Friendly Fire
Автор: old.medach.pro
Публикация: 18.02.2018
Иммунная система – это вооруженные силы организма. Как полагается любой милитаристической организации, у нее есть определенные сферы влияния и инструменты их реализации. «На войне все средства хороши» - должно быть, именно так рассуждала госпожа Эволюция, оттачивая в филогенезе свой смертоносный арсенал: радикальные группировки кислорода и не знающее пощады перекисное окисление липидов, взрывоопасные лизосомы, оперативные интерфероны, отряд специального назначения «Иммуноглобулины» – и других бывалых вояк. Война никогда не меняется – бесчисленные и кровопролитные баталии продолжаются изо дня в день, по всем фронтам: на коже, на видимых и не видимых слизистых оболочках и даже, казалось бы, в таких мирных районах, как кровеносное русло и стерильные органы. А все потому, что враг не дремлет и руководствуется все тем же «на войне все средства хороши». Даже сейчас, пока Вы читаете эту высокопарную аннотацию, отряды противоопухолевого иммунитета выискивают малигнизированных ублюдков чтобы их уничтожить.
Но где-то среди бескрайних сплетений клеток и океанов межклеточных пространств есть особые места… Места, куда агенты иммунной системы входят, не выламывая двери ногой, а деликатно постучавшись и спросив разрешения. Места, о существовании которых (как считалось ранее и каким бы невероятным это ни казалось) вездесущие агенты не знают вообще. Эти таинственные места – иммунологически привилегированные органы.
Источник: Иммунология - Ярилин А.А. - Учебник Возвращаясь к вопросу о иммунологической привилегированности, изначально предполагалось, что такой особенностью обладают только определенные ткани, а точнее – ткани головного мозга и глаза. Это объяснялось наличием уже в то время известных гистогематических барьеров, причем в данном случае речь идет о гематоэнцефалическом и гематоофтальмическом барьерах. Феномен выживания плода, антигены которого являются чужеродными материнскому организму, также можно объяснить наличием барьера, на этот раз гематоплацентарного. Однако со временем стали появляться данные о том, что понятие привилегированности можно распространить и на такие органы и ткани как яички , печень , волосяные фолликулы , щитовидную и поджелудочную железы, лимфатические узлы, кожу и даже слизистую оболочку кишечника . Таким образом, все запутались и начали подозревать, что концепция гистогематических барьеров не может объяснить всей природы феномена. Сэр Питер Медавар подлил масло сомнения в огонь, экспериментально продемонстрировав, что аллогенные трансплантаты, вживленные в переднюю камеру глаза, а затем в кожу, не вызывают отторжения . Относительно современные исследования также подтверждают несостоятельность этой гипотезы. Так, предполагалось, что через гематоофтальмический барьер могут проходить только молекулы строго определенного размера, однако в ходе наблюдения за циркуляцией клеток красного костного мозга обнаружилось, что они могут присутствовать в сетчатке ; при этом существует ряд особенностей такого гостеприимства, отображенный на Рис. 2, – активированным T-лимфоцитам требуется несколько часов для прохождения барьера, для молодых клеток миелоидного ряда двери всегда открыты, а активированные макрофаги не могут пройти вообще . Таким образом, все запутались еще больше. Рис. 2. Трансэндотелиальная миграция моноцитов в воспаленную сетчатку. Молодые клетки красного костного мозга (a) и in vitro культивированные макрофаги (b). Источник: Mucosal Immunol. 2008 Sep;1(5):372-81. doi: 10.1038/mi.2008.27. Epub 2008 Jul 2.
Табл.1. Активные механизмы аутотолерантности
Редактирование гена
Редактирование гена α-цепи TCR происходит в случае, если на периферии был распознан аутоантиген. Вновь экспрессируются гены RAG и осуществляется повторная перестройка гена TRAV, обычно приводящая к утрате аутоспецифичности у TCR.
Анергия («неотвечаемость»)
Анергия («неотвечаемость») индуцируется в том случае, если T-клетки смогли обойти бдительность центральных механизмов отрицательной селекции тимуса. Условием ее формирования является отсутствие костимуляции при распознавании T-клеткой аутоантигена. Это соответствует ситуации, когда антиген представляется T-лимфоциту непрофессиональной АПК (антигенпрезентирующая клетка), лишенной костимулирующих молекул CD80 и CD86, способных осуществить дополнительную сигнализацию через молекулу CD28. Если T-лимфоцит распознает антиген на АПК в отсутствие костимуляции, полноценный активирующий сигнал не формируется, и клетка подвергается анергии. Это явление специфично — анергии подвергаются отдельные клоны T-лимфоцитов. Индукция анергии B-лимфоцитов более проблематична. Однако в соответствии с закономерностями иммунного ответа для предотвращения активации клонов B-лимфоцитов бывает достаточно элиминации или индукции анергии клонов T-клеток той же специфичности.
