A., Dambaeva S. V., Pinegin B. V., Khaitov R. M. Study of interaction between the polyoxidonium immunomodulator and the human immune system cells. International // Immunopharmacology. 2004, 4, 16150-16153.
Клебанов Г. И., Любицкий О. Б., Дьяконова В. А. Изучение антитоксических свойств иммуномодулятора полиоксидония.
Комогорова Е. Э., Косенко Е. В., Стаханов В. А. и др. Уровень CD3+-лимфоцитов, содержащих интерферон-гамма, у больных туберкулезом легких и его изменение после включения в комплексную терапию полиоксидония // Иммунология. 2004, 4, 210-213.
Михайленко А. А., Макаренко О. С., Самошин О. А., Сизякова Р. И. Профилактика гриппа и ОРЗ с помощью сублингвального применения полиоксидония // Иммунология. 2005, 4, 215-217.
Некрасов А. В., Пучкова Н. Г. Основы синтеза и свойства // Иммунология. 2002, 6. 329-333.
Петров Р. В., Хаитов Р. М., Некрасов А. В. и др. Полиоксидоний — препарат нового поколения с известной структурой и механизмом действия // Иммунология. 2000, № 5, 24-28.
Пинегин Б. В., Некрасов А. В., Хаитов Р. М. Механизм действия и клинические аспекты применения иммуномодулятора полиоксидония. Современные проблемы аллергологии, иммунологии и иммунофармакологии. 4-й конгресс Российской ассоциации аллергологов и клинических иммунологов (РААКИ). Сб. тр. Т. I, 334-348.

ФГБУ ГНЦ «Институт иммунологии» ФМБА России, Москва

Дендритные клетки: профессиональные разведчики в «Опухолевой войне»

Обзор

коллаж автора статьи

Автор

Редакторы

Статья на конкурс «био/мол/текст»: «Рак» — как много тревожных мыслей вызывает это слово! Около 7 миллионов человек в год умирают от рака. Трудно переоценить опасность подобных заболеваний, именно поэтому ученые заняты поисками действенного метода лечения различных типов злокачественных опухолей. Существуют некоторые виды терапии онкологических заболеваний, но достаточно ли они эффективны?

Конкурс «био/мол/текст»-2017

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2017.

Генеральный спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий и партнером номинации «Биомедицина сегодня и завтра» выступила фирма «Инвитро».

Что не так с этими опухолевыми клетками?

В человеческом организме происходит постоянное обновление клеточной структуры, старые клетки умирают, новые рождаются. Но наряду со здоровыми клетками, в результате мутаций (то есть изменений набора наследственной информации под действием внешних или внутренних сил) образуются нетипичные клетки. Такие «эксцентрики» чаще всего не могут правильно выполнять свои функции, и при неблагоприятном сценарии их появление приводит к образованию злокачественной опухоли.

В норме такие атипичные клетки уничтожает иммунная система, которая является своеобразной армией, противостоящей врагам организма. Но особенность злокачественных клеток в их способности «ускользать» от иммунного контроля. Делают это они очень изощренно и крайне эффективно, так, что иммунные молекулы-разведчики часто не могут обнаружить их (рис. 1), а клетки-киллеры деактивируются из-за экспрессии опухолевыми клетками блокирующих факторов.

Рисунок 1. Умелая маскировка опухолевых клеток.

Дополнительным фоном для развития опухолевых клеток является ослабление иммунитета в результате болезней, стрессов, неправильного образа жизни. В результате опухолевые клетки становятся «особенными» в организме, они игнорируют «антиростовые» стимулы, сигналы запуска клеточной гибели и т.п. Особенности опухолевых клеток можно соотнести с поведением психопата-эгоиста, эти клетки мало того, что не выполняют надлежащих им функций, так еще и бесконтрольно делятся и распространяются по всему организму, в сумасшедших количествах потребляют питательные вещества, которые потом тратят на создание таких же «психопатов» (рис. 2) [1]. Следовательно, нарушается метаболизм и функционирование тканей организма, что чаще всего приводит к плачевным последствиям.

Рисунок 2. Что умеют раковые клетки.

Почему же так трудно лечить рак?

Заранее стоит заметить, что под понятием «рак» скрывается целая совокупность огромного количества типов злокачественных опухолей. Некоторые из них настолько сильно различаются, что найти что-то общее у них крайне трудно. Более того, не все типы опухолевых заболеваний корректно называть раковыми: рак — лишь частный случай онкологии, изучающей как злокачественные, так и доброкачественные опухоли. Именно поэтому, скорее всего, мы не увидим на полках аптек универсального лекарства от рака. Вследствие такого разнообразия онкологических заболеваний каждый пациент нуждается в персональном подходе к лечению. Но даже это персональное лечение в нынешней практике часто не эффективно. Самыми распространенными методами являются химиотерапия, хирургический метод (когда это возможно) и лучевая терапия. Но, к сожалению, эти методы тоже не всегда результативны и зачастую несут с собой колоссальные побочные эффекты, иногда не совместимые с жизнью.

В настоящий момент множество групп ученых работает над повышением эффективности традиционных методов лечения опухолевых заболеваний. Все же существенно повысить выживаемость онкобольных, применяя только стандартную терапию, становится уже практически нереальным, особенно на последних стадиях, а своевременная диагностика зачастую невозможна из-за позднего обращения пациентов за помощью. Так или иначе, рано вешать нос.

