Защита слизистых оболочек и кожи

Клиническая иммунология и аллергология. Ляликов С.А. 2015

Неспецифические факторы защиты слизистых оболочек и кожи

• Механические факторы защиты
• Химические факторы защиты
• Биологические факторы защиты

Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми

• Интраэпителиальные иммуноциты
• Иммуноциты собственной пластины

Пути поступления антигена в слизистые оболочки и кожу

Миграция и взаимодействие иммунных клеток MALT

• Молекулы адгезии
• Хемокины
• Этапы миграции клеток из сосудистого русла в ткани
• Регуляция миграции клеток мукозальной иммунной системы
• Защитная функция секреторного IgА слизистых оболочек

Заключение

Неспецифические факторы защиты слизистых оболочек и кожи

Кожные покровы и слизистые оболочки являются основными зонами контакта макроорганизма с микроорганизмами, в том числе патогенными. Согласно статистическим данным инфекционные заболевания не являются основной причиной смертности, однако от них во всем мире ежегодно погибает огромное количество людей. По данным ВОЗ (2008) около 4 млн человек по всему миру ежегодно умирает от острых респираторных инфекций, 2,2 млн человек – от кишечных инфекционных заболеваний, 1,5 млн человек – от туберкулеза. В настоящее время продолжают умирать от кори (400 тыс. человек в год) и коклюша (почти 300 тыс. человек ежегодно). К этому списку стоит добавить ВИЧ/СПИД, который является причиной смерти 2 млн человек ежегодно.

В подавляющем большинстве случаев инфекционные агенты попадают в организм через слизистые оболочки трех основных трактов – пищеварительного, дыхательного и мочеполового, реже – через кожные покровы. Это обусловлено тем, что совокупная площадь поверхности слизистых оболочек организма во много раз превосходит поверхность кожи. Слизистые оболочки пищеварительного тракта имеют наибольшую площадь – около 300 м 2 , примерно 80 м 2 составляет поверхность слизистых респираторного тракта, чуть менее 20 м 2 – мукозальная поверхность мочеполовой системы, слезных и молочных желез.

Площадь кожного покрова у взрослых колеблется в пределах 1,2–2,0 м 2 . Таким образом, слизистые оболочки и кожа являются первым барьером на пути проникновения патологических агентов внутрь организма. Именно здесь развиваются ранние иммунологические события при инфекционных процессах, однако механизмы защиты от внешней агрессии у них несколько различаются.

Первая линия обороны – это неиммунные, или неспецифические, факторы защиты слизистых оболочек и кожи (табл. 1). Наружный слой слизистых оболочек представлен однослойным (иногда многорядным) эпителием, под ним располагается слой рыхлой соединительной ткани (Lamina propria), который богат кровеносными и лимфатическими сосудами, а также клетками иммунной системы.

Таблица 1. Неспецифические факторы защиты от инфекционных агентов

Наружный слой кожи представлен многослойным ороговевающим эпителием – эпидермисом. Кератиноциты эпидермиса, находящиеся на разных стадиях дифференцировки, располагаются над базальной мембраной в несколько слоев, под эпидермисом – дерма, или собственно кожа, которая представляет собой достаточно толстый слой соединительной ткани, обильно снабженный сосудами, нервными окончаниями, железами, клетками, в том числе иммунной системы.

Механические факторы защиты

Плотно прилегающие друг к другу клетки эпителиального слоя слизистых оболочек и многослойного эпителия кожи механически отграничивают внутреннюю среду организма от внешней. Инфицирование слизистых и кожи возможно только в случае, когда патоген колонизирует или проникает через эти барьеры при нарушении их целостности. Кожа благодаря наличию многослойного ороговевающего эпителия обладает большей прочностью по сравнению со слизистыми оболочками, которые выстланы однослойным неороговевающим эпителием.

Кроме того, регулярное слущивание верхних слоев эпидермиса способствует удалению имеющихся на поверхности кожи микробов и инфицированных вирусами клеток. Именно поэтому через кожу поступает значительно меньше чужеродного материала, чем через слизистые оболочки.

