Острофазный ответ организма
Реакция острой фазы возникает в организме под влиянием внешних (ожог, инфекция, операция) или внутренних (инфаркт ткани, отложение иммунных комплексов, аутоиммунные процессы, злокачественные неоплазии) причин и характеризуется рядом реакций со стороны организма, затрагивающими метаболические процессы, терморегуляцию, вызывающими изменения эндокринной и нервной системы, а также иммунологические функции. Оставив биохимические, физиологические и клинические аспекты острофазной реакции, остановимся лишь на иммунологической функции острофазного ответа, которая внешне характеризуется количественным возрастанием некоторых циркулирующих белков плазмы («внешне», поскольку увеличение концентрации тех или иных белков в конечном счете есть результат работы клеток, в частности гепатоцитов и макрофагов).
По степени возрастания белки острой фазы принято разделять на три группы. К первой группе (группа А) относятся церулоплазмин, СЗ-компонент комплемента. Они увеличивают концентрацию лишь на 25—50%; во вторую группу Б входят ai-кислый гликопротеин, аганти-
трипсин, ai-антихимотрипсин, гаптоглобин, фибриноген, которые увеличивают концентрацию в 2—3 раза. Белки третьей группы В — С-реактивный белок (СРБ), сывороточный белок амилоидов А и Р увеличивают их концентрацию в 1000 раз.
Важно заметить, что увеличение концентраций этих белков происходит за короткий период (через 6 ч после стимула) и достигает пика спустя 48—72 ч после стимула, задолго до синтеза и появления циркулирующих антител.
Остановимся лишь на некоторых важнейших, на наш взгляд, из острофазных реактантов, о которых более известно.
С-реактивный белок. История его весьма примечательна. Около 50 лет назад было обнаружено, что некий белок в сыворотке крови больных с различными острыми инфекционными заболеваниями вступает в реакцию с С-полисахаридами клеточной стенки пневмококка. Белок, реагирующий с С-полисахаридами (СПС), получил название С-реактивного белка (СРБ). Однако биологический смысл его оставался неясным, а попытка клинического использования в качестве дифференциально-диагностического критерия при различных нозологиях оказалась несостоятельной. Интерес к его изучению постепенно угас. Но в последние годы вновь резко возросло внимание исследователей к острофазной реакции в целом и одному из ведущих ее компонентов — СРБ. И связано это с расшифровкой структуры и биологических свойств данного белка. Установлено, что молекула СРБ состоит из 5 идентичных нековалентно связанных субъединиц,'каждая из которых имеет относительную молекулярную массу 21 ООО. Суммарная относительная молекулярная масса СРБ составляет 105 000. Аминокислотная последовательность данного белка не показала значимой гомологии ни с одним другим белкбм, в том числе иммуноглобулинами, кроме человеческого сывороточного амилоида П (САП), СРБ и САП других позвоночных.
Таким образом, молекулярная конфигурация 5 идентичных субъединиц, сочетающихся в дископодобную фигуру, свойственна только семейству белков СРБ/САП.
Данные, которые имеют прямое отношение к биологической функции СРБ, вытекают из исследования его связывающей активности. Выявлены две главные группы связывающей активности СРБ [Ре- pys М. В., 1982]. Первая — связывание с фосфохолиновыми соединениями — фосфотидилхолином, сфингомиелином. Подобные химические соединения, являющиеся специфическими лигандами для одного из реактивных (рецепторных) участков СРБ, широко представлены на мембранах бактерий, в экстрактах многих паразитов, дерматофильных грибов. Вторая группа обеспечивает связывание с поликатионами, миелиновыми основными белками, лейкоцитарными катионными белками. Все они интегральные составные части клеток и освобождаются в пораженной ткани.
Изучение локализации связывающих зон на молекуле СРБ, проведенное методом иммуноэлектронной микроскопии с использованием
моноклональных антител, направленных против фосфохолинсвязыва- ющих и поликатионсвязывающих зон, позволило установить, что две зоны, связывающие фосфохолиновые соединения и ПК, ориентированы почти перпендикулярно, но расположены на противоположных сторонах к плану молекулы СРБ.