Деятельность регуляторных T-клеток
Деятельность регуляторных T-клеток наравне с процессами анергии формируют периферическую толерантность. Это наиболее уникальный механизм, т.к. обусловленная им толерантность может быть перенесена (!) сингенным реципиентам. Еще в 70-е годы было постулировано наличие в иммунной системе особой разновидности супрессорных Т-лимфоцитов, «запрещающих» реакцию на собственные антигены. Такие клетки назвали вето-клетками. Реальность их существования была показана только в 1990-е годы, когда были описаны естественные регуляторные Т-клетки. Особенность развития этих клеток состоит в том, что они в значительной степени избегают отрицательной селекции. Порог сродства к аутоантигену, обеспечивающий запуск летального сигнала, для этих клеток выше, чем для всех остальных Т-лимфоцитов. В связи с этим некоторые CD4+ Т-клетки, специфичные к аутоантигенам, не подвергаются апоптозу и дифференцируются в регуляторные Т-лимфоциты. Они эмигрируют на периферию и препятствуют активации аутоспецифических эффекторных Т-лимфоцитов, если таковые избежали элиминации и анергии на других этапах индукции толерантности. Таким образом, аутоспецифичность регуляторных Т-клеток не только не перерастает в аутоагрессию, но, наоборот, служит условием ее предотвращения.
Игнорирование
Игнорирование – пассивный механизм иммунологической толерантности. Суть этого явления в том, что антиген не может вызвать реакцию иммунной системы, если его концентрация в организме ниже пороговой (порог различен для разных молекул). Наличие такого порога важно и для формирования аутотолерантности, и для индукции иммунного ответа. Обычно аутотолерантность не формируется по отношению к молекулам, присутствующим в организме в очень низких концентрациях, однако при этом иммунный ответ также не развивается.
Концепция привилегированности из своего изначального вида прошла через множество переосмыслений и различных гипотез. Каждый иммунопривилегированный орган имеет свои уникальные особенности и однозначно можно сказать только одно – этот феномен относителен и контекстно-обусловлен.
Первоначально природу иммунологической привилегии однозначно связывали с наличием гематотканевого барьера и отсутствием лимфатического дренажа, т.е. с изоляцией органа от иммунной системы в связи выключением афферентного звена иммунных процессов. Позже эта теория попала в немилость, т.к. выяснилось, что изоляция не является абсолютной, и в обеспечении иммунологической привилегированности участвуют другие механизмы, в том числе активные. Итак, к составляющим иммунологической привилегии относятся изоляция, иммуносупрессия и иммунорегуляция . Краткое изложение представлено в Табл. 2.
История вопроса
В любой сфере знаний для полного погружения и всестороннего ее изучения принято начинать с ретроспективного взгляда на объект исследования. Это особенно важно, когда речь идет о вещах, в природе которых заложено свойство исключительности. Феномен иммунной привилегии как раз к таковым и относится. История этого вопроса достаточно запутанная.
Итак, около 140 лет назад, в недалеких 1870-ых (в соответствии с исторической справкой J. Niederkorn), было впервые замечено, что трансплантаты, пересаженные на кожу, довольно резко отвергались иммунной системой, но хорошо приживались при их пересадке в определенные места, например, в головной мозг или переднюю камеру глаза . По-видимому, именно тогда в умах ученых мужей возникла мысль о том, что иммунная система неравнодушна к разным органам и тканям в разной степени, и некоторые из них пользуются иммунологической привилегией.
Спустя долгие годы молчания, исследование феномена было возобновлено. В 1945 году J. Owen в своей работе описал устойчивый химеризм (т.е. сосуществование в одном организме генетически разнородных клеток) – эритроциты гетерозиготных телят-близнецов со срощенной в эмбриональном периоде пуповиной. Именно тогда было дано начало изучению вопроса иммунологической толерантности к чужеродным антигенам. В 1953 году Р. R. Billinham, L. Brent и P. Medawar проводили эксперименты по индукции иммунологической толерантности. Ход эксперимента отражен в Рис. 1. Описанное в нем явление «терпимости» к чужеродным антигенам как раз таки характеризовало иммунологическую толерантность. Примерно в то же время M. Hasek получил аналогичные результаты. Временной интервал, в который существует возможность индуцировать иммунологическую толерантность, связывали со сроком созревания иммунной системы. По этой же причине, по предположению небезызвестного иммунолога П. Эрлиха (P. Ehrlich), отсутствует иммунная реакция и на собственные антигены – он называл это «horror autotoxicus» (боязнь самоотравления) .
