Цитокины

Цитокины — протеины с небольшой молекулярной массой, продуцируемые эукариоти-ческими клетками. К цитокинам относятся интерлейкины, лимфокины, хемокины, факто­ры — стимуляторы клеток, интерфероны, факторы супрессии, факторы некроза опухолей и др. По своей активности цитокины превосходят такие биологически активные вещества, как гистамин, серотонин, гепарин. Цитокины действуют главным образом в зоне их образования в отличие от гормонов, которые транспортируются в любую точку организма. Они не менее активны, чем гормоны, но воздействуют, как правило, на клетки, расположенные рядом (паракринный эффект), или непосредственно на клетку, в которой они образовались (ауто-кринный эффект). Лишь некоторые из них (интерлейкин-1, фактор некроза опухолей) ока­зывают и общий, отдаленный от места образования цитокина эффект.

Большинство цитокинов и их рецепторы участвуют в иммунорегуляции и гемопоэзе (табл. 7.34). Неотрегулированная экспрессия различных цитокинов выявляется при воспали­тельных заболеваниях, аутоиммунных процессах, гемопоэтических новообразованиях, вклю­чая множественную миелому, и злокачественных новообразованиях. Печень — основной орган, обеспечивающий клиренс циркулирующих цитокинов; ишемия, токсическое повреж­дение печени мешают элиминации цитокинов, приводя к повышению их уровня в крови.

Современные представления о патогенезе сепсиса и других критических состояний (ост­рая печеночная недостаточность, острый панкреатит, острая кишечная непроходимость и др.) основываются на цитокиновой теории [Шляпников С.А. и др., 1997; Hack СЕ. et al., 1992; Lowry S.F. et al., 1993]. Цитокинам отводится ведущая роль в развертывании медиаторного ме­ханизма сепсиса. При сепсисе имеет место неотрегулированная экспрессия различных цито­кинов, поэтому с целью коррекции нарушений функций макрофагов иммуномодуляторами необходимо подходить к оценке нарушений соотношения цитокинов комплексно и анализи­ровать их уровни в динамике. Считается, что ведущую роль в развитии генерализованного вос­палительного каскада при сепсисе играют такие цитокины, как TNF-α, IL-ip, IL-2, IL-6, IL-8.

308

Таблица 7.34. Цитокинзависимые функции моноцитов/макрофагов

Фактор некроза опухолей (TNF-альфа) в сыворотке

Содержание TNF-альфа в сыворотке в норме — 0—87 пкг/мл.

Фактор некроза опухолей, или кахектин, представляет собой негликозилированный белок. Название этого белка произошло от его противоопухолевой активности, связанной с геморрагическим некрозом. Фактор некроза опухолей синтезируется активированными макрофагами. Он обладает цитотоксическим действием, иммуномодулирующим и провос-палительным эффектом. Участвует в противовирусном, противоопухолевом и трансплан­тационном иммунитете. TNF-альфа обладает цитостатическим и цитолитическим эффек­том в отношении некоторых опухолей. Уничтожение опухолевых клеток осуществляется TNF-альфа интрацеллюлярно. TNF-альфа стимулирует макрофаги. Повышая защитные возможности организма, он способен вызывать кахексию путем ингибирования липопроте-инлипазы. Может действовать независимо и в соединении со множеством других факто­ров, чтобы повлиять на фенотип и метаболизм клеток любой ткани. Последствия выхода эндогенного TNF-альфа могут быть полезными для больного или, наоборот, угрожающими его жизни. Это зависит от количества, длительности и распределения высвобожденного цитокина.

Основными действиями TNF-альфа являются следующие:

• стимуляция эндотелия и макрофагов на выделение «патологического» NO (оксид азота), что приводит к стойкому нарушению гемодинамики;

• увеличение адгезии нейтрофилов к сосудистой стенке и их миграция в ткани при вос­ палении и повреждении;

• метаболические и структурные повреждения самой эндотелиальной клетки;

• увеличение проницаемости самих мембран;

• стимуляция образования эйкосаноидов (простагландины, простациклин, тромбоксан, лейкотриены, эпоксиды).