Движение потока воздуха и жидкостей (слизи и секретов) также является механическим препятствием проникновению инфекционных агентов. Так, турбулентное движение воздуха, возникающее при кашле и чихании, способствует освобождению слизистых от возбудителей. Бокаловидные клетки эпителия слизистых секретируют слизь, содержащую большое количество гликопротеинов (муцинов), которые обусловливают ее вязкость. Слизь обволакивает микроорганизмы и тем самым предотвращает их адгезию к эпителию. Ритмичные направленные колебания ресничек эпителия респираторного тракта обусловливают движение слизи (мукоцилиарный клиренс), что помогает удалять микробы из организма. Перистальтика кишечника способствует как продвижению пищи, так и удалению из организма инфекционных агентов вместе с непереваренными остатками еды и слизью. Слизь, выделяемая из влагалища, также способствует удалению микроорганизмов. Кроме того, слизь защищает эпителий слизистых и нижележащие слои от воздействия энзимов и токсинов.

С поверхности слизистых ротовой полости, урогенитального тракта и конъюнктивы микробы удаляются с помощью смывания соответствующими секретами. Слезы механически смывают с конъюнктивы попавшие на нее чужеродные агенты. Мочеиспускание препятствует прикреплению микроорганизмов и продвижению их вверх по мочевым путям.

Химические факторы защиты

Кислая среда желудка (соляная кислота), пищеварительные энзимы, желчь и жирные кислоты, содержащиеся в желудочнокишечном тракте, создают химический барьер на пути проникновения инфекции. К химическим факторам, препятствующим размножению бактерий, также относят слабокислую pH кожи (органические кислоты секрета потовых желез) и слизистой влагалища (молочная кислота, синтезируемая нормальной флорой влагалища).

Важную роль в защите слизистых играют антибактериальные пептиды, к которым относятся энзимы, дефензины, кателецидины, гистатины и лектины. Наиболее изученные антимикробные энзимы – это лизоцим и секреторная фосфолипаза А2 . Они секретируются эпителиальными клетками и фагоцитами, содержатся в слезах, слюне и некоторых других жидкостях. Механизм действия этих веществ различен и связан с особенностями строения клеточной стенки бактерий. Клеточная стенка грамположительных бактерий состоит из двух слоев: внутреннего – цитоплазматической клеточной мембраны (бислой фосфолипидов), внешнего – слоя пептидогликанов.

Последние представляют собой плотную трехмерную сеть, состоящую из чередующихся между собой остатков N-ацетилглюкозамина (GlcNAc) и N-ацетилмурамиловой кислоты (MurNAc), связанных пептидными мостиками. В сеть пептидогликана встроены молекулы тейхоевой и липотейхоевой кислот, который связывают слой пептидогликана с цитоплазматической мембраной. У грамотрицательных бактерий также есть эти два слоя, но над тонким слоем пептидогликана находится третий – липидный слой, состоящий из липополисахаридов и протеинов. Липидный слой защищает пептидогликаны от прямого действия ферментов.

Механизм действия лизоцима основан на разрушении пептидных связей между остатками GlcNAc и MurNAc – в результате нарушается целостность пептидогликанового слоя и обнажается цитоплазматическая мембрана клетки. Фосфолипаза А2 в свою очередь разрушает нижний слой клеточной стенки бактерий – цитоплазматическую клеточную мембрану, что приводит к гибели микроба. Очевидно, что лизоцим будет более эффективен в отношении грамположительных микроорганизмов, у которых пептидогликановый слой доступнее, чем у грамотрицательных бактерий. Дефензины представляют собой филогенетически самый древний класс антимикробных агентов, которые имеются не только у млекопитающих, но даже у насекомых и растений. Механизм действия дефензинов схож с действием фосфолипазы.

Гидрофобная положительно заряженная молекула дефензина легко встраивается в отрицательно заряженный билипидный слой клеточной мембраны, а далее за счет сил отталкивания, возникающих между одинаково заряженными молекулами дефензина, цитоплазматическая мембрана буквально разрывается – формируется пора, через которую бактерия теряет важные компоненты и погибает.