Рис. 1. Эксперимент по индукции иммунологической толерантности.Источник: Иммунология - Ярилин А.А. - Учебник Возвращаясь к вопросу о иммунологической привилегированности, изначально предполагалось, что такой особенностью обладают только определенные ткани, а точнее – ткани головного мозга и глаза. Это объяснялось наличием уже в то время известных гистогематических барьеров, причем в данном случае речь идет о гематоэнцефалическом и гематоофтальмическом барьерах. Феномен выживания плода, антигены которого являются чужеродными материнскому организму, также можно объяснить наличием барьера, на этот раз гематоплацентарного. Однако со временем стали появляться данные о том, что понятие привилегированности можно распространить и на такие органы и ткани как яички , печень , волосяные фолликулы , щитовидную и поджелудочную железы, лимфатические узлы, кожу и даже слизистую оболочку кишечника . Таким образом, все запутались и начали подозревать, что концепция гистогематических барьеров не может объяснить всей природы феномена. Сэр Питер Медавар подлил масло сомнения в огонь, экспериментально продемонстрировав, что аллогенные трансплантаты, вживленные в переднюю камеру глаза, а затем в кожу, не вызывают отторжения . Относительно современные исследования также подтверждают несостоятельность этой гипотезы. Так, предполагалось, что через гематоофтальмический барьер могут проходить только молекулы строго определенного размера, однако в ходе наблюдения за циркуляцией клеток красного костного мозга обнаружилось, что они могут присутствовать в сетчатке ; при этом существует ряд особенностей такого гостеприимства, отображенный на Рис. 2, – активированным T-лимфоцитам требуется несколько часов для прохождения барьера, для молодых клеток миелоидного ряда двери всегда открыты, а активированные макрофаги не могут пройти вообще . Таким образом, все запутались еще больше. Рис. 2. Трансэндотелиальная миграция моноцитов в воспаленную сетчатку. Молодые клетки красного костного мозга (a) и in vitro культивированные макрофаги (b). Источник: Mucosal Immunol. 2008 Sep;1(5):372-81. doi: 10.1038/mi.2008.27. Epub 2008 Jul 2.
Привилегия vs Толерантность
Концепции иммунологической толерантности и иммунологической привилегии на протяжении более чем половины века развивались самостоятельно, но параллельно. Впервые об иммунологической толерантности заговорили в контексте понятия адаптивного иммунитета: было логичным предположить, что не все антигены запускают иммунный ответ и присутствует некая степень иммуногенности, т.к. иначе проблему дискриминации «аутоантиген – чужеродный антиген» объяснить нельзя; теперь понятие толерантности формирует современные догмы иммунологии. Иммунную привилегию же начали рассматривать сравнительно недавно как интересный курьез, относящийся к специфичным тканям организма, затрагивающий, однако, основную иммунологическую догму .
Вопрос сводится к следующему: иммунная привилегия – это отдельный феномен или просто еще одна форма иммунологической толерантности? Толерантность по сути – это ареактивность к аутоантигенам. Однако привилегию уже не так просто охарактеризовать в силу того, что она рассматривается исключительно как тканеспецифический феномен, в большей мере основанный на игнорировании иммунной системой этих тканей. Таким образом, толерантность реализуется в основном через системные механизмы, а привилегия – через локальные, хотя на деле все не так однозначно.
И, наконец, самый важный вопрос – зачем? К чему Эволюции понадобилось создавать такую сложную концепцию иммунологической привилегированности, когда существует универсальная и эффективная толерантность? Ответ кроется в том, что классические иммунно-привилегированные органы – головной мозг, глаз и яички, позволяющие нам думать, лицезреть и любить (казалось бы, что может быть важнее?), являются очень сложными и хрупкими структурами, грубое повреждение которых никогда не сопровождается полным восстановлением функций. И именно это обуславливает необходимость их защиты от чрезмерно агрессивной воспалительной реакции, сопутствующей иммунным процессам и нередко повреждающей органы сильнее патогенов. Органам-привередам, перечисленным выше, такое повреждение в особенной мере нежелательно, поэтому они получают свой исключительный статус привилегированности и, как следствие, некоторые гарантии безопасности.
Механизмы иммунологической толерантности
Настало время самой тяжеловесной части повествования. Речь пойдет непосредственно о клеточных и молекулярных механизмах реализации описываемых иммунологических феноменов. У них имеется ряд общих черт, поэтому имеет смысл начать с более универсального и обширного феномена аутотолерантности.
