Tuberkuliozės patogenezė

Tuberkuliozės uždegimo vystymasis priklauso nuo organizmo reaktyvumo ir jo apsaugos būklės, tuberkuliozės mikobakterijų virulentiškumo ir jų išsilaikymo plaučiuose trukmės. Įvairių infekcinio proceso veiksnių poveikis gali paaiškinti didelę kvėpavimo takų audinių ir ląstelių reakcijų įvairovę, kur specifiniai pokyčiai derinami su nespecifiniais, vienaip ar kitaip įtakojantys pagrindinio proceso pasireiškimą ir rezultatą.

Kiekvienas etapas yra sudėtingas struktūrinių pokyčių įvairiose kūno sistemose ir kvėpavimo organuose rinkinys, lydimas didelių medžiagų apykaitos procesų pokyčių, kvėpavimo takų medžiagų apykaitos reakcijų intensyvumo ir atsispindi jo ląstelinių ir neląstelinių elementų morfofunkcinėje būsenoje. Labai svarbus yra ankstyviausių tuberkuliozės uždegimo vystymosi mechanizmų, nustatytų pastaraisiais metais, tyrimas.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Mikrocirkuliacijos sutrikimai ir aerohematinio barjero būklė

Per 24 valandas po intraveninio Mycobacterium tuberculosis suleidimo į pelių plaučius atsiranda būdingų mikrocirkuliacijos pokyčių: išsiplečia kraujagyslių kapiliarų tinklo profiliai, stebimas eritrocitų dumblo susidarymas su parietaliniu polimorfonuklearinių leukocitų išsidėstymu. Elektroninė mikroskopinė plaučių kapiliarų endotelio gleivinės analizė atskleidžia ląstelių spindžio paviršiaus aktyvaciją, tarpląstelinės edemos vystymosi požymius, kai mikropinocitozinės pūslelės dezorganizuojasi ir susilieja į dideles vakuoles. Edematinės, išvalytos endotelio ląstelių citoplazmos sritys vietomis sudaro burės formos iškilimus, kurie skirtingose mikrokraujagyslėse skiriasi kiekiu ir dydžiu. Kai kuriais atvejais stebimas vietinis jų citoplazminių ataugų atsisluoksniavimas nuo pagrindinio bazinio sluoksnio, pastarojo atsipalaidavimas ir sustorėjimas.

Nepriklausomai nuo tuberkuliozės mikobakterijos įvedimo būdo, visuose modeliniuose eksperimentuose per pirmąsias 3–5 dienas pastebimas aerohematinio barjero pralaidumo padidėjimas, kurį rodo skysčio kaupimasis intersticiume, ne tik endotelio ląstelių, bet ir pirmojo tipo (A1) alveolocitų tarpląstelinės edemos išsivystymas. Pokyčiai veikia jų citoplazminius procesus, kuriuose atsiranda skaidrios, edematinės citoplazmos sritys, galinčios išsipūsti į intraalveolinę erdvę.

Tose vietose, kur apibendrinta mikobakterijų tuberkuliozė ir išsivysto pneumonijos židiniai, susidaro pirminės granulomatinės mononuklearinių ląstelių ir polimorfonuklearinių leukocitų sankaupos, nustatomas A1 su stipriai sustorėjusiais, vietomis sunaikintais citoplazminiais procesais, atviros pamatinės membranos plotais. Daugelyje II tipo (A2) alveolocitų atsiranda viršūninių mikrogaurelių patinimas, netolygus mitochondrijų profilių ir citoplazminio tinklo išsiplėtimas. Alveolių epitelio hiperhidrataciją vietomis lydi skysčio, plazmos baltymų ir uždegimo ląstelinių elementų išsiskyrimas į intraalveolinę erdvę.

Šiuolaikiniai mikrocirkuliacijos tyrimai nustatė pagrindinį kraujagyslių sistemos vaidmenį pradinių uždegimo fazių vystymesi. Stimuliuojamas citokinų, endotelis išskiria biologiškai aktyvias medžiagas – adhezines molekules (selektinus, integrinus), įvairius mediatorius (arachidono rūgšties metabolitus) ir augimo faktorius, deguonies radikalus, azoto oksidą ir kt., užtikrindamas sąveiką tarp endotelio ir polimorfonuklearinių leukocitų, taip pat tarp kitų ląstelinių uždegimo elementų. Nustatyta, kad L-selektinas tarpininkauja vadinamajam „riedančių neutrofilų“ efektui, kuris yra pradinis šių ląstelių sukibimo su endoteliu etapas. Kitas selektino tipas, P-selektinas, po histamino ar deguonies metabolitų poveikio endotelio ląstelėms, yra pernešamas į jų paviršių, palengvindamas neutrofilų sukibimą. E-selektinas taip pat aptinkamas citokinų aktyvuotų endotelio ląstelių paviršiuje; Jis dalyvauja sąveikos tarp postkapiliarinių venulių endotelio ir T limfocitų procese.

Mono- ir polinuklearinių ląstelių išskiriami citokinai sukelia endotelio ląstelių citoskeleto struktūrinį pertvarkymą, dėl kurio jie susitraukia ir padidėja kapiliarų pralaidumas. Savo ruožtu polimorfonuklearinių leukocitų patekimas per kraujagyslių sienelę gali būti lydimas jos pažeidimo ir padidėjusio pralaidumo skysčiams bei plazmos baltymams, o pasikeitus lipnių molekulių sudėčiai ar aktyvumui, padidėja monocitų ir limfocitų migracija, užtikrinant tolesnį uždegiminės reakcijos vystymąsi. Atsiradęs kvėpavimo organuose reaguojant į Mycobacterium tuberculosis įvedimą, jis veikia visas kvėpavimo takų struktūras.

Tuberkuliozinių granulomų formavimosi ir brendimo metu, t. y. antrajame specifinio proceso vystymosi etape, sustiprėja tarpalveolinių pertvarų struktūros sutrikimai. Edema, ląstelių proliferacija ir fibrillogenezė intersticyje reikšmingai pakeičia kvėpavimo takų epitelio morfofunkcinę būklę, ypač šalia uždegiminės reakcijos židinių. Mikroaplinkos sąlygų ir alveolocitų gyvybinės veiklos sutrikimai neigiamai veikia aerohematinio barjero funkcinę būklę ir dujų apykaitą plaučiuose.

Kartu su jau minėtais tarpląstelinių pertvarų pokyčiais edemos zonoje, dėmesį patraukia ryškūs destruktyvūs alveolių epitelio pokyčiai, kuriuos galima atsekti didelėje jo dalyje. Jie paveikia abiejų tipų alveolocitus ir turi vieną kryptį – edematinį tarpląstelinių organelių patinimą, kuris sukelia disfunkciją ir vėliau ląstelių mirtį. Intraalveoliniame turinyje galima aptikti sunaikintų alveolocitų, įskaitant A2, fragmentus. Čia taip pat yra makrofagų elementų, polimorfonuklearinių leukocitų, taip pat nemažai eritrocitų ir eozinofilų, atspindinčių didelį kapiliarų tinklo pralaidumą. Tarp sunaikintų ląstelių nustatomi fibrino siūlai ir jų konglomeratai.

Alveolėse, kurios sulaiko orą, taip pat galima pastebėti tarpalveolinių pertvarų audinių ir ląstelių struktūrų edemos požymių. Be to, alveolių epitelio paviršiuje vyksta burbuliukų susidarymo procesai, atspindintys pradinius aerohematinio barjero ir alveolių „užtvindymo“ etapus. Paskutiniame tuberkuliozinio uždegimo vystymosi etape stebimas laipsniškas distrofinių ir destruktyvių pokyčių didėjimas plaučių galinių dalių struktūriniuose komponentuose, ypač plaučių parenchimos srityse, besiribojančiose su kazeoziniu-nekroziniu židiniu arba tuberkuliozinės pneumonijos židiniais. Plačiai paplitę mikrocirkuliacijos sutrikimai.

