Иммунологические механизмы локального воспаления

Воспалительная патология верхних дыхательных путей в структуре заболеваемости занимает лидирующее положение. Так, острый ринит как проявление острых респираторных заболеваний отмечается у каждого третьего жителя Земли [1]. Болезни органов дыхания занимают первое место в общей структуре заболеваемости детей и взрослых и составляют 68—72%. За последние 20 лет, и особенно за последнее десятилетие, заболеваемость верхних дыхательных путей значительно возросла [2]. В настоящее время увеличение воспалительной патологии верхних дыхательных путей чаще всего связывают с нарушениями иммунной системы, в частности иммунной реактивности слизистой оболочки.

Слизистая оболочка верхних дыхательных путей является физиологическим барьером для различных патогенных агентов. Агрессивные свойства возбудителя могут реализоваться лишь при условии нарушения этих барьеров.

Барьерная функция слизистой оболочки дыхательных путей (в первую очередь носа, околоносовых пазух и глотки) определяется рядом иммунологических механизмов. Выделяют два барьера, которые тесно взаимосвязаны между собой: врожденный (неспецифический) — эпителиальные клетки, секрет, и адаптивный (иммунный) — макрофаги, фагоциты, лимфоциты, антитела и т.д.

На местном уровне защитные функции слизистой оболочки заключаются в предупреждении присоединения микроорганизмов к эпителиальному слою, выведении чужеродного материала из организма, разрушении патогена с последующей его элиминацией. В надэпителиальном слое защита представлена совокупностью мукоцилиарного клиренса, антител (секреторные иммуноглобулины класса А), фагоцитов (нейтрофилы) и различных ферментов. Проникновение патогена в подэпителиальный слой включает механизмы, направленные на отграничение участка с чужеродным материалом с последующим разрушением и выведением патогена из слизистой оболочки носа. Совокупность этих функций составляет понятие «местный иммунитет». Местный иммунитет представлен комплексом естественных защитных приспособлений, которые настолько совершенны, что вероятность заболевания при их нормальной работе минимальна [3].

В случаях недостаточного присутствия и активности факторов защиты на слизистой оболочке создаются условия для возникновения воспаления с сопутствующей ему индукцией воспалительных реакций иммунной защиты преимущественно на местном уровне, при необходимости — на системном. Поэтому болезнь и ее рецидивы служат индикатором различных иммунопатологических состояний.

Воспаление верхних дыхательных путей (ринит, синусит, тонзиллит, фарингит, ларингит) могут вызывать различные патогены: вирусы, микробы, грибы и их ассоциации. К условно-патогенным относятся грамположительные (стафилококки, стрептококки, пневмококки, энтерококки, коринебактерии, листерии и др.) и грамотрицательные бактерии (Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Neisserie meningitiolis и др.). Эти микроорганизмы являются частью нормальной назофарингеальной флоры и у 5—70% людей их носительство не сопровождается какими-либо симптомами. Особую группу составляют внутриклеточные патогены. К ним относятся вирусы, хламидии, микоплазмы и др.[2].

Патогенные свойства микроорганизмы могут проявлять только при определенных условиях. Заболевание или его осложнение возникают тогда, когда нарушены локальные или системные механизмы защиты и возбудитель проникает в места, где в обычных условиях отсутствует (околоносовые пазухи, гортань, паратонзиллярная клетчатка).

Состояние иммунной системы играет важную роль в патогенезе острого воспаления, его рецидивов и хронизации. Инвазия патогена в эпителиальные клетки, репродукция вируса, размножение бактерий, инициация активности грибов возможны только в условиях снижения функциональной потенции периферических адаптивных систем. Тогда в иммунную защиту включаются факторы адаптивного иммунитета на системном уровне: происходит активация либо клеточного звена с образованием клона цитотоксических клеток против конкретного возбудителя (Th1-путь), либо гуморального с продукцией специфичных антител, в том числе и секреторных форм IgA (Th2-путь) [4].

Имеется неразрывная связь между факторами врожденного и адаптивного иммунитета. Для активации адаптивного иммунитета необходимы провоспалительные цитокины, которые синтезируются на раннем этапе иммунного ответа антигенпрезентирующими клетками (дендритные клетки, макрофаги и др.). Основным цитокином, обеспечивающим активацию иммунного ответа, является интерлейкин-1 (IL-1). В свою очередь факторы адаптивного иммунитета усиливают эффекты врожденного на несколько порядков, облегчая процессы фагоцитоза и антителозависимой цитотоксичности через привлечение в процесс белков системы комплемента [4].

