Макрофаги при бактериальных болезнях легких: фенотип и функции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Макрофаги при бактериальных болезнях легких: фенотип и функции

Чурина Е.Г.^{1, 2}, Ситникова А.В.¹, Уразова О.И.^{1, 3}, Чумакова С.П.¹,

Винс М.В.¹, Береснева А.Е.¹, Новицкий В.В.^{1, 3}

¹ Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)

² Национальный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ)

³ Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

РЕЗЮМЕ

макрофаг иммунитет защитный

Обзор литературы посвящен анализу роли макрофагов в иммунопатогенезе инфекционных заболеваний легких бактериальной этиологии. В статье обобщены сведения о происхождении макрофагов, их фенотипической и функциональной гетерогенности. Механизмы нарушений защитной функции врожденного иммунитета связаны с поляризацией программы созревания и активации макрофагов в направлении толерогенных или иммунорегуляторных клеток с фенотипом М2. Альвеолярные макрофаги выполняют разнообразные функции (от провоспалительной до регенераторной) при развитии воспаления в органах дыхания. Присущая им пластичность свидетельствует, что одни и те же макрофаги могут изменять свой фенотип и функции в зависимости от микроокружения в очаге воспаления на разных стадиях заболевания. Понимание механизмов, которые регулируют пластичность макрофагов, станет важным шагом на пути реализации потенциала персонифицированной иммуномодулирующей терапии.

Ключевые слова: макрофаги, моноциты, альвеолярные макрофаги, заболевания легких, врожденный иммунитет, иммунный ответ.

ABSTRACT

Macrophages in bacterial lung diseases: phenotype and functions (review)

Churina E.G.^{1, 2}, Sitnikova A.V.¹, Urazova O.I.^{1, 3}, Chumakova S.P.¹,

Vins M.V.¹, Beresneva A.E.¹, Novitskiy V.V.^{1, 3}

¹ Siberian State Medical University (SSMU)

² National Research Tomsk State University (NR TSU)

³ Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR)

This literature review is devoted to the analysis of the role of macrophages in the immunopathogenesis of infectious lung diseases of bacterial etiology. The article summarizes information about the origin of macrophages, their phenotypic and functional heterogeneity. The mechanisms of impaired protective function of innate immunity are associated with the polarization of the program of maturation and activation of macrophages in the direction to tolerogenic or immunoregulatory cells with phenotype of M2. Alveolar macrophages perform a variety of functions (from pro-inflammatory to regenerative) in the development of inflammation in the respiratory organs. Their inherent plasticity suggests that the same macrophages can change their phenotype and function depending on the microenvironment in the inflammatory focus at different stages of the disease. Understanding the mechanisms that regulate macrophage plasticity will be an important step towards realizing the potential of personalized immunomodulatory therapy.

Key words:macrophages, monocytes, alveolar macrophages, lung diseases, innate immunity, immune

response.

ВВЕДЕНИЕ

Нобелевская премия 2011 г. в номинации «Физиология и медицина» позволила окончательно сформировать новые представления о механизмах активации врожденного иммунитета, роли дендритных клеток и макрофагов в формировании иммунологической толерантности, их регулирующем влиянии на адаптивный иммунный ответ. Происхождение и функции макрофагов и дендритных клеток (ОС) во многом схожи, однако отличительной особенностью ОС является их уникальная функция первичной презентации антигенов Т-клеткам и участие в формировании иммунологической толерантности. Макрофаг - ключевая антигенпрезентирующая клетка врожденного иммунитета, которая при классической активации поддерживает течение острого и хронического воспалительного Т-клеточного иммунного ответа, одновременно осуществляя эффекторную функцию (М1-макрофаги). Однако в случае альтернативной активации и приобретения макрофагами толерогенного фенотипа (М2, или М2-Нке-мак:рофаги) происходит их функциональная перестройка, и они, блокируя передачу активационного сигнала внутрь Т-клетки, начинают выполнять иммуносупрессорную функцию, способствуют фиброгенезу, пролиферативным процессам и регенерации тканей [1, 2].

Система мукозального иммунитета респираторного тракта морфологически представлена бронхоальвеолярной лимфоидной тканью (BALT), структурными элементами которой являются альвеолярные макрофаги (АМ), DC, лимфоциты, гамма-дельта-Т-клетки, лимфоидные клетки врожденного иммунитета (ILC), антимикробные пептиды, белки внеклеточного матрикса. Очевидно, что АМ играют ключевую роль в успешной реализации механизмов мукозального иммунитета при проникновении патоген-ассоци- ированных молекулярных паттернов (PAMP) и высокомолекулярных соединений (антигенов) в слизистые оболочки дыхательных путей. Макрофаги - фенотипически и функционально высоко гетерогенная популяция клеток. Формирование фенотипа макрофагов, с одной стороны, может быть изначально предопределено на этапе диф- ференцировки моноцитов в костном мозге или непосредственно в крови под влиянием комплекса высвобождающихся в системный кровоток гуморальных факторов. С другой стороны, моноциты дифференцируются в макрофаги и DC в очаге воспаления, который является «истинной» территорией иммунного ответа в зависимости от природы антигена, локального цитокинового и клеточного микроокружения. При развитии иммунного ответа пластичность макрофагов обеспечивает возможность дальнейшей их конверсии и функционального перепрограммирования под влиянием широкого спектра молекулярно-клеточных факторов. В настоящем обзоре обобщены современные знания о видах, происхождении, функциях макрофагов и их роли в патогенезе различных заболеваний легких бактериальной этиологии.

К ВОПРОСУ О ПРОИСХОЖДЕНИИ И ФУНКЦИЯХ МАКРОФАГОВ

Макрофаги созревают из моноцитов, которые исходно образуются из CD34+ миелоидных кле- ток-предшественниц в костном мозге, циркулируют в крови и проникают в периферические ткани [3]. В циркулирующей крови моноциты составляют до 10% от общего количества лейкоцитов, как и макрофаги, фенотипически и функционально различаются между собой. C. Tsou и соавт. (2007) показали, что у мышей моноциты крови образуются в костном мозге из клеток-предшествен- ниц макрофагов или DC (macrophage dendritic precursors, MDP), при этом хемокиновый рецептор

CCR2 и макрофагальный белок-хемоаттрактант 3 (macrophage chemotactic protein, МСР-3) способствуют мобилизации моноцитов из костного мозга [4]. Образующиеся из моноцитов макрофаги различаются в зависимости от степени зрелости, области локализации, а также от их активации антигенами или лимфоцитами. Макрофаги разделяются на фиксированные и свободные (подвижные). К подвижным, или блуждающим, относятся макрофаги соединительной ткани - гистиоциты. Различают макрофаги серозных полостей (перитонеальные и плевральные), АМ, макрофаги печени (купферовские клетки), макрофаги центральной нервной системы (глиальные макрофаги), остеокласты. Все эти формы макрофагов объединяются в систему мононуклеарных фагоцитов, клетки которой характеризуются разнообразием реагирования на изменяющиеся условия микроокружения [5].

Общеизвестный факт, что циркулирующие моноциты являются центральным источником пополнения пула тканевых макрофагов, недавно был поставлен под сомнение. В 2012 г. в Science впервые появилась публикация Кристиана Шульца и его научной группы. Авторами было вновь исследовано происхождение макрофагов и установлено, что некоторые макрофаги развиваются у эмбриона до появления первых гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) миелоидного происхождения. Показано, что фактор транскрипции Myb, необходимый для развития ГСК, всех моноцитов и макрофагов с фенотипом CD11b^high не требуется для развития макрофагов желточного мешка и их потомков - эмбриональных макрофагов ряда органов и тканей, из которых образуются клетки Купфера в печени, АМ, эпидермальные клетки Лангерганса, клетки микроглии, которые могут сохраняться и у взрослых мышей независимо от ГСК. Эти результаты свидетельствуют о наличии линии тканевых макрофагов, которые происходят из желточного мешка в эмбриогенезе и генетически отличаются от потомков ГСК [6].

Структурной особенностью макрофагов является выраженный лизосомальный аппарат, представленный большим количеством лизосом и фа- госом, находящихся в цитоплазме. Особенностью гистиоцитов является наличие на их поверхности многочисленных складок, инвагинаций и псевдоподий, необходимых для миграции клеток и фагоцитоза [7].

Макрофаги, образовавшиеся из моноцитов в периферических тканях, находятся в неактивном состоянии, которое характеризуется низким потреблением кислорода, низкой скоростью синтеза белка и умеренной продукцией цитокинов. Однако резидентные макрофаги могут быстро реагировать на действие стимулов окружающей среды путем существенного изменения характера экспрессии генов [8]. Активация макрофагов, к примеру, при повреждении ткани и развитии воспаления, сопровождается секрецией цитокинов, хемокинов и других медиаторов воспаления, которые, в свою очередь, способствуют привлечению новых макрофагов для реализации эффек- торной фазы иммунного ответа [9].

Как указывалось выше, выделяют два типа активированных макрофагов: Ml (провоспалитель- ный фенотип) и М2 (иммуномодулирующий и тканевый ремоделирующий фенотип). Такое обозначение аналогично классификации активированных Т-лимфоцитов на Т-хелперы 1-го (Th1) и 2-го (Th2) типов и в некоторой степени подчеркивает связь макрофагов определенного фенотипа с реализацией соответствующего типа адаптивного иммунного ответа [10]. В 2014 г. P.J. Murray и соавт. предложили номенклатуру макрофагов и представили методические рекомендации по их культивированию и воспроизведению дифференцировки М1- и М2-субпопуляций в лабораторных условиях in vitro [11]. Однако классификация макрофагов, несомненно, нуждается в дальнейшей доработке.

ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ МОНОЦИТОВ И МАКРОФАГОВ

Известно, что моноциты периферической крови функционально неоднородны и обладают различным эффекторным потенциалом. Среди моноцитов различают «классические» CD14++CD16- клетки, предназначенные для фагоцитоза, «промежуточные» моноциты CD14++CD16+, осуществляющие иммунорегуля- торную функцию и взаимодействие с Т-лимфоци- тами, и «неклассические» клетки CD14+CD16++, обладающие высоким аффинитетом к эндотелию и получившие название «патрулирующих» [12]. Первая субпопуляция моноцитов активно секре- тирует интерлейкин (IL) 6, IL-8, IL-10; вторая - IL-8 и чуть меньше IL-1P, IL-6; последняя - преимущественно IL-1P, IL-8, фактор некроза опухоли (TNF) а ив меньшей степени IL-6. В тканях моноциты трансформируются в макрофаги. При этом точно неизвестно, как соотносятся между собой субпопуляции моноцитов и макрофагов. Предполагается, что за счет классических моноцитов пополняется пул резидентных макрофагов, промежуточные клетки дифференцируются в DC миелоидного происхождения, а неклассические моноциты - в провоспалительные макрофаги [13].

«Классическая» активация макрофагов, приводящая к поляризации их созревания в направлении М 1-клеток, индуцируется интерфероном (IFN) у, продуцируемым активированными CD4+ лимфоцитами и натуральными киллерами (NK), а также другими провоспалительными медиаторами, такими как TNFa и бактериальный липо- полисахарид (LPS) [14]. Как правило, М1-макро- фаги отличаются выраженной цитотоксической и антимикробной активностью, опосредованной продукцией активных форм кислорода, азота и провоспалительных цитокинов (IL-1P, IL-6, IL-12, IL-23, TNFa), характеризуются низкой секрецией IL-10. Макрофаги первого типа индуцируют ТЬ1-ответ и обеспечивают защиту от внутриклеточных патогенов и опухолевых клеток [15]. Основными факторами дифференцировки и гуморальными продуктами регуляторных М2-ма- крофагов являются CCL18, IL-4, IL-10 и трансформирующий фактор роста (TGF) р. CCL18 - это белок, принадлежащий к семейству CC-хе- мокинов. Первоначально CCL18 был известен как AMAC-1 (alternative macrophage activation- associated CC chemokine-1). Он продуцируется макрофагами и DC врожденного иммунитета, способствует дифференцировке моноцитов в М2-макрофаги, а также является их специфическим маркером и секреторным продуктом [16-19]. Секреция М2-макрофагами TGFP определяет их участие в фиброгенезе и хроническом пролиферативном воспалении. Различные формы макрофагов с фенотипом М2 характеризуются низкой продукцией IL-12 и IL-23, экспрессируют большое количество фагоцитарных рецепторов маннозного и галактозного типа [20-22].

Если классический фенотип активированных М1-макрофагов хорошо описан в литературе, то данные относительно клеток с фенотипом М2 достаточно противоречивы. Часто альтернативно активированные М2-макрофаги разделяют на три субпопуляции: М2а, М2Ь и М2с [23].

Макрофаги с фенотипом М2а дифференцируются при действии IL-4 или IL-13. Они участвуют в активации реакций Th2-зависимого иммунного ответа. Показано, что М2а-клетки играют основную роль в противогельминтном иммунном ответе, пролиферации соединительной ткани и заживлении ран при повреждении гельминтами, а также способствуют привлечению эозинофилов в очаг поражения паразитами (возможно, за счет выделения лейкотриена В4) [24]. Фенотип М2Ь формируется при действии иммунных комплексов в сочетании с IL-1P или LPS, при этом поляризация макрофагов связана с активацией tolllike рецепторов (TLR) и рецептора к IL-1 (IL-IR). Макрофаги с фенотипом М2Ь участвуют в регуляции (подавлении) иммуновоспалительных процессов, способствуют активации ТЬ2-зависимых реакций. Образование клеток с фенотипом М2с происходит под влиянием IL-10, TGFP или глюкокортикоидов. Макрофаги типа М2с активируют синтез межклеточного матрикса и участвуют в ремоделировании тканей. Макрофаги с фенотипами М2а и М2Ь обычно проявляют противовоспалительную активность. Макрофаги типа М2с обладают большим сходством с Ml-макрофагами за исключением того, что вместо провоспали- тельных цитокинов секретируют IL-10 [20, 24].

Функциональный фенотип моноцитов и макрофагов пластичен и определяется экспрессией поверхностных рецепторов и профилем образуемых цитокинов (экспрессия генов цитокинов, содержание цитокинов внутри клетки и уровень их секреции во внеклеточную среду), активацией ядерных транскрипционных факторов сигнальных путей, природой антигена, его иммуногенно- стью, локальным цитокиновым статусом микроокружения клеток [2, 25, 26]. Рецепторы являются ключевыми в функциональном отношении мембранными молекулами моноцитов/макрофагов. К ним относятся TLR, предназначенные для распознавания PAMP, и рецепторы лектиновой группы, в частности маннозный рецептор (CD206), характерный для М2-макрофагов и слабо экспрессирующийся на моноцитах. И на моноцитах, и на макрофагах (преимущественно М1) присутствуют лектиновые рецепторы DC-SIGN (dendritic cell- specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing non-integrin) - CD209 и лектин-1. Функционально важную группу поверхностных молекул моноцитов (макрофагов) составляют молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC) и кости- муляции. Экспрессия молекул МНС типа II усиливается при активации клеток, в роли костиму- лирующих выступают молекулы CD80 и CD86, которые принято считать маркерами М1-макро- фагов. CD86 появляется на поверхности клетки только после активации, а CD80 экспрессируется конститутивно, но при получении активационного сигнала ее экспрессия повышается [20, 27, 28].

Наибольший интерес представляют scavenger- рецепторы («мусорщики»), к которым, в частности, относятся молекула MSR (macrophage scavenger receptor) - CD36, обладающая сродством к коллагену, маннозный рецептор CD206, stabilin-1 (опосредует процессы поглощения фагоцитируемых объектов и их транспорт в эндосо- мально-лизосомальную систему), SR-A (CD204), SR-MARCO (экспрессируется преимущественно на резидентных макрофагах), общий мембранный маркер М1- и М2-макрофагов CD68 и др. [29-34].

Интересно, что М1- и М2-макрофаги различаются по профилю экспрессируемых хемокинов. Классическая активация макрофагов LPS приводит к экспрессии генов провоспалительных хемо- кинов (CXCL8, CXCL9, CCL2, CCL3). При альтернативной активации IL-4 и IL-13 селективно индуцируют синтез CCL17, CCL22 и CCL24, а IL- 10 - CCL16 и CCL18 [3]. S. Gordon (2003) показал, что функциональная активность М1-клеток опосредуется через продукцию хемокинов, являющихся хемоаттрактантами для ТЬ1-лимфоцитов (например, CXCL9 или CXCL10), в то время как М2-макрофаги секретируют CCL18 и CCL22 - хемокины, проявляющие хемотаксические свойства в отношении ТЬ2-лимфоцитов и регуляторных Т-клеток [10]. Функциональный фенотип макрофагов определяет не только спектр продуцируемых ими хемокинов, но и экспрессию хемокиновых рецепторов на клетках. Так, на М1-макрофагах преобладает экспрессия CCR7. М2-макрофаги, активированные IL-4, характеризуются высокой экспрессией CXCR1 и CXCR2, в то время как клетки М2, активированные IL-10, несут на своей поверхности CCR2 и CCR5 [3, 35].

Таким образом, макрофаги различных субпопуляций обладают разнонаправленными эффектами. С одной стороны, они участвуют в процессах, связанных с деструкцией тканей в очаге воспаления при выполнении эффекторной функции, с другой - выполняя регенераторную функцию, участвуют в процессах заживления.

МАКРОФАГИ ЛЕГКИХ И ИХ ЗАЩИТНАЯ ФУНКЦИЯ

Легочная система макрофагов состоит из нескольких субпопуляций, которые находятся в разных анатомических отделах легких, включая дыхательные пути, альвеолярные пространства и резидентную легочную ткань. Альвеолярные макрофаги составляют более 90% популяции легочных макрофагов. Традиционно их источником считаются клетки-предшественницы костного мозга. AM имеют своеобразный фенотип, проявляют низкий уровень экспрессии фагоцитарного рецептора CD11b, но высокий уровень экспрессии интегрина CD11c и лектина SiglecF, что позволяет различать их среди других миелоидных клеток ткани легкого. M. Guilliams с соавт. (2013) на мышиной модели установили, что AM образуются из моноцитов крови плода под влиянием колониестимулирующего фактора гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF), но в период постнатального развития поддержание популяции АМ во многом зависит от их способности к самообновлению [36]. Следовательно, в целом популяция макрофагов легких в основном поддерживается самообновлением легочных AM путем локальной пролиферации. Такая пролиферация является гомеостатической и активируется во всех случаях дефицита иммунокомпетентных клеток. Местная пролиферация АМ при гомеостатическом истощении их резерва зависит как от GM-CSF, так и от M-CSF (колониестимулирующего фактора макрофагов), но при этом не зависит от сигналов, генерируемых действием IL-4 [37]. Таким образом, GM-CSF и M-CSF одновременно контролируют пролиферацию и дальнейшее выживание AM. Наряду с этим дифференцировка AM и их основные функции, включая фагоцитоз и катаболизм поверхностно-активных веществ, контролируются преимущественно GM-CSF [38].

АМ экспрессируют три класса рецепторов для Fc-фрагмента антител класса IgG: FcyRI (CD64), FcyRII (CD32) и FcyRIII (CD16) [39]. Первые два из этих рецепторов экспрессируют также моноциты крови, третий же является особенностью АМ. Между моноцитами и АМ имеется различие и по экспрессии рецепторов для белков системы комплемента (CR). Так, на АМ усилена экспрессия CR4 при ослабленной экспрессии CR3 и CR1. АМ отличаются от моноцитов крови сниженной экспрессией адгезивных молекул LFA1 (Lymphocyte function-associated antigen 1) и отсутствием на мембране белков семейства интегринов. Однако по уровню экспрессии антигенов гистосовместимости МНС АМ не уступают моноцитам крови. АМ координируют противомикробную защиту посредством экспрессии scavenger-рецепторов, комплемента, Р-гликана, маннозы, которые облегчают фагоцитарную функцию AM, генерируют активные формы азота и кислорода, участвующие в защите от микробной инфекции [40]. AM являются центральными регуляторами редукции воспаления, благодаря их способности поглощать апоптотические клетки в ходе эффекторной фазы иммунного ответа в легких [41].

РОЛЬ МАКРОФАГОВ В ИММУНОПАТОГЕНЕЗЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЛЕГКИХ

Особое место среди заболеваний органов дыхания занимают туберкулез легких, острая пневмония, хронические неспецифические болезни легких, особенно хронический бронхит, хроническая обструктивная болезнь легких. Слизистая оболочка респираторного тракта - обширная поверхность для внедрения в организм человека болезнетворных микроорганизмов и токсичных веществ. Ранний иммунный ответ на бактериальные инфекции запускает активацию экспрессии генов, участвующих в поляризации созревания Ml-макрофагов. К ним относятся гены, кодирующие цитокины, такие как IL-15, хемокины (CCL2, CCL5 и CXCL8) и хемокино- вый рецептор CCR7. Другие Ml-связанные гены кодируют ферменты индоламин-2,3 диоксигеназу (IDO) и NO-синтазу 2 (NOS2), которые участвуют в микробицидной активности макрофагов, и костимулирующие молекулы группы B7 - CD80 и CD86. Вероятно, М1-активация необходима как общий «сигнал тревоги» против бактерий, индуцирующих активность макрофагов, поскольку большинство генов провоспалительных цитокинов экспрессируются независимо от вида бактерий. Поляризация макрофагов в направлении М1 обычно связана с включением защитной функции иммунной системы при острых инфекционных заболеваниях. Например, Listeria monocytogenes,, которая вызывает заболевание у пациентов с ослабленным иммунитетом и беременных женщин, индуцирует программу активации Ml-клеток, что способствует образованию бактериальной фагосомы и стимулирует внутриклеточное уничтожение бактерий in vitro и in vivo [42].

Хроническое течение инфекционных заболеваний легких связано с перепрограммированием макрофагов в направлении профиля M2. Один из примеров, подтверждающих такую дифферен- цировку макрофагов, был продемонстрирован A. Joshi и Т. Raymond (2008). По данным авторов, в результате заражения Schistosoma mansoni у мышей развивался легочный фиброз, что свидетельствует об участии М2-клеток в патогенезе патологического процесса. У мышей с легочным гранулематозом, инфицированных Schistosoma mansoni, макрофаги, полученные из костного мозга, экспрессировали больше CCL18 и MSR CD36 (маркеры макрофагов с фенотипом М2) и меньше iNOS, CCL3, MIP-2, TNFa и IL-12 (маркеры клеток с фенотипом Ml). Авторами показано, что по сравнению с наивными М0-макрофагами макрофаги, дифференцированные в условиях ^2-зависимого иммунного ответа при инфекции Schistosoma mansoni, проявляют повышенную реактивность на присутствие специфических агонистов TLR, активирующих экспрессию генов цитокинов как Ml-, так и М2-макрофагов [43].

При идиопатическом легочном фиброзе в альвеолярной ткани определяются преимущественно цитокины ТЬ2-профиля, которые способствуют пролиферации, дифференцировке и секреторной активности фибробластов, эпителиальных клеток, Т-клеток и макрофагов. У человека и мышей на фоне этой патологии, по данным иммуногистохимических исследований, среди клеток бронхоальвеолярного лаважа преобладают макрофаги с фенотипом М2. Однако на экспериментальной модели фиброза при развитии силикоза у мышей показано отсутствие преимущественной поляризации созревания макрофагов по какому-либо фенотипу, также как и отсутствие поляризации дифференцировки Т-клеток в направлении ТЬ1 или ТЬ2 [44].

Хронический бруцеллез характеризуется поражением всех органов и систем человека, при этом в патологический процесс вовлекаются дыхательные пути. После заражения мышей Brucella abortus D. Fernandes и J. Jiang (1996) обнаружили, что хронический бруцеллез связан с опосредованной IL- 10 М2-поляризацией макрофагов. В ходе эксперимента показано, что нейтрализация IL-10 и IL-4 рекомбинантными антагонистами у инфицированных мышей способствовала уничтожению Brucella abortus макрофагами за счет активации продукции IFNy и конверсии макрофагов в М1-клетки [45].

Фенотип макрофагов в очаге воспаления не всегда соответствует их классификации по функциональной активности. Различные виды стрептококков могут вызывать менингит, пневмонию, эндокардит и некротизирующий фасциит у людей и животных. При первичном инфицировании бактериями семейства стрептококков обычно развивается острая воспалительная реакция с преобладанием ТЬИ2-зависимого пути активации врожденного иммунитета с участием М1-макро- фагов [46]. Человеческие и мышиные макрофаги различаются по своим реакциям на Streptococcus pyogenes. У людей этот возбудитель индуцирует М1-клетки, характеризующиеся повышенной экспрессией мРНК хемокинов CCL2, CCL5, CXCL8 и CXCL10 [47]. У мышей Streptococcus pyogenes стимулирует необычную программу активации, которая объединяет профили М1 и М2 диффе- ренцировки макрофагов [48].

Пневмония, вызванная Streptococcus pneumoniae, - инфекционное заболевание легких с высокой летальностью, особенно среди младенцев и пожилых людей. На его долю приходится 1,6 млн смертельных исходов во всем мире (из них 1 млн - среди детей), преимущественно в развивающихся странах [49].

Streptococcus pneumoniae - основной возбудитель внебольничной пневмонии, менингита, среднего отита, синусита. В редких случаях пневмококк может вызывать инфекции другой локализации (эндокардит, септический артрит, первичный перитонит, флегмоны и др.) [50].

А.Kadioglu и соавт. (2004) были рассмотрены механизмы иммунной защиты от пневмококков при их проникновении в АМ, включающие активацию нескольких факторов: гомеостатическую пролиферацию альвеолярных макрофагов (М1 и М2), инфильтрацию очага воспаления нейтрофилами, активацию системы комплемента и CD4+ Т-кле- ток с развитием воспалительного адаптивного иммунного ответа [51].

Т. Menter и соавт. (2014) было проведено исследование причин повышенной восприимчивости к Streptococcus pneumoniae и смертности от пневмонии в зависимости от возраста пациентов. В результате оценки состава клеток в очаге воспаления (нейтрофильных гранулоцитов и различных субпопуляций лимфоцитов и макрофагов) методом иммуногистохимического анализа на образцах легочной ткани у молодых пациентов, больных среднего возраста и пожилых людей со стрептококковой пневмонией выявлено более высокое содержание нейтрофильных гранулоцитов у пожилых людей. Напротив, у молодых и пациентов среднего возраста, по сравнению с пожилыми пациентами, обнаружено большее содержание АМ с фенотипом CD11c+ и М1-макрофагов (CD14+HLA-DR+). При этом не установлено существенной разницы в отношении количества М2-макрофагов и лимфоцитов [52]. Было сделано предположение, что программа активации макрофагов с фенотипом М1 у более молодых пациентов связана с эффективной защитной функцией иммунной системы при развитии стрептококковой пневмонии. Однако чрезмерная или продолжительная М1-активация может иметь негативный характер, усиливая повреждающие эффекты воспаления.

МАКРОФАГИ И МИКОБАКТЕРИАЛЬНАЯ ИНФЕКЦИЯ. МЕХАНИЗМЫ УСКОЛЬЗАНИЯ MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS ОТ ФАГОЦИТОЗА

Активный туберкулез может возникать непосредственно после инфицирования или за счет реактивации латентной инфекции, которая ограничена гранулемами. Дальнейшее развитие и поддержание воспаления внутри гранулемы зависят от эффективности специфического противотуберкулезного иммунного ответа, механизмы которого окончательно не раскрыты. У иммуно- компрометированных пациентов инфицирование Mycobacterium tuberculosis (Mtb) может привести к развитию остропрогрессирующих форм туберкулеза легких.

Существует гипотеза, что микобактерии модулируют активацию М2-макрофагов, чтобы эффективно использовать гранулему как источник своего существования [53, 54].

Кроме того, Mtb в случае презентации антигена DC взаимодействуют с последними через рецептор DC-SIGN (CD209), подавляя передачу ТЬИ2-зависимого сигнала. Показано, что взаимодействие лиганда с TLR2 опосредует процесс созревания, активации DC и запуск иммунного ответа, что характерно для иммуногенных DC, активация же CD209-зависимой сигнальной трансдукции, напротив, способствует формированию толерогенных DC и, как следствие, нарушению экспрессии костимулирующих молекул [55]. L. Balboa и соавт. (2013) обнаружили, что CD16-негативные моноциты дифференцируются в DC с фенотипом CD1a+DC-SIGN^hlgh, обеспечивая эффективный ответ на Mtb, а CD16-позитивные моноциты -- в DC с фенотипом CD1a-DC-SIGN^low, характеризующиеся слабой презентацией микобактериальных антигенов. При этом у больных туберкулезом легких отмечалось увеличение количества CDW-позитивных клеток до 40% от общего числа моноцитов в крови. Снижение численности CD16+ клеток ассоциировалось с дифференцировкой моноцитов в CD1a+DC-SIGN^hlgh дендритные клетки [56].

М. Benoit с соавт. (2008) на нескольких мышиных моделях показано, что в раннюю фазу иммунного ответа против Mtb доминирует М1-поляризация макрофагов и по течению она напоминает клиническую картину, развивающуюся у пациентов с активным туберкулезом легких [57]. Выявлено, что у мышей в структуре гранулемы макрофаги с фенотипом М1 преобладают между 7-м и 30-м днями после экспозиции Mtb- антигена, при этом в гранулеме обнаруживается высокий уровень IFNy и 1NOS [58]. В целом диф- ференцировка макрофагов в направлении М1 является частью «общей реакции хозяина» против внутриклеточных бактерий и характеризуется высокой экспрессией М1-клетками lNOS с последующим образованием оксида азота (NO), секрецией провоспалительных цитокинов и хемокинов, высвобождением протеолитических ферментов и антимикробных пептидов, усилением фагоцитоза и развитием токсичной для Mtb внутриклеточной среды [59]. Учитывая эту враждебную среду, созданную Ml-макрофагами, неудивительно, что Mtb разработали стратегии, препятствующие М1-поляризации.

Исследованы некоторые механизмы ускользания Mtb от повреждающего действия клеток врожденного иммунитета. Так, B. Miller и соавт. (2004) выявили, что некоторые виды Mtb способны нейтрализовать эффекторные молекулы Ml-макрофагов. Например, Mycobacterium bovis bacillus Calmett e-Guerin препятствует поступлению NOS2 в фагосомы и ингибируют высвобождение NO [60]. На поздних стадиях инфекции количество альтернативно активированных макрофагов увеличивается, что приводит к нарушению продукции NO и способствует выживанию Mtb [61]. Кроме того, обнаружено, что вирулентность Mtb в значительной степени определяется наличием у возбудителя кластера генов ESX-3, экспрессия которых приводит к подавлению созревания фагосом [62]. Микобактерии блокируют активацию Ml-макрофагов через секрецию факторов вирулентности. Это было продемонстрировано на выделенном антигене ESAT-6 из Mtb, который ингибирует активацию фактора транскрипции NF-кВ и IRF (интерферон-регулирующие факторы) через TLR2-зависимые механизмы [63]. В результате макрофаги становятся неспособными разрушать высоковирулентные штаммы Mtb, при этом Mtb может ингибировать транскрипцию генов IFN с привлечением IL-6 [64]. Несмотря на то, что IL-6 связывают с Ml-активацией, он может принимать участие и в ограничительных реакциях иммунного ответа [65].

В процессе клеточно-опосредованного иммунного ответа на Mtb синтезируется IFNy, который активирует макрофаги и другие клетки противотуберкулезной защиты - гранулоциты, натуральные киллеры. Для киллинга Mtb в цитозоле макрофага под влиянием IFNy формируется аутофаголизосома, и возбудитель разрушается в ней ферментами лизосомных гранул. Вместе с тем Mtb обладают свойством блокировать фаго- сомно-лисозомное слияние. Так, в ответ на активацию TLR и синтез макрофагами IL-lЯ включается механизм аутофагии. IL-lЯ восстанавливает нарушенный микобактериями процесс созревания фагосомы путем возобновления продукции PI(3) P (фосфатидилинозитол-3-фосфата) - важного участника TLR2-зависимого сигнального пути. В ответ Mtb секретирует цинкметаллопротеа- зу ZmpA, которая ингибирует продукцию IL-lЯ макрофагами, что подавляет синтез PI(3)P и вновь замедляет созревание фагосом. Таким образом, вероятность внутриклеточного выживания бактерий остается высокой и определяется исходом длительного противостояния патогена и организма хозяина [62].

Mtb перепрограммируют М1-макрофаги в М2-клетки путем секреции иммуносупрессорного медиатора IL-10. Обнаружено, что Mtb могут влиять на все сигналы, зависящие от TLR, и ограничивать провоспалительный ответ путем направленной индукции секреции IL-10 через рецептор CD209 на DC [66, 67]. Показано, что М2-макро- фаги человека, генерированные в присутствии M-CSF, характеризуются высокой секрецией IL- 10 на фоне дефицита продукции IL-12, IL-1P, IL-6 и TNFa в ответ на стимуляцию LPS, мико- бактериальными антигенами, зимозаном А или IFNy в комбинации с CD40L [68].

В целом АМ характеризуются низкой фагоцитарной активностью и способностью ингибировать активацию Т-клеток. Толерогенные свойства АМ определяются эффектами TGFP, который образуется альвеолярными эпителиальными клетками и подавляет фагоцитарную, антигенпрезенти- рующую и провоспалительную активность АМ [69]. Ранее предполагалось, что макрофаги теряют рецептор к TGFP в процессе дифференциров- ки [70, 71]. Однако выявленные изменения экспрессии мРНК рецептора к IL17BR в макрофагах при действии TGFP позволили предположить, что в определенных условиях макрофаги сохраняют способность отвечать на TGFP [72].

Способность макрофагов подвергаться супрессорному влиянию TGFP имеет важное значение в патогенезе развития и генерализации туберкулезной инфекции. Так, ранее нами были установлены молекулярные механизмы иммуносупрессии при туберкулезе легких, связанные с антиген-зависимой генерацией и активацией регуляторных Т-клеток, генетически детерминированной гиперпродукцией ингибиторных цитокинов - TGFP и IL-10 [73, 74].

Отмечено участие scavenger-рецепторов клеток врожденного иммунитета в регуляции адаптивного иммунного ответа при туберкулезе легких путем направленной дифференцировки Т-хелпе- ров после распознавания ими антигенного пептида. Так, Zhipeng Xu и соавт. (2017) на мышиной модели туберкулезной инфекции показали, что экспрессия PRR (паттерн-распознающего рецептора) класса А (CD204) регулируется патогеном и подавляет транслокацию в ядро IRF-5, сдвигая поляризацию макрофагов от М1 к М2, и тем самым переключает адаптивный ответ Т-хелперов с ТЫ-пути на ТЬ2-путь [30].

Таким образом, с одной стороны, при туберкулезе легких макрофаги находятся в микроокружении, содержащем комбинацию противовоспалительных и супрессорных цитокинов, которые могут способствовать их дифференци- ровке в М2-клетки с соответствующим функциональным фенотипом. С другой стороны, Ы1Ь обладают свойствами, подавляющими М1-поля- ризацию макрофагов. Экспрессия Бсауе^ег-ре- цепторов на М2-макрофагах оказывает модулирующее влияние на дифференцировку Т-лимфоцитов, способствует диссеминации Ы1Ь (при развитии ТЬ2-иммунного ответа) и патологическому ремоделированию легочной ткани, ее фиброзу (при развитии Treg-иммунного ответа) [30, 75, 76].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

макрофаг иммунитет защитный