Transkapiliarinis kraujo plazmos baltymų patekimas skatina cirkuliuojančių imuninių kompleksų (ICK) patekimą į plaučių intersticį, skatindamas tiek imunologinių, tiek antrinių imunopatologinių reakcijų vystymąsi jame. Pastarųjų vaidmuo tuberkuliozės patogenezėje yra įrodytas ir ją sukelia CIK nusėdimas plaučiuose, fagocitų sistemos defektas ir citokinų, reguliuojančių tarpląstelinę sąveiką, gamybos disbalansas.

Oro plaučių parenchimos plotas sumažėja iki 30% pjūvio ploto, jos sritys kaitaliojasi su ryškios intraalveolinės edemos, distelektazės ir atelektazės, alveolių emfizeminės išsiplėtimo sritimis. Nepaisant progresuojančio negydomo tuberkuliozinio uždegimo vystymosi pobūdžio, židinių neturinčioje plaučių parenchimoje vyksta kompensaciniai ir atstatomieji procesai. Kaip parodė mūsų tyrimai, uždegimo perifokalinėje zonoje A2 funkcinis aktyvumas daugiausia skirtas alveolinio epitelio vientisumo palaikymui, A1 populiacijos, kuri yra jautriausia tuberkuliozinio proceso veiksnių veikimui, atkūrimui. A2 dalyvavimas regeneracijos procesuose kaip ląstelinis kvėpavimo epitelio šaltinis šiandien yra visuotinai pripažintas. Ryškų A2 proliferacinio aktyvumo padidėjimą šiose zonose rodo 6–10 netoliese esančių jaunų alveolocitų – „augimo pumpurų“ su vienoda gerai išvystyta branduolio struktūra, dideliu mitochondrijų ir poliribosomų kiekiu citoplazmoje, nedideliu skaičiumi sekretinių granulių – aptikimas. Kartais šiose ląstelėse galima pamatyti mitozinių figūrų. Tuo pačiu metu tarpinio tipo alveolocitai, atspindintys A2 transformaciją į A1, yra itin reti. Organo dujų mainų funkcija palaikoma dėl alveolių hipertrofijos, augimo taškų susidarymo ir A2 transformacijos į A1 atokiose plaučių parenchimos vietose. Čia taip pat stebimi ultrastruktūriniai aktyvios A2 sekrecinės funkcijos požymiai.

Šie duomenys koreliuoja su chirurginės medžiagos alveolių epitelio elektroninio mikroskopinio tyrimo rezultatais. Pacientams, kuriems gyja tuberkuliozės infekcijos židiniai, susidaro adenomatozinės struktūros, primenančios alveolių latakus. Jas dengiančios ląstelės turi A2 ultrastruktūrą, išsaugodamos pavienes sekrecines granules. Būdinga, kad A2 transformacija į A1 nevyksta (tarpinio tipo alveolocitai neaptinkami), todėl šių struktūrų negalima priskirti naujai susiformavusioms alveolėms, kaip pažymi kai kurie autoriai.

Kvėpavimo epitelio atkūrimo procesai, pereinamųjų alveolocitų susidarymas stebimi tik tolimesnėje plaučių parenchimoje, kur nustatomi mazginiai alveolocitų dariniai, atitinkantys „augimo pumpurus“. Čia taip pat atliekama pagrindinė plaučių dujų mainų funkcija, aerohematinio barjero ląstelės turi gerai išvystytą ultrastruktūrą su daugybe mikropinocitinių pūslelių.

Įvairių tuberkuliozinio uždegimo modelių tyrimas parodė, kad specifinio uždegimo atsiradimas plaučiuose susijęs ne tik su tam tikrais destruktyviais kvėpavimo takų pokyčiais tiesiai infekcijos židiniuose, bet ir paveikia visą plaučių parenchimą, kur stebimi sutrikusios mikrocirkuliacijos požymiai. Padidėjęs tarpalveolinių pertvarų kraujagyslių pralaidumas. Progresuojant uždegiminiam procesui, sustiprėja edemos reiškiniai, kurie veikia alveolocitų, ypač A1, būklę. Daugelio alveolių liumenai iš dalies arba visiškai užpildomi skystais ir ląsteliniais uždegimo elementais. Hipoksija ir skaiduliniai pokyčiai tarpalveolinėse pertvarose veikia aerohematinio barjero dujų mainų funkciją, sukelia kvėpavimo nepakankamumą ir eksperimentinių gyvūnų mirtį.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Plaučių makrofagų vaidmuo

Plaučių makrofagai yra mononuklearinės fagocitų sistemos, bendros visam organizmui ir kilusios iš pluripotentinių kaulų čiulpų kamieninių ląstelių, komponentas. Kamieninių ląstelių dalijimosi metu susidaro monocitų pirmtakai – monoblastai ir promonocitai. Monocitai cirkuliuoja kraujyje ir iš dalies patenka į plaučių intersticinį audinį, kur kurį laiką gali išlikti neaktyvūs. Esant diferenciacijos induktoriams, jie aktyvuojami, juda į kvėpavimo takų ir bronchų epitelio paviršių, kur pereina kelis brendimo etapus, atitinkamai virsdami alveolių ir bronchų makrofagais. Pagrindinė šių ląstelių funkcija – absorbcinė – siejama su jų gebėjimu fagocituoti svetimkūnius. Būdami vienu iš natūralaus organizmo atsparumo veiksnių, jie apsaugo tas plaučių sritis, kurios pirmosios susiduria su mikrobais ir abiogeniniais agentais, t. y. palaiko plaučių epitelio gleivinės sterilumą per visą jos ilgį. Didžioji dalis svetimkūnių, taip pat sunaikintų ląstelinių elementų fragmentai, beveik visiškai suvirškinami po makrofago (nekrofago, hemosiderofago) fagosominės vakuolės konjugacijos su lizosomomis, turinčiomis proteolitinių fermentų. Plaučių makrofagams būdingas didelis rūgštinės fosfatazės, nespecifinės esterazės, katepsinų, fosfolipazės A2 ir Krebso ciklo fermentų, ypač sukcinato dehidrogenazės, kiekis. Tuo pačiu metu žinoma, kad daugelio infekcinių ligų, o ypač M. tuberculosis, patogenai gali ilgai išlikti alveolių makrofagų citoplazmoje, nes jie turi labai atsparias ląstelių sieneles, kurios priešinasi lizosomų fermentų veikimui. Modelių eksperimentuose su negydytais gyvūnais, nepaisant ryškaus rūgštinės fosfatazės ir kitų hidrolazių aktyvavimo, alveolių makrofagų citoplazmoje galima pastebėti tam tikrą Mycobacterium tuberculosis proliferacinį aktyvumą ir mažų kolonijų pavidalo grupių susidarymą patogeno dėka.

