Macrophages and anti-tuberculosis immunity (literature review).pdf Введение Макрофаги - главные эффекторные клетки в защите организма от патогенов. Они играют ключевую роль в организации как врожденных, так и адаптивных иммунных реакций, а также регулируют ремоделирование и процессы репарации поврежденных тканей [1, 2]. Макрофаги универсальны и пластичны, способны к быстрой конверсии функционального фенотипа в тканях [3-5]. Такая гетерогенность определяется свойством макрофагов 33 Е.Г. Чурина, А.В. Попова, О.И. Уразова и др. реализовывать разные программы активации в ответ на различные стимулы: цитокиновые сигналы и сигналы, связанные с повреждением клетки или проникновением в организм паттернов патогенности. При классической активации макрофаги поддерживают течение острого воспалительного Т-клеточ-ного иммунного ответа, одновременно осуществляя эффекторную функцию (М1-активация). При альтернативной активации макрофаги приобретают толерогенный фенотип, в результате происходит их функциональная перестройка, и они начинают выполнять супрессорную функцию, способствуя фиброгенезу, пролиферативным процессам и регенерации тканей (М2-акти-вация) [6, 7]. В последнем Глобальном докладе ВОЗ о туберкулезе сообщается, что в 2018 г. в целом снизилось число случаев смерти от туберкулеза: умерли 1,5 млн человек по сравнению с 1,6 млн в 2017 г. Тем не менее заболеваемость остается высокой: в 2018 г. около 10 млн человек в мире заболели туберкулезом [8]. Другая проблема - формирование у Mycobacterium tuberculosis (Mtb) резистентности к противотуберкулезным средствам (ПТС). Вариант течения туберкулеза с широкой лекарственной устойчивостью, когда Mtb не реагирует ни на один из существующих антибиотиков, зарегистрирован в 117 странах мира [9]. Макрофаги играют важную роль в механизмах успешной реализации иммунной защиты при проникновении Mtb в слизистые оболочки дыхательных путей. Они запускают острое воспаление с быстрым включением механизмов врожденного иммунитета, воспалительного и цитотоксического Т-клеточных иммунных ответов [10]. В дальнейшем иммунологический контроль инфекции, вызванной Mtb, зависит от направления дифференцировки макрофагов и эффективности воспалительного клеточного иммунного ответа, реализуемого CD4+ Т-лимфоцитами-хелперами (Th) первого типа - Th1 [11]. Переключение фенотипа макрофагов на противовоспалительный - М2, способствует хронизации и персистенции туберкулезной инфекции. Возможно, поляризация фенотипа предшественников макрофагов -моноцитов - происходит еще в кровотоке под влиянием комплекса цитокинов и ростовых факторов [12, 13]. Механизмы врожденных иммунных реакций при туберкулезе легких (ТБ) требуют более подробного рассмотрения c помощью анализа рецепторного репертуара макрофагов. Наибольший интерес представляют скавенджер-рецепторы («мусорщики») моноцитов / макрофагов, к которым относят маннозный рецептор CD206, скавенджер-рецептор типа А - SR-A (CD204), мембранный маркер CD163 [13-16]. В структуре цитокинов, секретируемых М1 -макрофагами, наиболее значимыми являются провоспалительные медиаторы интерлейкин (IL)-1P и IL-6, вызывающие развитие острого воспаления. IL-1P играет решающую роль в успешном иммунном ответе организма на Mtb при клинической манифестации ТБ, способствует дифференцировке наивных Т-хелперов в направлении Th1/Th17 и активирует биосинтез белков острой фазы воспаления в печени [17-19]. Известно, что избыточная секреция IL-6 макрофагами при остропрогрессирующем деструктивном ТБ может приводить к развитию «цитокинового шторма» [20, 21]. 34 Макрофаги и противотуберкулезный иммунитет Цитокиновый профиль М2-макрофагов представлен преимущественно IL-10 и трансформирующим фактором роста (TGF)-p. IL-10 - плейотропный цитокин, который оказывает как противовоспалительное, так и стимулирующие действие на различные иммунокомпетентные клетки и способствует поддержанию иммунного гомеостаза [22]. TGF-P играет важную роль в контроле над интенсивностью иммунного ответа, пролиферацией клеток, репаративными процессами, ангио- и фиброгенезом [23-25]. Направление дифференцировки макрофагов, вероятно, определяется не только цитокиновым микроокружением и особенностями антигена, но и системным цитокиновым статусом организма. По-прежнему открытыми остаются вопросы, связанные с механизмами, обеспечивающими пластичность, поляризацию и активацию макрофагов при туберкулезной инфекции. Особенности врожденного противотуберкулезного иммунитета Макрофаги - самые древние иммунокомпетентные клетки, представляющие собой гетерогенную популяцию резидентных профессиональных фагоцитов и