Иммунотерапия

Достижения в иммунологии за последние несколько десятков лет привели к созданию совершенно новых подходов к лечению онкологических заболеваний. Результаты исследований уже дали право на существование многим иммунологическим методам [2]. Ведь хорошая же идея — заставить сам организм бороться с опухолью! Иммунотерапия заключается в воздействии на иммунную систему для повышения эффективности ее противостояния раковым клеткам [3]. Для этого в кровь пациента вводят вещества, в той или иной степени представляющие собой опухолевые антигены (молекулы, которые организм рассматривает как чужеродные и опасные и запускает против них иммунный ответ), способствующие размножению специальных иммунных клеток-убийц, которые будут препятствовать развитию опухоли и разрушать ее.

Важным преимуществом иммунотерапии является то, что, в силу своей специфической направленности, она почти не повреждает здоровые ткани. Данный метод более эффективен для лечения последних стадий онкологических заболеваний по сравнению с традиционными подходами. Кроме того, иммунотерапию можно использовать для снижения побочных эффектов лучевой терапии и химиотерапии.

Однако все не так радужно, как могло показаться. Иммунотерапия была крайне неэффективна при лечении некоторых типов опухолевых заболеваний, например предстательной железы [4]. Проблема, опять же, заключалась в недостаточной направленности препаратов.

Но я, мечту свою лелея, решил проблему гениально.

Благодаря интенсивным исследованиям в области иммунологии открыто множество факторов, влияющих на осуществление иммунного ответа [5]. Стало ясно, что одну из ключевых ролей в спектакле «Иммунный ответ» играют особые отростчатые клетки — дендритные (ДК). Открыл их в 1868 году немецкий ученый Пауль Лангерганс, который ошибочно принял эти клетки за нервные окончания с подобными отростками. ДК вновь описал в 1973 году Ральф Стайнман, он же установил их принадлежность к иммунной системе [6]. Лишь через 38 лет он был посмертно удостоен Нобелевской премии за проделанную работу.

В последние десятилетия развивалась тенденция по внедрению дендритных клеток в качестве вспомогательных средств для лечения различных типов рака. По мнению ученых, их систематическое применение в иммунотерапии позволит добиться от нее максимального эффекта.

Дендритные клетки — популяция особых клеток, функция которых заключается в презентации «вражеских» антигенов другим клеткам иммунной системы. Таким способом они активируют адаптивный иммунитет [6]. По научному, такие клетки-посредники называются антигенпрезентирующими (АПК). Свое название ДК получили благодаря разветвленным отросткам мембраны, напоминающим дендриты нервных клеток, которые вырастают у них на определенных этапах развития. ДК располагаются, в основном, в крови и тканях, которые соприкасаются с внешней средой. Эти клетки обладают специальными механизмами распознания «врагов». В периферических тканях ДК захватывают антигены через несколько дополнительных механизмов [7]. Проще говоря, они способны к поглощению инородцев, то есть фагоцитозу и пиноцитозу антигенов, выпячивая клеточную мембрану и захватывая вражескую частицу.

После «трапезы» с током крови или по лимфатическим сосудам они перемещаются в лимфатические узлы [8]. Между тем, в ДК происходит преобразование (процессинг) белковых антигенов и расщепление их на кусочки-пептиды, которые в конечном итоге связываются с молекулами главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex, MHC), расположенными на поверхности ДК [9]. После этого ДК достигает полной зрелости и при помощи молекул MHC презентует вражеский антиген другим клеткам иммунной системы.

В качестве этих «других клеток» выступают «армейские новобранцы», еще не обученные Т-клетки, ранее не сталкивавшиеся с противником-антигеном. После столкновения Т-клетки начинают активно делиться и дифференцироваться в войска спецназа, или антиген-специфические эффекторные Т-клетки. Особые подразделения спецназа — CD4+ T-клетки — становятся незаменимыми помощниками или T-хелперами (рис. 3). Они стимулируют солдат химических войск — В-лимфоцитов, которые производят антитела. Это специальные белковые молекулы, которые, как противоядия, идут на борьбу с конкретными чужеродными частицами [10]. Такая химическая защита или иммунный ответ с участием антител относится к гуморальному иммунитету.

Рисунок 3. Иммунная армия.

Кроме того, необученные T-клетки и Т-хелперы посредством выделения активирующего вещества интерлейкина-2 (IL-2), привлекают на помощь снайперов Т-киллеров, которые в дальнейшем уничтожают зараженные клетки, ведя обстрел ядовитыми цитотоксинами. Таким образом работает клеточный иммунитет.

Некоторая часть «обученных» Т-клеток становится клетками памяти, они живут в организме годами. Всякий раз, когда они встречают старого знакомого врага, то очень быстро запускают иммунный ответ.

Дендритные клетки в иммунотерапии

Поскольку опухолевые клетки великолепно владеют искусством маскировки, иммунной системе очень сложно распознать антигены на их поверхности. Встает вопрос о том, как можно создать действительно мощный иммунный ответ, направленный на их уничтожение.

