Влияние коллагена на функциональную активность лимфоцитов при системных заболеваниях соединительной ткани

Ревматоидный артрит (РА) характеризуется хроническим синовиальным воспаление суставов и проникновения активированных Т-клеток CD4+ и APC, например, дендритные клетки (ДК) и макрофаги (Mф) [31]. Металлопротеиназы (ММР) выделяется активированными макрофагами и фибробластами, что приводит к деградации хряща, и как результат к увеличению доступности белков внеклеточного матрикса для APC [33]. В результате воспаления, повреждения тканей или бактериальных инфекций, происходит протеолитическая деградация белков хряща и это может привести к тому, что пептиды, которые связываются с МНС II класса (MHCII) активируют APC, а это инициирует начало аутореактивного Т- так и В клеточного иммунитета к коллагену II типа у больных РА [18]. Деградация хряща при ревматоидном артрите коррелирует с повышенным продукцией коллагеназы MMP-1 и ММР- 13 [44].

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 9. - Пролиферативная активность МПК у детей с ЮРА и контрольной группы в присутствии коллагена II типа

Так же есть данные исследования о воздействии на культуру хондроцитов спецефичных моноклональных антител к определённым эпитопам коллагена II типа. Выявлено P. Szodoray и др. негативное влияние моноклональных антиколлагенновых II антител на структуру хряща, при синтезе нового матрикса. После воздействия in vivo артритогенных антител (arthritogenic), на хрящевом эксплантате появлялись деградационные изменения: потеря протеогликанов и коллагена на поверхности хряща в местах проникновения МАТ. Кроме того артритогенные (arthritogenic) моноклональные антитела могут влиять на синтез матрикса культурами хондроцитов, за счёт изменения морфологии коллагена и самих хондроцитах [30].

Эпитопы для артритогенных моноклональных антител «закрывали» зону взаимодействия между коллагеном II типа и другими компонентами хряща, которые необходимы для стабильности. Кроме того существуют CIIF4 неартритогенные антитела (nonarthritogenic), когда они применяются в сочетании с другими артритогенными моноклональными антителами, то в опытах in vivo выполняют защитную функцию. За счёт того, что эпитопы для CIIF4 находится в самом конце тройной спирали коллагена II типа и

«связываются» с сайтом матричной MMP3 (металлопротеиназы 3), которая выступает посредником в деградации хряща[30].

Так же нами в исследуемых группах была оценена пролиферативная активность лимфоцитов в присутствии коллагена IV типа (рисунок 10.). В ходе статистической обработки данных было установлено статистически значимое изменение в показателях ПА мононуклеаров периферической крови у детей с СЗСТ в сравнении с аналогичными показателями контроля ( KW: р=0,032).

А именно у детей с СКВ было установлено статистически значимое увеличение в показателях пролиферативной активности МПК в присутствии коллагена IV типа в сравнении с аналогичными показателями в группе практически здоровых детей, данные представлены на рисунке 11 (U: р = 0,025).

Рисунок 10. - Пролиферация лимфоцитов в присутствии коллагена IV типа у детей исследуемых групп in vitro

Полученные данные можно объяснить предположением о том, что в основе патологического процесса лежит дисфункция функциональной активности как Т, так и В-лимфоцитов. Так как коллаген это белковая молекула, то он представляется Т -лимфоцитам. Поэтому в настоящее время возрос интерес к Т-лимфоцитам и их роли в развитии аутоиммунных заболеваний, в частности СКВ. Важная роль Т-клеток в аутоиммунных процессах была показана в процессе изучения их сигнального пути [21,11].