Таким образом, развитие воспаления есть проявление недостаточности различных звеньев многоступенчатого барьера пограничных тканей.

На кафедре оториноларингологии БГМУ на протяжении тридцати лет проводятся исследования, посвященные иммунопатогенезу хронической воспалительной патологии верхних дыхательных путей и способам иммунокоррекции выявленных нарушений.

Приоритетное значение оценки состояния местного иммунитета слизистой оболочки имеют иммуноцитологический метод (данные цитограмм со слизистой оболочки) и количественное определение гуморальных факторов методом иммуноферментного анализа [4]. Предложен способ оценки резервных возможностей фагоцитов по данным цитограмм — незавершенный фагоцитоз (деструктированный нейтрофил во внеклеточном пространстве содержит в своей цитоплазме бактерии) [5]. В последнее время подобное состояние фагоцита описывается как внеклеточная нейтрофильная ловушка [6].

Установлено, что несмотря на общность формирования иммунной защиты на слизистой оболочке верхних дыхательных путей имеются особенности в зависимости от места локализации (нос, глотка, гортань). Так, на слизистой оболочке носа и ротоглотки ведущая роль защиты отводится нейтрофилам, секреторным антителам класса А и интерферонам [7, 8]. На слизистой оболочке гортани иммунная защита определяется прежде всего антителами, рекрутируемыми из кровеносного русла (IgG), и активной задействованностью в воспалительном ответе реагиновых антител (IgE) [9]. Полученные данные позволяют понять механизм гиперэргической настроенности слизистой оболочки гортани при воспалении, особенно у детей, иногда вплоть до выраженного отека гортани при атопическом варианте реагирования, когда приходится применять срочные лечебные мероприятия (гормональная терапия), а иногда даже и реанимационные.

Показаны этапы формирования местной иммунной защиты у новорожденных [10]. Установлено, что уже на 5-е сутки у детей на слизистой оболочке носа выявляются фагоциты (нейтрофилы) и антитела (IgE, IgM, sIgA, IgA и IgG). Однако отмечается сниженная функциональная способность нейтрофилов — способность к фагоцитозу выявлена лишь у 10% клеток и в большинстве (60—70%) в виде внеклеточных нейтрофильных ловушек. А антитела у здорового ребенка на слизистой оболочке носа выявляются в следовых количествах (sIgA — 1,06±0,42, мкг/мл).

К окончанию 1-го месяца жизни ребенка факторы врожденного иммунитета уже практически сформированы — способность к фагоцитозу увеличивается до 40% (у взрослых 36,8±4,7%) и большинство (до 70%) фагоцитов становятся функционально полноценными. В десятки раз увеличивается уровень секреторных антител, однако их концентрация по-прежнему очень мала (10,15±2,75 мкг/мл) и их количество достигает значений взрослых (239,2±64,6 мкг/мл) только к возрасту 5—7 лет. Исследования, посвященные регуляции иммунной системы на слизистой оболочке носа, свидетельствуют о наличии цитокиновой сети уже на 5-е сутки жизни ребенка [11]. Цитокины — межклеточные медиаторы, обеспечивают запуск и направленность иммунного ответа по Тh1-пути — противовирусный и Тh2 — противобактериальный. Установлено, что у новорожденных при воспалении формируется Тh1-путь иммунного ответа (превалирование продукции γ-интерферонов).

