Пути поступления антигена в слизистые оболочки и кожу

Ранее полагали, что поступление антигенов во внутреннюю среду организма связано исключительно с нарушением целостности барьеров.

Однако в настоящее время известно, что чужеродные молекулы и агенты в норме непрерывно поступают в организм через слизистые оболочки.

Основными путями поступления чужеродного материала во внутреннюю среду организма через слизистые являются: активный неспецифический транспорт М-клетками,транспорт комплексовантиген-антителоклетками эпителия,апоптоз-зависимыйтранспорт антигенов, прямой захват из просвета кишечника чужеродных молекул дендритными клетками и макрофагами.

М-клеткапоглощает различные чужеродные агенты из просвета кишечника путем пино- и эндоцитоза, затем везикулы с антигеном транспортируется через клетку и высвобождается ее базальной поверхностью. Получают эти антигены фагоциты и дендритные клетки,

располагающиеся непосредственно в карманах М-клетоклибо входящие в состав примыкающих к эпителиальному слою лимфоидных фолликулов.

Антигены в составе комплексов антиген-антителомогут поступать через неповрежденный эпителий в результате связывания с рецепторами к Fc

фрагменту антител (FcRn), которые экспрессируются на люминальной поверхности обычных эпителиальных клеток. После связывания с рецептором комплекс интернируется и транспортируется через эпителиальную клетку.

Инфицированные эпителиальные клетки, погибшие непосредственно в результате воздействия патогена или убитые киллерами становятся источниками антигенов для фагоцитирующих их макрофагов или дендритных клеток. Кроме того Дендритные клетки и макрофаги,располагающиеся в Lamina propria, экспрессируют отростки, проникающие в просвет кишечника через слой эпителиальных клеток не нарушая их целостности. Захватив там антиген, отростки втягиваются клеткой обратно.

Растворимые антигены, такие, как например антигены пищи, могут проникать в слизистую, двигаясь между энтероцитами или прямо через них.

При любом пути поступления антигенного материала через слизистую оболочку он захватывается антигенпрезентирующими клетками, прежде всего дендритными. Дендритные клетки слизистых оболочек после получения антигена мигрируют во вторичные лимфоидные органы

(Пейеровы бляшки тонкого кишечника, региональные лимфатические узлы),

где презентируют антиген наивным Т-клеткам.Макрофаги иВ-лимфоцитыпрезентируют полученные антигены эффекторнымТ-клеткам.

В коже отсутствуют М-клетки.Эпидермис – прочный ороговевающий многослойный эпителий, препятствует проникновению инфекционных агентов через неповрежденные кожные покровы. Вследствие этого лимфоидный аппарат кожи менее развит, чем GALT. В отличие от слизистых оболочек, кожа полностью лишена структурированной лимфоидной ткани. В ней расположены только диффузные лимфоидные элементы. Дендритные клетки кожи представлены двумя вариантами – обычными миелоидными дендритными клетками, аналогичными таковым в слизистых оболочках, и клетками Лангерганса. Особенность последних – наличие гранул Бирбека и экспрессия на поверхности клетки лектинового рецептора лангерина (CD208). Оба типа дендритных клеток поглощают чужеродный материал, обрабатывают его и, мигрируя в региональные лимфатические узлы, презентируют его Т-лимфоцитам.

Миграция и взаимодействие иммунных клеток MALT

Лимфоциты непрерывно перемещаются – из кровотока в лимфатические узлы, селезенку или лимфоидную ткань, ассоциированную со слизистыми, а затем обратно в кровоток. Этот круговорот лимфоцитов обозначают термином «рециркуляция». В процессе рециркуляции лимфоциты покидают лимфоидные органы с эфферентной лимфой (из селезенки они выходят с кровью) и через грудной лимфатический проток проникают в кровяное русло. Затем через посткапиллярные венулы клетки вновь попадают в лимфоидный орган (тот же или другой), внутри которого перемещаются в специфические места их локализации. Затем клетки вновь покидают орган и выходят в циркуляторное русло и т.д. Известно, что в крови лимфоциты находятся недолго (примерно 30 мин), но в течение суток многократно(4–5раз) покидают циркуляторное русло и вновь в него возвращаются.

Способность клеток следовать по строго определенным маршрутам миграции или хоминг осуществляется с помощью контактных механизмов, обеспечиваемых молекулами адгезии и хемотаксиса, зависящего от вида экспрессируемых на клетках хемокиновых рецепторов. Термином хоминг (от англ. home – дом,homing - возвращаться домой) исходно обозначалась способность циркулирующих лимфоцитов возвращаться из кровотока в лимфоидные органы. В настоящее время этим термином обозначают предпочтительную миграцию клеток из кровотока в конкретные ткани в ответ на образование в зонах хоминга специфических факторов.