В присутствии ионов кальция СРБ связывает ФС-остатки с очень высоким сродством, которое можно сравнить со специфическим взаимодействием «антитело — антиген». Но, в противоположность иммунологической, связь «СРБ-лиганд» не имеет такой молекулярной базы, какой является вариабельность аминокислотной последовательности Fab-фрагментов, лежащая в основе многообразия антигенсвязываю- щей специфичности иммуноглобулинов.
СРБ, как и иммуноглобулины, обладают способностью приобретать биологические свойства после соединения с лигандом путем изменения конфигурации молекулы. Будучи связанным с каким-либо лигандом, СРБ может служить посредником в осаждении, агглютинации, капсулярном набухании бактерий и активации комплемента. СРБ активирует комплемент так же эффективно, как антитела класса G, и таким же образом может вызывать воспалительные, литические и опсонические эффекты комплемента. Известно, что прочное связывание первого компонента комплемента С1 происходит не с отдельными молекулами иммуноглобулина, а лишь с иммунными комплексами, в состав которых входит не менее 2—4 молекул антител. Благодаря такой агрегации иммуноглобулинов и происходит обнажение компле- ментсвязывающих зон антител. Такую же аналогию мы видим и в отношении СРБ: он оказался сходным с IgG по своей способности связывать первый компонент комплемента. Для этих эффектов необходимо также не менее 2 молекул СРБ на 1 молекулу С1. Комплекс СРБ-лиганд вызывает аналогию эффектов, зависящих от комплемента.
СРБ присутствует в каждой нормальной сыворотке, но в очень малых количествах, что указывает на то, что реакция выработки данного белка представляет количественный, а не качественный феномен. Вопрос заключается не в том, присутствует ли в сыворотке СРБ, а в том — сколько его? В норме количество СРБ варьирует от 0,068 до 8,2 мкг/мл, среднее значение приблизительно 0,58 мкг/мл. Количество СРБ, как реактанта острой фазы, увеличивается до 500 мкг/мл. Данные по исследованию кинетики этого белка показывают прямую зависимость его синтеза от распространенности тканевого поражения: длительность периода подъема сывороточной концентрации и величина повышения связаны с обширностью тканевого поражения. Им- муноэнзиматические методы, используемые для выявления клеток, синтезирующих СРБ, показали, что он обнаруживается в гепатоцитах, а не в других типах печеночных клеток. Индуктор его синтеза — интерлейкин-1 (ИЛ-1).
В теоретическое плане изучение реакции острой фазы позволило поставить принципиальные вопросы: во всех ли случаях внедрения антигена в организм включается иммунная система для его элимина
ции? Так ли уж необходимо и биологически целесообразно включать в работу сложные и многообразные механизмы иммунного ответа на проникновение в организм даже незначительных доз антигена? В опытах на 8—12-недельных мышах было показано, что внутривенное введение 25—50 мкг СРВ, полученного из плазмы человека за 30 мин до внутривенного заражения животных смертельной дозой St. pneumoniae III или IV типа (2x105), защищало от гибели 30—50% животных. Еще более эффективным было двукратное введение этих доз СРВ (за
- ч до и через 2 ч после заражения) или однократное введение белка в дозе 100—200 мкг [Nakayama S., 1982; Nakayama S. et al., 1983]. Описанные опыты [Mold С. S. et al., 1981, 1982] косвенно дают отрицательный ответ на поставленные вопросы.
Прямым доказательством могли бы послужить эксперименты, в которых удалось бы найти такую пороговую дозу антигена, в элиминации которого участвовали бы только белки острой фазы без включения антителогенеза в последующем. Новые сведения о свойствах острофазных белков, в частности СРВ, заставляют пересмотреть некоторые представления о характеристике иммунного ответа, постулированные в последнее время. Например, характерными чертами собственно иммунного ответа считались специфичность реакции и существенное количественное возрастание иммунных факторов (антител в ответ на антигенную стимуляцию). Но ведь взаимодействие СРВ с лигандами высокоспецифично, а повышение концентрации при остром воспалении и деструкции ткани может быть тысячекратным.