Кателецидины также являются пептидами и по своему строению незначительно отличаются от дефензинов. У человека они кодируются только одним геном и не имеют такого раз нообразия субсемейств как дефензины. Кателецидины синтезируются нейтрофилами, макрофагами, кератиноцитами кожи, а также эпителиальными клетками легких и кишечника в ответ на инфекцию.

Гистатины секретируются околоушной, подъязычной и поднижнечелюстной слюнными железами ротовой полости. Представляют собой короткие, богатые гистидином пептидные цепочки, активные против патогенных грибов, таких как Candida albicans и Cryptococcus neoformans.

Лектины представляют собой бактерицидные протеины, связанные с углеводным компонентом. RegIIIγ – представитель семейства лектинов, секретируется клетками Панета в просвет кишечника. Здесь он связывается с пептидогликаном клеточной стенки бактерий и оказывает прямое бактерицидное действие. Действует преимущественно на грамположительные бактерии, поскольку пептидогликановый слой у них расположен более поверхностно и, следовательно, более доступен.

Спектр секретируемых антимикробных веществ и продуцирующие их клетки неодинаковы в разных компартаментах. Так, в коже кератиноциты нижних слоев эпидермиса синтезируют кателицидины и β-дефензины. По мере дифференцировки и созревания кератиноцитов продуцируемые ими антимикробные субстанции накапливаются в этих клетках в липидсодержащих секреторных органеллах – ламеллярных тельцах, из которых содержимое секретируется в межклеточное пространство. Этот секрет формирует защитный водонепроницаемый липидный слой, скрепляющий между собой ороговевшие клетки эпидермиса и обладающий антимикробной активностью.

Эпителий кишечника содержит специализированные клетки – клетки Панета, которые расположены на дне крипт и синтезируют несколько видов антимикробных веществ: 21 вид разных α-дефензинов (криптидинов) и β-дефензинов, лектин RegIII, а также лизоцим и фосфолипазу А2.

Специализированные клетки эпителия легких – пневмоциты 2-го типа, расположены в альвеолах, синтезируют и накапливают в ламеллярных тельцах компоненты сурфактанта и β-дефензины. Содержимое ламеллярных телец секретируется в альвеолы и формирует защитную пленку – сурфактант. В первичных и вторичных гранулах нейтрофилов наряду с другими активными веществами также находятся дефензины и кателицидины. Содержимое нейтрофильных гранул после слияния с фагосомой изливается в нее и способствует гибели фагоцитированных микроорганизмов.

Биологические факторы защиты

Биологическим фактором защиты является нормальная микрофлора – бактерии-комменсалы, которые сосуществуют с нашим организмом в симбиозе и в обычных условиях не являются патогенными. Однако при определенных обстоятельствах некоторые бактерии-комменсалы, принадлежащие к условнопатогенной микрофлоре, способны вызывать заболевания макроорганизма. Комменсальные микроорганизмы заселяют кожу и почти все слизистые оболочки (за исключением слизистых мочевого пузыря и почек, а также нижних отделов дыхательного тракта), хотя их распределение и численность весьма неоднородны и определяются анатомическими и физиологическими особенностями слизистых.

Наибольшее видовое разнообразие микроорганизмов отмечено в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), здесь по данным разных авторов выявляется от 500 до 1000 видов. Плотность и многообразие микрофлоры увеличивается по мере продвижения вдоль ЖКТ, достигая максимума в толстом кишечнике. Если в желудке плотность микробной колонизации невелика и составляет всего около 10 3 –10 4 КОЕ/мл, то в подвздошной кишке – 10 7 –10 8 КОЕ/мл, а в ободочной – количество микроорганизмов достигает 10 11 –10 12 КОЕ/мл. В толстой кишке бактерии составляют от 35 до 55% объема содержимого. Среди бактерий-комменсалов, культивированных из ЖКТ, 95–99% – облигатные анаэробы, из которых доминирующими представителями являются Lactobacillus spp., Bacteroides spp., Bifi dobacterium spp., Eubacterium spp., Clostridium spp., Fusobacterium spp., Peptococcus spp., Peptostreptococcus spp., Veillonella spp. или факультативными анаэробами как Escherichia spp.