На мышиных моделях показано, что ДК могут захватывать антигены, которые высвобождаются из опухолевых клеток, и представлять их Т-клеткам в лимфоузлах. Это приводит к активации опухолеспецифических Т-клеток и последующему отторжению опухоли [12], [13]. По сравнению с другими АПК, такими как макрофаги, дендритные клетки чрезвычайно эффективны при представлении антигена, тем самым объясняя свое прозвище «профессиональных АПК». Это говорит о том, что ДК можно использовать для терапевтических вмешательств при онкопатологии.

В настоящее время развивают две темы исследований: как опухолевые клетки изменяют физиологию ДК, и как мы можем опираться на мощные свойства ДК при создании новых методов иммунотерапии рака.

Опухолевые клетки так просто не сдаются!

Дендритные клетки обнаруживают в большинстве опухолей. ДК отбирают образцы опухолевых антигенов путем захвата умирающих клеток или буквальным откусыванием частей живых [14]. В свою очередь опухоли могут препятствовать представлению и созданию иммунных реакций с помощью различных механизмов. В пример можно привести такие антигены опухолей, как раково-эмбриональный антиген (РЭА) и муцин-1, которые, попав в ДК, могут быть ограничены ранними эндосомами, то есть плазматической мембраной, что предотвращает эффективную обработку и презентацию антигена Т-клеткам [15].

Также опухоли могут мешать созреванию ДК. Во-первых, они могут блокировать, то есть ингибировать, созревание ДК путем выделения особого белка IL-10, который приводит к полному отсутствию реакции (антиген-специфической анергии) [16], [17]. Во-вторых, факторы, выделяемые опухолью, могут изменять созревание ДК, вызывая образование клеток-предателей, которые косвенно способствуют росту этой опухоли («проопухолевые» дендритные клетки) [18]. Поэтому понимание функций ДК в онкологических процессах представляет собой обширную область для исследований. В конечном счете, «перевоспитание» проопухолевых ДК в противоопухолевые может вести к зарождению нового подхода в иммунотерапии.

Вакцина на основе дендритных клеток

ДК могут быть получены из кровяных клеток-предков (моноцитов) пациента, которые загружают антигенами ex vivo, то есть знакомят с врагом вне организма в стерильных лабораторных условиях. Затем эти моноциты надлежащим образом созревают и вводятся обратно пациенту при вакцинации. Теоретически это должно давать целый набор дендритных клеток, запускающих иммунные войны.

В последнее десятилетие значительные экспериментальные и клинические ресурсы были отданы на разработку противораковых вакцин на основе ДК [19], [20]. Это привело к созданию многочисленных типов вакцин, которые различаются протоколами загрузки ДК антигенами или биохимическим манипулированием клетками. Например, один из типов вакцин подразумевает введение антигенов опухоли и их прямую доставку в ДК непосредственно в организме пациента.

Еще одна стратегия вакцинации, которая совсем недавно начала привлекать внимание, связана с естественными подмножествами дендритных клеток, которые могут быть выделены с помощью высокоэффективных магнитных гранул, покрытых антителами [21], [22]. Накопленные клинические данные говорят о том, что такие вакцины достигают многообещающей эффективности у пациентов с меланомой — долгосрочной выживаемости без прогрессирования (1-3 года) у 28% пациентов [22]. Те или иные разновидности вакцин применяют в зависимости от типа опухолевого заболевания и его стадии.

В целом эффективность вакцинации на основе ДК зависит от множества различных факторов, включая характер и источники антигенов, иммунологический статус пациента, тип вовлеченных рецепторов на ДК и подмножества специфических ДК, на которые осуществляется воздействие 23.

Важно отметить факт, что на май 2017 года только одна клеточная терапия с участием ДК лицензирована для лечения людей, а именно Sipulteucel-T (Provenge, США). C 2010 года Sipulteucel-T одобрен для лечения бессимптомного и минимально-симптоматического метастатического рака, а также рака предстательной железы 30.

Безопасность — наше все!

Безопасность противоопухолевых вакцин на основе ДК подтверждена и хорошо документирована во многих клинических исследованиях [32]. Местные реакции в виде зуда, сыпи или боли обычно мягкие и самоограничивающиеся. Они характерны и для других лечебных процедур. Случаются и системные побочные эффекты, связанные с заболеванием гриппом или другими инфекциями вследствие переброса защитных сил на опухолевый фронт.

Одной из особых проблем иммунотерапии является возможность развития аутоиммунитета. Это состояние, при котором иммунная система принимает собственные здоровые клетки организма за чужеродные и атакует их [33]. Однако стратегии противоопухолевой вакцинации дендритными клетками редко ассоциируются с тяжелой иммунной токсичностью. Ожидается, что иммунотерапия на основе ДК сохранит качество жизни пациентов с онкозаболеваниями на более высоком уровне.

Качество жизни является важным показателем при оценке новых противоопухолевых средств. Например, в работе Николая Леонарцбергера у всех 55 пациентов с таким типом рака, как карцинома почек, при иммунотерапии на основе ДК не было выявлено отрицательного влияния на качество жизни. Это выгодно отличается от других существующих методов лечения, вызывающих существенное токсическое действие [34].

Вместе с тем, отчетов о результатах изменения качества жизни пациентов после дендритной клеточной иммунотерапии недостаточно, что требует дальнейших исследований.