Примечательно, что трансгенная экспрессия или инактивация генов, кодирующих определенные сигнальные молекулы, может привести к аутоиммунной патологии, предполагается, что жесткий контроль сигнальных путей в ТCR необходим для предотвращения патогенных аутоиммунных реакций [21]. Так, например, мутация в трансмембранной молекуле CD45 может привести к повышению активности Src- киназ [11]. В эксперименте у гомозиготных и гетерозиготных мышей с одной точечной мутации Glu613 в аргинине, который инактивирует ингибиторные зону в молекуле CD45, наблюдалась поликлональная активация лимфоцитов, лимфопролиферация, синтез антител, и как результат тяжёлый гламерулонефрит, приводящий к смерти [32].

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 11. - Пролиферативная активность МПК в присутствии коллагена IV типа у детей с СКВ и практически здоровых детей

У детей с ЮС также установлено статистически значимое увеличение пролиферативной активности МПК в присутствии коллагена IV типа по сравнению с тем же показателем в контроле (U: р=0,035, рисунок 12.).

Эти данные свидетельствуют о том, что базальная мембрана сосудов может служить мишенью клеточных иммунных реакций, развивающихся при ЮС. В исследованиях in vitro Z. Moncef так же показал, что компоненты базальной мембраны сосудов - ламинин и коллаген IV типа- вызывают пролиферацию Т-лимфоцитов больных системной склеродермией [32].

Рисунок 12. - Коллаген-индуцированная пролиферативная активность у детей с ЮС и контрольной группе

Наличие активированных Т-лимфоцитов способствует выработке ферментов из группы сериновых протеаз, расщепляющих коллаген IV типа. С другой стороны антигенпрезентирующая функция В-лимфоцитов, и потеря иммунологической толерантности к собственным антигенам, также является причиной появления аутореактивных Т-клеток [25].

В последние годы выяснены причины хронической В-лимфоцитарной активации при ЮС, следствием которой является потеря толерантности к собственным антигенам, презентация аутоантигенов Т-лимфоцитам с их последующей клональной экспансией и продукция аутоантител [12]. Известно, что выраженность В- клеточного ответа на чужеродные и собственные антигены контролируется сигналами, передаваемыми через поверхностные клеточные молекулы. Среди положительных регуляторов, усиливающих В- клеточный ответ, центральным является поверхностный рецептор СD19 [4].

Исследование Saito, E. и др. показали, что у CD19-/-mice наблюдалось снижение плотности CD19 на клеточной поверхности во время В- клеточного развития [17]. Корецептор CD19 может индуцировать сигналы, которые могли бы усилить B-клеточный ответ. Регулируемый Src киназами и PI3-киназой, CD19 снижает порог BCR-опосредованной сигнализации. Трансгенная экспрессия низкого уровня CD19 приводит к гиперактивации клеток и потере толерантности к ядерным антигенам [40].

Мышиная модель (ТСК), у которой наоборот гиперэкспрессируется молекула CD19, являются существующей генетической моделью человеческой системной склеродермии. Для таких мышей характерно наличие спонтанно активированных В-клеток и аутоантител к ДНК-топоизомеразе I, двухцепочечной ДНК и к белкам гистонам. В ТСК мышиной модели, смоделированный дефицит CD19 приводил к значительному сокращению продукции аутоантител [17].

Таким образом, даже небольшие увеличения плотности CD19 является предрасполагающим фактором к аутоиммунным заболеваниям, поскольку изменения в экспрессии CD19 способствует синтезу аутоантител [32].

4.3 Синтез аутоантител в присутствии коллагена IV и II типов при системных заболеваниях соединительной ткани

Анти-двухцепочечные ДНК антитела обнаруживаются примерно в 70% - 90% пациентов с СКВ и ЮС (особенно у людей с патологией почек), и измерения его уровня в плазме крови пациента используется для слежения за ходом болезни. Уровень anti-ssDNA или anti-dsDNA колеблется в плазме у больных, и их высокий уровень связывают с вспышками симптомов [13]. Поэтому уровень анти-ДНК антител в сыворотке крови пациента может использоваться для контроля активности заболевания и его прогрессирования [38].