антигенпрезентирующих клеток. Для борьбы с инфекционными агентами они применяют один из ключевых механизмов уничтожения патогенов - фагоцитоз [26, 27]. Анализ публикаций ведущих научных коллективов свидетельствует, что моноциты и тканевые макрофаги - клетки, которые первыми определяют направление иммунного ответа на стимулы, вызывающие развитие воспалительного процесса при самых разных видах патологии как инфекционного, так и неинфекционного генеза [28-31]. Разрушающее действие макрофагов запускается благодаря активации клеток различными провоспалительными стимулами. Макрофаг является «конечной точкой» для многих фагоцитированных микробов, но в то же время может служить нишей внутриклеточного выживания для некоторых из них. Mycobacterium tuberculosis является ярким представителем бактерий, которые разработали тактику выживания внутри макрофага [32, 33]. Возбудитель туберкулеза преимущественно находится в макрофагах хозяина и изменяет их клеточную физиологию, поддерживая при этом собственный рост и размножение [34]. Путем включения модуляции фагоцитарных механизмов макрофага, вмешиваясь в процесс иммунной активации, Mtb превосходно уклоняется от гибели в ходе фагоцитоза и таким образом успешно функционирует в течение длительного времени внутри клетки [32]. Mtb распространяются от инфицированных и выделяющих во внешнюю среду бактерии людей через дыхательные пути. Система локального иммунитета органов дыхания представлена бронхоальвеолярной лимфоидной тканью (BALT), морфологическими элементами которой являются дендритные клетки и относящиеся к клеткам врожденного иммунитета лимфоциты и альвеолярные макрофаги, белки внеклеточного матрикса и антимикробные пептиды. Альвеолярные макрофаги, будучи первыми клетками, которые сталкиваются с Mtb в легких, играют решающую роль в сдерживании их роста [35]. Для реализации защитной функции иммунной системы против 35 Е.Г. Чурина, А.В. Попова, О.И. Уразова и др. патогена происходит тесное взаимодействие врожденного и адаптивного иммунитета, а также их взаимная регуляция. После вдыхания микобактерий происходит их распознавание макрофагами и дендритными клетками с помощью паттерн-распознающих рецепторов (PRR), к которым относятся и Toll-подобные рецепторы (TLR). Наиболее важную роль в распознавании бактериальных продуктов Mtb играет TLR-2 [36]. В очаге воспаления бактериальные компоненты и продукты, взаимодействуя с PRR-рецепторами, индуцируют синтез макрофагами провоспалительных цитокинов (интерлейкина (IL)-1, IL-6, IL-8, IL-12, IL-18, фактора некроза опухоли (TNF) а), стимулирующих дифференцировку наивных Т-хелперов в направлении Th1-клеток, которые связываются с рецепторами на других макрофагах, лимфоцитах и эндотелиальных клетках. Активированные дендритные клетки и макрофаги приступают к фагоцитозу и упаковке бактерий в фаголизосомы, где они подвергаются токсическому лизису [37]. Инфицированные альвеолярные макрофаги проникают в ткани легких, тем самым усиливая провоспалительный ответ, который приводит к образованию ряда хемокинов, важную роль из которых отводят хемокину CCL2 и макрофагальному белку-хемоаттрактанту 3 (Macrophage Chemotactic Protein-3, МСР-3). Эти хемокины - основной секреторный продукт интерстициальных макрофагов; именно они обеспечивают наиболее прочную и длительную адгезию макрофагов, пополняемых моноцитами крови [38, 39]. Провоспалительный ответ врожденного иммунитета сохраняется до развития адаптивного иммунного ответа. В то же время макрофаги эмигрируют в средостенные лимфатические узлы, где презентируют бактериальные молекулы через молекулы главного комплекса гистосовместимости MHC-I и MHC-II CD4+ и CD8+ T-клеткам, после чего происходят активация и клональная пролиферация Т-клеток. Таким образом, реализуется связь врожденного и адаптивного иммуннитета при туберкулезе легких. Активированные Т -клетки подвергаются клональной экспансии и мигрируют из лимфатических узлов в легкие, к очагу инфекции. По прибытии в очаг поражения Т-клетки начинают секретировать интерферон (IFN) у, который является ключевым цитокином в последующей активации микроби-цидного механизма макрофагов. IFN-y индуцирует выработку NO через ин-дуцибельную NO-синтазу (iNOS) [40-42]. На мышиной модели ТБ было изучено, что приобретенный иммунный ответ формируется через 3-4 недели и зависит от скорости переноса антигена Mtb макрофагами и дендритными клетками в дренирующие лимфоузлы для инициации ответа Т-клеток [43, 44]. Для элиминации Mtb врожденный и адаптивный иммунитеты объединяются и активно взаимодействуют между собой, но это не приводит к полной эрадикации антигена, что связано с особой тактикой уклонения Mtb от иммунной системы, которая вырабатывалась многие годы в процессе контакта бактерий с организмом хозяина [44]. Большинство людей остаются латентными носителями Mtb, при этом бактерии сдерживаются иммунным ответом макроорганизма. В результате иммунокомпрометации у таких людей в дальнейшем инфекция может перейти в активное состояние и произойти 36 Макрофаги и противотуберкулезный иммунитет клиническая манифестация ТБ. У небольшой части инфицированных иммунная система изначально не может сдерживать размножение микобактерий, и ТБ развивается очень быстро в виде остропрогрессирующих деструктивных клинических форм [45]. Mtb уклоняется от иммунитета путем разобщения механизмов внутриклеточного уничтожения и презентации антигена макрофагами [33]. Один из способов, с помощью которого Mtb поддерживает стойкую инфекцию в «спящей» гранулеме, заключается в подавлении воспаления и индукции иммунорегуляторного фенотипа в макрофагах [46]. Некоторые исследователи подтверждают способность Mtb повреждать фагосомную мембрану и получать доступ к цитозолю клетки, вызывая некротическую гибель макрофага [47, 48]. Микобактерии также могут вызывать апоптоз макрофагов и ингибировать их IFN-у-опосредованную активацию [21]. Известно, что мыши с дефицитом IFN-y не в состоянии контролировать туберкулезную инфекцию, особи с генетическими дефектами рецептора IFN-y чрезвычайно чувствительны к туберкулезу и заражению микобактериями семейства Bovis, в том числе при воздействии BCG [49]. Таким образом, Mtb - хорошо адаптированная в ходе эволюции факультативная внутриклеточная бактерия, которая научилась управлять стратегиями иммунной защиты хозяина для обеспечения выживания и размножения во враждебной среде. Для понимания ключевых функций макрофагов при ТБ большое значение имеет знание механизмов, которые определяют их активацию, направление дифференцировки и функциональную активность. Особенности взаимодействия Mtb с макрофагами углубленно изучаются, и накопленные новые знания свидетельствуют о том, что популяция макрофагов, участвующих в борьбе с микобактериями, неоднородна. Посредством влияния на клеточное и цитокиновое микроокружение в очаге воспаления Mtb воздействует на функциональную пластичность макрофагов и может модулировать их поляризацию в провоспалительный (М1) или иммунорегуляторный (М2) фенотип [1, 45]. Пластичность и гетерогенность моноцитов и макрофагов. Общая характеристика субпопуляций моноцитов Макрофаги и их клетки-предшественницы - моноциты - обладают высокой пластичностью фенотипических признаков (структурных, метаболических и функциональных). Различия их фенотипа определяются в том числе по экспрессии различного рода иммунологически значимых молекул - мембранных и внутриклеточных, и набору образуемых ими цитокинов, синтез и секреция которых связаны с активацией конкретных ядерных факторов транскрипции и генов в зависимости от природы стимула (антигена), его иммуногенности и локального медиаторного окружения клеток, зависящего от соотношения предсуществующих (до стимуляции) и вновь образованных другими клетками макроорганизма (при стимуляции) гуморальных факторов [7, 50]. 37 Е.Г. Чурина, А.В. Попова, О.И. Уразова и др. Моноциты - мононуклеарные миелоидные клетки, которые развиваются в костном мозге и циркулируют в кровотоке [51]. Показано, что ряд цитокинов влияет на развитие моноцитов, наиболее известным из которых является колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF), также известный как колониестимулирующий фактор-1. Доказательства, подтверждающие его важность, демонстрируют, что циркулирующие моноциты экспрессируют на поверхности рецептор M-CSF [52]. В популяции людей моноциты неоднородны по своей природе и обладают высокой пластичностью. Методом проточной цитометрии выделили три подгруппы циркулирующих моноцитов, которые классифицировали по уровню экспрессии поверхностных рецепторов CD14 и CD16 [53]. Моноциты CD14++CD16-, отличающиеся высокой фагоцитарной способностью, называют «классическими»; моноциты CD14+CD16+, осуществляющие иммунорегуляторную функцию, обозначают как «промежуточные» клетки; в свою очередь, моноциты с фенотипом CD14+CD16++, обладающие высоким сродством к эндотелию и провоспалительными свойствами, были названы «патрулирующими», или «неклассическими» [54]. Классические моноциты в организме человека считаются воспалительными клетками и отличаются высокой экспрессией хемокинового рецептора CCR2 и рецептора хемоаттрактантного белка-1 моноцитов (MCP-1) [55]. Эта популяция клеток составляет наибольший процент циркулирующих моноцитов крови, около 80-95%. Классические моноциты характеризуются высокой фагоцитарной активностью и называются «клетками-мусорщи-ками». Они реализуют свою бактерицидную функцию путем выработки свободных радикалов кислорода и азота, лизоцима, ферментов (миелоперокси-дазы и др.), цитокинов-хемокинов (IL-8, CCL2, CCL3) [56]. Промежуточные моноциты составляют около 2-8% циркулирующих клеток и участвуют в воспалительных ответах за счет производства активных форм кислорода (АФК), TNF-a, IL- ір, а также в презентации антигена Т -клеткам и их пролиферации. Эти клетки экспрессируют CCR2 и были идентифицированы во время цитокин-стимулированной дифференцировки in vitro от промежуточного до неклассического фенотипа [54]. J. Skrzeczynska-Moncznik и соавт. (2010) сообщили об увеличении секреции противовоспалительного цитокина IL-10 промежуточными моноцитами человека при in vitro стимуляции липополисахаридом (ЛПС) [57]. Неклассическая популяция моноцитов составляет от 2 до 11% от общего их числа. Это очень подвижные клетки, которые патрулируют эндотелий в поисках повреждений, обладают провоспалительной активностью и участвуют в регенерации тканей [58]. Провоспалительная активность моноцитов CD14+CD16++ реализуется путем секреции главных цитокинов воспалительной реакции - TNF-a, IL-1 в и IL-12 [56]. Неклассические моноциты характеризуются медленной миграционной активностью за счет отсутствия экспрессии CCR2 на поверхности клеток [59]. Исследования на людях и животных показали, что при развитии воспаления последовательно образуется три субпопуляции моноцитов. При запуске 38 Макрофаги и противотуберкулезный иммунитет сигнала воспаления классические моноциты покидают костный мозг и селезенку и в течение нескольких дней могут подвергаться конверсии в промежуточные, а затем и в неклассические моноциты [60]. Предполагается, что промежуточные моноциты могут быть временной стадией конечной дифференцировки клеток [61]. На сегодня остается открытым и до конца не изученным вопрос, какая субпопуляция моноцитов пополняет тот или иной пул резидентных макрофагов. Предполагается, что регуляторные М2-макрофаги происходят из неклассических моноцитов, промежуточные моноциты дифференцируются в равной степени как в дендритные клетки, так и в М2-макрофаги, а провоспалительные М1 -макрофаги пополняются за счет классических моноцитов [62]. Участие различных субпопуляций моноцитов в патогенезе туберкулезной инфекции Моноциты играют значимую роль в иммунном ответе на Mtb. Пополнение пула резидентных альвеолярных макрофагов происходит за счет активной миграции моноцитов в очаг воспаления [53]. Три подгруппы моноцитов (классические, промежуточные, неклассические) представляют разные стадии дифференцировки макрофагов и, таким образом, играют разные роли в иммунном ответе на Mtb. В литературе представлены данные об участии различных популяций моноцитов в патогенезе ТБ. В своих исследованиях D. Castano (2011) и L. Balboa (2013) сосредоточили внимание на различиях между тремя подгруппами моноцитов у больных ТБ и здоровых людей. Было обнаружено, что у больных ТБ повышалось содержание в крови промежуточных и неклассических моноцитов, а количество классических моноцитов, напротив, снижалось. Поляризация моноцитов в направлении промежуточных клеток -одна из стратегий ускользания Mtb от иммунной защиты, что способствует персистенции инфекции [63, 64]. Установлено, что классические моноциты CD14++CD16- отличаются более высоким индексом миграции в легкие в ответ на паттерны микобактерий и высокой продукцией активных форм кислорода (АФК), таким образом усиливая иммунный ответ при развитии ТБ [65]. Изучено, что Mtb обладают способностью модулировать ответ макрофагов и индуцировать секрецию противовоспалительных цитокинов, таких как IL-10, направляя дифференцировку моноцитов CD14++CD16- по пути M2-макрофагов, тем самым создавая благоприятные условия для внутримакрофагального выживания микобактерий [66]. Моноциты CD14+CD16++ отличаются низкой устойчивостью к Mtb, что связано с продукцией ими минимальных уровней АФК и слабой миграционной способностью в силу отсутствия хемокинового рецептора CCR2 [65]. P. Sampath и соавт. (2018) в результате исследования экспрессии молекул CD16+CD163+ на моноцитах у больных ТБ выявили ее увеличение. Данный фенотип моноцитов может отрицательно влиять на защиту хозяина от Mtb-инфекции, поскольку моноциты CD16+CD163+ 39 Е.Г. Чурина, А.В. Попова, О.И. Уразова и др. характеризуются пониженной продукцией провоспалительных цитокинов и низкой активацией Т-клеток. Также было установлено, что повышение растворимой формы скавенджер-рецептора CD163 в крови и плевральной жидкости у больных с различными формами ТБ коррелирует с тяжестью заболевания и тесно связано с увеличением количестваMtb в мокроте [53]. D. Castano и соавт. (2011) в своих исследования показали, что инфицирование человеческих моноцитов Mtb in vitro влияет на их дифференцировку. Моноциты, инфицированные Mtb, имели меньшее количество гранул, низкую экспрессию молекул MHC класса II, рецепторов CD16, CD36, CD86 и демонстрировали пониженное количество цитоплазматических выступов по сравнению с клетками, дифференцированными при отсутствии микобактерий. Инфицированные клетки продуцировали меньше цитокинов IL-6, IL-10, IL-12p70, TNF-a и высокое количество IL-1P в ответ на стимуляцию бактериальным липополисахаридом (LPS), а также очищенным белком, полученным из Mtb [64]. Фенотипическая и функциональная гетерогенность макрофагов Макрофаги представляют собой чрезвычайно гетерогенные и пластичные клетки, играющие важную роль как в физиологических условиях, так и при развитии воспаления. В начале 1990-х гг. было описано два разных фенотипа макрофагов. Одни из них назывались классически активированными, или воспалительными, макрофагами (M1), а другие - альтернативно активированными, или «заживляющими», макрофагами (M2). В настоящее время известно, что деление макрофагов на две группы условно и является чрезмерно упрощенным описанием их гетерогенности и пластичности. Многие исследователи подчеркивают необходимость рассматривать континуум функциональных особенностей макрофагов при различных патологических процессах [67]. Уникальная способность макрофагов активировать про- или противовоспалительный ответ врожденного иммунитета обеспечивает первичную защиту хозяина от патогенов и способствует поддержанию гомеостаза организма. Для того чтобы подчеркнуть центральную роль в механизмах врожденного иммунитета и непосредственную связь клеток с адаптивным Т -клеточным иммунным ответом макрофаги были обозначены как M1 и M2. Направление поляризации макрофагов: M1 - уничтожение и M2 - восстановление, - имеет решающие значение в возникновении и течении многих заболеваний, в том числе и туберкулеза легких [68]. Фенотипы M1 / M2 обладают разными метаболическими программами, способными влиять на иммунный ответ противоположным образом [3]. Местное микроокружение способно регулировать фенотип и функции макрофагов. При взаимодействии с липополисахаридом (LPS) клеточной стенки возбудителя, а также под влиянием IFN-y и GM-CSF макрофаги приобретают фенотип M1 [69]. Такие макрофаги отличаются высокой фагоцитарной способностью и характеризуются выраженной цитотоксической 40 Макрофаги и противотуберкулезный иммунитет и антимикробной активностью. Макрофаги первого типа индуцируют Th1-зависимый ответ и в высокой степени экспрессируют на своей поверхности антигены MHC-II, молекулы костимуляции CD80 / CD86 и молекулу CD68, благодаря которым происходит усиление взаимодействия макрофагов с наивными Т-лимфоцитами [70]. Классические макрофаги проявляют цитотоксическую и антипролиферативную активность за счет продукции активных форм кислорода и азота, высокой секреции провоспалительных цитокинов: IL-1, IL-6, IL-12, IL-23, TNF-a [67, 71]. Выраженная провоспалительная активность макрофагов направлена на элиминацию патогенов, собственных поврежденных и стареющих клеток, однако эти процессы могут сопровождать тканевую деструкцию [71]. Доказано, что для поляризации макрофагов по пути профиля M1 важна активность преобразователя сигнала и активатора транскрипции 1 (STAT1) в присутствии IFN-y. Кроме того, активность ядерного фактора транскрипции (NF-кБ] необходима для опосредованной LPS-активации М1-макрофагов [72, 73]. Интерферон-регулирующий фактор 5 (IRF5) принимает участие в активации экспрессии генов, связанных с M1-активацией, и, напротив, ингибирует экспрессию генов, связанных с активацией M2 [74]. Благодаря своей высокой пластичности, как только макрофаг принимает определенный фенотип под влиянием соответствующих стимулов, он все еще сохраняет способность изменяться в ответ на новые воздействия микроокружения. Обратимость функционального фенотипа макрофагов является ключевым фактором при заболеваниях, для которых нарушение M1 / M2-баланса играет патогенетически значимую роль [67]. Быстрая конверсия фенотипа макрофагов позволила многим микробам и опухолевым клеткам разработать стратегии, позволяющие избегать эради-кации провоспалительными макрофагами. Например, некоторые бактерии способны модулировать соотношение M1 / M2, стимулируя продукцию трансформирующего фактора роста (TGF) в или IL-10 [75, 76]. Установлено, что многие опухоли с помощью продукции серотонина способствуют поляризации макрофагов в M2-клетки [77]. Вероятно, снижение количества противовоспалительных макрофагов и / или избыточная активация М1-макрофагов могут быть причиной развития аутоиммунного воспаления. При этом разрушающие эффекты АФК, продуцируемых М1-макрофагами, в ходе воспаления приводят к тяжелым повреждениям клеток и тканей [13]. Все больше накопленных знаний о гетерогенности популяции макрофагов указывает на то, что своевременное переключение фенотипа с M1 на M2 и наоборот влияет на клинический исход Mtb-инфекции [78, 79]. Макрофаги, примированные профильным цитокином Th1-лимфоцитов IFN-y в присутствииMtb, поляризуются по пути Ml-клеток и приобретают фенотипы, типичные для классически активированных макрофагов с повышенной экспрессией индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) [80] и ключевых провоспалительных цитокинов: TNF-a и IL-1P [81]. Макрофаги М1, благодаря хорошо развитым механизмам уничтожения патогенов, могут устранять Mtb за счет закисления фагосом и аутофагии [82]. Примечательно, 41 Е.Г. Чурина, А.В. Попова, О.И. Уразова и др. что выживаемостьMtb значительно увеличивается, когда поляризация макрофагов смещена в сторону альтернативно активируемых (M2) макрофагов [83]. Наиболее мощными активаторами макрофагов М2 являются интерлейкины 4 и 13 [80]. M2-макрофаги способны экспрессировать рецепторы к маннозе (CD206), аргиназу-1, активно секретировать противовоспалительные цитокины (IL-10, TGF-P, CCL17, CCL18), но отличаются незначительной секрецией белков семейства IL-12 [84, 85]. Функции альтернативно активированных макрофагов направлены на подавление реакций воспаления. Они участвуют в заживлении очагов повреждения за счет секреции TGF-P и ростовых факторов - эндотелиального (VEGF) и эпидермального (EGF) [86]. Кроме того, TGF-P считается одним из наиболее важных цитокинов, участвующих в поддержании фенотипа M2 за счет способности медиатора подавлять внутриклеточную продукцию NO в этих клетках [67]. Макрофаги M2 модулируют адаптивные Т -клеточные ответы, способствуют дифферен-цировке регуляторных T-клеток и генерации Th-17 лимфоцитов [87]. Большое разнообразие М2-макрофагов стало предпосылкой для их разделения на подгруппы: a, b, c и d. Клетки разделили согласно эффектам следующих стимулов: IL-4 и IL-13 поляризуют макрофаги в фенотип M2a; M2b образуются при действии иммунных комплексов и агонистов Toll-подобных рецепторов; факторами дифференцировки M2c являются IL-10, TGF-P или глюкокортикостероиды; индукторы образования M2d - Toll-подобные рецепторы и агонист аденозинового рецептора A2A [88]. Показано, что транскрипционные факторы STAT-3 / STAT-6 направляют поляризацию макрофагов по фенотипу M2, а экспрессия генов, которые регулируются активностью STAT-6 в присутствии IL-4 / IL-13 способствует высокой экспрессии маннозного рецептора CD206 [89]. Предполагается, что регуляторная популяция макрофагов играет важную роль в поддержании иммунного баланса между острым воспалительным процессом и иммуносупрессией, а также способна контролировать размножение микобактерий [90]. М2-клетки реализуют свои эффекты на поздней стадии воспаления, поскольку они способствуют восстановлению тканей за счет высвобождения факторов роста [85, 91]. Альтернативно активированные макрофаги, обладающие сниженной антигенпрезентирующей функцией, являются клетками-супрессорами Th1 -адаптивного ответа за счет продукции TGF-p и IL-10 [45, 92]. Таким образом, различные фенотипы (субпопуляции) макрофагов обладают разнонаправленными свойствами. С одной стороны, они участвуют в деструкции ткани в зоне воспаления при выполнении ими эффекторной функции, с другой - опосредуют процессы регенерации. Выяснение молекулярных и клеточных механизмов, которые определяют судьбу Mtb в макрофагах, имеет фундаментальное значение для понимания ключевых характеристик этих клеток, которые первыми вступают в борьбу с туберкулезной инфекцией. Детали взаимодействия Mtb и макрофагов продолжают выясняться, и новые данные подтверждают, что популяция макрофагов, участвующих в патогенезе ТБ, функционально и фенотипически неоднородна. 42 Макрофаги и противотуберкулезный иммунитет Роль альвеолярных макрофагов в борьбе с Mycobacterium tuberculosis Макрофаги играют центральную роль в патогенезе микобактериальной инфекции, поскольку они являются основной клеточной нишей для Mtb [93, 94]. Mtb фагоцитируется альвеолярными макрофагами, которые первыми сталкиваются с возбудителем и затем дифференцируются в различные типы макрофагов, пополняемые за счет миграции моноцитов крови в очаг воспаления на ранней стадии инфицирования [82, 95]. В легких описаны две основные популяции макрофагов: альвеолярные макрофаги (AM) и интерстициальные макрофаги (IM). AM происходят из печени плода во время эмбриогенеза, способны к самообновлению на промежуточной стадии дифференцировки М0 и регулируются GM-CSF [96, 97]. В отличие от AM, IM не очень подробно изучены. Считается, что они возникают из промежуточных моноцитов [98, 99]. Исследование с использованием фенотипических маркеров для определения IM через экспрессию молекул-интегринов CD11с и CD11b показало, что эти клетки при Mtb-инфекции рекрутируются в очаг воспаления наряду с АМ [100]. В результате изучения свойств IM в ткани легких мышей было установлено, что при инфицировании животных Mtb они активно продуцируют IL-ір и TNF-a, а также являются iNOS-позитивными, участвуя таким образом в борьбе с инфекцией [101]. Альвеолярные макрофаги - важная часть первой линии защиты респираторного тракта. Ниша, которую они занимают в альвеолярном пространстве, очень велика и позволяет им быть основными «хранителями» легочного гомеостаза. АМ задействуют сразу несколько различных сигнальных путей активации, поэтому быстро реагируют на проникновение инфекционного агента и повреждение эпителия. Для распознавания поврежденных клеток организма и связанных с патогенами молекулярных паттернов (DAMPs и PAMPs соответственно) АМ используют Toll-подобные (TLR), лектиновые и скавенджер-рецепторы, после чего запускают процесс фагоцитоза и начинают генерировать активные формы азота и кислорода [102]. Примечательно, что экспрессия рецепторов-«мусорщиков» класса A (CD 204) на AМ увеличивается, чтобы уменьшить повреждение легких после вдыхания оксиданта [103]. Еще одним интересным фактом является то, что АМ по сравнению с дендритными клетками конститутивно экспрессируют меньше костимулирующих молекул B7 (CD80 / CD86) на поверхности и, таким образом, менее эффективны в представлении антигенов Т -клеткам. Возможно, что это позитивная функция АМ, и она нужна для предотвращения чрезмерного ответа на условно-патогенные антигены и компоненты микробиома [82]. Как уже упоминалось выше, АМ, обладая высокой пластичностью, направляют ответ организма на борьбу с Mtb по двум основным путям: првоспалительному и противовоспалтельному (рис. 1) [104]. Различные популяции макрофагов в легких способны контролировать рост бактерий при инфекции, вызванной Mtb [101]. Высокая экспрессия ска-венджер-рецепторов на макрофагах свидетельствует об альтернативной 43 Е.Г. Чурина, А.В. Попова, О.И. Уразова и др. активации клеток. Альвеолярные М2-макрофаги экспрессируют на своей поверхности скавенджер-рецепторы CD36, CD163, CD204, CD206 [105, 106]. Рис. 1. Участие М1- и М2-макрофагов в противотуберкулезном иммунном ответе: Mbt - Mycobacterium tuberculosis; Th - Т-лимфоциты-хелперы; ЭФ - эозинофилы; НФ -нейтрофилы; NK - натуральные киллеры; TLR - толл-подобные рецепторы; HLA-DR -молекулы главного комплекса гистосовместимости; CD - кластер дифференцировки иммунокомпетентных клеток; TcR - Т-клеточный рецептор; IL - интерлейкин; TGF-P - трансформирующий фактор роста (Р); TNF-a - фактор некроза опухоли (a); IFN-y - интерферон (y); VEGF - фактор роста эндотелия сосудов; EGF - эпидермальный фактор роста; MPO - миелопероксидаза; NO - оксид азота; ROS - активные формы кислорода; Ig -иммуноглобуллины; сплошные стрелки - активирующее влияние; пунктирные стрелки ингибирующее влияние Известно, что при развитии ТБ альвеолярные макрофаги перестают выполнять эффекторные функции и становятся резервуаром, в котором накапливаются микобактерии, возможно, за счет усиленной генерации М2-макрофагов с соответствующим цитокиновым профилем. Изучение фенотипа макрофагов у больных хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) показало, что процентное содержание АМ с экспрессией молекул CD163, CD204 и CD206 у пациентов с ХОБЛ на III и IV стадиях заболевания было значительно выше, чем на стадиях I и II. Исследователи предполагают, 44 Макрофаги и противотуберкулезный иммунитет что макрофаги с фенотипом M2 в легких могут способствовать развитию тяжелой эмфиземы у больных ХОБЛ [107]. Исследование течения острой пневмонии, вызванной Staphylococcus aureus, на мышиной модели показало значительное улучшение выживаемости мышей, у которых на АМ отсутствовали костимулирующие молекулы CD80 и CD86. Это сопровождалось значительным снижением количества провоспалительных цитокинов, включая TNF-a, IL-1P, IL-17 и IL-6, а также увеличением числа жизнеспособных альвеолярных макрофагов [108]. В другой работе по искусственному созданию на мышиной модели инфаркта миокарда к факторам, модулирующим активность макрофагов, относят дендритные клетки. Экспериментально обнаружено, что элиминация дендритных клеток вызвала рост числа моноцитов с провоспалительной активностью и количества М1 -макрофагов, что влекло за собой активацию воспалительной реакции и вызывало деградацию экстрацеллюлярного матрикса за счет снижения числа моноцитов с противовоспалительным фенотипом и М2-макрофагов. Следовательно, дендритные клетки выполняют протективную функцию при воспалении, регулируя соотношение субпопуляций моноцитов и макрофагов и стимулируя восстановление структуры ткани [109]. Установлено, что ключевым маркером макрофагов, который регулирует превращение M1 в M2, является «рецептор-поглотитель» гемоглобина CD 163. Связывание комплексов гемоглобина с гаптоглобином (Hb /Hp) с CD163 приводит к ядерной транслокации транскрипционного фактора NRF2 (фактор, связанный с NF-2) и усилению продукции цитопротекторного белка гемоксигеназы (HO-1), принимающего участие в регуляции воспаления и окислительного стресса. Он способствует секреции IL-10, который усиливает мембранную экспрессию CD163 на макрофагах [110]. В ткани легких мышей были идентифицированы подгруппы интерстициальных макрофагов, которые в стабильном состоянии дифференциально экспрессировали молекулы CD206, главного комплекса гистосовместимости MHC-II и хемокинового рецептора CCR2 [99]. Клетки врожденного иммунитета, прежде всего макрофаги, являются ключевыми защитниками организма человека от Mtb. Они во многом предопределяют баланс основных иммунных процессов при развитии ТБ - активации и супрессии, повреждения и репарации. Изучение функционального фенотипа макрофагов, а также понимание роли каждой субпопуляции в патогенезе туберкулезной инфекции - М1-макрофагов с провоспалительной активностью или М2-клеток с регуляторной функцией, привлекают все больше внимания исследователей. Наиболее важным представляется поиск патологических фенотипов макрофагов, анализ их цитокинсекреторной активности у пациентов с разными клинико-патогенетическими вариантами туберкулезной инфекции. Заключение Вопрос о неоднородности популяции моноцитов / макрофагов хорошо изучен, создана классификация клеток на основе их функциональных 45 Е.Г. Чурина, А.В. Попова, О.И. Уразова и др. возможностей, но роль определенной популяции клеток в прогрессировании и исходах различных заболеваний до конца еще не раскрыта. Макрофаги - пластичные клетки, и имеется достаточного много данных об изменении их функционального фенотипа в результате воздействия на клетки in vitro различных стимулов. Среди разнообразия стимулов определены ключевые, под влиянием которых происходит конверсия фенотипа макрофагов: IFN-y, TNF-a, LPS - для активации М1-клеток; IL-4, IL-13 - для активации М2-клеток. Имеется ограниченная информация о факторах транскрипции и эпигенетических механизмах, участвующих в поляризационной активности клеток. Остается открытым вопрос о том, как микроокружение может влиять на фенотипическую гетерогенность и функциональную пластичность макрофагов при туберкулезной инфекции. Не раскрыты все механизмы, с помощью которых Mtb, особенно в случае лекарственной устойчивости, может модулировать поляризацию макрофагов. Проведенный анализ сведений литературы о гетерогенности популяций моноцитов и макрофагов, а также их роли в патогенезе воспаления у больных туберкулезом легких не позволил получить исчерпывающих сведений по этому вопросу. При действии Mtb воспаление протекает в острой форме с последующим формированием очагов деструкции в окружающих тканях, а также может перейти в хроническую форму с созданием комфортных условий для оптимального внутриклеточного существования Mtb. По литературным данным, участие макрофагов в защите организма от Mtb является приоритетным и необходимым, так как именно эта популяция клеток первой направляется на борьбу с инфекцией. Обратимость поляризации, также называемая функциональной пластичностью, имеет решающее терапевтическое значение, особенно при заболеваниях, где дисбаланс M1 / М2-макро-фагов играет важную роль в патогенезе. До сих пор не установлено, какой именно фенотип макрофагов наиболее эффективен для успешной эрадика-ции Mtb. Предполагается, что макрофаги с фенотипом М2 нивелируют повреждающие эффекты воспаления и способствуют переходу инфекции в латентное состояние. Понимание механизмов, которые контролируют репертуар и секреторную активность макрофагов при туберкулезной инфекции, может открыть перспективы для новых терапе

Скачать электронную версию публикации