При нормальном ответе на любой инфекционный процесс основной задачей TNF-альфа является защита организма от чужеродного антигена — бактерий. В таких случаях под влиянием TNF-альфа стимулируется NO, который активно соединяется с железосодержащи­ми ферментами бактерий, иммобилизуя или убивая их.

В высокой концентрации TNF-альфа способен повреждать клетки эндотелия и увели­чивать микроваскулярную проницаемость, он вызывает активирование системы гемостаза и комплемента, за которым следует аккумуляция нейтрофилов и внутрисосудистое микрот-ромбообразование (ДВС-синдром). TNF-альфа увеличивает синтез IL-6 и IL-8, являющих­ся мощными аттрактантами для нейтрофилов [Semiatkowsky A. et al., 1995]. Повышение уровня TNF-альфа у больных сепсисом носит фазный характер. Снижение содержания в крови TNF-альфа при упорной инфекции отражает несостоятельность системы защиты ор­ганизма [Pinsky MR. et al., 1993]. У большинства больных сепсисом в начальных стадиях выявляется устойчивое повышение в крови TNF-альфа, 1Ь-1бета, IL-6 [Тимохов В.С и др., 1997; Taveiraq D.A. et al., 1993]. L.C. Casey и соавт. (1993) при исследовании цитокинового профиля у 97 пациентов с септическим синдромом выявили повышение уровня TNF-альфа у 54 %, IL-1 — у 37 %, IL-6 — у 80 %; у 89 % больных выявлен высокий уровень эндоток­сина в плазме. Изменения концентрации фактора некроза опухолей при различных заболе­ваниях представлены в табл. 7.35.

309

Таблица 7.35. Изменения концентрации TNF-альфа при различных заболеваниях

Интерлейкин-2 (IL-2) в сыворотке

Содержание IL-2 в сыворотке в норме — 0,5—2,5 Е/мл.

Интерлейкин-2 — растворимый гликопротеид. Играет центральную роль в регуляции клеточного иммунитета. Вырабатывается активированными СО4⁺Т-лимфоцитами, транс­формированными Т- и В-клетками, лейкемическими клетками, лимфоцитарными активиро­ванными киллер-клетками и натуральными киллер-клетками. IL-2 вызывает антигенную пролиферацию всех субпопуляций Т-клеток. Клетки в покое его не продуцируют. Интерлей­кин-2 действует, связываясь с рецептором к интерлейкину-2, который бывает почти ис­ключительно на Т-клетках. IL-2 является фактором роста Т-клеток, которые принимают ак­тивное участие в противоопухолевом, противовирусном и антибактериальном ответах. Он позволяет усилить защиту организма от инфекционных заболеваний путем запуска только тех клеток, которые активны в отношении микроорганизмов и вирусов. IL-2 участвует в раз­витии септического шока, усиливает проницаемость кишечной стенки, способствуя тем самым вовлечению кишечной микрофлоры в септический процесс [Reynolds J.V. et al., 1995]. По мере прогрессирования сепсиса уровень IL-2 в крови снижается, что требует проведения его коррекции. Заболевания и состояния, при которых изменяется содержание IL-2 в сыво­ротке, представлены в табл. 7.36.

Т аблица 7.36. Заболевания и состояния, при которых изменяется содержание IL-2 в сыворотке

Интерлейкин-6 (IL-6) в сыворотке

Содержание IL-6 в сыворотке в норме — 0—33 Е/мл.

Интерлейкин-6 имеет ряд других названий — фактор дифференциации В-клеток, цито-литический дифференцирующий фактор Т-клеток, тромбопоэтин и др. IL-6 продуцируется многими типами лимфоидных и нелимфоидных клеток, он постоянно присутствует или воз­никает в ответ на стимулирование IL-1 и фактором некроза опухолей. Основным источни­ком IL-6 являются стимулированные моноциты, фибробласты и эндотелиальные клетки. После стимуляции его могут вырабатывать также макрофаги, Т- клетки, В-клетки и грануло-циты. IL-6 обнаруживается у человека в сыворотке, цереброспинальной жидкости и мате­ринском молоке. Он играет важную роль в защитных механизмах, включая иммунный ответ, острофазовые реакции и гемопоэз [Кетлинский С.А., Калинина Н.М., 1996].

