Иммунная система ЖКТ

Подводя итог анализу  клеточных компонентов лимфоидной ткани кишечника, необходимо отметить две важные особенности их состава. Первая заключается в том, что  лимфоидные образования, связанные  с кишечником, содержит T–клеток  больше, чем все остальные лимфоидные структуры организма вместе взятые. Первично предполагалось, что причиной избыточности T–клеток в кишечнике  являются пищевые и микробные  Аг. Однако оказалось, что безмикробные мыши, получавшие автоклавированную  пищу, имеют в кишечнике неразвитую — лимфоидную ткань с почти полным отсутствием Tab–клеток, хотя Tgd–клетки в их эпителии обнаруживались в нормальном количестве. Сделан вывод, что главным стимулом для развития основной массы лимфоидной ткани кишечника являются не пищевые, а микробные Аг, за исключением эпителия, где пищевые Аг имеют значение для образования и развития T–клеток. В последние годы установлено, что пищевые Аг также распознаются T–лимфоцитами пейеровых бляшек. Оказалось, что распознание пищевых Аг сопровождается так называемой пероральной толерантностью.

Другая особенность  клеточного состава лимфоидных образований, связанных с кишечником, заключается  в наличии двух компонентов: раннего (реликтового) и позднего (современного). К раннему компоненту иммунной системы относятся Tgd–лимфоциты, располагающиеся внутриэпителиально, и B₁–лимфоциты, располагающиеся в l. propria. T– и B–лимфоциты раннего компонента реагируют с широким спектром микробных Аг с низкой аффинностью. Они развиваются относительно независимо от центральных органов иммунитета — тимуса и костного мозга. К позднему компоненту иммунной системы ЖКТ относятся Tab–лимфоциты и обычные B–клетки. Эти лимфоциты взаимодействуют с Аг с высоким уровнем специфичности и аффинности. Их развитие целиком и полностью проходит под контролем центральных органов иммунитета. Предполагается, что ранний компонент иммунной системы отвечает за первую линию обороны организма от микробной и аллергенной агрессии, тогда как поздний компонент подключается на следующем этапе борьбы организма с этими агентами. Такая организация иммунной системы наиболее эффективна и особенно важна в ЖКТ — первой линии защиты организма от инвазии микробами и аллергенами.

Роль  скреторного IGA в функционировании иммунной системы ЖКТ

Как уже отмечалось, интегральным признаком, объединяющим все компоненты MALT, является система секреторного IgA. Уместно напомнить, что в 30-х годах 20–го столетия выдающимся отечественным учёным A.M. Безредкой было сформулировано понятие местного иммунитета, то есть преимущественной защиты того или иного органа или ткани от инвазии инфекционными агентами. Эта концепция, не подтверждённая фактическими данными, была постепенно забыта. Но понятие местного иммунитета получило новую жизнь и экспериментальное подтверждение в 1965 г., когда T. Tomasi и соавторы открыли секреторный IgA — иммуноглобулин, который синтезируется только плазмоцитами слизистых оболочек и железистых органов. IgA — димер с молекулярной массой 380 кД, состоящий из двух СЕ, имеющих в своей основе, как и у всех иммуноглобулинов, четырёхцепочечную структуру. Эти СЕ ковалентно соединены между собой конец в конец с помощью связующей J–цепи (молекулярная масса 15 кД), а также нековалентно с помощью секреторного компонента с молекулярной массой 70 кД.

Основное место  синтеза секреторного IgA — слизистые оболочки. IgA–синтезирующие клетки локализуются преимущественно в l. рrоpria и располагаются непосредственно под базальной мембраной эпителия. Первично в B–клетках IgA образуется в виде димера, соединенного J–цепью. Этот димер взаимодействует со специальным Рц, находящимся на базолатеральной поверхности эпителиальной клетки — поли–Ig–Рц (pIgR). Далее комплекс интернализируется с образованием везикулы, к мембране которой присоединена молекула IgA с помощью pIgR. IgA взаимодействует с pIgR при помощи J–цепи. Она принимает также участие во взаимодействии IgA с секреторным компонентом. Комплекс IgA-pIgR транспортируется в везикуле через всю эпителиальную клетку к её апикальной поверхности, где с помощью соответствующего фермента Рц pIgR расщепляется на две части: одна часть остаётся связанной с мембраной везикулы, а другая часть — с Fc–фрагментом IgA, которая и является секреторным компонентом. Принцип образования секреторного IgA един для всех слизистых оболочек и экзокринных органов. Уникальность его образования заключается в том, что секреторный IgA является продуктом функциональной активности различных клеточных типов: сам IgA синтезируется B–лимфоцитами, его секреторный компонент — эпителиальными клетками.