У детей с СЗСТ и контрольной группы в отобранных супернатантах культуры лимфоцитов, инкубируемых в присутствии коллагена IV, нами исследована концентрация аутоантител. Полученные данные сравнивались по критерию Манна-Уитни, Вальда- Вольфовица и Колмогорова-Смирнова.

У детей с СКВ установлена в присутствии коллагена IV типа статистически значимые различия в концентрации антиДНК антител в сравнении с аналогичными показателем в контрольной группе (WW: р=0,044, рисунок 13.).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 13. - Наличие антиДНК антител в группе детей с СКВ в присутствии коллагена IV типа

Важно отметить, что В-клетки так же могут процесировать и презентировать аутоантигены для Т-клеток, что в свою очередь может инициировать начало аутоиммунной Т- клеточной реакции. Например, в MRL / LPR мышиной модели, В-клетки, которые специфичны для собственного IgG, а так же к ДНК и белкам гистонам, стали главными антиген-презентирующими клетками для аутореактивных Т-клеток. Эти активированные аутореактивные Т-клетки могут стимулировать В-клетки к дифференцировке и продукции антител [36].

Прямая связь между анти-ДНК антителами и развитием болезни была установлена на мышах с тяжелым комбинированным иммунодефицитом (SCID) [19]. Исследование показало наличие антител, в результате связывания антиДНК антител с белками клеточной поверхности в почках [37].

После этого анти-ДНК антитела перемещаются в ядро, где связывается с ДНК и, гидролизуют её. Наблюдается прямое гидролитическое и цитотоксическое действие на клетки in vitro. А так же циркулирующие иммунные комплексы отлаживаются в ткани различных органов, и вызывают воспалительные реакции, ведущие к полиорганному повреждению тканей, таких как системный васкулит, гломерулонефрит, хорея, и другие [26].

Наличие вирусоподобных частиц у пациентов с волчанкой может указывать, что анти-ДНК антитела могут быть так же результатом действия вирусной или бактериальной иммунной защиты организма, участвующих в элиминации чужеродных ДНК в ходе болезни. Поскольку у пациентов с СКВ с выраженной патологией почек были обнаружены вирусоподобные частицы в эндотелиальных клетках, методом биопсии [26].

У детей с ЮС так же выявлено статистически значимое увеличение концентрации антиДНК аутоантител, индуцированных коллагеномIV типа в сравнении с исходным показателям в контрольной группе (KS:р< 0,05, рисунок 14.).

Иммунитет к коллагену IV типа подтверждается некоторыми работами, кусающих экспериментов на животных. У мышей, получавших одну подкожную инъекцию коллагеном IV типа с полным адъювантом Фрейда, наблюдалась гиперчувствительность замедленного типа, характеризующаяся инфильтратом мононуклеарных клеток [14]. Кроме того, повторные прививки с этими гомологичными компонентами соединительной ткани вызвали образование антител. Данные антиаутоантитела к коллагену IV типа оказались преимущественно IgM подтипа. Это позволило сделать вывод о том, что избирательный иммунитет к базальной мембране может повлиять на клинические проявления деструкции соединительной ткани, наблюдаемые при склеродермии [14].

Размещено на http://www.allbest.ru/

J. Hoyland и др. показали наличие аутоантител к собственному и денатурированному коллагену IV типа при ревматических заболеваниях. Антитела к коллагену наблюдались у 56% пациентов с ювенильной склеродермией [27].

У детей с ЮРА установлена повышенная концентрация РФ в супернатантах МПК, инкубированных в присутствии коллагена IV типа по сравнению с аналогичным показателем (U:р=0,001, рисунок 15.).

Ранее не проводились исследования ревматоидного фактора в присутствии коллагена IV типа. Иммунный ответ к коллагену IV типа может свидетельствовать о том, что РФ скорее является следствием, а не первопричиной патологического процесса. Однако он участвует в образовании иммунных комплексов, которые усугубляют и отягощают патологический процесс при ювенильном ревматоидном артрите [30].