Mažas plaučių makrofagų mikrobicidinis aktyvumas yra susijęs su specifinėmis fagocitų savybėmis organams, nes jie veikia aplinkoje, kurioje yra daug deguonies. Energetinius procesus jų citoplazmoje daugiausia palaiko lipoproteinų oksidacinis fosforilinimas, su kurio katabolizmu susijusi viena iš pagrindinių šių ląstelių, kurios yra plaučių paviršinio aktyvumo medžiagų sistemos dalis, funkcijų. Energijos išgavimas, oksidacinių procesų lokalizavimas veikia mitochondrijų sistemą, kurios vystymasis koreliuoja su fagocitų funkcine būsena. Čia taip pat lokalizuota superoksido dismutazė – antioksidacinis apsauginis fermentas, katalizuojantis singletinio deguonies, susidariusio elektronams einant kvėpavimo grandine, dismutaciją. Tai iš esmės skiria plaučių makrofagus nuo polimorfonuklearinių leukocitų, kurie deguonį ir bioenergiją gauna daugiausia dėl glikolizės. Pastaruoju atveju substrato skilimas vyksta tiesiai citozolyje, o aktyvuotas deguonis ir vandenilio peroksidas, susidaręs mieloperoksidazės pagalba, sudaro pagrindinį baktericidinį poveikį bakterijoms.

Mažas plaučių makrofagų biocidiškumas gali būti laikomas savotiška kaina už prisitaikymą prie aerobinių funkcionavimo sąlygų. Matyt, todėl jie kovoja su tuberkuliozės mikobakterijomis kartu su polimorfonukleariniais leukocitais ir eksudatiniais monocitais (jie dar vadinami uždegiminiais makrofagais). Patogenetiškai svarbu tai, kad ne visi plaučių makrofagai, užfiksavę tuberkuliozės mikobakterijas, pašalinami iš plaučių kartu su paviršinio aktyvumo medžiagos ir bronchų sekreto dreifu – kai kurie iš jų išsivysto intersticiume, kuris yra būdingų ląstelių sankaupų – granulomų – susidarymo priežastis.

Patekę į kraujagyslių gausų intersticį, plaučių makrofagai, turintys nepilną fagocitozę, pradeda gaminti uždegiminius citokinus, aktyvuodami gretimą endotelį. Pastarojo membranose padidėja imunoglobulinų ekspresija, kurios pagalba vyksta selektyvus monocitų sukibimas. Palikusios kraujagyslių sluoksnį, šios ląstelės transformuojasi į eksudatinius makrofagus, gaminančius uždegimo mediatorius, pritraukdamos prie židinio ne tik mono-, bet ir polinuklearinius ląsteles.

Tuo pačiu metu granulomatinės reakcijos išsivystymo signalą siunčia jautrūs T limfocitai – uždelsto tipo padidėjusio jautrumo efektoriai. Tarp limfokinų, kuriuos pradeda gaminti šios ląstelės, granulomatogenezei didelę reikšmę turi monocitų migraciją slopinantis faktorius ir IL-2. Jie pagreitina monocitų patekimą į vidų ir juos fiksuoja infekcijos židinyje, reguliuoja jų transformaciją į fagocitinius, sekretuojančius ir antigeną pateikiančius makrofagus.

Reikėtų pabrėžti, kad granulomatozinė plaučių reakcija tuberkuliozinio uždegimo metu, būdama kvėpavimo organų ląstelių apsaugos nuo patogeno prasiskverbimo mechanizmu, galiausiai atspindi mononuklearinių fagocitų nesugebėjimą kovoti su tuberkuliozės mikobakterijomis. Todėl makrofagai yra priversti nuolat daugintis (didinti populiacijų skaičių) ir diferencijuotis į didesnius fagocitus (didinti proteolizės kokybę), kurie yra svetimkūnio tipo milžiniškos ląstelės. Pastarųjų fagosomose, elektroniniu mikroskopu, galima pamatyti ne tik tuberkuliozės mikobakterijas, bet ir dideles apoptozines ląsteles, sunaikintų polimorfonuklearinių leukocitų fragmentus. Tuo pačiu metu tokių fagocitų ultrastruktūriniai proteolitinio aktyvumo požymiai (lizosominio aparato išsivystymo laipsnis) citoplazmos ploto vienete reikšmingai nesiskiria nuo mononuklearinių. Šiuo atžvilgiu plaučių makrofagai nuolat pritraukia polimorfonuklearinius leukocitus, kurie pasižymi didesnėmis biocidinėmis savybėmis, prie pažeidimo vietos. Pastarojo aktyvavimą lydi didelis kiekis hidrolazių ir oksidantų išsiskyrimas į tarpląstelinę aplinką, dėl ko pažeidimo centre atsiranda audinių irimas ir kazeozinių masių susidarymas.

Ryškiausi medžiagų apykaitos sutrikimai stebimi pacientams, sergantiems ūmiai progresuojančiomis plaučių tuberkuliozės formomis, pasireiškiančiomis vyraujant eksudatyviai ir alteratyviai uždegiminei reakcijai, o progresuojančių plaučių tuberkuliozės formų eigai paprastai būdingas ryškus T ląstelių imunosupresija. T ląstelių imuniteto slopinimas, ryškus limfopenija sutrikdo tarpląstelinę sąveiką, slopina granulomatozinę reakciją.

Aktyvuotų monocitų ir limfocitų trūkumas kartu su jų morfofunkciniu nepakankamumu gali būti padidėjusios apoptozės pasekmė. Tokiais atvejais atsirandantis citokinų disbalansas gali būti imuninės sistemos defekto žymuo. Apoptozės procesas turi būdingų morfologinių ypatybių: chromatino kondensaciją branduolio membranoje, branduolėlio irimą, ląstelių fragmentų (apoptotinių kūnelių) susidarymą ir jų fagocitozę makrofagais.

Plaučių makrofagų funkcionavimo ypatumai yra susiję su jų gebėjimu ne tik fagocituotis, bet ir gaminti daug citokinų, būtinų daugelio tarpląstelinių reakcijų ir procesų, vykstančių tuberkuliozės uždegimo židinyje, aktyvavimui ir reguliavimui. Jų pagalba atliekamas mononuklearinių ląstelių atsinaujinimo ir diferenciacijos savireguliavimas, tarpląstelinė sąveika kuriama specifinio proceso ir regeneracijos sąlygomis.

Universalus tarpląstelinės sąveikos tarpininkas yra IL-1, kurio taikinys yra limfocitai, polimorfonukleariniai leukocitai, fibroblastai, endoteliocitai ir kiti ląsteliniai elementai. Tuo pačiu metu plaučių makrofagų sekrecinė funkcija grindžiama savireguliacijos principais, kai ta pati ląstelė išskiria ne tik tarpląstelinių procesų reguliatorius, bet ir inhibitorius, kurie blokuoja jų veikimą. Sekreciniai makrofagai labai skiriasi nuo fagocitinių savo ultrastruktūrine organizacija. Juose retai būna fagosominių vakuolių ir antrinių lizosomų, tačiau yra išsivysčiusi pūslelinė sistema ir kiti ultrastruktūriniai sekrecijos požymiai. Jie ypač gerai ekspresuojami epitelioidinėse ląstelėse, kurios yra hiperaktyvūs sekreciniai makrofagai.

Bronchoalveolinio lavažo medžiagoje šviesiniu ir ypač elektroniniu mikroskopu galima aiškiai atsekti tam tikrus plaučių makrofagų diferenciacijos etapus. Priklausomai nuo branduolio ir citoplazmos struktūrinės organizacijos, tarp jų nustatomi jauni neaktyvuoti ir biosintetiniai mononuklearai, taip pat subrendę fagocitiniai ir sekretuojantys makrofagai. Jaunos neaktyvuotos ląstelės (15–18 μm skersmens) paprastai sudaro apie 1/5 visų makrofagų elementų. Jos turi apvalų branduolį su lygiais kontūrais: citoplazma yra silpnai bazofilinė, neturi jokių intarpų. Šiose ląstelėse elektroniniu mikroskopu matomi reti citoplazminio tinklo ir mitochondrijų profiliai, kelios mažos lizosomų tipo granulės ir laisvos ribosomos.