Перспективы

Разработка вакцин на основе дендритных клеток — весьма «горячая тема». Большинство исследователей используют ДК, подверженные воздействию опухолевой РНК, лизатов и антигенов опухолевых клеток. При этом многие научные работы проверяют введение вакцин на основе ДК в сочетании со стандартной химиотерапией или лучевой терапией [35]. В некоторых испытаниях тестируют комбинации вакцин и противовоспалительных препаратов.

Это позволяет надеяться на скорейшее внедрение новых эффективных методик иммунотерапии онкозаболеваний, которые позволят успешно бороться с различными типами рака.

Заключение

Ученые все чаще приходят к выводу о том, что иммунотерапия на основе дендритных клеток является достойным, безопасным и хорошо переносимым иммунотерапевтическим методом, который может вызывать иммунные реакции даже у пациентов с раком последней стадии. В последнее время разработано множество стратегий использования противоопухолевой активности ДК. Существует реальная необходимость в клинических исследованиях, демонстрирующих, что вакцины на основе дендритных клеток могут вызывать долговременные объективные ответы и улучшать долгосрочную выживаемость пациентов.

Общее развитие вакцин с ДК постоянно сталкивается со множеством препятствий. Помимо проблем с эффективностью вакцин, разработка терапии для клинического применения является финансово затратной, требует хорошо оснащенных современных лабораторий и наличия высококвалифицированных научных кадров, что позволило бы проводить многоцентровые клинические испытания последних фаз с участием большого количества пациентов.

В заключение хочется сказать, что иммунотерапия весьма перспективна и требует дальнейшего раскрытия своего потенциала. Речь идет не только о вакцинах на основе ДК, но и о многочисленных специфичных антителах и т.п. Онкология не обойдется без комбинирования различных методов терапии, традиционных и инновационных. С другой стороны, встает вопрос о доступности этих инновационных методик конкретно на местах лечения онкобольных.

В России сегодня иммунотерапия слабо развита, она не преобладает над стратегиями лучевой терапии и химиотерапии. В то же время в США и Израиле иммунотерапия развивается быстрее и уже активно используется в онкоцентрах как в качестве профилактических вакцин, так и для продления жизни тяжелобольных пациентов [37]. Иммунотерапия на основе дендритных клеток только начинает свою историю, в которую еще предстоит вписать лучшие страницы.

Действие иммуномодуляторов на активацию дендритных клеток. Созревание дендритных клеток

В настоящее время актуален поиск препаратов, активирующих эффекторы врожденного иммунитета, к которым относят дендритные клетки (ДК), натуральные киллеры (NK) и др., поскольку данные клетки способны индуцировать иммунные реакции против опухолей и инфекций. Одним из перспективных считается применение иммуномодуляторов микробного происхождения, поскольку они несут патогенассоциированные молекулярные структуры (ПАМС), распознаваемые системой врожденного иммунитета. К таким препаратам относится поликомпонентная бактериальная вакцина Иммуновак ВП-4, в состав которой входят антигены условно-патогенных микроорганизмов, что обеспечивает наличие таких ПАМС, как ЛПС, пептидогликаны, липопротеины, липид А, тейхоевые кислоты. Другим иммуномодулятором является действующее начало ликопида - ГМДП (N-ацетилглюкозамин-N-ацетилмурамоил-дипептид), содержащий в качестве ПАМС пептидогликан и муреин.

Цель исследования: Изучение влияния вакцины «Иммуновак-ВП-4» и ГМДП на иммунофенотип ДК и функциональную активность эффекторов врожденного иммунитета.

Неспецифические иммуномодуляторы для лечения детей

Несмотря на то, что инфекции дыхательных путей (RTIs) являются преимущественно вирусными по своей природе, они являются основной причиной неправильного использования антибиотиков и создают значительные проблемылечения детей. Иммунологическая незрелость и факторы окружающей среды (например, частые социальные контакты, загрязнение окружающей среды и отсутствие грудного вскармливания) подвергают детей повышенному риску рецидивирующей RTI (RRTI). RTI в раннем возрасте и, в частности, эпизоды свистящего дыхания, вызванного вирусом, являются значительным фактором риска развития астмы в более позднем возрасте. Использование неспецифической иммуномодуляции для повышения естественной защиты организма от инфекций предлагает стратегию с доказанной эффективностью и переносимостью для профилактики RTI у детей.

Эмпирическое использование иммуномодуляторов имеет более чем столетнюю клиническую историю, а публикации, посвященные изучению их эффективности, относятся как минимум к 1950-м годам. Механистическое обоснование использования перорально вводимых иммуномодуляторов для профилактики респираторных заболеваний сосредоточено на иммунной оси кишечник-легкие. Отбор антигена М-клетками и дендритными клетками, находящимися в пейеровых бляшках лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником, приводит к созреванию дендритных клеток в антигенпрезентирующий клеточный фенотип. Последующий иммунный каскад, инициируемый дендритными клетками, включает возвращение клеток как врожденной, так и адаптивной ветвей иммунной системы в ассоциированную со слизистой оболочкой лимфоидную ткань легких и последующую продукцию антител.

Данные свидетельствуют о том, что иммуномодуляторы могут также способствовать созреванию иммунной системы у детей, корректируя дисбаланс Т-хелперов (Th) Th1/Th2 посредством активации Т-регуляторных (Treg) клеток. Коррекция этого Th2-ориентированного дисбаланса и другой противовоспалительной активности может уменьшить атопические реакции, связанные с хрипами и астмой. Эти эффекты в сочетании со сниженным риском IRT, которые предрасполагают к развитию астмы и вызывают обострения, формируют основу механизма для снижения риска астмы.