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таким образом проведённые исследования выявили повышенный иммунный ответ к коллагену IV типа, что является неблагоприятным прогностическим фактором возможного поражения почек или сосудов при системных заболеваниях соединительной ткани (СКВ и ЮС). А коллаген II типа является специфическим аутоантигеном при ЮРА к которому направлен иммунный ответ, приводящий к деструкции хрящевой ткани.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований пролиферативной активности МПК, и их антител-синтезирующей активности (антиДНК, РФ) in vitro под действием коллагена IV и II типа у детей с системными заболеваниями соединительной ткани было установлено:

1. У пациентов с ЮРА отмечалось значимое увеличение концентрации РФ в присутствии коллагена II типа in vitro

2. У детей с СКВ и ЮС увеличена пролиферации МПК в ответ на коллаген IV типа по сравнению с аналогичным показателем в контрольной группе.

3. У детей с СЗСТ увеличен синтез аутоантител индуцированных коллагеном IV типа (антиДНК антитела при СКВ и ЮС, и РФ при ЮРА), по сравнению с аналогичным показателем в контрольной группе.

4. Повышенный иммунный ответ к коллагену IV типа является неблагоприятным прогностическим фактором возможного поражения почек или сосудов при системных заболеваниях соединительной ткани.

5. Полученные данные могут применяться для оценки риска развития системных осложнений (поражения почек и сосудов) у детей с системными заболеваниями соединительной ткани.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Беляева. Л.М., Лечение и реабилитация детей и подростков с системными заболеваниями соединительной ткани в условиях стационара / Л.М. Беляева. Е.К. Хрусталева. Е.А Колупаева. // Медицинская панорама. - 2008. - №3.

2. Корочина. Г.Г. Состояние основных типов коллагена при наиболее распространенных ревматических заболеваниях и современная стратегия его диагностики/ Г.Г. Корочина. И. Э. Багирова. // Журнал Российский медико- биологический вестник им. акад. И. П. Павлова. - 2008.- № 1.

3. Ларькина. Л.В. Особенности клинического течения и обмена коллагена у детей и подростков, больных ювенильной склеродермией: автореф. дис. канд.мед. наук / Л.В. Ларькина. - Самара, 2005. - 23с.

4. Невская. T.A. В- клеточные нарушения при системной склеродермии: взаимосвязь с фиброзом и васкулопатией, новые подходы к лечению. / Т.А. Невская. Л.П. Ананьева, Н.Г. Гусева. // Научно-исследовательский институт ревматологии РАМН. - Москва, 2000.-25 c.

5. Поливанова. Т.В. Морфофункциональные параметры коллагена в норме и при патологии / Т.В. Поливанова. В.Т Манчук. // Журнал успехи современного естествознания. -2007.- №2.

6. Cахаровские чтения 2012 года: экологические проблемы XXI века: материалы 12-й международной научной конференции, Минск, 17-18 мая 2012 г. / МГЭУ им. А.Д. Сахарова. : Минск, 2012.-130с.

7. Халафян. А.А. Статистический анализ данных / А.А. Халафян. // 3-е изд. Учебник. -2007. C. 512.

8. Ягода. А.В. Аутоиммунные аспекты нарушения коллагенового гомеостаза при недифференцированной дисплазии соединительной ткани. / Н.Н. Гладких. // Медицинская Иммунология. - 2007.- № 1.-, C. 61-68.

9. Anti-citrullinated protein peptide autoantibodies in association with genetic and environmental factors as indicators of disease outcome in rheumatoid arthritis / P. Szodoray. [et al.] // Autoimmunity Reviews.-2010.-Vol. 9.-P.1-143.

10. Antibodies against the CB10 fragment of type II collagen in rheumatoid arthritis / A.D. Cook [et al.] // Arthritis Res. -2004.-Vol.6. - P. 477-483.