Aktyvuoti, biosintetiniai makrofagai yra didesnio dydžio (18–25 μm skersmens), branduolys pasižymi banguotais kontūrais ir ryškiu branduolėliu. Jie turi bazofilinę citoplazmą, kurioje yra išsivysčiusių ilgų granuliuoto citoplazminio tinklo kanalų ir daugybė polisomų. Lamelinio komplekso elementai aptinkami vienu metu dviejose ar trijose zonose, kur kaupiasi pirminės lizosomos. Antrinės lizosomos yra pavieniai intarpai; fagosomos aptinkamos retai, o tai rodo ląstelės pasirengimą fagocitinei funkcijai.

Subrendusių plaučių makrofagų skersmuo labai skiriasi (30–55 μm), priklausomai nuo ląstelių aktyvumo ir funkcinės orientacijos. Didžiausi dydžiai būdingi makrofagams, turintiems struktūrinius ryškios fagocitozės požymius. Tokių ląstelių paviršiuje susidaro daugybė mikroaugų ir ilgų pseudopodijų. Ovalus arba apvalus branduolys dažnai išsidėstęs acentriškai, turi banguotus kontūrus. Šalia branduolio membranos yra didelis kiekis kondensuoto chromatino, branduolėlis mažas (1–1,2 μm). Citoplazmoje nustatomi intarpai, trumpi granuliuoto citoplazminio tinklo kanalai, plokštelinio komplekso cisternos ir vakuolės, laisvos ribosomos. Ląstelėse yra daug mitochondrijų, pirminių (0,5–1 μm) ir antrinių (1,2–2 μm) lizosomų, taip pat įvairaus dydžio ir skaičiaus fagosominių vakuolių. Pastaruosiuose yra sunaikintų ląstelinių elementų ir tuberkuliozės mikobakterijų fragmentų („nekrofagai“, „hemosiderofagai“), fosfolipidinio pobūdžio plokštelinių intarpų („fosfolipofagai“) ir (arba) neutralių riebalų granulių („lipofagai“), dulkių, tabako dervos, kaolino dalelių („koniofagai“, „rūkalių makrofagai“).

Esant nuolatiniam fagocitozės objektui, atsiranda daugiabranduoliai makrofagai (daugiau nei 70 μm skersmens) su penkiais ar daugiau branduolių. Tipinės svetimkūnio ląstelės – galutinis makrofago, turinčio fagocitinę funkciją, diferenciacijos etapas – nustatomos tuberkuliozės židinių granulomose ir granuliaciniame audinyje. Plaučių makrofagai, pasižymintys ryškiu sekreciniu aktyvumu (25–40 μm skersmens), paprastai neturi tipiškų pseudopodijų. Paviršiaus pobūdį galima palyginti su plonu nėrinių įdubimu, kurį sudaro daugybė, santykinai trumpų mikroišaugų. Apvaliame arba ovaliame branduolyje yra nedidelis kiekis kondensuoto chromatino, skaidrus didelis branduolėlis (1,5–2 μm). Skaidrioje citoplazmoje praktiškai nėra didelių intarpų. Trumpus granuliuoto citoplazminio tinklo kanalus vaizduoja pavieniai profiliai, o gerai išvystyti plokštelinio komplekso elementai yra daugybė vakuolių ir pūslelių su elektronams skaidriu arba osmiofiliniu turiniu. Tos pačios struktūros aptinkamos ir ektoplazmoje, kur jos tiesiogiai susilieja su plazmolema. Net ir ilgai rūkančiųjų, kurių visose fagocitinėse ląstelėse yra būdingų tabako dervos intarpų, sekretuojantys makrofagai turi nedidelį skaičių antrinių lizosomų ir pavienių fagosomų tipo darinių, t. y. jie praktiškai neabsorbuoja svetimkūnių. Makrofagai, turintys ultrastruktūrinius sekrecinio aktyvumo požymius normaliomis sąlygomis, sudaro ne daugiau kaip 4–8 % bronchoalveolinio lavažo. Kadangi šių ląstelių funkcija susijusi su daugelio biologiškai aktyvių medžiagų metabolizmu, sinteze ir išskyrimu į tarpląstelinę aplinką, bet kokie specifinės ir nespecifinės apsaugos mechanizmų sutrikimai lemia jų skaičiaus padidėjimą, padidėjusio sekrecinio potencialo makrofagų – epitelioidinių ląstelių – susidarymą. Jos sudaro simplastus arba dėl nepilno mitozinio dalijimosi virsta būdingomis daugiabranduolinėmis Pirogovo-Langhanso ląstelėmis – galutinę sekrecinį aktyvumą turinčio makrofago diferenciaciją.

Priklausomai nuo organizmo atsparumo, veikimo pobūdžio ir mikroaplinkos sąlygų, fagocitinio, sekrecinio ar antigeną pateikiančio aktyvumo kaupimosi transformacijos procesai turi savo ypatybes. Įrodyta, kad apskaičiuojant santykinį morfofunkcinių makrofagų tipų procentą bronchoalveoliniame lavaže (nustatant makrofagų formulę), galima diferencijuoti tuberkuliozę ir kitas plaučių granulomatozes bei įvertinti etiotropinio gydymo veiksmingumą.

Aktyviai fagocituojančių ir sintetinančių plaučių makrofagų skaičiaus santykis ne tik atspindi audinių reakcijos pobūdį tuberkuliozės uždegimo srityje, bet ir gali būti patologinio proceso aktyvumo rodiklis. Fagocitozės užbaigtumo tuberkulioze problema taip pat išlieka aktuali. Mūsų atliktų eksperimentinės ir klinikinės medžiagos tyrimų rezultatai rodo, kad fagocitozės ir patogeno sąveikos rezultatas priklauso nuo makrofagų funkcinės būklės ir mikroorganizmo biologinių savybių.

Paviršinio aktyvumo medžiagų sistemos būsena

Eksperimentinės ir teorinės krypties pasiekimai tiriant plaučių paviršinio aktyvumo medžiagas leido suformuluoti šiuolaikinę paviršinio aktyvumo medžiagos koncepciją kaip daugiakomponentę ląstelinių ir neląstelinių elementų sistemą, kurios struktūrinė ir funkcinė vienybė užtikrina normalią kvėpavimo biomechaniką.

Iki šiol sukaupta tam tikra faktinė medžiaga, liudijanti ne tik apie reikšmingus paviršinio aktyvumo medžiagų sistemos adaptacinius gebėjimus gilaus plaučių ventiliacijos ir hemodinamikos pertvarkymo sąlygomis, bet ir apie ryškų jos komponentų jautrumą daugeliui nepalankių tuberkuliozės proceso veiksnių, kurių specifinį pobūdį lemia patogeno išsilaikymo trukmė, banguota proceso eiga ir gilūs mikrocirkuliacijos sutrikimai. Šiuo atveju stebimi pokyčiai veikia ne tik infekcijos židinių susidarymo zonas, bet ir nutolusias, aktyviai funkcionuojančias plaučių parenchimos sritis. Šiuo atžvilgiu labai svarbu įvertinti įvairių paviršinio aktyvumo medžiagų sistemos komponentų morfofunkcinį naudingumą, išryškinti tuos pokyčius, kurie gali būti naudojami diagnozuojant paviršinio aktyvumo medžiagų priklausomus kvėpavimo funkcijos sutrikimus ir laiku juos koreguojant.