У взрослых изучение местного иммунитета слизистых оболочек носа в норме или в условиях повышенной антигенной нагрузки и при гнойном воспалении (остром и хроническом) также проводилось достаточно активно. Показано, что даже у практически здоровых лиц в условиях респираторной нагрузки промышленного города усиливаются адаптационные механизмы защиты через активацию фагоцитарного звена — отмечается приток нейтрофилов с хорошей поглотительной активностью, появляются эозинофилы и макрофаги. Увеличивается на слизистой оболочке носа количество секреторных иммуноглобулинов класса А (основные защитные антитела) до 505,9±35,4 мкг/мл, p<0,01). В последующем может формироваться преморбидная дезадаптация, которая характеризуется увеличением (в 2—4 раза) уровня антител классов G, A и M за счет притока их из кровеносного русла — сывороточных иммуноглобулинов. Возрастает на слизистой оболочке носа количество нейтрофилов (с 51,5±11,1% до 75,0±3,0%, p<0,05), эозинофилов и макрофагов. На этом этапе реагирования у фагоцитов отмечается изменение их функциональных свойств — выявляются низкие показатели фагоцитоза аутофлоры (8,1±1,5% по сравнению с 36,8±4,7% в группе здоровых лиц, p<0,001) и высокий уровень внеклеточных нейтрофильных ловушек (52,2±2,7% по сравнению с 28,4±4,5% в группе здоровых лиц, p<0,001) и активности внеклеточных пероксидаз (650,2±155,4 по сравнению с 111,0±23,7 у.е. в группе здоровых лиц, p<0,01). При остром воспалении наступает более выраженная активация фагоцитарного звена, происходит привлечение на слизистую оболочку носа в очаг воспалительного процесса из кровеносного русла антител — опсонинов (концентрация IgG в слюне возрастает с 74,4±21,4 до 187,9±30,8 мкг/мл, p<0,01). В иммунные реакции включаются лимфоидные органы (MALT), где усиливается продукция IgE и sIgA (содержание в слюне IgE повышается c 0,22±0,18 до 12,45±0,5 нг/мл, p<0,001, sIgA — с 239,2±64,6 до 449,8±29,1 мкг/мл, p<0,05). При хроническом воспалении иммунный ответ характеризуется недостаточностью реагирования одного или нескольких факторов местного иммунитета. Чаще всего это касается функциональных свойств нейтрофилов и проявляется в снижении показателей фагоцитоза и его завершенности. Несколько реже наблюдается сниженное содержание иммуноглобулинов классов sIgA и IgG. В то же время хроническое гнойное воспаление сопровождается выраженным увеличением факторов защиты провоспалительного характера — внеклеточных пероксидаз (до 1500,4±250,2 у.е.) и IgE (до 25,3±12,3 нг/мл), что с одной стороны может обеспечить разрушение контаминированных внутриклеточными патогенами эпителиальных клеток, но с другой — обеспечивает персистирующее воспаление.

Следовательно, диагностическими маркерами этапов иммунного ответа в зависимости от антигенной респираторной нагрузки могут служить уровень IgE, активность внеклеточных пероксидаз и количество внеклеточных нейтрофильных ловушек на местном уровне. У практически здоровых лиц в ответ на антигенную нагрузку реагируют основные защитные антитела — увеличивается уровень sIgA и IgG и повышается количество фагоцитирующих нейтрофилов. Показатели местного иммунитета носа у больных с хроническим воспалением сопровождаются значительным повышением провоспалительных факторов — уровня IgE, активности внеклеточных пероксидаз и количества внеклеточных нейтрофильных ловушек.

В настоящее время показано, что основой адекватного иммунного ответа при воспалительной патологии является цитокиновая регуляция [12]. Постоянно существует цитокиновая сеть, состоящая из про- и противовоспалительных компонентов, обеспечивающих балансировку иммунной защиты. Для инициации воспалительного процесса необходимы цитокины (межклеточные медиаторы) провоспалительного характера, которые обеспечивают запуск иммунного ответа, его силу и направленность. Для завершения иммунного ответа повышается продукция противовоспалительных белков, которые блокируют эффекты иммунной защиты, переводя их в состояние толерантности. Показано, что хроническое гнойное воспаление сопровождается изменением продукции цитокинов семейства интерлейкин-1, а именно провоспалительного IL-1β и его рецепторного антагониста — IL-1Ra. Выявлено превалирование противовоспалительного цитокина IL-1Ra над IL-1β (либо за счет сниженной продукции IL-1β , либо за счет повышения продукции IL-1Ra) [13]. Установлены особенности клинических проявлений в зависимости от спектра цитокинов. Затяжное течение острого риносинусита характеризуется высокой продукцией IL-1Ra, тогда как рецидивирующий хронический риносинусит — низкой продукцией IL-1β. Установлена генетическая детерминированность продукции цитокинов — выявлена связь нарушения соотношения цитокинов с наличием мутации в полиморфных локусах +3953C>T и –511C>T гена IL-1β и VNTR-локуса гена IL-1RA.