Важнейшим реактантом острофазного ответа является также сывороточный белок амилоида А (САА). Он представляет собой гетерогенный полипептид, из которого можно выделить 6 фракций с близкими, но не идентичными аминокислотными составами. Структурно белок представляет собой одну полипептидную цепь с относительной молекулярной массой 11 000—14 000. Установлено, что данный белок связывается (находится в связанном, состоянии) с липо- протеинами высокой плотности в противоположность СРВ, который соединяется с липопротеинами низкой плотности. Его аминокислотная последовательность не имеет гомологий с семейством белков СРБ/САА. Синтез САА так же, как и СРВ, осуществляется гепатоци- тами, а индуктором являются, по-видимому, тот же ИЛ-1 или близко связанный с ним белок. В нормальных условиях САА присутствует в сыворотке крови в следовых количествах, а пик концентрации его устанавливается на 2-е сутки после стимуляции.
Углубленное исследование острофазных реактантов, в частности САА, позволило по-новому взглянуть на такой процесс, как амилои- доз. Впервые появились термины — транзиторньШ, реактивный, воспалительно-связанный амилоидоз, подчеркивающие преходящий, временный характер такого амилоидоза, как правило, рассасывающегося по окончании воспалительного процесса. В отличие от первичного амилоидоза, ассоциированного с миеломной болезнью или некоторыми формами семейного нефрита (в последнем случае — это амилоид
преальбуминовой природы), амилоидные фибриллы воспалительного амилоидоза состоят из так называемого тканевого амилоидного протеина (АА-протеина). Последний не идентичен САА, но, по-види- мому, САА является его предшественником. В пользу этого свидетельствует следующее: оба белка структурно и иммунохимически тесно связаны, сериновые протеазы действуют на них аналогично, наличию амилоида А в тканях всегда сопутствует высокий уровень САА в циркуляции, прогрессирование амилоидоза также коррелирует с персистенцией высокого уровня САА. Однако не у всех индивидуумов, имеющих высокий уровень САА, развивается амилоидоз. В экспериментах на мышах было показано, что, с одной стороны, имеется некий фактор (пока еще слабо охарактеризованный), который участвует в формировании АА-фибрилл из САА, с другой — постулируется наличие в сыворотке крови другого фактора, способного деградировать АА-фибриллы и тем самым способствовать рассасыванию амилоидоза. Этот фактор близко ассоциирован с альбуминовой фракцией. Развитие гипоальбуминемии у больных с наличием А-амилоидоза коррелирует со снижением способности деградировать А-фибриллы и может индуцировать порочный круг. Известно также, что сывороточный а|-антитрипсин ингибирует деградирующую активность. Все это не позволяет использовать уровень САА как достоверный маркер А-амилоидоза, а заставляет оценивать его лишь как возможность формирования последнего.
Для объяснения биологического смысла этих двух белков острофазного ответа заманчивой представляется следующая гипотеза: СРБ служит первой линией защиты и направлен на связывание и элиминацию некоторых экзогенных антигенов или продуктов деструкции собственных клеток, тогда как САА выполняет роль «штукатура», заполняющего некротизированные ткани, формируя так называемый реактивный, транзиторный, поствоспалительный амилоид.