Ankstyviausius plaučių paviršinio aktyvumo medžiagų sunaikinimo požymius galima pastebėti atliekant modelinius eksperimentus, naudojant specialius plaučių fiksavimo metodus. Pradinėje tuberkuliozinio uždegimo vystymosi stadijoje jie yra lokalūs ir daugiausia pasireiškia intraalveolinės edemos zonose. Elektroniniu mikroskopu galima stebėti įvairius išorinės plėvelės – paviršinio aktyvumo medžiagos membranos – lupimosi ir sunaikinimo edemos skysčiu etapus. Šie pokyčiai visiškai pasireiškia tuberkuliozinio uždegimo židiniuose, kur sunaikintos paviršinio aktyvumo medžiagos medžiaga nustatoma visur intraalveolinio turinio sudėtyje.

Pastebėti alveolių tarpląstelinio gleivinės pokyčiai pasireiškia įvairių bakterinių pneumonijų židiniuose. Šiuo atveju dalis A2, pirmiausia perifokalinėse alveolėse, atlieka kompensacinę paviršinio aktyvumo medžiagų gamybą. Kitoks vaizdas stebimas kvėpavimo organuose tuberkuliozinio uždegimo metu, nes patogenas neigiamai veikia tarpląstelinės paviršinio aktyvumo medžiagų sintezės procesus. Tiesioginis tuberkuliozės mikobakterijų patekimas į šunų plaučius (krūtinės ląstos punkcija) parodė, kad citoplazminio tinklo ir mitochondrijų profilių dezorganizacija A2 stebima jau per pirmąsias 15–30 minučių; po kelių valandų alveolocitai infekcijos vietoje visiškai sunaikinami. Sparčiai išsivystęs paviršinio aktyvumo medžiagų trūkumas lemia alveolių kolapsą ir greitą uždegiminio proceso plitimą į aplinkinę parenchimą. Alveolėse, esančiose šalia židinių, vyrauja maži jauni A2 su pavienėmis mažomis sekrecinėmis granulėmis arba didelėmis ląstelėmis su tarpląstelinių struktūrų vakuolizacijos požymiais, kartais su visiškai sunaikinta citoplazma. Tuose alveolocituose, kuriuose yra išsivysčiusių citoplazminio tinklo ir plokštelinio komplekso elementų, aptinkami milžiniški osmiofiliniai plokšteliniai kūneliai (GLB), kurie rodo, kad ląstelėse esančios paviršinio aktyvumo medžiagos išsiskyrimas į alveolių paviršių vėluoja (slopina).

Matematinis A2 sekrecinės funkcijos modeliavimas židinių neturinčioje plaučių parenchimoje, esant padidėjusiam funkciniam krūviui, parodė, kad nepaisant subrendusių sekrecinių granulių tūrio ir skaitinio tankio padidėjimo, populiacijos rezervinis potencialas reikšmingai nepakito. Nustatyta, kad esant padidėjusiam kraujagyslių pralaidumui, hipoksijos vystymuisi ir skaiduliniams pokyčiams tarpalveolinėse pertvarose, OPT susidarymo ir brendimo procesų pusiausvyra sutrinka pastarųjų dominavimo link. Pagreitintas OPT brendimas dažnai lemia elektronams skaidrios matricos medžiagos padidėjimą sekrecinių granulių sudėtyje, tuo tarpu osmiofilinės paviršinio aktyvumo medžiagos kiekis jose gali būti nereikšmingas; paviršinio aktyvumo medžiagų sluoksniuota medžiaga yra laisvai supakuota, užimanti tik 1/3–1/5 sekrecinės granulės tūrio. Reikšmingo A2 kiekio atsiradimas su vakuolizuotu OPT gali būti paaiškinamas pradinių sekreto susidarymo stadijų sutrikimu. Tokios ląstelės paprastai turi ultrastruktūrinius sunaikinimo požymius (citoplazminės matricos išvalymas, mitochondrijų edematinis patinimas, citoplazminio tinklo kanalėliai ir lamelinis kompleksas), o tai rodo, kad sumažėja tarpląstelinės paviršinio aktyvumo medžiagų gamybos procesai.

Būdinga, kad paviršinio aktyvumo fosfolipidų sintezės sumažėjimą lydi neutralių lipidų granulių atsiradimas A2 citoplazmoje. Tinkamas lipidų apykaitos sutrikimų atspindys eksperimentinių gyvūnų ir žmonių tuberkuliozės paveiktuose plaučiuose yra įvairaus brandos laipsnio makrofagų-lipofagų (putų ląstelių) kaupimasis alveolėse ir bronchoalveolinėje lavažo medžiagoje. Lygiagrečiai lavažo skystyje pastebimas patikimas neutralių lipidų kiekio padidėjimas ir bendro fosfolipidų kiekio sumažėjimas.

Vienas iš ankstyvųjų paviršinio aktyvumo medžiagų irimo požymių kvėpavimo organų tuberkuliozės eksperimente ir klinikiniame vaizde yra jų membranų gebėjimo sudaryti atsarginės medžiagos struktūras praradimas. Vietoj to, alveolių paviršiuje, alveolių makrofagų fagosomose ir tiesiai bronchoalveolinio lavažo medžiagoje galima pamatyti į rutuliukus susuktas membranas („milžiniškus sluoksniuotus rutuliukus“) be būdingos trimatės organizacijos. Paviršinio aktyvumo medžiagų sistemos destruktyvių pokyčių gylį taip pat rodo išsiskyrusio A2 aptikimo dažnis išplovimo skystyje. Šie duomenys koreliuoja su plaučių paviršinio aktyvumo medžiagų biocheminių ir fizikocheminių tyrimų rezultatais.

Atsižvelgiant į visus nustatytus požymius, šiuo metu išskiriami trys jos sutrikimų laipsniai, apibūdinantys paviršinio aktyvumo medžiagų sistemos būklę: lengvas, sunkus, išplitęs. Pastarasis atspindi padidėjusią paviršinio aktyvumo medžiagų priklausomo kvėpavimo nepakankamumo riziką pacientams, sergantiems išplitusiomis destruktyviomis ligos formomis.

Tyrimų rezultatai rodo, kad plaučių paviršinio aktyvumo medžiagų sistemoje tuberkuliozės metu atsirandančių sutrikimų pagrindas yra procesai, susiję su oro ir kraujo barjero pralaidumo padidėjimu:

• paviršinio aktyvumo medžiagos pažeidimas alveolių paviršiuje;
• medžiagų apykaitos pokyčiai ir A2 pažeidimas;
• Paviršinio aktyvumo medžiagų pašalinimo iš alveolių mechanizmų sutrikimas.

Tuo pačiu metu tyrimais nustatyta, kad pagrindinis citologinis mechanizmas, palaikantis tuberkuliozinio uždegimo pakeistos paviršinio aktyvumo medžiagų sistemos funkcinį potencialą plaučiuose, yra hipertrofuotų A2 skaičiaus padidėjimas, daugiausia plaučių parenchimoje, nutolusioje nuo specifinio židinio.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Genetiniai tuberkuliozės jautrumo aspektai

Prieš pradėdami analizuoti dabartinę tyrimų būklę antituberkuliozinio imuniteto ir tuberkuliozės imunogenetikos srityje, manome, kad būtina aptarti keletą bendrų pozicijų.