В настоящее время выделяют активные и пассивные механизмы формирования аутотолерантности . К активным механизмам относятся: элиминация аутоспецифичных клонов (центрального действия), редактирование генов аутоспецифичных рецепторов, индукция анергии аутоспецифичных клонов и деятельность регуляторных T-клеток (периферического действия). Пассивный механизм – игнорирование аутоантигенов, обусловленное их низкой концентрацией. Краткое изложение представлено в Табл. 1.
Элиминация клонов
Элиминация клонов реализуется по механизму отрицательной селекции. Особенно подробно изучена отрицательная селекция T-лимфоцитов. Она осуществляется в тимусе и поэтому относится к механизмам центрального действия. Тимоциты (дифференцирующиеся в тимусе T-лимфоциты) проходят этап селекции на стадии CD4+ CD8+, для которой характерен низкий уровень экспрессии антиапоптотических факторов (Bcl-2, Bcl-XL), т.е. в это время клетки высокочувствительны к апоптозу. Селекцию осуществляют клетки медуллярного и коркового эпителия тимуса и дендритные клетки. Ключевое событие селекции — распознавание TCR молекулы MHC (major histocompatibility complex), несущей пептидный фрагмент аутоантигенов. Если рецептор тимоцита обладает высоким сродством к антигенному эпитопу, то он получает сигнал, приводящий к его апоптозу. В результате из популяции T-лимфоцитов элиминируются клоны клеток, распознающих аутоантигены. Особую проблему составляет наличие в тимусе различных органоспецифических антигенов нелимфоидных органов – с этим связана работа гена AIRE (Autoimmune Regulator), ответственного за экспрессию этих антигенов в эпителиальных клетках мозгового слоя тимуса. Забегая вперед, необходимо заметить, что для иммунологически привилегированных органов (по крайней мере, для сетчатки) также есть гены-регуляторы – например, IRBP (interphotoreceptor retinal-binding protein) . Отрицательной селекции подвергаются и B-лимфоциты. Ее проходят в костном мозге и частично в периферическом отделе иммунной системы незрелые B-клетки фенотипа IgM+IgD-, при этом антигены презентируют стромальные клетки. Аутоспецифические B-клетки погибают вследствие апоптоза.
Механизм | Путь реализации | Место реализации |
Делеция клонов | В процессе отрицательной селекции медуллярные эпителиальные и дендритные клетки тимуса индуцируют апоптоз T-клеток, несущих TCR, обладающий высоким сродством к аутоантигенам. Полнота элиминации клонов дополнительно обеспечивается экспрессией в тимусе органоспецифических антигенов нелимфоидных органов (под контролем гена AIRE). Аутоспецифические B-клетки элиминируются в результате аналогичного взаимодействия со стромальными клетками | Для T-клеток — тимус (кортикомедуллярная зона и мозговой слой). Для B-клеток — костный мозг |
Редактирование рецепторных генов | При распознавании незрелыми клетками аутоантигенов запускается повторная перестройка Vα-гена TCR и Vκ/λ-генов Ig | Вторичные лимфоидные органы |
Анергия | При распознавании аутоантигена, не поддерживаемого костимуляцией, происходит стабильная утрата способности клетки к активации | Нелимфоидные органы |
Контроль со стороны регуляторных T-клеток | При одновременной презентации дендритной клеткой аутоантигена регуляторной и эффекторной T-клеткам, регуляторные T-лимфоциты подавляют ответ эффекторных T-клеток по контактному механизму. Клетки типов Th3 и Tr1 подавляют ответ с помощью гуморальных факторов — TGF β и IL-10 | Вторичные лимфоидные органы |
Механизмы иммунологической привилегии
Эффекты | Место действия | Природа | Механизмы |
Изоляция | Местное | Пассивная | Тканевой барьер, отсутствие лимфооттока |
Иммуносупрессия | Местное | Активная | Дефицит анигенпрезентирующих клеток, растворимые и клеточные супрессорные факторы |
Иммунорегуляция | Системное | Активная | Системная толерантность, регуляторные Т-клетки |
Фактор | Пример | Функции Т-клетки | Макрофагальная активность | Антигенная презентация | Запуск апоптоза |
Нейропептиды | VIP, PACAP CGRP, Меланотропин, субстанция P | ↓ | ↓ (субстанция P ↑) | ||
Нейтротрансмиттеры | ГАМК, глицин | ↓ | ↑ | ||
Цитокины | TGFβ, IL-10 | ||||
Хемокины | MCP-1, SDF-1 | ↑ | |||
Мембранные лиганды | FasL, CD200 TRAIL, APRIL | ↑ | |||
Мембранные рецепторы | TLRs | ↓ | ↑ | ||
Клеточные ферменты | IDO, L-аргиназа | ↓ | ↓ | ↑ | |
Белки MHC | Qa-1 | ↓ | |||
Простагландины | PGE2 | ↓ | ↓ | ||
Каннабиноиды | LTAb4 | ↓ | ↓? | ↑ | |
Свободные радикалы | Пероксинитрат | ↑ | ↓ | ↓ |
Особенности отдельных органов
Глаз
Один из наиболее известных феноменов иммунологической привилегированности носит название ACAID (anterior chamber-associated immune deviation). Его суть заключается в том, что при вживлении антигенного материала (трансплантата) в переднюю камеру глаза, запускается системный иммунный ответ, в результате которого возникает иммунная «девиация», т.е. некоторое отклонение от нормального иммунного ответа, характеризующееся угнетением Т-клеточного иммунитета и продуцированием антител, которые не запускают систему комплемента. Также происходит миграция специализированных АПК из глаза в тимус и селезенку и повышается количество регуляторных, γδ- и NK- T-клеток. Существует исследование, в котором показано, что ACAID уменьшает тяжесть воспаления в экспериментальной модели бронхиальной астмы .