В ротовой полости выявляются бактерии родов Streptococcus, Staphylococcus, Fusobacterium, Haemophilus, Neisseria, Lactobacillus и Bacteroides и др. Здесь также встречаются грибы Candida albicans. Микроорганизмы, присутствующие в верхних дыхательных путях, сходны с таковыми в ротовой полости.

Состав микрофлоры влагалища здоровой женщины включает более 50 видов анаэробных и аэробных бактерий и может меняться в зависимости от гормонального статуса. Здесь находятся и представители Streptococcus spp., Candida spp. и многие другие, но все-таки доминируют бактерии рода Lactobacillus.

Микробные клетки часто обнаруживаются в дистальных отделах урогенитального тракта. Микрофлора уретры напоминает таковую кожи (Staphylococcus spp., Streptococcus spp.) и может время от времени содержать Escherichia coli. Колонизацию более высоких отделов тракта предотвращает смывание микроорганизмов мочой – мочевой пузырь и почки, как правило, являются стерильными.

Таким образом, из представленных основных семейств бактерий практически на всех слизистых доминирует Lactobacillus spp., однако в разных отделах они находятся в разном количественном соотношении с представителями других семейств. На коже преобладают представители Bifi dobacterium spp., на втором месте – Lactobacillus spp., микроорганизмы других семейств определяются значительно в меньшем количестве.

Нормальная микрофлора слизистых оболочек находится в состоянии симбиоза с макроорганизмом и выполняет целый ряд важных функций. Присутствие нормальной микрофлоры на коже и слизистых подавляет рост и размножение других потенциально патогенных микроорганизмов благодаря конкуренции с патогенными микроорганизмами за пространство и питательные вещества. Кроме того, в результате жизнедеятельности бактерий-комменсалов создается кислая среда, в которой невозможен рост и размножение патогенных микроорганизмов – антагонизм видов. Еще одной важной функцией нормальной флоры, в частности кишечной, является поддержание нормальной барьерной функции эпителия путем стимуляции выработки антибактериальных белков и иммуноглобулинов класса А. Ежедневно слизистой кишечника продуцируется приблизительно 3–4 г IgА, что значительно превышает общее количество синтезируемых иммуноглобулинов остальных классов. Необходимым условием для поддержания таких темпов продукции IgА являются отсутствие патогенной инвазии и наличие нормальной микробиоты кишечника. В свободных от микрофлоры слизистых оболочках, например нижних дыхательных путей, синтезируются преимущественно IgG.

Анаэробная кишечная микрофлора разлагает полисахариды (целлюлозу), которые не гидролизуются пищеварительными ферментами желудочно-кишечного тракта на моносахариды.

Сахаролитические анаэробы ЖКТ катализируют образование из моносахаридов короткоцепочечных жирных кислот, которые в значительной мере восполняют энергетические потребности эпителиоцитов толстой кишки. Нарушение обеспечения эпителиоцитов этими кислотами является одним из звеньев патогенеза язвенного колита и таких функциональных состояний, как синдром раздраженной толстой кишки.

В результате жизнедеятельности бактериальной микрофлоры происходит стимуляция моторной активности кишки, поддержание водного и ионного гомеостаза организма. Микрофлора кишечника поставляет хозяину витамины группы В, витамин К, участвует в обмене железа, цинка и кобальта. Одной из функций кишечной микрофлоры является детоксикация. Микрофлора вместе с непереваренными сложными углеводами формирует энтеросорбент с огромной адсорбционной емкостью, который аккумулирует большую часть токсинов и выносит их из организма вместе с кишечным содержимым, предотвращая непосредственный контакт ряда патогенных агентов со слизистой.

Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми

Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми, или MALT (от англ. Mucosa Associated Lymphoid Tissue), – это самый большой по площади (приблизительно 400 м 2 ) «орган» иммунной системы, содержащий около 3 / 4 от общего количества лимфоцитов и продуцирующий большую часть иммуноглобулинов.