Третий компонент острофазного ответа, на котором необходимо остановиться, — ИЛ-1. По значимости его можно было бы назвать первым, поскольку многие исследователи сходятся на том, что большинство важнейших проявлений острофазной реакции инициируется этим медиатором. ИЛ-1 представляет собой белок (или скорее группу сходных белков) с относительной молекулярной массой 13 ООО —- 20 ООО, который в сыворотке, по крайней мере частично, ассоциирован с белками большей молекулярной массы. ИЛ-1 первично продуцируется фагоцитирующими клетками, в первую очередь моноцитами крови, а также фагоцитирующими клетками печени и селезенки и другими тканевыми макрофагами-кератиноцитами, гингивальными корнеальными эпителиальными почечными мезангиальными клетками, а также астроцитами костного мозга. Термин «интерлейкин-1» впервые был предложен в 1979 г. Ранее он обозначался как эндогенный пироген, или лейкоцитарный эндогенный медиатор, обладающий свойствами индуцировать синтез печенью (гепатоцитами) острофазных протеинов, нейтрофилию и изменения в плазме дивалентных катионов
железа, цинка, меди. Затем были выделены другие факторы макрофагов, которые стимулировали синтез простагландинов, продукцию кол- лагеназы в синовиальных фибробластах. Данные последних лет позволили предположить, что все эти факторы близкородственны, поэтому они были объединены под общим названием «интерлейкин-1» (ИЛ-1). Из сказанного очевидно, что ИЛ-1 весьма полипотентное соединение по своим биологическим эффектам.
Суммируя имеющиеся данные, можно, по-видимому, сформулировать концепцию, что острофазный ответ есть первая линия защиты внутренней среды организма. В ней участвуют по крайней мере три важнейших механизма: элиминация антигена (СРБ и комплемента), репарация поврежденных тканей (САА), ауторегуляция (ИЛ-1).
Все перечисленное касается острофазного ответа, предшествующего истинным иммунным реакциям в классическом понимании (анти- телогенез и накопление сенсибилизированных Т-лимфоцитов). Однако анализ данных последних лет о взаимодействии острофазных реактантов с Т- и В-системами иммунитета выявил существенное их влияние на последние и позволил М. В. Pepys (1982) высказать гипотезу о том, что интенсивность и адекватность иммунных реакций в значительной мере определяются «качеством» предшествующего ему острофазного ответа.
Специфическое взаимодействие (связывание) СРБ с клетками крови может также играть существенную роль в его биологической функции. Исследователи показали, что данный белок способен связываться с рецепторами некоторых мононуклеарных фагоцитов и лимфоцитов. Высказано предположение, что взаимодействие СРБ с рецепторами мембран аналогично взаимодействию IgG с Fc-рецепторами иммуно- компетентных клеток. Установлено, что сформированные комплексы «СРБ—СПС» могут тормозить поглощение макрофагами иммунных комплексов с IgG или с «IgG + комплемент». Таким образом, экранируя рецепторы, СРБ вызывает снижение функциональной активности макрофагов. Одним из его свойств является фиксация на человеческих лимфоцитах. Методами иммунофлюоресценции обнаружено, что 10— 12% В-лимфоцитов и 50—56% Т-лимфоцитов после инкубации с СРБ* показывают свечение агрегантов в присутствии антител к СРБ, меченных флюоресцеином. Больше 80% Т-лимфоцитов, несущих рецепторы для данного белка, имеют также Fcy-рецепторы, т. е. несущие рецепторы для Fc-фрагмента IgG. Их так и называют Ту-лимфоциты. Поскольку в основном они Т-супрессоры, то можно ожидать проявления супрессивных свойств от Т-лимфоцитов, несущих СРБ-рецепторы. Вследствие этой связи с мембранами Т-лимфоцитов возможно следующее: 1) ингибирование спонтанного розеткообразования иногда приводит к неправильной количественной оценке Т-розеткообразующих клеток, т. е. к искусственному занижению количества Т-лимфоцитов у бальных, у которых обнаружено высокое содержание СРБ в плазме; 2) СРБ может блокировать функциональную активность Тглимфоци- тов, что приводит к активированию Тц- и Тп0пУ-лимфоцитов, т. е.