От теории к практике – актуальные исследования в области офтальмологии показывают, что для некоторых заболеваний глаза требуются новые стандарты лечения. Краткое изложение представлено на Рис. 3.
Рис. 3. Новый взгляд на степень вовлеченности иммунитета в некоторые заболевания глаза. Источник: Frontiers in Immunology http://old.journal.frontiersin.org/article/10.3389/fimmu.2012.00296/abstract
Эти заболевания по этиологии являются мультифакториальными, а их проявления могут быть весьма вариабельными. Глаукома – медленно прогрессирующее заболевание, характеризующееся потерей ганглиозных клеток и повреждением оптического нерва. Патологические процессы заднего увеита, – атрофия сетчатки и гибель нейронов, вызваны запуском аутоиммунного воспаления (которое может быть вызвано, в том числе, и механической травмой глаза), а макулодистрофия представлена друзами оптического диска (сухая форма) и неоваскуляризацией хориоидеи (экссудативная форма). Традиционно считается, что иммунная привилегия исключает иммунную активность в глазе при любых обстоятельствах, однако исследования, опубликованные в «Frontiers in Immunology», предполагают, что избирательная стимуляция иммунитета глаза в большей мере оказывает благоприятное влияние на эти заболевания, нежели классическая системная иммуносупрессия .
ЦНС
Иммунопривилегированный статус ЦНС (или по меньшей мере иммуноуникальный) был установлен сравнительно давно благодаря экспериментам все того же небезызвестного Медавара. В своих исследованиях он вживлял опухолевые или эмбриональные ткани в головной мозг и при этом отмечал, что степень повреждения гетерогенных тканей иммунной системой при данной локализации значительно ниже, нежели в других областях организма – например, грудной клетке или коже.
В настоящее время ЦНС бесспорно имеет статус иммунопривилегированного органа – она изолирована от бдительности иммунной системы благодаря гематоэнцефалическому барьеру, в ней имеется дефицит профессиональных АПК и очень слабо выражена экспрессия MHC I и II классов.
Но куда более интересным является вопрос непосредственного взаимодействия ЦНС, ЦСЖ (цереброспинальная жидкость) и лимфатической системы. Наличие взаимосвязи между ЦСЖ и ИСЖ (интерстициальная жидкость) в головном мозге было установлено в 80-ых годах прошлого века, благодаря исследованиям господ M.L. Rennels и H.F. Cserr. Более поздние исследования расширили эту теоретическую модель, введя термин «глимфатическая система» («glymphatic system»), значение которой представлялось в обеспечении обмена между ЦСЖ и ИСЖ в каналах, образованных стенками вен и отростками астроцитов. Но это объясняло возможность оттока из ЦНС макромолекул, но не иммунных клеток. И только совсем недавно (в июле 2015) в «Nature» были опубликованы результаты сенсационного исследования , которое обнаружило функциональные лимфатические сосуды, дренирующие твердую мозговую оболочку и сообщающиеся с глубокими шейными лимфатическим узлами (Рис. 4).
Рис. 4. Отток макромолекул и клеток иммунной системы через дренирующую систему лимфатических сосудов менингеальной оболочки.Источник: журнал Cell http://old.www.cell.com/trends/immunology/pdf/S1471-4906(15)00198-2.pdf Помимо этого, важно отметить путь сообщения ЦСЖ с кровотоком: это происходит между арахноидальной и мягкой оболочками через арахноидальные грануляции, расположенные в верхнем сагиттальном и поперечном синусах, или посредством лимфатической системы слизистой оболочки носа, через решетчатую пластинку, расположенную под обонятельными луковицами . Этот процесс представлен на Рис. 5. Рис. 5. Пути оттока цереброспинальной жидкости.