310

Уровень IL-6 повышается при воспалительных процессах; его определение и монито­ринг является более чувствительным тестом, чем С-реактивный белок, особенно на ранних стадиях воспалительного процесса. Повышение уровня IL-6 в крови и моче наблюдается у больных с гломерулонефритами. Имеется корреляция между уровнем IL-6 в моче и стадией гломерулонефрита. У больных после трансплантации почки острый пикообразный подъем уровня IL-6 в крови и моче указывает на отторжение почки. Повышенное содержание IL-6 в крови определяется у больных ХПН и при гемодиализе.

Высокие уровни IL-6 в крови отмечаются при болезни Крона, но не при язвенном коли­те, что имеет важное значение для дифференциальной диагностики этих заболеваний.

При менингитах повышенные значения IL-6 выявляются в цереброспинальной жидкос­ти. Повышенный уровень IL-6 в крови коррелирует с тяжестью множественной миеломы и лейкемии. Подобные изменения концентрации IL-6 в крови отмечаются при аутоиммунных заболеваниях, саркоме Капоши.

Интерлейкин-8 (IL-8) в сыворотке

Содержание IL-8 в сыворотке в норме — 146—172 Е/мл.

IL-8 может продуцироваться многими клетками (моноциты, фибробласты, эндотелиаль-ные клетки, синовиоциты, хондроциты, кератиноциты) в ответ на цитокиновые инициато­ры. IL-8 был также выделен из различных опухолевых клеток. Т-лимфоциты реагируют на малые дозы IL-8. IL-8 стимулирует нейтрофилы к направленной миграции. Он также инду­цирует дегрануляцию нейтрофилов [Потапнев М.П., 1996].

При ревматоидном артрите повышается концентрация IL-6 и IL-8 в крови, наиболее высокие цифры отмечаются в период обострения. Цитокины влияют на пролиферацию си­новиальных клеток у больных полиартритом. Повышенный уровень IL-8 в крови является маркером гепатоцеллюлярной карциномы. У больных алкогольным гепатитом уровень IL-8 в крови также повышается. IL-8 играет иммунорегуляторную роль в патогенезе воспалитель­ного процесса при заболеваниях кишечника, поэтому этот цитокин может быть использован в качестве маркера воспалительных заболеваний кишечника. Локальная продукция IL-8 в пораженных клубочках участвует в патогенезе гломерулонефрита. Измерение IL-8 в моче может быть полезным для мониторинга гломерулонефрита. Обострение заболевания сопро­вождается повышением выделения IL-8 с мочой; во время ремиссии, наоборот, его концент­рация снижается. При псориазе уровень IL-8 в крови снижен.

Колониестимулирующий фактор (КСФ) в сыворотке

Содержание КСФ в сыворотке в норме — 0—4 пкг/мл.

Колониестимулирующий фактор — пептид, вырабатываемый активированными Т-лим-фоцитами, фибробластами и фагоцитами. Усиливает пролиферацию гранулоцитов и макро­фагов. Применяется для комплексной оценки иммунного статуса больного. Повышение концентрации колониестимулирующего фактора отмечается при гиперактивности иммунной системы при аллергических и аутоаллергических заболеваниях, при активации антитранс­плантационного иммунитета, кризе отторжения донорских органов у реципиентов, при им­мунном ответе на тимусзависимые антигены в остром периоде первичной инфекции.

Фибронектин в плазме

Содержание фибронектина в плазме в норме — 200—400 мкг/мл.

Известны две формы фибронектина — тканевая и циркулирующая. Тканевый фибро­нектин обеспечивает непроницаемость волокон и соединений клеток, а циркулирующий вы­зывает адгезию материалов, подлежащих уничтожению, к макрофагам, эндотелию и другим клеткам.