В стратегически важных местах, где наиболее вероятно внедрение микробных агентов, MALT представлена не только диффузно расположенными клетками иммунной системы, но и организованными лимфоидными скоплениями, такими как миндалины (нёбные, язычная, трубные, глоточная) и лимфатические фолликулы кишечника. Структура иммунной системы и механизмы иммунной защиты в лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми различных компартаментов организма, имеют схожие черты.

Однако наиболее развитую структуру MALT имеет пищеварительный тракт, в частности лимфоидная ткань тонкого кишечника, называемая GALT (от англ. Gut Associated Lymphoid Tissue). Тонкий кишечник за счет многочисленных пальцеобразных выростов стенки кишки, а также микроворсинок плазматической мембраны эпителиоцитов имеет очень большую площадь поверхности слизистой, достигающую 300 м 2 . Только в слизистой тонкого кишечника кроме диффузно расположенных изолированных лимфатических фолликулов имеются особые образования – групповые лимфатические фолликулы (пейеровы бляшки), которые по своей структуре и функциям напоминают лимфатические узлы.

Интраэпителиальные иммуноциты

Среди обычных эпителиоцитов слизистой кишечника и респираторного тракта имеются специализированные эпителиальные клетки, называемые М-клетки (от англ. microfold cells – микроскладчатые клетки). В отличие от обычных эпителиальных клеток на поверхности

М-клеток вместо микроворсинок имеются микроскладки. М-клетки не секретируют слизь и пищеварительные энзимы, а также не имеют на своей поверхности толстого слоя гликокаликса, что обеспечивает им прямой контакт с микроорганизмами и частицами, находящимися в просвете кишечника. Основное назначение М-клеток состоит в активном транспорте антигенного материала из просвета кишки к клеткам лимфатических фолликулов. Базальная поверхность М-клетки вогнута внутрь, вследствие чего она имеет форму колокола. Внутри этого колокола (кармана) находятся лимфоциты и фагоциты. Непосредственно к карману могут тесно примыкать лимфоидные фолликулы, содержащие Т- и В-лимфоциты, а также макрофаги и дендритные клетки.

В эпителиальном слое среди обычных и специализированных эпителиоцитов располагаются интраэпителиальные лимфоциты (ИЭЛ). В тонком кишечнике человека на каждые 100 эпителиоцитов в норме приходится 10–15 лимфоцитов. Более 90% ИЭЛ тонкого кишечника – это Т-клетки, около 80% из них – это CD8+клетки в отличие от популяции Т-лимфоцитов Lamina propria. В толстом кишечнике также имеются ИЭЛ, но их количество значительно меньше. Интраэпителиальные лимфоциты могут быть двух видов.

Первый вид – это обычные CD8 цитотоксические Т-клетки, несущие на своей поверхности α:β Т-клеточный рецептор и гетеродимерную молекулу CD8α:β. Предшественник этих ИЭЛ – наивные CD8+клетки, активированные антигеном в пейеровых бляшках и функционирующие как цитотоксические Т-лимфоциты. Такие лимфоциты распознают антигены вирусов или других внутриклеточных патогенов, презентированных эпителиальными клетками в комплексе с молекулами МНС I класса.

В случае распознавания ИЭЛ активируются и выделяют гранзимы и перфорины, которые убивают вирусинфицированную клетку. Апоптоз эпителиальной клетки может быть также индуцирован связыванием Fas-лиганда на Т-клетке с Fas-рецептором на эпителиальной клетке. Второй вид CD8+ ИЭЛ – это Т-клетки, экспрессирующие гомодимерную молекулу CD8α:α и Т-клеточный рецептор α:β или γ:δ. Эпителиальная клетка в ответ на стресс, такой как, например, инфицирование, повреждение, воздействие токсических пептидов, усиливает экспрессию неклассических молекул МНС Ib класса – MIC-A и MIC-B, а также начинает продуцировать ИЛ-15. ИЭЛ 2-го типа активируются интерлейкином-15 и с помощью лектинового рецептора NKG2D и молекулы CD8α:α распознают стрессовые молекулы MIC-A и MIC-B на эпителиальных клетках. В результате распознавания ИЭЛ 2-го типа активируются и как клетки 1-го типа выделяют гранзимы и перфорины, убивая поврежденную эпителиальную клетку.