Источник: журнал Cell http://old.www.cell.com/trends/immunology/pdf/S1471-4906(15)00198-2.pdf Клиническая значимость этих открытий важна для исследований новых методов лечения рассеянного склероза, инфекционных энцефалитов и таких хронических вирусных инфекций как цитомегаловирус, полиомавирус, Herpes simplex virus и Toxoplasma gondii. В настоящее время активно проводятся подобные исследования. Яички История открытия иммунопривилегированного статуса яичек не блещет оригинальностью – тенденция имплантировать иммуногенный материал в орган и наблюдать, что из этого выйдет, коснулась и их. Так, в один прекрасный день 1983 года господа Head, Neaves и Billingham имплантировали кожный трансплантат в яички . Результаты оказались вполне ожидаемыми – иммунная система практически не замечала вживляемый материал. Таким незамысловатым образом были пополнены таинственные ряды иммунопривилегированных органов. Существуют следующие механизмы, которые лежат в основе иммунной привилегии яичек: гематотестикулярный барьер, особенности гистоцитоархитектоники, функциональные возможности представляющих ткань клеток и особенности транспорта половых клеток. Первые два компонента защиты не требуют особых объяснений, поэтому подробнее остановимся на оставшихся механизмах . Как известно, ткань яичек имеет уникальную структуру, представленную семенными канальцами, отвечающими за сперматогенез, и интерстициальным пространством, обеспечивающим стероидогенез. Схематично структура яичка представлена на Рис. 6. В семенных канальцах клетки Сертоли и миоидные клетки секретируют вещество, образующее базальную мембрану сперматогенного эпителия. Помимо этого, клетки Сертоли обладают иммуносупрессорными свойствами и фагоцитируют погибшие во время сперматогенеза клетки; в случае нарушения этой функции, в ткани индуцируется процесс воспаления . Мужские гоноциты, в свою очередь, секретируют ряд цитокинов, включающих IL-1α и TNF-α и даже регулируют иммунный ответ посредством сложной FasL-Fas-системы . Интерстициальное пространство представлено весьма большим разнообразием иммунокомпетентных клеток: около 20% всех клеток интерстиция – макрофаги, 10% - дендритные клетки, лимфоциты (в большинстве представлены T-клетками CD8+, регуляторными T-клетками и NK-клетками) и наиболее значимая часть иммунной популяции приходится на тучные клетки, которые ответственны за секрецию сериновой протеиназы, запускающей пролиферацию фибробластов и синтез ими коллагена, а также являющихся посредниками T-регуляторных клеток. Немаловажную роль играют и клетки Лейдига – они способны регулировать количество макрофагов и лимфоцитов, а синтезируемые ими андрогены обладают иммуносупрессорным эффектом. Рис. 6. Тестикулярная структура: семенные канальцы и интерстициальное пространство с иммунокомпетентными клетками внутри (макрофаги, дендритные клетки, лимфоциты)
Источник: журнал Nature http://old.www.nature.com/cmi/journal/v11/n5/full/cmi201438a.html Также важно отметить интересную особенность миграции мужских гоноцитов через плотные соединения клеток Сертоли , что отражено на Рис. 7. Эти структуры являются частью гематотестикулярного барьера и предоставляют иммунную привилегию для мейотических и постмейотических клеток. Гоноциты способны проходить через эти плотные соединения без угрозы нарушения их целостности, а завершение их перехода через гематотестикулярный барьер осуществляется путем растворения старых плотных соединений. При этом белок клаудин 3 (CLDN3) временно встраивается в структуру нового плотного соединения, в последствии замещаясь клаудином 11 (CLDN11). Рис. 7. Визуализация плотных соединений клеток Сертоли при помощи конфокальной микроскопии Источник: журнал Science http://old.science.sciencemag.org/content/early/2012/09/19/science.1219969.abstract Матка и фетоплацентарная система Самое время кричать «Cherchez la femme!», ведь сейчас речь пойдет о женщинах. И детях. Необходимость в особом иммунологическом статусе матки и плаценты продиктована тем обстоятельством, что плод является генетически, а, следовательно, и иммунологически чужеродным организмом. И так как конечная цель оплодотворения отнюдь не иммунная война, а вынашивание новой жизни, Эволюции пришлось создать особые условия мирного сосуществования матери и антигенного чужестранца. Эти условия реализуются через уникальные, но вписывающиеся в известные иммунологические закономерности механизмы. Иммунологические взаимоотношения матери и плода осуществляются на основе :
- особенности экспрессии антигенов гистосовместимости в трофобласте;
- клеток врожденного иммунитета в плаценте;
- особой дифференцировки T-клеток;
- контроля гуморального иммунитета.