• Pirma, žinoma, kad mikobakterijos dauginasi ir yra sunaikinamos daugiausia makrofaguose. Labai mažai duomenų (ir jie prieštaringi) rodo, kad yra veiksnių, galinčių sunaikinti mikobakterijas užląsteliniu būdu.
• Antra, nėra įtikinamų įrodymų, kad neutrofilų fagocitų sistema atlieka svarbų vaidmenį apsisaugojant nuo tuberkuliozės infekcijos.
• Trečia, nėra įtikinamų įrodymų, kad anti-TB antikūnai gali sunaikinti mikobakterijas užląsteliniu būdu arba skatinti jų sunaikinimą tarpląsteliniu būdu makrofaguose ar bet kuriuose kituose ląstelių tipuose.
• Ketvirta, yra daug faktų, patvirtinančių poziciją, kad centrinė antituberkuliozinio imuniteto grandis yra T limfocitai ir kad jie savo reguliavimo įtaką daro per fagocitų sistemą.
• Penkta, yra daug įrodymų, kad paveldimi veiksniai vaidina svarbų vaidmenį tuberkuliozės infekcijai.

Duomenys, rodantys svarbų genetinių veiksnių vaidmenį žmonių jautrumui tuberkuliozei, yra gana įtikinami. Visų pirma, tai rodo faktas, kad esant itin dideliam M. tuberculosis užsikrėtimo rodikliui (maždaug trečdaliui suaugusių planetos gyventojų), ši liga išsivysto tik nedidelei daliai žmonių. Tai taip pat rodo skirtingas jautrumo infekcijai lygis skirtingose etninėse grupėse ir jautrumo bei atsparumo tuberkuliozei paveldėjimo pobūdis šeimose, kuriose yra daug ligos atvejų. Galiausiai, šią poziciją įrodo žymiai padidėjęs kliniškai išreikštos tuberkuliozės pasireiškimo atitikmuo monozigotiniams (identiškiems) dvyniams, palyginti su dizigotiniais dvyniais.

Tradicinis genetinis tuberkuliozės tyrimas

Pagrindinio audinių suderinamumo komplekso ir NRAMP* vaidmuo

Genų ir jų alelių, kurių raiška lemia jautrumą ar atsparumą tuberkuliozei, identifikavimas ne tik leistų giliai suprasti pagrindinius imuniteto mechanizmus ir tuberkuliozės patologinio proceso raidą, bet ir priartintų prie realybės genetinio tipizavimo metodų taikymą siekiant nustatyti asmenis tarp sveikų žmonių, turinčių genetiškai padidėjusią tuberkuliozės užsikrėtimo riziką, reikalaujančius prioritetinių prevencinių priemonių, ypač specialaus požiūrio į vakcinaciją.

* - Su natūraliu atsparumu susijęs makrofagų baltymas – makrofagų baltymas, susijęs su natūraliu atsparumu.

Yra daug eksperimentinių tyrimų, kurie rodo daugelio genetinių sistemų ir atskirų genų (H2, BCG1, Tbc1, xid ir kt.) vaidmenį pelių atsparumui (jautrumui) tuberkuliozei. Žmonėms labiausiai tirti genai yra pagrindinio audinių suderinamumo komplekso (MHC) II klasės genai, tarp kurių HLA-DR2 šeimos alelių kompleksas (žmogaus) rodo gana didelį ryšį su padidėjusiu sergamumu keliose etniškai tolimose populiacijose, o HLA-DQ lokuso aleliai turi įtakos klinikiniam tuberkuliozės vaizdui. Neseniai pasiekta pirmųjų sėkmių analizuojant NRAMP1 geno ryšį su tuberkulioze žmonėms. Šie duomenys yra ypač verti dėmesio, nes šis genas turi didelį homologijos laipsnį su NRAMP1 genu (anksčiau vadintu BCG 1, nes jis kontroliuoja jautrumą M. bovisBCG), kuris selektyviai ekspresuojamas pelių makrofaguose ir kuris neabejotinai daro įtaką jautrumui tarpląsteliniams patogenams (įskaitant mikobakterijas).

Funkcijos praradimo mutacijos

Buvo identifikuoti keli genai, kurių pokyčiai, dėl kurių visiškai prarandamas gebėjimas koduoti funkciškai aktyvų produktą (genų nokautas), ypač paveikė pelių gebėjimą sukurti apsauginį imuninį atsaką į mikobakterijų infekciją. Tai genai, koduojantys IFN-γ, IL-12, TNFα, taip pat imuninės sistemos ląstelių receptoriai šiems citokinams. Kita vertus, nokautavus genus, koduojančius IL-4 ir IL-10, tuberkuliozės infekcijos eiga praktiškai nesiskyrė nuo laukinio tipo (pradinių) pelių. Šie duomenys genetiniu lygmeniu patvirtino, kad pagrindinis apsauginis vaidmuo tuberkuliozės atveju yra imuninės sistemos (pirmiausia T1 limfocitų) gebėjimas reaguoti į infekciją gaminant 1 tipo, bet ne 2 tipo citokinus.

Šių duomenų pritaikomumas žmonių mikobakterinėms infekcijoms buvo įrodytas. Labai retuose šeimose, kuriose vaikai nuo mažens sirgo pasikartojančiomis mikobakterinėmis infekcijomis ir salmonelioze, itin didelis jautrumas atsiranda dėl homozigotinių nekonservatyvių mutacijų genuose, koduojančiuose ląstelių IFN-γ ir IL-12 receptorius, paveldėtų iš tėvų, heterozigotinių šioms mutacijoms; kaip ir tikėtasi, paveldėjus tokias retas mutacijas, santuokos pasirodė esančios glaudžiai susijusios. Tačiau tokie šiurkštūs pažeidimai lemia tokį didelį jautrumą infekcijoms, kad praktiškai neleidžia vaikui išgyventi ilgiau nei kelerius metus ir tai tik beveik steriliomis sąlygomis.

Tie patys svarstymai leidžia šiek tiek skeptiškai įvertinti gyvūnų infekcijų modeliavimo metodą, kai genuose, kurie atlieka pagrindinį vaidmenį apsaugant nuo šių infekcijų, yra nokautinės mutacijos. Tokios mutacijos lemia fenotipų, kurie normaliomis sąlygomis neturi išgyvenimo galimybių ir būtų greitai eliminuojami atrankos būdu, raišką. Taigi, pelės, kurios neekspresuoja MHC II klasės produktų ir dėl to neturi normalaus CD4 limfocitų telkinio, miršta nuo išplitusios infekcijos per trumpą laiką po užsikrėtimo M. tuberculosis. Labai panaši tuberkuliozės eiga stebima ir žmonėms, kai vėlyvose AIDS stadijose pastebimas ryškus CD4 ląstelių skaičiaus sumažėjimas. Spręsdamas rizikos grupių genetinio nustatymo klausimus ir apskritai siekdamas suprasti genetines padidėjusio jautrumo priežastis normaliame populiacijos pasiskirstyme, tyrėjas nagrinėja individus, kurie, nors ir nėra optimalūs (pagal šį požymį), bet yra gana gyvybingi. Šis problemos aspektas pasisako už tradiciškesnių eksperimentinių modelių naudojimą genetinei analizei, pavyzdžiui, tarpląstelinius skirtumus tuberkuliozės eigoje pelėms.