Как отмечалось выше, l. propria содержит преимущественно IgA–продуцирующие клетки. Однако, в этом отделе нередко встречаются и клетки, синтезирующие IgG. Этот белок так же, как и мономерный IgA, не переносится через эпителий, так как не содержит J–цепи. По-видимому IgG, синтезируемый в l. propria, остаётся в этом отделе и служит для его защиты при проникновении бактерий через слизистые оболочки. Однако пентамерная молекула IgM, соединенная с помощью J–цепи, может за счёт взаимодействия этой цепи с pIgR переноситься через слизистые оболочки. Накапливаются данные, показывающие, что этот класс иммуноглобулинов, также как и секреторный IgA, может принимать участие в защите слизистых от инфекции.

Секреторный IgA обладает рядом важных свойств, определяющих его способность защищать слизистые оболочки от чужеродных агентов антигенной природы, микробов и аллергенов:

• высокой устойчивостью  к протеазам, что делает возможным  его функционирование в секретах слизистых оболочек;

• неспособностью  связывать компоненты комплемента, что ведёт к отсутствию повреждающего  действия комплекса Аг–АТ на слизистые;

• способностью  препятствовать адгезии микроорганизмов, их токсинов, пищевых и бактериальных  аллергенов на эпителий слизистых, что  блокирует их проникновение во внутреннюю среду организма. Антиадгезивные свойства секреторного IgA лежат в основе его  антибактериальных, антивирусных, антиаллергенных  свойств.

Среди множества  изучаемых проблем физиологии иммунной системы ЖКТ особую фундаментальную  значимость представляют вопросы селективной  миграции в слизистые оболочки предшественников продуцентов IgA и преимущественного синтеза IgA в лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми оболочками. Ниже дан анализ результатов исследований этих проблем.

Процессы  миграции лимфоидных клеток в желудочно-кишечный тракт

Интактные или  «девственные» лимфоциты проникают  в индуктивные зоны ЖКТ — пейеровы бляшки — путём, обычным для их поступления из кровотока в лимфоидную ткань — в результате взаимодействия L–селектина лимфоцитов с гликопротеином Sgp–200, экспрессируемым на высоком эндотелии венул пейровых бляшек. Большинство B–клеток, поступивших в пейерову бляшку, являются «девственными», экспрессирующими характерные для непримированных лимфоцитов маркёр CD45RA, sIgM и sIgD. Как правило, такие клетки не содержат на мембране IgA, их дифференцировка ещё не направлена в сторону синтеза IgA. Однако многие B–клетки экспрессируют молекулы MHC класса II, свидетельствующие об их активации. Большинство T–клеток также экспрессирует активационные молекулы, в частности маркёр CD69, но многие T–клетки содержат и маркёр CD45R0, характерный для клеток памяти. Вероятно, эти клетки являются основным источником цитокинов, направляющих дифференцировку B–лимфоцитов.

Активация T–  и B–клеток происходит в основном под эпителием купола пейеровой бляшки, где имеется разветвленная сеть дендритных клеток и макрофагов, и куда из просвета кишечника с помощью М–клетки доставляются молекулы Аг. Происходит процесс «примирования» девственных лимфоцитов, заключающийся в их активации и пролиферации, а также в детерминации пути их последующей дифференцировки.

Примированные T– и B–клетки покидают пейерову бляшку и по афферентному лимфатическому протоку попадают в брыжеечный лимфатический узел. Из этого узла они мигрируют в кровь и, как правило, на несколько дней поселяются в селёзенке, где продолжается процесс их дифференцировки. Оттуда T– и B–лимфоциты снова поступают в кровь и затем, благодаря процессам хоминга, поселяются в органах, содержащих слизистые оболочки — в основном в слизистой толстого и тонкого кишечника, частично — в слизистой мочеполового тракта и бронхо-лёгочного аппарата, преимущественно в верхних его отделах. Этот процесс селективной миграции характерен как для T– так и B–клеток, причём в последнем случае для B–клеток, синтезирующих не только IgA, но и иммуноглобулины других классов.

T–клетки селятся  в l. propria и в эпителиальном слое кишечника, B–клетки — в l. propria, где они под влиянием цитокинов, продуцируемых CD4 T–клетками, преимущественно дифференцируются в плазмоциты, синтезирующие секреторные IgA.

К настоящему времени  описан ряд механизмов хоминга примированных  в пейеровых бляшках лимфоцитов, в значительной степени зависящего от экспрессии на взаимодействующих  клетках — лимфоцитах и эндотелии особых молекул: адрессинов и интегринов. В противоположность венулам с высоким эпителием всех периферических лимфоидных органов, в иммунной системе ЖКТ эти венулы характеризуются конститутивной экспрессией адрессинов MAdCAM–1, относящихся к надсемейству иммуноглобулинов.