Практический опыт многих исследователей в последние годы говорит о том, что фибро­нектин и фибронектинопатия являются надежными критериями сепсиса. Являясь полива­лентным лигандом, фибронектин способен связываться со многими биологически активны­ми макромолекулами различной химической природы — с нативным и денатурированным коллагеном; фибриногеном и фибрином, гепарином, XII фактором свертывания, внутрикле-

311

точным актином, нативной и денатурированной ДНК, а также большинством грамположи-тельных и некоторыми грамотрицательными бактериями. Фибронектин участвует в регуля­ции клеточной пролиферации, необходим для «узнавания» коллоидов макрофагами, и его содержание в крови может служить показателем функциональной активности РЭС. У боль­ных с септическим процессом выявляется резкое снижение уровня фибронектина в плазме крови. Возможно, что снижение фибронектина связано с тем, что в процессе развития бо­лезни микробные токсины, продукты нарушенного обмена веществ не только способствуют повышенному потреблению фибронектина, но и подавляют его синтез. Нехватка фибронек­тина, согласно классификации С. Solberg (1972), может быть отнесена к иммунодефицитным состояниям, связанным с дефицитом сывороточных опсонинов. Установлено, что чем тяже­лее протекает сепсис, тем значительнее падает уровень плазменного фибронектина.

ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ИММУННОГО СТАТУСА

Основным принципом оценки результатов комплексного исследования иммунного ста­туса у больного является количественное и функциональное определение всех его звеньев — гуморального, клеточного и неспецифической резистентности — и их сравнение с нормаль­ными величинами. Используя методы клинической иммунологии, необходимо выявить у больного уровень нарушений, а затем осуществлять контроль за восстановлением иммунного статуса организма в процессе лечения. Наиболее часто встречающимся нарушением состоя­ния иммунной системы у человека являются иммунодефициты. Термином «иммунодефици-ты» обозначают нарушения нормального иммунологического статуса, обусловленные дефек­том одного или нескольких механизмов иммунного ответа. Различают первичные и вторич­ные иммунодефициты. В качестве первичных выделены такие состояния, при которых нару­шение иммунных механизмов (продукция иммуноглобулинов и/или Т-лимфоцитов) часто связано с генетическим блоком. В зависимости от уровня нарушений и локализации дефекта различают следующие иммунодефициты: гуморальные, клеточные, иммунодефициты, обу­словленные дефектами неспецифической системы резистентности (в частности, системы фа­гоцитоза), и комбинированные.

Недостаточность гуморального иммунитета может проявляться в форме общей гипогам-маглобулинемии как дефекта синтеза иммуноглобулинов, недостаточности антител вследст­вие общей потери белка (при нефротическом синдроме, экссудативных процессах), вследст­вие усиления процессов распада иммуноглобулинов. Редко может встречаться селективный дефицит различных иммуноглобулинов. Например, при селективных дефицитах IgG отмеча­ют рецидивирующие инфекции верхних дыхательных путей.

При нарушении Т-звена иммунной системы больные подвергаются особой опасности поражения вирусными и грибковыми инфекциями. Часто первыми признаками иммуноде­фицита являются кандидоз, осложнения после вакцинации БЦЖ, тяжелые формы инфек­ций, обусловленных герпесом и возбудителем ветряной оспы. При клеточных формах им­мунодефицита часто выявляется снижение количества и функциональной активности лим­фоцитов периферической крови: в одних случаях снижается митогенная активация фито-гем-агглютинином, в других — уменьшается выработка лимфоцитов. Содержание В-лим-фоцитов может быть несколько увеличено, а Т-лимфоцитов — снижено. Однако часто ко­личество Т-лимфоцитов и соотношение их популяций находится в пределах нормы, по­этому в диагностике клеточной иммунологической недостаточности приоритет должен отдаваться методам исследования, оценивающим функциональную полноценность лим­фоцитов.

Среди первичных иммунодефицитов наиболее часто встречаются комбинированные формы. При тяжелом комбинированном иммунодефиците резко снижается активность есте­ственных киллеров.

Вторичные иммунодефициты характеризуются приобретенным дефектом иммунной системы, выражающимся в неспособности организма осуществлять реакции клеточного и/или гуморального иммунитета. Дефекты иммунной системы при вторичных иммунодефи-цитах могут возникать в различных звеньях: Т- и В-лимфоцитарном, макрофагальном, гра-нулоцитарном, комплементном. Общий механизм возникновения вторичных иммунодефи­цитов заключается в нарушении естественно существующих идиотип-антиидиотип-взаимо-действий между рецепторами клеток и циркулирующими иммуноглобулинами под влиянием различных стрессовых и патогенных агентов и воздействий.