Опухоли и места хронического воспаления
Осталось обсудить последнюю, особенно важную тему иммунной девиации в результате роста новообразований или хронического воспаления.
Доподлинно известно, что одной из целей иммунной системы является контроль опухолевого роста, и ответственность за эту деятельность несет противоопухолевый иммунитет. Однако, судя по онкологической статистике, он справляется со своей задачей весьма посредственно. Это связано с ответными действиями, которые предпринимает опухолевая ткань во время своего развития – подавление уровня экспрессии антигенов MHC-I и чувствительности рецепторов Fas, что нарушает Fas-FasL-взаимодействие , приводя к понижению апоптической активности активированных лимфоцитов. Слабая реактивность противоопухолевого иммунитета также во многом обусловлена высоким уровнем T-регуляторных клеток. T-регуляторные клетки некоторых опухолей секретируют такие молекулы как галектин-1 или TGFβ . Даже дренирующий опухоль лимфоузел может быть вовлечен в этот процесс, генерируя антиген-специфичные к опухоли T-регуляторные клетки .
Непростой загадкой для исследователей воспалительных заболеваний является вопрос о том, как развивается и персистирует хроническая инфекция. Исследования кожи, инфицированной Leishmania, показали, что эти паразиты «манипулируют» иммунным ответом благодаря секреции медиаторов, изменяющих функции макрофагов и дендритных клеток. В очаге инфекции были найдены натуральные CD4+ CD25+ T-регуляторные клетки, опосредованные через секрецию IL-10. Подобные методы находятся на вооружении и у других инфекций – например, Herpes simplex индуцирует CD8+ регуляторные T-клетки в тройничном узле после инфицирования эпителия роговицы.
Заключение
Итак, мы рассмотрели все известные тонкости непростых взаимоотношений иммунной системы и иммунопривилегированных органов. Начиная с примитивной теории гистогематических барьеров, концепция иммунной привилегии обрастала новыми деталями и становилась сложнее – активные механизмы иммуносупрессии и иммунорегуляции существенно расширили понимание феномена. В определенный момент ряды иммунологически привилегированных органов расширились настолько, что говорить об их уникальности стало немного неловко. Некоторые из них действительно обладают особыми и неповторимыми свойствами, однако в большинстве своем иммунологическая привилегия реализуется за счет нескольких общих механизмов, при чем у кого-то их больше, а у кого-то меньше. В связи с этим стоит отметить, что феномен не стоит рассматривать как дискретную величину, наоборот же – его характеризует некая динамичность и непрерывность, от сложных переплетений различных механизмов (в т.ч. уникальных) до нескольких универсальных и «банальных», если позволите.
В ходе ответа на вопрос, является ли сама концепция необходимой, были проведены терминологические и фактические границы с понятием иммунологической толерантности. Биологический смысл этого явления безусловно дает ему право на уникальное и гордое существование в виде отдельного параграфа в иммунологической литературе. Результаты исследований в данной области обнажили важнейшие клинические проблемы, связанные с аутоиммунными, инфекционными и онкологическими заболеваниями, а дальнейшее изучение этого феномена может существенно улучшить понимание патологических процессов, лежащих в их основе.
Автор: wmwsmz
Изображения: wmwsmz и Антон Осипенко
Редакция: Deepest Depths, Зенфира Махмудова, Алексей Дорохов, Бровламих Мантис
Источники
- Niederkorn, J. Y. See no evil, hear no evil, do no evil: the lessons of immune privilege. Nat. Immunol. 7, 354 – 359 (2006).
- Ярилин А.А. Иммунология: учебник. – М: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 749 с.
- Fijak, M. & Meinhardt, A. The testis in immune privilege. Immunol. Rev. 213, 66 – 81 (2006).
- Crispe, I. N., Giannandrea, M., Klein, I., John, B., Sampson, B. & Wuensch, S. Cellular and molecular mechanisms of liver tolerance. Immunol. Rev. 213, 101 – 118 (2006).
- Paus, R., Ito, N., Takigawa, M. & Ito, T. The hair follicle and immune privilege. J. Investig. Dermatol. Symp. Proc. 8 , 188 – 194 (2003).
- Iweala, O. I. & Nagler, C. R. Immune privilege in the gut: the establishment and maintenance of non-responsiveness to dietary antigens and commensal flora. Immunol. Rev. 213, 82 – 100 (2006).