В этой заметке мне хотелось бы остановиться на пяти иммуномодуляторах : OM-85, пидотимод, рибомунил, LW50020 и поливалентный механический бактериальный лизат (PMBL).

Бронхо - ваксом

ОМ-85 - продукт щелочного лизиса 21 штамма распространенных бактериальных возбудителей респираторного тракта. Активные ингредиенты ОМ-85 устойчивы к желудочному транзиту и вызывают созревание дендритных клеток слизистой оболочки в желудочно-кишечных пейеровых бляшках, что является ключевым этапом индуцированного перорально респираторного иммунитета. Активация дендритных клеток, индуцированная OM-85, происходит модулированным образом, что приводит к предполагаемому антиинфекционному состоянию предварительной активности в иммунной системе слизистой оболочки. Имеются противоречивые данные об идентичности экспрессируемых дендритными клетками рецепторов распознавания образов (PRR), активируемых ассоциированными с патогенами молекулярными структурами, содержащими OM-85, возможно, из-за различий между видами. В литературе можно встретить лишь одно подходящее исследование, в котором сообщалось об отсутствии созревания дендритных клеток при использовании OM-85 при концентрациях ниже тех, которые влияют на жизнеспособность клеток (

Дендритные клетки являются связующим звеном врожденного и адаптивного иммунного ответа слизистой оболочки, и было показано, что дендритные клетки, активированные OM-85, непосредственно активируют клеточные составляющие обеих ветвей иммунной системы. OM-85-индуцированные дендритные клетки выделяют хемокины, которые действуют на моноциты и клетки-натуральные киллеры (NK), а также профагоцитарные хемокины, которые вызывают миграцию полиморфноядерных нейтрофилов. Последующие эффекты OM-85 на врожденную иммунную систему включают высвобождение антимикробных пептидов и активацию макрофагов, что приводит к экспрессии провоспалительных и противовирусных цитокинов. В соответствии с этими противовирусными действиями OM-85 уменьшал риновирусную инфекцию эпителиальных клеток легких и гибель клеток in vitro. Данные также свидетельствуют о том, что OM-85 вызывает более быстрое рекрутирование нейтрофилов в ответ на вирусную инфекцию, снижая вирусную нагрузку.

ОМ-85-индуцированные дендритные клетки активируют Т-клетки in vitro , а пероральный ОМ-85 усиливает противовирусный ответ CD8 + Т-клеток в дыхательных путях мышей после заражения гриппом. У новорожденных крыс пероральный прием OM-85 способствует созреванию иммунной системы, корректируя дисбаланс Th1/Th2, и высвобождение противовирусных цитокинов, связанных с Th1, было продемонстрировано как in vivo , так и in vitro. ОМ-85-индуцированные дендритные клетки также продуцируют связанные с В-клетками цитокины, а ОМ-85 вызывает созревание В-клеток in vitro , что приводит к повышению уровня иммуноглобулинов (Ig) в сыворотке и дыхательных путях как у детей, так и у детей. ок 1).
В мышиных моделях бактериальных, вирусных и вирусно-бактериальных респираторных инфекций ОМ-85 уменьшал клинические симптомы и улучшал выживаемость . Однако одно подобное исследование на мышах не показало влияния на бактериальный клиренс, рекрутирование нейтрофилов или выживаемость. Авторы исследования предположили, что вирулентность инфекции Klebsiella pneumoniae могла привести к маскировке эффекта OM-85.

Бронхо-Ваксом® взрослый назначают взрослым и детям в возрасте 12 лет и старше. С целью лечения острых и обострения хронических инфекций дыхательных путей: по 1 капсуле препарата Бронхо-Ваксом® взрослый ежедневно утром натощак до исчезновения симптомов, но не менее 10 дней. При необходимости проведения антибиотикотерапии Бронхо-Ваксом® взрослый следует принимать в сочетании с антибиотиком с начала лечения. Длительность лечения должен определять врач, исходя из состояния здоровья пациента. С целью профилактики обострений и поддерживающей терапии: 1 капсула препарата Бронхо-Ваксом® взрослый ежедневно утром натощак. Курс включает 3 цикла, каждый из которых состоит из ежедневного приема 1 капсулы в течение 10 дней, интервал между циклами 20 дней. В случае если капсулу трудно проглотить, ее следует открыть и смешать содержимое с питьем (вода, фруктовый сок, молоко).

Пидотимод

В отличие от других иммуномодуляторов, включенных в этот обзор, пидотимод представляет собой синтетический дипептид тимуса, а не бактериальное производное. Тем не менее, пидотимод, вводимый перорально, по-видимому, имеет ряд механистических сходств с бактериальными иммуномодуляторами. Пидотимод вызывает созревание дендритных клеток слизистой оболочки и увеличивает представление антигена , вероятно, через PRRs toll-подобный рецептор 2 (TLR2) и TLR4 . Активированные дендритные клетки выделяют цитокины и хемокины, связанные с врожденным иммунным ответом. Индуцированные пидотимодом реакции врожденного иммунитета включают повышенную экспрессию TLR2 в эпителиальных клетках легких in vitro, увеличение высвобождения антимикробных пептидов и улучшение мукоцилиарного транспорта. В модели инфекции Mycoplasma pneumoniae маркеры NK-клеток были подавлены; однако данные свидетельствуют о том, что это может повысить устойчивость к дальнейшему заражению. Кроме того, в небольшой группе взрослых с внебольничной пневмонией пидотимод снижал количество клеток, продуцирующих фактор некроза опухоли-альфа, провоспалительный цитокин, связанный с негативным прогнозом при этом состоянии.