Genomo patikra ir anksčiau nežinomi tuberkuliozės jautrumo genai

Jau šeštajame ir septintajame dešimtmečiuose buvo įrodyta, kad jautrumo ir atsparumo tuberkuliozei požymių paveldėjimas laboratoriniams gyvūnams yra sudėtingas ir poligeninis. Šioje situacijoje, pirma, reikia atrinkti aiškiai išreikštus, „itin skirtingus“ fenotipus tarp jautrių ir atsparių gyvūnų ar individų, t. y. ligos požymius, o tada ištirti jų paveldėjimo pobūdį. Antra, reikia atsižvelgti į tai, kad a priori mes neįsivaizduojame, kiek genų dalyvauja ligos kontrolėje ir kaip jie išsidėstę genome. Todėl reikia arba iš anksto sumažinti tiriamos populiacijos genetinę įvairovę, segreguojant pagal tiriamą požymį, naudojant genetinius metodus (kas įmanoma tik atliekant eksperimentus su gyvūnais), arba patikrinti visą genomą naudojant kiekybinės genetikos, o ne Mendelio genetikos statistinius metodus, arba sujungti šiuos metodus. Sukūrus genomo skenavimo metodus, naudojant PGR mikrosatelitinių DNR regionų nustatymui ir statistinį rezultatų apdorojimą bei interpretavimą, jautrumo tuberkuliozei genetinė analizė prasidėjo naujame lygmenyje.

Aukščiau paminėti metodai neseniai buvo sėkmingai pritaikyti genetiniuose eksperimentuose su linijinėmis pelėmis dviejų tyrėjų grupių. Autorių grupė iš Centrinio tuberkuliozės tyrimų instituto, Rusijos medicinos mokslų akademijos, kartu su kolegomis iš Šeimininko atsparumo tyrimų centro McGill universitete (Monrealis, Kanada) ir Karališkojo Stokholmo instituto pirmieji atliko genominį tyrimą, siekdami nustatyti ligos sunkumo paveldimumą pelėms, suleidus didelę M. tuberculosis H37Rv padermės dozę į veną. A/Sn (atspari) ir I/St (jautri) linijos buvo naudojamos kaip tėvinės linijos, turinčios priešingą jautrumą tuberkuliozei. Nustatytas patikimas jautrumo ryšys patelėms su mažiausiai trimis skirtingais lokusais, esančiais 3, 9 ir 17 chromosomose. Visai neseniai ryšys su lokusais proksimalinėje 9 chromosomos dalyje ir centrinėje 17 chromosomos dalyje taip pat nustatytas patinams. Stipriausias ryšys su jautrumu nustatytas su lokusu 9 chromosomoje. Kita tyrėjų grupė Jungtinėse Valstijose atliko pelių genomo tyrimą, kad nustatytų jautrumo požymio paveldėjimo modelį M. tuberculosa Erdman padermėje. C57BL/6J (atsparių jų modelyje) ir C3HeB/FeJ (jautrių) pelių linijų derinyje, analizuojant F2 hibridus, o vėliau BC1 palikuonis, buvo nustatytas lokusas centrinėje 1 chromosomos dalyje, kontroliuojantis ligos sunkumą. Po pradinio kartografavimo, naudojant rekombinacinę analizę, buvo pasiekta tikslesnė lokuso lokalizacija, o jo poveikis tokiam svarbiam fenotipiniam požymiui kaip granulomatinio plaučių audinio pažeidimo sunkumas nustatytas atvirkštinio kryžminimo pelėms (BC3 karta), t. y. po to, kai genetinė įvairovė tarp tiriamų gyvūnų buvo žymiai sumažinta naudojant genetinius metodus. Svarbu pažymėti, kad nustatytas lokusas, žymimas sst1 (jautrumas tuberkuliozei 1), nors ir yra 1 chromosomoje, akivaizdžiai nėra identiškas NRAMP1 lokusui. Tai įrodo tiek jo lokalizacija chromosomoje, tiek tai, kad C57BL/6 pelės turi jautrumo BCG alelį NRAMP1 genui, bet atsparumo M tuberculosis alelį sst1 lokusui.

Pastaraisiais metais paskelbti duomenys apie pelių genome esančius lokusus, kurie iš esmės įtakoja tuberkuliozės proceso pobūdį, leidžia tikėtis reikšmingos pažangos šioje srityje ir analizuojant genetinį jautrumą žmonėms. Fantastiškai sparti genominės analizės pažanga greičiausiai leis labai greitai pereiti nuo pelių tuberkuliozės genetikos prie žmogaus tuberkuliozės genetikos, nes praktiškai iššifruota visa tiek žmonių, tiek pelių genomo seka.

Makrofagų ir mikobakterijų sąveika

Makrofagai atlieka itin svarbų vaidmenį apsisaugojant nuo tuberkuliozės infekcijos tiek antigeno atpažinimo, tiek mikobakterijų eliminavimo fazėje.

Mikobakterijoms patekus į plaučius, situacija gali vystytis pagal keturis pagrindinius modelius:

• pirminio šeimininko atsako gali pakakti visiškam mikobakterijų sunaikinimui, taip panaikinant tuberkuliozės atsiradimo galimybę;
• Mikroorganizmams sparčiai augant ir dauginantis, išsivysto liga, vadinama pirminiu tuberkulioze;
• latentinės infekcijos atveju liga neišsivysto, tačiau mikobakterijos organizme išlieka vadinamojoje ramybės būsenoje, o jų buvimas pasireiškia tik teigiama odos reakcija į tuberkuliną;
• Kai kuriais atvejais mikobakterijos gali pereiti iš ramybės būsenos į augimo fazę, o latentinę infekciją pakeičia tuberkuliozės reaktyvacija.

Pirmoji gynybos linija nuo infekcijos, mikobakterijoms pasiekus apatinius kvėpavimo takus, yra alveolių makrofagai. Šios ląstelės geba tiesiogiai slopinti bakterijų augimą jas fagocituodamos. Jos taip pat dalyvauja įvairiose ląstelinėse antituberkuliozinėse imuniteto reakcijose – pateikiant antigeną, stimuliuojant T limfocitų kaupimąsi uždegimo vietoje ir kt. Svarbu pažymėti, kad specifiniai virulentiškų ir santykinai avirulentiškų mikobakterijų padermių prisijungimo prie fagocitų mechanizmai gali skirtis.

Pakanka įrodymų, kad vakuolių arba fagosomų susidarymo procesas M. tuberculosis sąveikos su mononukleariniu fagocitu metu yra tarpininkaujamas mikroorganizmo prisijungimo prie komplemento receptorių (CR1, CR3, CR4), manozės receptorių arba kitų ląstelės paviršiaus receptorių. Sąveiką tarp fagocitinių ląstelių manozės receptorių ir mikobakterijų, matyt, tarpininkauja mikobakterijų ląstelės sienelės glikoproteinas – lipoarabinomananas.

2 tipo T helperų citokinai – prostaglandinas E2 ir IL-4 – stimuliuoja CR ir MR ekspresiją, o IFN-γ, priešingai, slopina šių receptorių ekspresiją ir funkciją, todėl sumažėja mikobakterijų sukibimas su makrofagais. Taip pat toliau kaupiasi duomenys apie paviršinio aktyvumo baltymų receptorių dalyvavimą bakterijų prisijungime prie ląstelių.

CD14 molekulės (fagocitų žymeklio) vaidmuo buvo pademonstruotas naudojant mikobakterijų ir mikroglijos, smegenų audinio fagocitų, sąveikos modelį. Nustatyta, kad antikūnai prieš CD14 neleido mikroglijos ląstelėms užsikrėsti virulentiška laboratorine H37Rv paderme. Kadangi CD14 molekulė neprasiskverbia pro ląstelės membraną ir todėl neturi tiesioginio kontakto su citoplazma, ji negali savarankiškai perduoti lipoproteinų sukelto signalo, tačiau jai reikalingas koreceptorius, kuris aktyvuotų tarpląstelinius signalo perdavimo kelius. Labiausiai tikėtini tokių koreceptorių kandidatai yra Toll tipo receptorių šeimos atstovai. Mikrobiniai lipoproteinai, aktyvuodami šiuos receptorius, gali, viena vertus, sustiprinti šeimininko organizmo gynybos mechanizmus, kita vertus, sukelti audinių pažeidimus, sukeldami apoptozę. Tuo pačiu metu apoptozė gali slopinti imuninį atsaką, pašalindama imuninėse reakcijose dalyvaujančias ląsteles, taip sumažindama audiniams daromą žalą.