312

В настоящее время еще не разработана классификация первичных и вторичных имму-нодефицитов, удовлетворяющая требованиям клиницистов. Существующая международная классификация болезней (10-е издание, 1992 г.) выделяет следующие основные группы пер­вичных иммунодефицитных состояний:

• иммунодефицит с преобладанием дефектов антител;

• комбинированные иммунодефицитные состояния;

• иммунодефицит в сочетании с другими значительными дефектами;

• дефекты в системе комплемента.

Многие заболевания, химиотерапевтические, физические и другие методы лечения, иные воздействия вызывают изменения иммунореактивности. Вторичные иммунодефицита наиболее часто выявляются при инфекциях, СПИДе, тяжелых ожогах, уремии, злокачест­венных новообразованиях, при проведении иммуносупрессивной и лучевой терапии Учиты­вая особенности патогенеза и локализации основного дефекта в иммунной системе, Д.К. Новиков и В.И. Новикова (1994) предложили приведенную ниже классификацию им-мунодефицитов.

Классификация вторичных иммунодефицитов (основные группы):

1. Комбинированные иммунодефицита;

2. Т-клеточные дефициты;

3. Преимущественно В-клеточные дефициты;

4. Дефекты естественных киллеров;

5. Дефициты макрофагов и гранулоцитов;

6. Дефициты системы комплемента;

7. Дефициты системы тромбоцитов.

Изменение основных показателей иммунного статуса при различных заболеваниях, вы­зывающих вторичные иммунодефицита, представлено в табл. 7.37.

Изменения иммунореактивности, временно возникающие при различных воздействиях и заболеваниях и спонтанно исчезающие при устранении индуцирующих факторов, не явля­ются иммунодефицитами. Их следует считать временной иммуномодуляцией. Однако грани­ца между вторичными иммунодефицитами и временным нарушением иммунореактивности относительна и условна.

Опыт применения иммунологических методов в клинической практике позволяет сфор­мулировать некоторые правила оценки иммунограмм клиницистом [Лебедев К.А., Поняки-на И.Д., 1990].

1. Комплексный анализ иммунограммы более информативен, чем оценка каждого пока­ зателя в отдельности.

2. Полноценный анализ иммунограммы можно проводить лишь в комплексе с оценкой клинической картины у данного больного.

313

3. Реальную информацию в иммунограмме несут сильные сдвиги показателей; слабые сдвиги лишь позволяют повысить уверенность в правильности сделанного заключения.

4. Анализ иммунограммы в динамике как в диагностическом, так и в прогностическом отношении всегда более информативен, чем однократно полученная иммунограмма.

5. В подавляющем большинстве случаев анализ иммунограммы дает возможность делать ориентировочные, а не безусловные выводы диагностического и прогностического характера.

6. Первостепенную практическую значимость в иммунограмме имеют соотношения различных популяций и субпопуляций иммунокомпетентных клеток, а не их абсолютные значения.

7. Несоответствие сдвигов показателей иммунограммы клинической картине течения заболевания свидетельствует о тяжелом, неблагоприятном развитии процесса.

Для облегчения комплексной оценки иммунного статуса приводим алгоритмы оценки каждого звена иммунитета (схемы 7.1 — 7.5). При оценке клеточного звена иммунитета, по­мимо отношения Т-хелперы/Т-супрессоры (Тх/Тс), важное значение имеет отношение об­щего количества лейкоцитов в крови к общему количеству Т-лимфоцитов — лейкоцитарно-Т-лимфоцитарный индекс, который в норме составляет 4—7.

Несмотря на широко распространенное в настоящее время утверждение о том, что со­стояние иммунной системы может быть во многих случаях решающим фактором при разви­тии многообразной патологии у человека, до сих пор вопрос об оценке иммунного статуса остается дискутабельным. Подходы к оценке иммунного статуса можно разделить на 2 боль­шие категории:

• подходы с использованием универсального (одиночного) способа оценки;

• подходы, связанные с рекомендацией различных наборов методов и тестов, наиболее полно отражающих состояние иммунной системы.