Индуцированные пидотимодом дендритные клетки способствуют пролиферации Т-клеток и, наряду с индуцированными моноцитами, высвобождают цитокины, стимулирующие адаптивный Th1-опосредованный иммунитет . Пидотимод также напрямую увеличивает уровни цитокинов, связанных с Th1, и подавляет цитокины Th2 в различных условиях, в том числе у детей с частыми инфекциями. Кроме того, маркеры как цитотоксических, так и хелперных Т-клеток были повышены после лечения пневмонии, вызванной M. pneumoniae , но не в исследовании комбинированного лечения RRTI лоратадином Тем не менее, мы выявили одно исследование in vitro, в котором пидотимод не способствовал дифференцировке Th0 в Th1 . Прямые данные, показывающие, что пидотимод действует на В-клетки, отсутствуют; однако было продемонстрировано увеличение продукции секреторного IgA (sIgA) в носоглотке и слюне у детей с RTI . Хотя терапия пидотимодом не увеличивала титры антител в двух исследованиях у детей с бактериальной пневмонией или RRTI. Наконец, новые данные свидетельствуют о том, что пидотимод может оказывать положительное влияние на метаболический профиль детей, страдающих RRTI.

Взрослым пидотимид назначают по 800 мг 2 раза/сут вне приема пищи в течение 15 дней. Детям старше 3 лет - по 400 мг 2 раза/сут вне приема пищи в течение 15 дней. Максимальные дозы: для взрослых - 1.6 г/сут, для детей - 800 мг/сут.

Прямые данные, показывающие, что пидотимод действует на В-клетки, отсутствуют; однако было продемонстрировано увеличение продукции секреторного IgA (sIgA) в носоглотке и слюне у детей с RTI. Хотя терапия пидотимодом не увеличивала титры антител в двух исследованиях у детей с бактериальной пневмонией или RRTI. Наконец, новые данные свидетельствуют о том, что пидотимод может оказывать положительное влияние на метаболический профиль детей, страдающих RRTI.

Рибомунил

Рибомунил представляет собой смесь бактериальных протеогликанов и рибосом, которые доставляются к лимфоидным клеткам, находящимся в пейеровых бляшках, посредством поглощения М-клетками слизистой оболочки, что приводит к созреванию дендритных клеток . Данные о воздействии на врожденную иммунную систему немногочисленны, при этом исследования показывают повышенную экспрессию молекул адгезии и фагоцитарную активность в нейтрофилах периферической крови в ответ на рибомунил

Рибомунил-индуцированные дендритные клетки стимулируют Т-клетки, вызывая высвобождение противовирусного гамма-интерферона (IFN-γ); однако имеются противоречивые данные об индуцированном рибомунилом высвобождении цитокинов pro-Th1. Пролиферация Т-клеток очевидна у пациентов со средним отитом, получавших рибомунил . Кроме того, пероральное введение вызывает увеличение количества специфичных для компонентов В-клеток и продукции sIgA , а также увеличение сывороточных IgA и IgG у детей с RRTI . Повышенные концентрации sIgA у здоровых добровольцев были связаны со снижением адгезии входящего в его состав штамма Streptococcus pneumonia.

Взрослым и детям старше 6 мес препарат назначают 1 раз/сут утром натощак. Разовая доза (вне зависимости от возраста) составляет 3 таб. по 0.25 мг (с 1/3 разовой дозы), 1 таб. по 0.75 мг (с одной дозой), или гранулы из 1 пакетика, предварительно растворенные кипяченой водой комнатной температуры. В первый месяц лечения и/или с профилактической целью. Рибомунил принимают ежедневно первые 4 дня каждой недели в течение 3 недель. В последующие 2-5 мес - первые 4 дня каждого месяца. Детям раннего возраста препарат рекомендуют назначать в виде гранул. Рекомендуется проводить трехмесячные профилактические курсы лечения 2 раза в год, шестимесячные профилактические курсы - 1 раз в год.