обогащенной фракции хелперов, вследствие чего и возможна «иммунная атака» против, собственных тканей, что клинически выражается обострением основного заболевания; 3) СРБ тормозит реакцию бласт- трансформации лимфоцитов (РБТЛ) в ответ на стимуляцию микробными, грибковыми и тканевыми митогенами. Аналогичная модель неспецифической стимуляции выявлена и при взаимодействии других острофазных реактантов (в частности, ai-кислый гликопротеин — оро- зомукоид) с поверхностью лимфоидной клетки. ai-Кислый гликопротеин ингибирует РБТЛ нормальных доноров, вызванную фитогемагглютинином (ФГА), КонА, ингибирует кеппинг рецепторов на лимфоцитах, что свидетельствует о взаимодействии острофазных реактантов с липидным слоем мембраны; 4) СРБ тормозит агрегацию тромбоцитов; нарушая ретракцию сгустка. Это, в частности, может явиться толчком для появления геморрагических высыпаний у больных с острым воспалением (например, при остром ревматизме). Действие СБА на иммунный ответ только начинают изучать: имеются лишь единичные сведения о том, что этот белок ингибирует специфическую индукцию антител к Т-зависимым антигенам in vitro. ИЛ-1 стимулирует В-клетки, активируя антителогенез, вызывает стимуляцию Т-кле- ток, активируя продукцию ИЛ-2, тем самым запуская цепь последовательных реакций пролиферации Т-системы лимфоцитов.
П. Г. Назаров (1986) показал, что искусственное создание дефицита СРБ у мышей путем хронического введения им анти-СРБ-сыворотки приводило к гипертрофии тимуса, селезенки, а также к резкому подавлению первичного иммунного ответа на Т-зависимые антигены (эритроциты барана).
При изучении строения и биологических свойств реактантов острой фазы и тесной взаимосвязи их с Т- и В-системами иммунитета возникают вопросы, так ли уж неспецифичны «неспецифические» факторы защиты, не слишком ли ортодоксальны наши представления о механизмах иммунитета, включающие по существу лишь продукты В-лимфоцитов (антитела) и эффекторы Т-системы? По- видимому, острофазную реакцию нужно считать началом иммунологического ответа, имеющего непосредственную связь с последующим антителогенезом и накоплением сенсибилизированных лимфоцитов. Между этими двумя ступенями иммунной реакции есть очевидная преемственная связь.
Мы постоянно употребляем термины «острофазный ответ», «острофазная реакция». Необходимо сделать оговорку, что повышение уровня в циркуляции рассматриваемых белков не сопутствует только острой фазе заболевания или повреждения ткани, и белки не сразу исчезают при затянувшемся процессе. Термин «острофазный» означает в первую очередь, что указанные реактанты быстро возрастают в циркуляции (при соответствующем стимуле) до вовлечения иммунных механизмов и исчезают (или их уровень резко снижается) при устранении причины, вызывающей их нарастание. В случае продолжающейся деструкции ткани или наличия инфекционного процесса они могут
длительно персистировать в организме (например, при ревматизме или неопластических процессах).
Какова же диагностическая ценность определения СРБ?
Многолетней клинической практикой установлена особо высокая чувствительность новорожденных и детей в первые дни жизни к бактериальным инфекциям. Стертая симптоматика болезни у этого контингента больных, отсутствие четких изменений в гемограмме и ряде других общепринятых лабораторных тестов затрудняют современную диагностику. В этих ситуациях определение СРБ в сыворотке крови может служить чувствительной пробой на наличие инфекционного заболевания. В частности, увеличение концентрации СРБ до уровня 10 мг/дл (1 г/л) свидетельствует о возникновении у новорожденных пневмонии, сепсиса или бактериальной кишечной инфекции. В некоторых исследованиях СРБ оценивался как индикатор неонатальной инфекции, когда затруднен дифференциальный диагноз между септическим и асептическим менингитом. Определение повышенного уровня СРБ в ликворе больных является методом выявления бактериального менингита со 100% чувствительностью и специфичностью [Hansson L. О. et al., 1987].