И те, и другие имеют свои плюсы и минусы. С одной стороны, первый тип подходов с определением универсального показателя состояния иммунной системы имеет несомненное преимущество, так как при этом отпадает необходимость конструирования сложных и порой громоздких схем для интерпретации получаемых результатов. Вместе с тем на основании ин­тегрального универсального показателя можно выявить только грубые изменения в иммун­ной системе, тогда как пограничные состояния остаются за пределами его детекции. Второй тип подходов с определением многочисленных параметров иммунного статуса, наоборот, дает более полное представление о состоянии иммунной системы и выявляет тонкие меха­низмы ее поражения, однако общая интерпретация получаемых данных бывает весьма за­труднительной, а порой и совсем неопределенной.

Предложенный в 1990 г. Л.В. Ковальчуком и А.Н. Чередеевым подход к оценке иммун­ной системы человека, базирующийся на патогенетическом принципе, получает свое даль­нейшее развитие. Сущность этого подхода заключается в использовании методических при­емов, позволяющих оценить основные стадии иммунного ответа — распознавания, актива­ции, пролиферации и дифференцировки. Помимо традиционных тестов (первого уровня), в основу патогенетического принципа положены рекомендации оценивать наиболее важные свойства жизнеобеспечения иммунокомпетентных клеток, ориентируясь на основные этапы их дифференцировки. Для упорядочения основных процесов предложено оценивать способ­ность клеток иммунной системы к активации, пролиферации, дифференциации и регуля­ции. Дальнейшие разработки в этой области подтвердили правильность указанных подходов к лабораторной диагностике состояния иммунной системы человека.

1. Оценка стадии распознавания антигена: изучение уровня Т-клеточного антиген-рас - познающего рецептора на лимфоцитах, процесса представления антигена, числа адгезивных молекул (интегрины, адгезины и др.) на клетках, смешанной культуры лимфоцитов, генного анализа аллотипов HLA, ТКР.

2. Оценка стадии активации лимфоцитов: фенотипирование маркеров активации лим­ фоцитов (CD25, CD23, CD 69, HLA-DR) при стимуляции ФГА, выявление вторичных мес- сенжеров (цАМФ, цГМФ, цАТФ), изучение отвечаемости клеток иммунной системы на ци- токины.

3. Оценка стадии пролиферации лимфоцитов: изучение ответа лимфоцитов на митогены, специфические антигены, факторы роста.

4. Оценка стадии дифференциации лимфоцитов (эффекторной функции): изучение про­ дукции иммуноглобулинов, цитотоксической функции Т-лимфоцитов, натуральных килле­ ров, продукции цитокинов.

314

Схема 7.1. АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ КЛЕТОЧНОГО ЗВЕНА ИММУНИТЕТА

ПРИ ИММУНОДЕФИЦИТАХ

Больные с затяжными, хроническими воспалительными

процессами бактериальной, вирусной, аутоиммунной

природы, состояния после тяжелых оперативных

вмешательств, ожогов

Симптомы иммунодефицита

V

Количество Т-лимфоцитов

Соотношение популяций лимфоцитов

Норма

Адекватный иммунный ответ

Тх/Тс 1,5-2,5

Снижено

Иммунодефицит

Тх/Тс <1,5

Повышено

Аутоаллергия

Тх/Тс >2,5

Функциональная активность в РТМЛ и РБТЛ

Лейкоцитарно- Т-лимфоцитарный индекс

Норма

Повышено

А утоаллергия

\i

Снижено

П ервая степень иммунодефицита (адекватный иммунный ответ, период адаптации)

В торая степень иммунодефицита (неадекватный иммунный ответ, пересмотр терапии)

Т ретья степень иммунодефицита (смена терапии, назначение иммуномодуляции)

5. Оценка регуляции иммунного ответа: оценка хелперных и супрессорных функций лимфоидных клеток, анализ функциональных свойств Т-хелперов 1-го и 2-го типов и проду­цируемых ими цитокинов.

Главное достоинство патогенетического принципа обследования иммунной системы заключается в упорядочивании тестов, оценивающих состояние важных и взаимосвязан­ных функций иммунокомпетентных клеток. Выделение подобных этапов функциониро­вания иммунных клеток открывает перед врачом новые подходы для понимания роли от­дельных клеточных элементов иммунной системы человека при многих иммунных нару­шениях.

315

Схема 7.2. АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ ГУМОРАЛЬНОГО ЗВЕНА ИММУНИТЕТА