Исмиген

PMBL (Ismigen) представляет собой лизат для подъязычного приема , изготовленный с использованием механического процесса, который сохраняет структуру бактериальных антигенов . Он активирует как Т-, так и В-клетки и вызывает высвобождение цитокинов, активирующих про-Th1 и макрофаги, in vitro. цPMBL индуцирует размножение В-клеток памяти, что коррелирует с профилактикой RTI у пациентов, страдающих рецидивами, и ответом sIgA у здоровых детей и взрослых. Препарат принимается под язык; натощак. Таблетку следует держать под языком до полного растворения. Таблетки подъязычные не следует рассасывать, жевать или проглатывать. Показания к назначению исминега :острые и подострые инфекции верхних и нижних дыхательных путей . Препарат принимают по 1 таб./сут до исчезновения симптомов заболевания (не менее 10 дней). Рецидивирующие инфекции верхних и нижних дыхательных путей, профилактика обострений хронических заболеваний органов дыхания . По 1 таб./сут в течение 10 дней. Профилактический курс включает три цикла по 10 дней с 20-дневными интервалами между ними. Профилактический курс следует проводить не чаще 1-2 раз в год. При пропуске приема очередной дозы не следует ее удваивать при следующем приеме. Если после лечения улучшения не наступает или симптомы усугубляются, или появляются новые симптомы, пациент должен проконсультироваться с врачом. Побочное действие: частота развития побочных эффектов классифицирована согласно рекомендациям ВОЗ: очень часто (более 10%); часто (более 1 и менее 10%); нечасто (более 0.1 и менее 1%); редко (более 0.01 и менее 0.1%); очень редко (менее 0.01%), частота неизвестна (не может быть оценена на основе имеющихся данных). Со стороны кожи и подкожных тканей: очень редко - крапивница, дерматит, фолликулит; частота неизвестна - аллергические реакции, такие как сыпь, зуд и отек Квинке. Прочие: очень редко - воспаление слюнной железы, острый ларингит, ринит. Если отмечаются или усугубляются перечисленные выше побочные эффекты, или возникают другие побочные эффекты, пациент должен сообщить об этом врачу. Противопоказания к применению: повышенная чувствительность к активным и/или вспомогательным компонентам препарата; аутоиммунные заболевания; беременность; период грудного вскармливания; детский возраст до 3 лет.

Иммуномодулятор LW50020 представляет собой перорально доставляемый бактериальный лизат, который индуцирует созревание дендритных клеток, а активированные дендритные клетки способны стимулировать Т-лимфоциты.

Толл-подобные рецепторы

Толл-подобные рецепторы - класс клеточных рецепторов с одним трансмембранным фрагментом, которые распознают консервативные структуры микроорганизмов и активируют клеточный иммунный ответ. Играют ключевую роль во врождённом иммунитете . Например, толл-подобный рецептор 4 ( TLR-4 ) узнаёт и связывается с консервативной структурой клеточной стенки грамотрицательных бактерий - липополисахаридом ( LPS ).

Toll-подобные рецепторы (TLR), относятся к семейству паттерн-распознающих рецепторов PRRs и осуществляют распознавание молекулярных структур патогенов PAMPs (экзогенных лигандов) и ряда эндогенных лигандов DAMPs (молекул, которые высвобождаются в ответ на повреждение клеток), обеспечивая быструю реакцию клетки. У млекопитающих и человека охарактеризованы 15 TLR (на 2016 г.), которые распложены на мембране, в эндосомах или в цитоплазме клеток, осуществляющих первую линию защиты (нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки и пр.). После связывания лиганда TLR запускают сигнальный каскад с вовлечением ряда адаптерных белков, что ведет к активации ядерных факторов и последующей продукции цитокинов и прочих молекул, ассоциированных с воспалением. TLR-сигнальный путь контролируется с помощью различных механизмов обратной связи. В целом, биологическая роль и механизмы функционирования TLR до конца не изучены.

Toll-подобные рецепторы (TLR), опосредующие распознавание молекулярных структур патогенов, экспрессируются на клетках разных типов, инициируя развитие иммунных реакций при связывании с различными лигандами. Несмотря на то, что у ряда организмов идентифицированы функциональные TLR, их биологическая роль и механизмы функционирования до конца не изучены.

Распознавание патогенов микробного происхождения является основополагающим компонентом иммунного ответа, включающим воспаление (Janeway, 1998). Этот ответ опосредуется рецепторами особого семейства, узнающими наиболее общие молекулярные компоненты (паттерны, PAMP - Pathogen Associated Molecular Patterns) микробов (вирусов, бактерий, паразитов и т.д.) и получившими название PRR (Pattern Recognition Receptors) (Medzhitov, 2000). После узнавания соответствующего специфического паттерна PRRs запускают серию сигнальных каскадов, которые представляют собой первую линию защиты от микробов. Кроме того, инициируемый PRRs сигнал запускает созревание дендритных клеток, которые подготавливают вторую линию иммунного ответа на инфекцию, известную как приобретенный иммунитет.

Toll-подобные рецепторы (TLRs) были первыми идентифицированными PRRs - рецепторами распознавания образов - англ. Pattern recognition receptors) (См. рисунок 1) (Lemaitre, 1996; Medzhitov, 1997).

Активация провоспалительных цитокинов и интерферонов через Toll-like рецепторы

Рисунок 1. Механизмы действия толл-подобных рецепторов.

Комментарий к рисунку: Активация воспалительных цитокинов и интерферона через TLRs начинается с распознавания TLR соответствующих агонистов ( красный цвет ). Взаимодействие адаптеров ТLRs и киназ из семейства IRAKs (IRAK 1 - 4) приводит к активации NF-kB (ядерного фактора «каппа-би») и MAP-киназ , основных регуляторов транскрипции цитокинов и интерферона (Lemaitre, 1996; Medzhitov, 1997).

В состоянии покоя неактивированные TLRs находятся на мембране клеток в мономерной форме. После активации Toll-подобных рецепторов происходит их олигомеризация. Олигомерный рецептор способен связывать несколько внутриклеточных адаптерных белков, которые обеспечивают последующую передачу сигнала. Эти белки имеют участок специфического связывания с активированными Toll-подобными рецепторами, TIR (от англ. Toll-interleukin-1 receptor) домен, который состоит из 3 консервативных участков, участвующих в белок-белковом взаимодействии. Всего существует 5 адаптерных белков с TIR-доменом : MyD88 , TIRAP , TRIF , TRAM и SARM . Различные рецепторы имеют свой набор этих адаптерных белков, необходимых для передачи сигнала. Только рецептор TLR4 способен связывать все 5 белков.