Внутриэпителиальные лимфоциты не способны возвращаться в циркуляцию. Они заканчивают свой жизненный цикл в результате апоптоза внутри слизистой или в просвете органа, куда они способны мигрировать.

Таким образом, основная роль ИЭЛ – это быстрое распознавание и элиминация эпителиоцитов, которые экспрессируют ненормальный фенотип в результате стресса или инфекции. Кроме того, ИЭЛ стимулируют высвобождение антимикробных пептидов, синтезируют трансформирующий фактор роста TGF-β, подавляющий активность эффекторных клеток, и продуцируют ростовой фактор кератиноцитов, тем самым принимая участие в восстановлении барьерной функции эпителия после повреждения.

Иммуноциты собственной пластины

Клетки миелоидного ряда – гранулоциты (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы), моноциты, дендритные и тучные клетки, а также клетки лимфоидного ряда – лимфоциты (Т-, В-лимфоциты, NK) выходят из костного мозга, циркулируют по кровеносным сосудам от нескольких часов (гранулоциты, лимфоциты) до нескольких суток (моноциты), а затем мигрируют преимущественно в слизистые и локализуются там в собственной пластинке (Lamina propria).

В Lamina propria в отличие от эпителиального слоя локализуется множество различных клеток иммунной системы (дендритные, Т- и В-лимфоциты, макрофаги, реже – эозинофилы, тучные клетки, нейтрофилы и др.). Кроме того, здесь имеются изолированные и групповые лимфоидные скопления, а также сосуды (лимфатические, кровеносные). Нейтрофилы встречаются в небольшом количестве, их число увеличивается только во время воспалительных заболеваний. Общее количество лимфо30 цитов в эпителии и Lamina propria значительно превышает их содержание в других тканях. Высокая лимфоцитарная инфильтрация в отсутствие воспаления физиологична и обусловлена высокой постоянной антигенной нагрузкой на слизистую кишечника. Симбиоз между хозяином и его кишечным содержимым поддерживается благодаря наличию баланса между эффекторными и регуляторными Т-клетками. Строго специфичными образованиями для Lamina propria тонкого кишечника являются групповые лимфатические фолликулы – пейеровы бляшки, представляющие собой субэпителиально расположенные скопления лимфоцитов, дендритных клеток и макрофагов. Соотношения Т- и В-лимфоцитов в этих фолликулах примерно одинаковое.

Лимфатические сосуды слизистых оболочек связывают субэпителиальное пространство Lamina propria с пейеровыми бляшками и (или) с региональными лимфатическими узлами. В нормальных условиях при отсутствии очагов воспаления преобладающими клетками в Lamina propria являются макрофаги, дендритные клетки и лимфоциты.

Макрофаги. Макрофаги (МФ) имеют мембранный маркер CD14. Предшественниками тканевых макрофагов являются моноциты. Это долгоживущие клетки (до 7 месяцев), которые и в крови циркулируют дольше всех других клеток иммунной системы – в течение 2–4 дней. Затем моноциты покидают кровяное русло и попадают в различные ткани, где трансформируются в тканевые макрофаги. Тканевые макрофаги некоторых органов имеют особые названия. В костях они называются остеокластами, в легких – фиксированными альвеолярными макрофагами, в почках – мезангиальными макрофагами, в печени – клетками Купфера, в ЦНС – глиальными клетками. Тканевые макрофаги в слизистых не имеют специальных названий. Моноциты, превращаясь в тканевые макрофаги, могут изменяться морфологически, однако их функции остаются неизменными.

Макрофаги наряду с гранулоцитами и дендритными клетками являются фагоцитами. Их функции: фагоцитоз, внутри- или внеклеточный киллинг чужеродных агентов, презентация процессированного антигена Т-лимфоцитам, синтез различных цитокинов, в том числе инициирующих воспаление и привлекающих иммунные клетки к месту реализации иммунного ответа, а также регулирующих процессы репарации. Кроме того, функцией макрофагов является удаление собственных умерших клеток и клеточного детрита.

Дендритные клетки. Образуются дендритные клетки (ДК) в костном мозге. Незрелые дендритные клетки попадают в кровь, а оттуда мигрируют в слизистые и кожу. Выделяют два функциональных класса ДК: обычные (conventional) и плазмоцитоидные (plasmacytoid) дендритные клетки. Главной функцией плазмоцитоидных дендритных клеток (пДК) является синтез интерферонов. Они участвуют в реализации первичного иммунного ответа. Основная роль обычных ДК – это презентация антигенов и активация наивных лимфоцитов. Именно обычным ДК принадлежит основная роль в реализации адаптивного иммунного ответа.

До встречи с антигеном незрелые дендритные клетки находятся в слизистых (обычно в течение 2–3 дней) или коже (в течение 2–3 недель). В слизистых они локализуются в субэпителиальной зоне пейеровых бляшек непосредственно под М-клетками, а также могут располагаться диффузно в Lamina propria. Незрелые ДК экспрессируют минимальное количество МНС и костимуляторных молекул. Они имеют длинные отростки, похожие на дендриты нервных клеток, за что и получили свое название. После образования антигена (путем фагоцитоза или пиноцитоза) клетки активируются и мигрируют по лимфатическим путям из Lamina propria в пейеровы бляшки кишечника либо в региональные лимфатические узлы. Во время миграции происходит изменение морфологии дендритной клетки и созревание – завершается процесс фагоцитоза, интенсивно синтезируются молекулы МНС, с которыми связывается процессированный антиген.

Вместо отростков на поверхности клетки появляется большое количество тонких складок мембраны, напоминающих в электронном микроскопе вуали, или завесы, дающие новое название этим клеткам – вуалевые клетки (veil cells). Оказавшись в Т-зоне лимфоидных органов, ДК окончательно созревают и превращаются в интердигитальные клетки, которые экспрессируют на своей поверхности CD83 (маркер зрелых клеток), большое количество связанных с антигеном молекул МНС, множество костимуляторных молекул и молекул адгезии, необходимых для взаимодействия и активации наивных Т-лимфоцитов. Кроме того, ДК выделяют ряд цитокинов, необходимых для активации и дифференцировки наивных Т-лимфоцитов в эффекторные клетки. Основной функцией зрелых ДК, которые находятся в лимфатических узлах, является хранение и презентация антигена наивным Т-клеткам. Дендритные клетки фолликулярной зоны (В-зоны) лимфатических узлов называются фолликулярными дендритными клетками (ФДК). В отличие от интердигитальных ФДК не являются фагоцитами и презентируют В-лимфоцитам антиген в составе иммунных комплексов (антиген–антитело–комплемент), захваченных ФДК с помощью рецепторов к Fc-фрагменту антител (FcR) или рецепторов к комплементу (CR1 и CR2).

Дендритные клетки в лимфатических узлах живут годами, благодаря чему в них накапливается и хранится как в архивах информация об антигенах, с которыми уже контактировал организм. Дендритные клетки являются ключевым звеном, связывающим реакции врожденного и адаптивного иммунного ответа. Эти клетки также играют важную роль в формировании лимфоидных фолликулов, поддержании толерантности к безвредным антигенам пищи и антигенам бактерий-комменсалов.

Тучные клетки. Из костного мозга тучные клетки (ТК) поступают в слизистые, где происходит их полное созревание. Цитоплазма в этих клетках полностью заполнена гранулами. При активации ТК выбрасывает из первичных гранул просинтезированные активные вещества (гистамин, гепарин, триптазу и др.). После этого она не погибает, а начинает синтезировать другие биологически активные вещества – цитокины, лейкотриены и простагландины. Таким образом, ТК в тканях инициируют и поддерживают местный воспалительный процесс посредством высвобождения из гранул биологически активных веществ. Наряду с эозинофилами и базофилами они являются важными участниками аллергических реакций.