11. An inactivating point mutation in the inhibitory wedge of CD45 causes lymphoproliferation and autoimmunity / R. Majeti. [et al.] // arthritis & rheumatism. - 2000.-Vol. 103.

12. Altered blood B lymphocyte homeostasis in systemic sclerosis: expanded naive B cells and diminished but activated memory B cells / S. Sato [et al.] // Arthritis Rheum.-2004-.Vol.13.-P. 1918-1927.

13. Aotsuka. S. A. kit for the simultaneous estimation of IgG class antibodies to double- stranded and single-stranded DNA for clinical purposes / S. Aotsuka., R. Yokohori. // Rheumatism .-2000.- Vol. 28.-P. 96-101.

14. Anna Maria. A.V. Collagen IV in normal skin and in pathological processes / A.V. Anna Maria. M. Howard. // Georgia Dermatologi Associates.-2012.-Vol.18.

15. Antibodies against the CB10 fragment of type II collagen in rheumatoid arthritis / A. D. Cook. [et al.] // Arthritis Res Ther.-2004.-Vol. 10.

16. B-lymphocyte depletion reduces skin fibrosis and autoimmunity in the tight-skin mouse model for systemic sclerosis / M. Hasegawa [et al.] // The American Journal of Pathology.-2006. - Vol. 169.

17. CD19-dependent B lymphocyte signaling thresholds influence skin fibrosis and autoimmunity in the tight skin mouse / E. Saito [et al.] // J. Clin. Invest.-2002- .Vol.109.

18. Enhanced T cell proliferative response to type II collagen and synthetic peptide CII (255-274) in patients with rheumatoid arthritis/ H. Y. Kim. [et al.] // Arthritis Rheum.-1999.-Vol.42.

19. Ehrenstein. M.R. Human IgG anti-DNA antibodies deposit in kidneys and induce proteinuria in SCID mice / M.R. Ehrenstein. // Kidney Int.-1999.-Vol.48.

20. Frank. C. Practical Immunology / C. Frank. // by Blackwell Science Ltd.-2002.- P.400.

21. Faseb. J. M. B cell receptor signaling and autoimmunity / J. M. Faseb. P. Hasler. //.- 2001-.;15:2085-98.

22. Fratzl. P. Collagen: Structure and Mechanics / ed. Fratzl. P. - New York: Springer. 2008. - 516 p.

23. Feldmann. M. Rheumatoid arthritis / M. Feldman., M. Brennan., R. N. Marini. // Cell.-1996. - Vol.85.

24. Gensler. T.Death. autoantigen modifications, and tolerance / T. Gensler., P. Anderson. // Arthritis Res. - 2000.-Vol.2.-P.101-114.

25. Hudson. B.G. Type IV Collagen: Structure, Gene Organization, and Role in Human Disease / B.G. Hudson. S.T. Reeders. K. Tryggvason. // J. Biol. Chem. - 1993. - Vol. 268, № 35. - P. 26033-26036.

26. Hurd. R. Quantitative studies of immunoglobulin deposition in the kidney, glomerular cell proliferation and glomerulosclerosis in NZB/NZW F1 hybrid mice / Hurd. M. Ziff. // Clin Exp Immunol.-2003.-Vol. 48.-P.1602-1611.

27. Hoyland. J. The vascular basement membrane in systemic sclerosis skin: heterogeneity of type / J. Hoyland. // J. Dermatol.-2005. - Vol.129.

28. Holmdal. R. Type II collagen autoimmunity in animals and provocations leading to arthritis / R. Holmdal. M. Andersson. // Immunol Rev. - 2002.-Vol.118.-P.193-232.

29. Increased apoptotic peripheral blood neutrophils in systemic lupus erythematosus: relations with disease activity, antibodies to double stranded DNA, and neutropenia / P.A. Courtney. [et al.] // Ann. Rheum. Dis. - 1999. - Vol. 58. - P. 309-314.