Молекулы адгезии.

Молекулы адгезии представлены 4-ясемействами: селектинами, интегринами, молекулами суперсемейства иммуноглобулинов и кадхеринами. Основную роль при осуществлении миграции и взаимодействия миелоидных и лимфоидных клеток играют представители первых трех семейств. Молекулы адгезии одних семейств могут взаимодействовать с молекулами других семейств как рецепторы и лиганды.

Селектины.Могут экспрессироваться на лейкоцитах, в этом случае они называютсяL-селектины(от англ. Lymphocyte – лимфоцитарный), на эндотелии –Е-селектины(от англ. Endothelial – эндотелиальный), а также на тромбоцитах –Р-селектины(от англ. Platelet – тромбоцитарный) (таблица 2).

Е-селектин (CD62E) – основной селектин эндотелия сосудов. Под влиянием активирующих воздействий (особенно провоспалительных цитокинов) экспрессияЕ-селектинана поверхности клеток резко усиливается и способствует миграции лейкоцитов из сосудистого русла в ткань, что необходимо на ранних этапах развития воспаления.Р-селектин(CD62P)

содержится в секреторных гранулах эндотелиальных клеток и тромбоцитов.

При активации эндотелиальных клеток он быстро мобилизуется на поверхность клетки. Р-селектинучаствует в активации тромбоцитов и в процессах, обеспечивающих миграцию лейкоцитов в очаг воспаления на ранних этапах.

Таблица 2 – Молекулы адгезии, принимающие участие в миграции и взаимодействии иммунных клеток

L-селектин (CD62L) спонтанно экспрессируется на поверхности нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов. РецепторамиL-селектиновслужат вещества, называемые адрессинами.L-селектинформирует слабую связь с адрессинами и к тому же легко смывается с поверхности клеток, в связи с чем, опосредованныйL-селектиномконтакт между лейкоцитом и эндотелиальной клеткой неустойчив. Это обеспечивает возможность лейкоцитам катиться внутренней поверхности сосуда (rolling).

Интегрины.Большое семейство молекул, которые опосредуют адгезию между клетками и между клетками к экстрацеллюлярным матриксом. В

отличие от селектинов, интегрины экспрессируются главным образом на иммунных клетках, а не на эндотелии. Молекула интегринов содержат большую α-цепь,которая нековалентно связана с меньшейβ-цепью(β1, β2

или β7). Семейство интегринов в настоящее время делят на 3 субсемейства в зависимости от вариантаβ-цепи:субсемейство VLA (β1 интегрины),

субсемейство лейкоцитарных интегринов (β2 интегрины) и β7 субсемейство.

Существует 3 варианта номенклатуры интегринов: традиционные обозначения, обычно связанные с особенностями функции данного интегрина; структурные – содержащую греческие названия полипептидных цепей, образующих данную молекулу и CD-номенклатура.Например:LFA-1

– Lymphocyte functional antigen 1 обозначается также как αLβ2-интегрин,или

CD11a:CD18; VLA-4– Very late асtivation antigen 4, имеет синонимы α4β1-

интегрин и CD49d:CD29.

β2-интегринLFA-1экспрессируют все лейкоциты и дендритные клетки.

Он является лигандом ICAM-1,-2,-3.Экспрессияβ1-интегринаVLA

значительно усиливается в позднюю стадию активации Т-клеток.VLA

является лигандом молекул VCAM-1,которые экспрессирует активированный эндотелий, обеспечивая миграцию эффекторныхТ-клетокв место инфекции.

Суперсемейство иммуноглобулинов.Включает несколько групп молекул, имеющих сходное строение: собственно иммуноглобулины (Ig),

антигенспецифический рецептор Т-лимфоцитов(TСR), инвариантные домены молекул MHC, CD4, CD8, CD19, а также адгезины. К последней группе принадлежит молекулы адгезии эндотелиальных клеток, в том числе молекулы ICAM первого (от англ. InterCellular Adhesion Molecules -ICAM-1

или CD54), второго (ICAM-2или CD 102) и третьего типов(ICAM-3),а кроме того, молекулы адгезии сосудистого эндотелия VCAM 1 (от англ. Vascular Cellular Adhesion Molecules). На эндотелиальных клетках они являются поверхностными лигандами для интегринов LFA-1иVLA-4.

Особенности экспрессии ICAM-1,-2,-3иVCAM-1играют важную роль в регуляции экстравазации лимфоцитов. На покоящихся эндотелиальных клетках выявляется стабильно высокий, не зависящий от активации, уровень экспрессииICAM-2.Наоборот,ICAM-1плохо экспрессируется на покоящихся эндотелиоцитах, аVCAM-1просто отсутствует. При активации эндотелия экспрессияICAM-1иVCAM-1быстро усиливается.ICAM-1иICAM-2экспрессируются на эндотелии и на антигенпрезентирующих клетках.ICAM-3экспрессируется только на наивныхТ-клеткахи играет важную роль в активации последних, поскольку лигандомICAM-3является

LFA-1– молекула адгезии дендритной клетки.

Молекула адгезии PECAM-1или CD31, также принадлежащая семейству иммуноглобулинов, исполняет роль линкерной молекулы для эндотелиальных клеток, а также экспрессируется на некоторых лейкоцитах.

Кадхерины– это семейство трансмембранных кальцийзависимых гликопротеинов, осуществляющих адгезивные межклеточные контакты и не имеющих отношения к миграции иммунных клеток. Большинство кадхеринов функционирует в качестве трансмембранных линкерных белков,

опосредующих взаимодействия между актиновыми цитоскелетами соседних клеток ткани. Они подразделяются на эпителиальные (Е-кадхерины),

нервные (N) и плацентарные (Р). Е-кадхериныобычно обнаруживаются на поверхности зрелых эпителиальных клетках, в местах контакта с другими эпителиоцитами. С актиновым цитоскелетом собственной клетки кадхерины взаимодействуют через белок катенин. Взаимодействие кадхеринов и катенинов играет важную роль в процессах контактного ингибирования пролиферации, регуляции апоптоза, формообразовании клеток.

Хемокины.

Хемокины (от англ. Chemotactic cytokines) – специальная разновидность цитокинов, контролирующих процессы миграции и активации клеток иммунной системы. Мигрирующие клетки движутся соответственно градиенту концентрации хемокина по направлению к его источнику.

Продуцентами хемокинов являются лейкоциты, тромбоциты, фибробласты, эпителиальные и эндотелиальные клетки и многие другие.

За последние несколько лет идентифицировано около 40 хемокинов, которые в зависимости от положения в полипептидной молекуле первых двух цистеиновых остатков (С) и количества разделяющих их других аминокислот (Х) разделены на четыре семейства.

К семейству альфа-хемокинов(СХС) относятсяИЛ-8,GROα,β,γ,IP-10.

Эти хемокины участвуют в регуляции острого воспалительного ответа и являются сильными хемоаттрактантами для нейтрофилов. К бета-хемокинам

(СС) принадлежат RANTES, MIP-1,MCP-1,2,3,4и другие. Молекулы этого семейства больше задействованы в формировании хронического воспаления.

Представителем группы гамма-хемокинов(С) является лимфотактин, фактор,

регулирующий миграцию и адгезию Т-лимфоцитовиNK-клеток,и не влияющий на макрофаги и нейтрофилы. Аналогичным действием обладает фракталкин, относящийся кдельта-хемокинам(СХХХС). В специальной литературе для обозначения хемокинов принята следующая номенклатура:

после названия семейства хемокина следует буква L (от англ. Ligand) и число, обозначающее конкретный хемокин из данного семейства, например, интерлейкин 8 называется CXCL8. При описании хемокиновых рецепторов после названия семейства хемокина-лигандаэтого рецептора следует буква R (от англ. Receptor) и число, например, рецепторы интерлейкин 8 носят названия CXCR1 и CXCR2. По функциям хемокины условно подразделяют на гомеостатические и провоспалительные.

Гомеостатические хемокины.Секретируются постоянно, обычно стромальными и эндотелиальными, иногда дендритными клетками, реже – самими лимфоцитами. Определяют миграцию клеток иммунной системы в процессе их созревания, в частности определяют направление миграции дендритных клеток на разных этапах их созревания: сначала - движение клеток из кровотока в барьерные ткани, а затем перемещение вТ-зонырегиональных лимфатических узлов. В лимфоидных органах разные участки стромы секретируют различные гомеостатические хемокины, что определяет их заселение разными типами лимфоцитов(Т-зоны–Т-клетками,а

фолликулярные зоны – В-клетками).Это обеспечивает стабильность состава лимфоидных органов при непрерывной рециркуляции лимфоцитов.

Провоспалительные хемокины.Вторая, значительно большая по численности группа – провоспалительные хемокины. Отвечают за активацию клеток и привлечение их в очаг воспаления. Выделяются многими клетками в ответ на бактериальную инфекцию, вирусы или другие повреждающие агенты (например, кристаллы мочевой кислоты, образующиеся при подагре).

Секреция хемокинов этой группы стимулируется провоспалительными цитокинами такими, например, как интерлейкин 1.