Т-, В-лимфоциты. Лимфоциты отличаются от других лейкоцитов наличием антигенспецифичных рецепторов. Они участвуют в реализации адаптивного иммунного ответа. Т- и В-лимфоциты наряду с дендритными клетками формируют лимфоидные фолликулы, но могут и диффузно располагаться в Lamina propria слизистых оболочек. Т-клеточная популяция в Lamina propria представлена клетками с фенотипом CD4+ и CD8+ в соотношении 3:1. Наивные Т-клетки после встречи с антигеном пролиферируют и дифференцируются в эффекторные клетки с разными функциями (цитотоксические Т-лимфоциты, Т-хелперы или регуляторные Т-лимфоциты). В-лимфоциты после встречи с антигеном превращаются в плазматические клетки (ПК), продуцирующие антитела.

В-лимфоциты диаметром 6 мкм имеют только узкий венчик цитоплазмы вокруг ядра. Плазматическая клетка крупнее – ди33 аметром 15 мкм, но ядро в ней занимает меньшую часть. Большая часть цитоплазмы заполнена эндоплазматическим ретикулумом, который является местом синтеза белка. Основная функция плазматических клеток – это синтез антител. Живет ПК в слизистых несколько дней, после чего погибает.

Естественные киллеры (NK). Клетки известны как большие гранулярные лимфоциты, идентифицируются по наличию поверхностных молекул CD56, CD16 и отсутствию CD3. В отличие от Т- и В-лимфоцитов естественные киллеры не антигенспецифичны. Основная функция NK – уничтожение инфицированных и малигнизированных клеток.

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 такого поступления являются: активный неспецифический транспорт М-клетками, транспорт комплексов антиген–антитело клетками эпителия, апоптоззависимый транспорт антигенов, прямой захват из просвета кишечника чужеродных молекул дендритными клетками и макрофагами.

М-клетка поглощает различные чужеродные агенты из просвета кишечника путем пино- и эндоцитоза, затем везикулы с антигеном транспортируются через клетку и высвобождаются ее базальной поверхностью. Получают эти антигены фагоциты и дендритные клетки, располагающиеся непосредственно в карманах М-клеток либо входящие в состав примыкающих к эпителиальному слою лимфоидных фолликулов.

Антигены в составе комплексов антиген–антитело могут 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 и В-лимфоциты презентируют полученные антигены эффекторным Т-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 и, мигрируя в региональные лимфатические узлы, презентируют его Т-лимфоцитам.

Заключение

Иммунная система слизистых оболочек и кожи – это большой и сложный аппарат, который играет важную роль в сохранении здоровья, защищая организм от проникновения патогенов и участвуя в регуляции функционирования всей иммунной системы. Слизистые находятся в постоянном контакте с инфекцией и поэтому непрерывно запускаются и действуют механизмы врожденного и адаптивного иммунитета.

Адаптивная иммунная система лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистой оболочкой, отличается от остальной периферической лимфоидной системы: лимфоидная ткань в слизистой оболочке располагается диффузно и контактирует непосредственно с эпителием; в ней имеются дендритные клетки и специализированные механизмы поглощения антигена; даже в отсутствии болезнетворной инфекции здесь преобладают активированные лимфоциты и клетки памяти; основной класс антител, продуцируемый в СО, – секреторный IgA; в лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистой, осуществляется подавление иммунного ответа на безвредные антигены – компоненты пищи и бактерии-комменсалы. Напротив, патогенные микроорганизмы вызывают в СО сильные защитные реакции. Ключевым фактором при выборе между толерантностью и развитием мощного адаптивного иммунного ответа является микроокружение, в котором антиген презентируется T-лимфоцитам. При отсутствии воспаления в среде, содержащей TGF-β, презентация осуществляется специализированными CD103+ дендритными клетками, индуцирующими дифференцировку регуляторных Т-лимфоцитов.

Патогенные микроорганизмы вызывают воспалительную реакцию в тканях, которая стимулирует созревание антигенпрезентирующих клеток и экспрессию ими костимулирующих молекул, что в совокупности с провоспалительными цитокинами индуцирует защитную реакцию Т-клеток.