Многочисленные публикации посвящены клиническим исследованиям СРБ и его полезности при скрининге на многие органические заболевания, в прослеживании активности таких воспалительных процессов, как инфаркт миокарда, злокачественные неоплазии, ревматическая болезнь и некоторые вирусные инфекции. Встречаются работы, в которых тест-скрининг на СРБ был применен для определения послеоперационных осложнений [Craia L. et al., 1976; Colley
С. M. et al., 1983]. Авторы показывают, что пик концентрации СРБ достигается через 48 ч после операции. При неосложненном послеоперационном состоянии концентрация его снижается на 3-и сутки, при наличии же каких-либо осложнений — имеет тенденцию к резкому повышению.
Применение скрининга на СРБ изучалось как дополнительный дифференциально-диагностический тест на локализацию патологического процесса в мочевыводящем тракте. Было обследовано 25 женщин с острыми симптоматическими инфекциями мочевыводящего тракта. Выявлено, что у всех 14 больных с пиелонефритом были повышенные уровни СРБ — более 2,5 мг/дл (0,25 г/л), чего не наблюдалось ни у одной из 10 женщин, больных циститом.
Уровень СРБ, как показали специальные исследования, может быть прогностическим тестом рецидива абдоминального сепсиса [Schentag S. J. et al., 1984]. После проведенного хирургического вмешательства уровень СРБ вначале возрастал и оставался в пределах 21,2±9 мг/дл (0,9 г/л), а в случае благополучного исхода в течение 10 дней становился нормальным. Персистенция СРБ в те же сроки на уровне 10 мг/дл (1 г/л) и выше свидетельствовала о продолжающейся инфекции и служила прогностическим признаком рецидива. По данным испанских педиатров, уровень СРБ играет существенную роль в дифференциаль
ной диагностике острых пневмоний бактериальной и небактериальной этиологии.
Работы последних 2—3 лет позволяют сделать вывод, что уровень СРБ более информативен при острых состояниях, а САА при хроническом течении заболевания [Janssen S. et al., 1986]. Например, типичной ситуацией при обследовании больных ревматоидным артритом было повышение уровня САА при нормальных значениях СРБ и ai-гликопротеина, и ни в одном случае не было констатировано повышение СРБ при нормальных значениях САА. Показано также, что САА может служить маркером грядущего отторжения почечного ал- лотрансплантата, причем в 17 случаях из 35 повышение САА предшествовало клиническим признакам отторжения. То же самое наблюдали и в случаях печеночного аллотрансплантата.
Известно, что первым в циркуляции повышается уровень ИЛ-1, который затем стимулирует синтез СРБ и САА. Однако использование уровня ИЛ-1 как показателя начинающегося патологического процесса пока сдерживается отсутствием стандартных методов его определения. Следует иметь в виду, что в некоторых патологических ситуациях биологические эффекты ИЛ-1 могут проявляться преимущественно местно (например, при бактериальных абсцессах) и способствовать привлечению лейкоцитов к очагу поражения*. Полагают, что ИЛ-1, освобождающийся из кератоцитов, возбужденных УФ-радиацией, возможно, включается в воспалительный процесс солнечных ожогов. В ткани мозга ИЛ-1, продуцируемый астроцитами, может вызывать воспалительный процесс внутри ЦНС.
Изучение острофазной реакции организма находится лишь в начале пути, на котором бесспорно ожидаются новые открытия как для понимания теории иммунитета, так и для практического клинического использования в педиатрии, в частности.
А так же в разделе «Острофазный ответ организма »
- СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
- ПРЕДИСЛОВИЕ
- ВВЕДЕНИЕ
- ГЛАВА 1 ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ИММУНИТЕТА
- Система комплемента
- Интерферон (интерфероны)
- ГЛАВА 2 КЛЕТОЧНЫЕ ОСНОВЫ ИММУННЫХ РЕАКЦИЙ
- Медиаторы клеточного иммунитета
- Нейтрофилы
- ГЛАВА 3 СИСТЕМА HLA И ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАКТИВНОСТЬ
- СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ В ОНТОГЕНЕЗЕ
- ГЛАВА 5 ИММУНОДЕФИЦИТНЫЕ состояния
- Наследственные (первичные) формы ИДС
- Лечение ИДС
- Рецидивирующие и хронические заболевания легких