Строение Toll-like рецепторов

Все TLRs имеют сходное строение и представляют собой интегральные трансмембранные белки, т.е. белки, которые насквозь пронизывают липидный бислой, в котором они постоянно находятся (интегральные, т.к. прочно связаны с цитоплазматической мембраной (интегрированы). Поверхностная зона молекулы, ответственная за связывание лиганда, представлена N-концевой областью аминокислотной последовательности из 19-25 повторяющихся участков, обогащенных лейцином. Далее следует переходный участок, отвечающий за прикрепление рецептора к клеточной мембране, обогащенный цистеином. Внутренняя дистальная часть рецептора представлена TIR (Toll/IL-receptor) доменом, получившим свое название из-за одинакового строения этого участка у TLRs и у рецепторов цитокинов семейства IL-1 .

Значимость Toll-like рецепторов

Важное значение участия TLRs в деятельности иммунной системы было показано в экспериментальных работах на нокаут-мышах, имеющих искусственно вызванные мутации генов различных TLRs. Так, мыши, имеющие мутацию гена, кодирующего TLR4, погибали при инфицировании 1-2 колониеобразующими единицами (КОЕ) Salmonela typhimurium, в то время как у нормальных животных гибель происходила при введении более 2000 КОЕ этих бактерий. В других экспериментах была показана высокая восприимчивость TLR4-дефицитных мышей к Escherichia coli, Neisseria meningitides и Candida albicans. Подобные результаты были получены и при изучении роли TLRs в защите от вирусных инфекций. Опубликованы результаты исследований, в которых показано участие TLRs при развитии опухолей.

Участие Толл-подобных рецепторов во врожденном иммунитете

Участие Toll-like рецепторов во врожденном иммунитете обеспечивается:

1. Инициацией выделения провоспалительных цитокинов, необходимых для физиологического иммунологического ответа при различных воздействиях, среди которых одно из центральных мест занимают различные инфекции;
2. регуляцией активности нейтрофилов; особую роль при этом играют TLR-2 и TLR-4, первый из которых защищает клетки от апоптоза, а второй проявляет себя как важный регулятор выживаемости нейтрофилов (см. рис. 3);

3. контролем активации, дифференциации и выживаемости В-лимфоцитов, в котором активное участие принимают TLR-2, TLR-4 и TLR-9 (этот путь активации В-лимфоцитов сопровождается усилением выброса кальция, фосфорилированием некоторых киназ, усилением эндоцитоза, синтеза иммуноглобулинов и рассматривается как альтернативный путь активации В-лимфоцитов);
4. обеспечением поддержания врожденного иммунитета кишечника, что связано с экспрессией TLRs эпителиальными клеками его слизистой;
5. участием в функционировании клеток центральной нервной ситемы, большинство которых экспрессируют TLRs (микроглия, нейроны, астроциты, эндотелиальные клетки сосудов мозга), имеются данные о дифференцированном влиянии TLRs на функции микроглии.

Участие Толл-подобных рецепторов в приобретенном иммунитете

Участие Toll-like рецепторов в приобретенном иммунитете обусловлено:

1. Активацией CD4 + и CD8 + T-лимфоцитов;
2. стимуляцией функций различных антиген-распознающих клеток: дендритных, которые экспрессируют TLR-2, TLR-3, TLR-4, TLR-7, TLR-9;

3. активацией макрофагов, тучных клеток, в частности, с участием TLR-9, что особенно выражено при действии генетического материала ДНК-вирусов бактерий, грибов;
4. активным включением в экспансию и функционирование регуляторных клеток — T-reg, которые экспрессируют высокий уровень TLR-4, TLR-5, TLR-7 и TLR-8 (см. рис. 3);

5. регуляцией гомеостаза фибробластов, миофибробластов, фибробластоподобных синовиоцитов, эндотелиальных и эпителиальных клеток, в частности, с участием TLR-2, TLR-4, TLR-6;
6. регуляцией клеток нормального эпителия (TLR-2, TLR-3, TLR-4, TLR-5), а также клеток эндотелия;
7. потенцированием приобретенного иммунитета с включением различных механизмов

Лиганды Толл-подобных рецепторов

Для TLRs также наиболее подробно изучен и идентифицирован спектр PAMPs . TLRs - это трансмембранные белки первого типа, содержащие лейцин-богатые повторы в эктодомене, трансмембранный и цитозольные домены. Эктодомен узнает микробные паттерны, в то время как цитозольный домен активирует сигнальные пути в цитоплазме клетки. В зависимости от локализации TLRs в клетке выделяют рецепторы, расположенные в цитоплазматической мембране (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6, TLR10 и TLR11) или в мембранах внутриклеточных органелл (TLR3, TLR7, TLR8 и TLR9) — лизосом, эндосом, аппарата Гольджи. Лигандами рецепторов, локализованных на цитоплазматической мембране, являются поверхностные структуры микроорганизмов — липопротеин, липополисахариды, флагеллин, зимозан.

Читайте также: