Теории аутоиммунитета на примере экспериментального аутоиммунного миокардита. Часть 1
Автор: Семен Куприянов
Редакция: Елена Бреславец
Оформление: Cornu Ammonis

Иммунная система представляет собой сложное динамическое образование, регулирующее постоянство внутренней среды организма посредством обеспечения защиты от экзогенных и эндогенных патогенов. Ее влияние на организм огромно, что ярко прослеживается при нарушениях работы иммунитета, будь то иммунодефицит или гиперреактивность иммунной системы. Аутоиммунные заболевания занимают особое место среди дисфункций иммунитета, прежде всего тем, что этиология данных заболеваний в большинстве своем точно не определена. В данной статье рассмотрены некоторые теории развития аутоиммунитета на примере простой экспериментальной модели аутоиммунного миокардита.


Теория скрытого антигена

Одна из самых старых теорий аутоиммунитета — это теория скрытого антигена. Она происходит из установления существования иммунологически привилегированных зон, где локальные тканеспецифические антигены скрыты от иммунной системы гистогематическими барьерами. При нарушении целостности этих барьеров в результате повреждения (травматическое, инфекционное и т. д.) такие антигены становятся доступны для аутореактивных клонов, в норме присутствующих в организме (рис. 1). Данная теория объясняет развитие органоспецифических аутоиммунных заболеваний, таких как аутоиммунный тиреоидит, рассеянный склероз или симпатическая офтальмопатия. Однако она не объясняет, почему у большинства людей после перенесенных инфекций или травм аутоиммунных заболеваний не возникает.

На примере миокардита эта теория подтверждается следующим образом. Сердце не является иммунологически привилегированным органом, но считается, что антигенной мишенью в этой модели являются внутриклеточные белки кардиомиоцитов — актин, миозин и тропонин. Эти белки в норме скрыты от иммунной системы, но могут высвобождаться при повреждении. Введение данных белков вместе с адъювантом Фрейнда вызывает миокардит у мышей. Однако для инициации миокардита введения одних аутоантигенов недостаточно. Это показывает необходимость дополнительного воздействия, что в модели имитируется адъювантом.

Рисунок 1 | 1. Повреждение и выход скрытых антигенов; 2. Развитие аутоагрессии.


Теория распространения эпитопа

Теория распространения эпитопа была выдвинута в 1992 году Lehmann с соавторами для того, чтобы объяснить наблюдение, что доминирующий аутоантиген-мишень в аутоиммунном заболевании зачастую отличается от тех, что были аутоантигенами во время начальной стадии аутоиммунного процесса. Это явление характерно и для нормальной иммунной системы. Изначально иммунный ответ распознает доминантный антиген инфекционного агента. Когда позже данный патоген повторно контактирует с иммунной системой, она развивает ответ против другого антигена, из-за чего адаптивный иммунный ответ становится более приспособленным к предотвращению заражения данным патогеном, распознавая все большее число его эпитопов. При существовании хронических рецидивирующих инфекций персистирующее повреждение опосредует высвобождение и презентацию новых аутоантигенов. В результате в организме расширяется пул аутореактивных клеток и увеличивается их разнообразие.

Важным моментом является то, что антигены при этом не подразумевают перекрестную реактивность, что отличает эту модель от модели молекулярной мимикрии (рассмотрена ниже). Теория распространения эпитопов делает упор не на объяснение возникновения аутоиммунного заболевания, но на установление механизмов его прогрессирования. Она объясняет расширение областей поражения (захват аутоиммунным процессом новых систем и органов с течением времени) при системных аутоиммунных заболеваниях. Используя модель аутоиммунного миокардита, индуцированного C-белком и полным адъювантом Фрейнда (CFA), Matsumoto с соавт. продемонстрировал, что распространение эпитопов, распознаваемых B-клетками, имеет важное значение для развития дилатационной кардиомиопатии у крыс Льюиса.


Антиидиотипическая теория (AIT)

Рецепторы на клетках, используемые вирусами для проникновения внутрь них, комплементарны вирусным белкам. Соответственно антитела, вырабатываемые против таких вирусных белков, конформационно схожи с рецепторами на клетке человека. Так как антитело само является белком с определенной пространственной конформацией, к нему также могут вырабатываться специфические антитела, называющиеся антиидиотипическими (идиотипом выступает само антитело).

Известно, что в организме человека существуют пары антител: идиотип — антиидиотип. Согласно некоторым представлениям, такие пары существуют для сохранения гомеостаза, а также для своего рода иммунологической памяти (антиидиотипическое антитело комплементарно идиотипическому, т. е. имеет схожую структуру с антигеном, который связывает идиотип; соответственно, вырабатывающееся анти-антиидиотипическое антитело будет связывать изначальный антиген аналогично идиотипу, тем самым поддерживая секрецию антител при отсутствии постоянного представления антигена). Антиидиотипическое антитело против идиотипа, связывающего вирусный белок-лиганд рецептора организма хозяина, будет нацелено на клеточный рецептор, так же, как и вирусный белок (рис. 2).

В отличие от теории распространения эпитопов, здесь переход от одного антигена к другому обоснуется не наличием множественности антигенов, а комплементарными взаимодействиями между парами идиотип-антиидиотип. Было продемонстрировано, что развитие идиотипических антител в индуцированном вирусом Коксаки (CVB) миокардите происходит через 7 дней после заражения, в то время как антиидиотипические антитела возникают только через две недели (пик на третьей неделе), и аутореактивность против кардиального миозина возникает только с индукцией таких антиидиотипических антител. Согласно AIT, если антикардиальные миозиновые антитела являются антиидиотипическими, то можно предполагать, что исходный рецептор для CVB3 будет имитировать миозин (т. е. CVB3 комплементарен миозину). Было показано, что некоторые антигены CVB3 имитируют актин; актин комплементарен кардиальному миозину, а анти-CVB3 (актиновые) антитела конформационно схожи с миозином. Таким образом, антитела против анти-CVB3 антител будут вести себя как антимиозиновые антитела.

Рисунок 2

Эта теория встречает ряд трудностей. Первая трудность связана с отсутствием доказательств наличия антител против кардиальных клеточных рецепторов, используемых при инициировании миокардита вирусными или бактериальными патогенами (в клинической практике, а не на мышиных моделях). Вторая проблема данной теории — это назначение таких антиидиотипических антител. В то время как Plotz предположил, что антиидиотипические антитела являются патогенными, Paque, Miller, Weremeichik и др. показали, что антиидиотипические антитела, продуцируемые во время индуцированного CVB3 миокардита, регулируют течение заболевания. Weller с соавт. также продемонстрировали, что индукция антиидиотипического ответа является частью механизма, посредством которого терапия иммуноглобулинами может предотвращать CVB3-миокардит у мышей. Кроме того, антиидиотипические антитела могут оказаться паллиативными (следствие миокардита), а не причинными, как например, ревматоидный фактор при РА.


Теория молекулярной мимикрии (ММ)

Суть теории молекулярной мимикрии заключается в том, что антигены инфекционных агентов имитируют аутоантигены хозяина, в результате чего возникает перекрестная реактивность антител, В-клеток или Т-клеток в отношении патогена и клеток хозяина (рис. 3).

Рисунок 3

Перекрестные реакции между стрептококком группы А (GAS) и кардиальными белками были установлены Капланом. Wood с соавт. впоследствии выявили сходную перекрестную реактивность между T. cruzi (возбудителем болезни Шагаса) и белками миокарда. Были представлены данные, что стрептококковые антигены имитировали не только кардиальные белки, но и антигены, выраженные во многих других органах. Тот факт, что большинство патогенов распространяют мимикрию на белки из нескольких органов и тканей, часто теряется при обсуждении ММ. Это явление (мимикрия на несколько белков) позволяет объединить теории распространения эпитопов и молекулярной мимикрии в цепь развития и прогрессирования аутоиммунного заболевания.

Cunningham с соавт. обеспечили серьезный прорыв в понимании ММ как причины ревматической болезни сердца, продемонстрировав, что существует критический локус мимикрии между белком М стрептококка группы А и миозином сердца. Молекулярная мимикрия также имеет отношение к CVB-индуцированному миокардиту. Команда Srinivasappa продемонстрировала, что антитела, вырабатываемые против CVB4, перекрестно реагируют с кардиальными актином и миозином.

Однако теория MM также сталкивается с рядом трудностей. Хотя по оценкам 14 % населения несут гены-предикторы аутоиммунитета, что делает их восприимчивыми к ревматической болезни сердца, только трое из тысячи фактически развивают вальвулит после инфекции GAS. Если бы GAS был достаточен для индукции вальвулита у генетически восприимчивых людей, то эта цифра должна была составлять четырнадцать сотых. Аналогично этому только у одного из 500 человек, у которых развивается вирусная инфекция Коксаки, инициируется аутоиммунный миокардит.

Частично такое расхождение может быть связано с тем, что истинная распространенность миокардита неизвестна и, вероятно, недооценена. Но недооценка вряд ли объяснит расхождение более чем на два порядка. Таким образом, хотя молекулярная мимикрия может быть необходимой для индукции аутоиммунитета, частота аутоиммунного заболевания после контакта с мимикрирующими патогенами предполагает, что одной мимикрии недостаточно.

В этой части рассмотрены 4 теории развития аутоиммунитета. В следующей будут рассмотрены еще три теории и перспективы развития данных теорий, а также их значение для практической медицины. Представленные здесь теории не противоречат между собой, а скорее дополняют и расширяют области применения друг друга. Однако в последующем очень важно будет установить, в какой степени та или иная теория подходит для описания конкретного аутоиммунного заболевания. Это позволит продвинуться в понимании сущности этих болезней, а также разработать новые методики терапии, диагностики и профилактики аутоиммунных заболеваний.

Источник:

Root-Bernstein R, Fairweather D. Unresolved issues in theories of autoimmune disease using myocarditis as a framework. J Theor Biol. 2014;375:101-123.