- Forrester JV, Xu H, Lambe T, Cornall R. Immune privilege or privileged immunity? Mucosal Immunol. 1(5): 372-81 (2008).
- Xu, H., Chen, M., Mayer, E. J., Forrester, J. V. & Dick, A. D. Turnover of resident retinal microglia in the normal adult mouse. Glia 55, 1189 – 1198 (2007).
- Xu, H. et al. Differentiation to the CCR2+ infl ammatory phenotype in vivo is a constitutive, time-limited property of blood monocytes and is independent of local infl ammatory mediators. J. Immunol. 175, 6915 – 6923 (2005).
- Singh, N. J. & Schwartz, R. H. Primer: mechanisms of immunologic tolerance. Nat. Clin. Pract. 2, 44 – 52 (2006).
- DeVoss, J. et al. Spontaneous autoimmunity prevented by thymic expression of a single self-antigen. J. Exp. Med. 203, 2727 – 2735 (2006).
- Ferguson, T. A. & Griffi th, T. S. The role of Fas ligand and TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) in the ocular immune response. Chem. Immunol. Allergy 92, 140 – 154 (2007).
- Gregory, M. S., Repp, A. C., Holhbaum, A. M., Saff, R. R., Marshak-Rothstein, A. & Ksander, B. R. Membrane Fas ligand activates innate immunity and terminates ocular immune privilege. J. Immunol. 169, 2727 – 2735 (2002).
- Katagiri, K., Zhang-Hoover, J., Mo, J. S., Stein-Streilein, J. & Streilein, J. W. Using tolerance induced via the anterior chamber of the eye to inhibit Th2-dependent pulmonary pathology . J. Immunol. 169, 84 – 89 (2002).
- Benhar I., London A., Schwartz M. The privileged immunity of immune privileged organs: the case of the eye. Frontiers in Immunology. 3: 296 (2012).
- Louveau, A. et al. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature 523, 337–341 (2015).
- Louveau A., Tajie H. Harris, J. Kipnis. Revisiting the Mechanisms of CNS Immune Privilege. Trend in Immunology 36 (10), 569-77 (2015).
- Head JR, Neaves WB, Billingham RE. Immune privilege in the testis. I. Basic parameters of allograft survival. Transplantation 1983; 36: 423–431.
- Zhao S., Zhu W., Xue S., Han D. Testicular defense systems: immune privilege and innate immunity. Nature: Cellular & Immunology, 11, 428-437 (2014).
- Zhang X, Wang T, Deng T, Xiong W, Lui P, Li N et al. Damaged spermatogenic cells induce inflammatory gene expression in mouse Sertoli cells through the activation of Toll-like receptors 2 and 4. Mol Cell Endocrinol, 365: 162–173 (2013).
- D’Alessio A, Riccioli A, Lauretti P, Padula F, Muciaccia B, de Cesaris P et al. Testicular FasL is expressed by sperm cells. Proc Natl Acad Sci USA, 98: 3316–3321 (2001).
- Smith B. E., Braun R.E. Germ cell migration across Sertoli cell tight junctions. Science, 338 (6108): 798-802 (2012).
- Hunt J.S. Stranger in a strange land. Immunological Reviews, 213: 36-47 (2006).
- Crispe, I. N., Giannandrea, M., Klein, I., John, B., Sampson, B. & Wuensch, S. Cellular and molecular mechanisms of liver tolerance. Immunol. Rev. 213, 101 – 118 (2006).
- Geerts, A. History, heterogeneity, developmental biology, and functions of quiescent hepatic stellate cells. Semin. Liver Dis. 21, 311 – 335 (2001).
- Minas, V. et al. Intratumoral CRH modulates immuno-escape of ovarian cancer cells through FasL regulation. Br. J. Cancer 97, 637 – 645 (2007).
- Wahl, S. M., Wen, J. & Moutsopoulos, N. TGF-beta: a mobile purveyor ofimmune privilege. Immunol. Rev. 213, 213 – 227 (2006).
- Munn, D. H. & Mellor, A. L. The tumor-draining lymph node as an immune-privileged site. Immunol. Rev. 213, 146 – 158 (2006).
- Пальцев М.А., Аничков Н.М. Патологическая анатомия: Учебник. В 2 т. Т1. – М.: Медицина, 2000.
- Иммунология / KhanAcademyRussian – : Youtube, LLC. – Режим доступа: https://www.youtube.com/playlist?list=PLxGo9dxQkqWBD47mFtw5oVnP9XU5ln5bm, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
- Материалы Википедии.