Как известно, молекулы интегринов состоят из сочетания 2-х  цепей — a и b, в результате чего образуются молекулы с различными адгезивными свойствами. Выявленная особенность лимфоцитов, примированных в кишечнике — повышенная экспрессия интегринов фенотипа a₄b₇ и, вероятно, утрата L–селектина. Это характерно для лимфоцитов, покидающих кишечник с лимфой, для лимфоцитов, локализующихся в брыжеечном лимфатическом узле и для лимфоцитов, мигрирующих в процессе хоминга из лимфатического узла в слизистые.

Доказано, что  одним из фенотипических проявлений примирования B–клеток является утрата поверхностного IgD (sIgD^–), для T–лимфоцитов — появление новых дифференцировочных Аг клеток памяти: CD45R0. Лимфоциты обоих фенотипов (sIgD^– и CD45R0⁺) в иммунной системе ЖКТ характеризуются высоким уровнем экспрессии интегринов a₄b₇ и отсутствием экспрессии L–селектина. Более того, B–клетки с признаками терминальной дифференцировки — высоким уровнем экспрессии молекул CD38 и наличием внутриклеточного IgA, продолжают экспрессировать повышенные уровни этого интегрина. Для T–лимфоцитов, примированных в пейровых бляшках и мигрировавших в эпителиальный слой и в l. propria, характерно наличие активационных маркёров — CD69, CD25, MHC класса II, молекул Fas, низкого уровня L–селектина и высокого уровня интегрина a₄b₇.

Установлено, что  интегрины a₄b₇ играют ведущую роль в возвращении T– и B–клеток в лимфоидную ткань ЖКТ. Они обладают селективной способностью взаимодействовать с экстрамембранным доменом адрессина MAdCAM-I и тем самым обусловливать проникновение в кишечник клетки, примированной в пейровой бляшке. Важность интегринов a₄b₇ в развитии лимфоидной ткани кишечника убедительно показана на нокаут-мышах — отсутствие гена b7 ведёт к практически полному отсутствию лимфоидной ткани кишечника.

Определённую  роль в процессах миграции и хоминга  могут играть и хемокины. Выделены хемокины, которые повышают адгезию лимфоцитов к высокому эндотелию венул. В частности, описан цитокин из группы CC — 6CK/SLC, синтезируемый высоким эндотелием венул как периферических лимфоидных органов, так и пейеровых бляшек. Миграция T–клеток в эти лимфоидные органы резко понижена у мышей, дефектных по гену этого хемокина. Характерной особенностью действия хемокина 6CK/SLC является прекращение роллинга лимфоцитов на эндотелии, прочное прикрепление лимфоцитов к эндотелию и затем их проникновение — экстравазация. В усилении хоминга принимают участие и другие хемокины — MIP3a, MIP3b, SDF–1 и другие, но их усиливающее действие не является специфическим для иммунной системы ЖКТ, а общим для всей периферической иммунной системы.

Особо следует  рассмотреть хемокиновый контроль привлечения в слизистую оболочку тонкого кишечника клеток B–ряда, секретирующих IgA. Эти клетки формируются в лимфатических узлах, в частности брыжеечных, и пейеровых бляшках и мигрируют в l. propria различных слизистых, в первую очередь — в слизистую тонкого кишечника. Существует два хемокина, привлекающих эти клетки. Один из них — МЕС (CCL28) — вырабатывается во всех слизистых оболочках и привлекает IgA-продуцирующие клетки, несущие на своей поверхности Рц CCR10 [355]. Другой  — ТЕСК (CCL25) — специфичен для слизистой оболочки тонкого кишечника. Этот хемокин распознаётся Рц CCR9, который экспрессируется только частью IgA-пpoдуцентов, мигрирующих исключительно в тонкий кишечник. Таким образом, миграция IgA-секретирующих клеток в слизистую оболочку тонкого кишечника обеспечена более надежно, чем миграция этих клеток в другие слизистые оболочки, что и обеспечивает наибольшую концентрацию IgA–продуцентов в тонком кишечнике. Пока не выяснено, существуют ли качественные различия между клетками, реагирующими на хемотаксические сигналы, создаваемые МЕС и ТЕСК.

Роль  цитокинов в функционировании иммунной системы  ЖКТ.

Ранние исследования проблемы преобладающего синтеза IgA в лимфоидных структурах, ассоциированных со слизистой, показали ведущую роль T–клеток в этих процессах. Так было установлено, что клонированные T–лимфоциты из пейеровых бляшек человека и мыши индуцируют образование sIgA B–клетками, не экспрессирующими этот Рц. Эту индукцию можно воспроизвести с помощью растворимых факторов, синтезируемых T–клетками. Открытие T.R. Mosmann и R.L. Coffman [419] существования Тh1– и Тh2–клеток и различных типов цитокинов, синтезируемых этими клетками, сыграло ключевую роль в выяснении вопроса о преимущественном синтезе IgA в слизистых оболочках ЖКТ.