30. Mackay. I. Arthritis Collagen of articular cartilage: the neglected autoantigen of rheumatoid / I. Mackay. J.R. Merrill. // Rheumatology.-2008.-Vol.-10.

31. Maurice. R.G. Handbook of human immunology / R.G. Maurice. D. Albert. // by Taylor & Francis Group. - 2008.

32. Moncef. Z. B Lymphocyte Signaling Pathways in Systemic Autoimmunity Implications for Pathogenesis and Treatment / Z. Moncef. G. G. Sarmay // arthritis & rheumatism.-2004.- Vol. 50.-P. 2730-2741.

33. Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases in synovial fluids from patients with rheumatoid arthritis or osteoarthritis / Y. Yoshihara // Ann. Rheum. Dis.-2000. - Vol. 59.

34. Mamoru. Y. [et al.] Autoimmunity to citrullinated type II collagen in rheumatoid arthritis // Mod Rheumatol. - 2006.-Vol.16. - P.276-281.

35. Noel. R. The autoimmune diseases / R. Noel. I. Mackay// Elsevier Inc. -2006. - P.139-181.

36. Noam. J. Autoantibody-dependent and autoantibody-independent roles for B cells in systemic lupus erythematosus: past, present, and future / J. Noam. W.Stohl // Autoimmunity.-2010-.Vol.43.-P.84-97.

37. Noam. J. Autoantibody-dependent and autoantibody-independent roles for B cells in systemic lupus erythematosus: past, present, and future / J. Noam Jacob. W. Stoh // Autoimmunity.-2010. - Vol.43.-P.84-97.

38. Pathogenic and Epiphenomenal Anti-DNA Antibodies in SLE / M. Pavlovic [et al.] // Research Autoimmune Diseases Volume.-2010. - Vol.10.-P.18.

39. Quantitative morphometry of lupus nephritis: the significance of collagen, tubular space, and inflammatory infiltrate / M.G. Hunter. [et al.] // Kidney Int. - 2005. -Vol. 67, № 1. - P.94-102.

40. Quantitative genetic variation in CD19 expression correlates with autoimmunity / S. Hasegawa. // J. Immunol. -2000. - Vol.165.

41. Riemekasten. G. Key autoantigens in SLE / G. Riemekasten, В. H. Hah // Rheumatology.- 2005. - Vol. 44.-P.975-982.

42. Secretion of antibodies to types I and II collagen by synovial tissue cells in patients with rheumatoid arthritis / A. Tarkowski. [et al.] // Arthritis Rheum. - 2002.-Vol. 32.- P.1087-1092.

43. Shahab. U. Hydroxyl radical modification of collagen type II increases its arthritogenicity and immunogenicity/ U. Shahab. // Arthritis Res.-2012.-Vol.7.

44. Tsark. C.E. Differential MHC Class II-Mediated Presentation of Rheumatoid Arthritis Autoantigens by Human Dendritic Cells and Macrophages / C. E. Tsark. // J. Immunol. -2002. -Vol.169. -P.6625-6633.

45. Tumor necrosis factor receptor loop peptide mimic inhibits bone destruction to the same extent as anti-tumor necrosis factor monoclonal antibody in murine collagen- induced arthritis / H. Saito. [et al.] // arthritis & rheumatism.-2007.-Vol. 56.

46. Venrooij. W.J. Citrullination: a small change for a protein with great consequences for rheumatoid arthritis (commentary)/ W.J. Venrooij. M. Pruijn. // Arthritis Res. - 2000.-Vol.2.-P.249-251.

47. Yan. J. Lupus Autoantigens Their Origins, Forms, and Presentation /J. Yan. B. Liang. M.J. Mamula. //.Immunologic Research. - 2001. - Vol. 24. - P.131-148.

Размещено на Allbest.ru