Изучены особенности формирования местного иммунитета у больных фарингитом при остром и хроническом течении [8]. Показано, что острый воспалительный процесс у большинства больных (75%) сопровождается цитокиновой активацией — отмечается увеличение продукции α- и γ-интерферонов (соответственно с 40,5±5,8 до 317,9±155,2 пг/мл и с 48,9±4,4 до 165,9±77,1 пг/мл, p<0,001) и интерлейкина-1 (с 93,2±6,8 до 214,6±37,7 пг/мл) выраженности клинических симптомов. Установлено, что группа больных (32%) с недостаточностью активации провоспалительных факторов составляют группу риска развития хронизации воспалительного процесса. Хроническое воспаление (катаральная и гипертрофическая формы) характеризуется гиперпродукцией интерферонов (α- и γ-интерфероны соответственно 402,6±49,3 и 202,6±25,9 пг/мл, p<0,001) и низкой активностью внеклеточных пероксидаз (711,9±93,6 у.е., p<0,05), атрофическая форма — наоборот, недостаточностью интерфероновой системы (α- и γ-интерфероны соответственно 19,2±8,1 и 9,3±5,3 пг/мл, p<0,001) и высокими значениями внеклеточной пероксидазной активности (2797,8± 275,8 у.е., p<0,001). Полученные данные свидетельствуют о различии иммунопатогенетических механизмов при гипертрофической и атрофической формах хронического воспаления, что необходимо учитывать при лечении.

Изучены особенности иммунного реагирования при хронической воспалительной патологии гортани [9]. Установлено, что хроническое воспаление слизистой оболочки гортани сопровождается активацией адаптивного иммунитета на местном уровне в виде увеличения продукции IgE и повышенного рекрутирования антител из кровеносного русла. Факторы, обеспечивающие первую линию защиты — фагоциты и sIgA — практически не меняются.

В связи с известной ролью лимфоидных органов, ассоциированных со слизистыми оболочками (MALT, небные миндалины и др.) в обеспечении местного иммунитета верхних дыхательных путей, представляется важным изучение иммунологической реактивности небных миндалин в норме и при различных патологических состояниях. Установлена роль небных миндалин при воспалительной патологии верхних дыхательных путей. Так, при гнойном воспалении носа и околоносовых пазух (риносинуситах) была выявлена выраженная активация лимфоцитов небных миндалин по Тh1-пути иммунного ответа (клеточный), обеспечивающая противовирусный иммунный ответ как на слизистой оболочке носа, так и в самих небных миндалинах.

Показано, что выраженная тонзиллярная патология, осложненная паратонзиллярным абсцессом, сопровождается недостаточностью Т-клеточного реагирования небных миндалин и сопряжена с низким содержанием лимфоцитов с цитотоксическими свойствами NK — клеток (4,7±2,4% по сравнению с 13,2±1,3% в контрольной группе, p<0,05), что создает условия для инфицирования небных миндалин микроорганизмами внутриклеточного типа паразитирования [14]. Дальнейшие исследования показали, что у большинства больных паратонзиллитом (около 70%) в ткани небных миндалин выявляется вирус Эпштейна—Барр. Персистенция вируса сопровождается гиперэргической реактивностью в виде высокого уровня реагиновых антител в слюне (IgE — 2,21±1,14 нг/мл по сравнению с 0,34±0,08 нг/мл в контрольной группе, p<0,001). В то же время уровень антител класса G в слюне был низким (17,4±4,64 мкг/мл по сравнению с 35,2±5,71 мкг/мл в контрольной группе, р<0,05), что является предрасполагающим фактором рецидивирования тонзиллита. Установлено, что дисбаланс антител в сторону превалирования IgE и снижения IgG отмечается практически у всех больных, тогда как Т-клеточная недостаточность — только у больных с наличием признаков декомпенсированного хронического тонзиллита.

Полученные данные позволили рассмотреть иммунопатогенез паратонзиллярного абсцесса с позиции вирусно-бактериальной ассоциированной инфекции, сопровождающейся дисбалансом звеньев иммунной защиты — гиперреактивностью в виде повышения концентрации IgE и недостаточностью Т-клеточного и гуморального (IgG).

Таким образом, установлены особенности адаптационных механизмов местного иммунитета слизистой оболочки верхних дыхательных путей в зависимости от локализации и остроты воспалительного процесса, что является основой для выбора направленной иммунокорригирующей терапии при хроническом воспалении и повышения корректности ее применения в отношении острого процесса.