Be to, kas išdėstyta pirmiau, atrodo gana tikėtina, kad svarbų vaidmenį mikobakterijų prisijungimo prie fagocitinių ląstelių procese atlieka vadinamieji „scavenger“ receptoriai, kurie yra makrofagų paviršiuje ir turi afinitetą daugeliui ligandų.

M. tuberculosis likimas po fagocitozės yra makrofagų vykdomas jos augimo slopinimas. Patekusios į fagosomą, patogeninės bakterijos yra veikiamos daugelio veiksnių, skirtų jas sunaikinti. Tokie veiksniai yra fagosomos susiliejimas su lizosomomis, reaktyviųjų deguonies radikalų sintezė ir reaktyviųjų azoto radikalų, ypač azoto oksido, sintezė. Mikobakterijų žūtis makrofagų viduje gali įvykti keliais mechanizmais dėl sudėtingų citokinų sukeltų sąveikų tarp limfocitų ir fagocitų. Gali būti, kad mikobakterijų gebėjimas išvengti reaktyviųjų deguonies ir azoto radikalų toksinio poveikio yra pagrindinis žingsnis pereinant į latentinę infekcijos stadiją. Makrofagų gebėjimas slopinti M. tuberculosis augimą labai priklauso nuo ląstelių aktyvacijos stadijos (bent iš dalies) ir nuo citokinų pusiausvyros (pirmiausia, tikriausiai, trombocitų augimo faktoriaus alfa (TGF-α) ir IFN-γ).

Svarbus makrofagų antimikobakterinio aktyvumo mechanizmo komponentas, matyt, yra apoptozė (programuota ląstelių mirtis). M.bovis BCG kultivavimo monocituose modelyje buvo parodyta, kad makrofagų apoptozė (bet ne nekrozė) yra lydima fagocituotų mikobakterijų gyvybingumo sumažėjimo.

T limfocitų vaidmuo imunitete nuo tuberkuliozės

Yra žinoma, kad T limfocitai yra pagrindinis įgyto imuniteto komponentas sergant tuberkuliozės infekcija. Eksperimentinių gyvūnų imunizacija mikobakterijų antigenais, taip pat tuberkuliozės infekcijos eiga, lydima antigenui specifinių CD4 ⁺ ir CD8 ⁺ limfocitų susidarymo.

CD4 ir, mažesniu mastu, CD8 limfocitų trūkumas, pastebėtas CD4, CD8, MHCII, MHCI geno išjungimo pelėms, taip pat paskyrus antikūnus, specifinius CD4 arba CD8 antigenams, žymiai sumažina pelių atsparumą M. tuberculosis infekcijai. Yra žinoma, kad AIDS sergantys pacientai, kuriems būdingas CD4 ⁺ limfocitų trūkumas, yra itin jautrūs tuberkuliozei. Santykinis CD4 ⁺ ir CD8 ^{+ limfocitų indėlis į apsauginį imuninį atsaką gali kisti skirtingais infekcijos etapais. Taigi, pelių, užsikrėtusių M. bovis BCG, plaučių granulomose} ankstyvosiose infekcijos stadijose (2–3 savaitės) vyrauja CD4 ^{+ T limfocitai, o vėlesnėse stadijose CD8+} limfocitų kiekis padidėja. Adoptyvaus perkėlimo metu CD8 ^{+ limfocitai, ypač jų CD44hl} subpopuliacija, pasižymi dideliu apsauginiu aktyvumu. Be CD4 ⁺ ir CD8 ⁺ limfocitų, kitos limfocitų subpopuliacijos, ypač γδ ir CD4 ⁺ CD8 ^{+ limfocitai,}, apriboti nepolimorfinių MHC klasės CD1 molekulių. taip pat, matyt, prisideda prie apsauginio imuniteto nuo tuberkuliozės infekcijos. T limfocitų efektoriaus veikimo mechanizmai daugiausia sumažinami iki tirpių faktorių (citokinų, chemokinų) gamybos arba citotoksiškumo. Mikobakterijų infekcijose vyrauja T1 susidarymas, kuriam būdingi citokinų IFN-γ ir TNF-α gamybos požymiai. Abu citokinai gali stimuliuoti makrofagų antimikobakterinį aktyvumą, kuris pirmiausia yra atsakingas už CD4 limfocitų apsauginį poveikį. Be to, IFN-γ gali slopinti uždegiminių reakcijų sunkumą plaučiuose ir taip sumažinti tuberkuliozės infekcijos sunkumą. TNF-α yra būtinas granulomų susidarymui, visiškam makrofagų ir limfocitų bendradarbiavimui bei audinių apsaugai nuo nekrozinių pokyčių. Be apsauginio poveikio, TNF-α taip pat turi „patologinį“ poveikį. Jo gamyba gali sukelti karščiavimą, svorio kritimą ir audinių pažeidimą – simptomus, būdingus tuberkuliozės infekcijai. T limfocitai nėra vienintelis TNF-α šaltinis. Pagrindiniai jo gamintojai yra makrofagai. TNF-α poveikį daugiausia lemia kitų 1 ir 2 tipo citokinų gamybos lygis uždegimo židinyje. Esant vyraujančiai 1 tipo citokinų gamybai ir nesant 2 tipo citokinų gamybos, TNF-α turi apsauginį poveikį, o kartu gaminant 1 ir 2 tipo citokinus – destruktyvų. Kadangi, kaip minėta pirmiau, mikobakterijos stimuliuoja daugiausia T1 limfocitus, mikobakterijų infekcijų eiga paprastai nebūna lydima IL-4 ir IL-5 gamybos padidėjimo. Tuo pačiu metu, esant sunkioms infekcijos formoms, taip pat ir vėlyvose jos stadijose, gali būti vietinis ir sisteminis IL-4 ir IL-5 gamybos padidėjimas. Neaišku, ar padidėjusi 2 tipo citokinų gamyba yra sunkesnės tuberkuliozės infekcijos priežastis, ar jos pasekmė.

Citotoksiškumą užkrėstoms ląstelėms-taikiniams pasižymi CD8 ⁺ ląstelės, taip pat „neklasikiniai“ CD8 ⁺ limfocitai, kuriuos riboja CDlb molekulės, CD4 ⁺ CD8 ⁺ limfocitai ir CD4 ⁺ limfocitai. Citotoksiškumo svarbą apsaugant nuo tuberkuliozės rodo sumažėjęs CD8 ⁺ limfocitų citotoksinis aktyvumas ir perforino kiekis tuberkulioze sergantiems pacientams, palyginti su sveikais donorais. Būtina atsakyti į klausimą, kaip užkrėstų ląstelių-taikinių lizė gali paveikti infekcinio proceso eigą: ar ji sumažina mikobakterijų, kurios yra tarpląsteliniai parazitai, dauginimosi intensyvumą, ar, priešingai, skatina mikobakterijų išsiskyrimą iš užkrėstų makrofagų ir naujų ląstelių užkrėtimą. S. Stronger (1997) duomenys, atrodo, gali padėti suprasti šią problemą. Autoriai parodė, kad citotoksiniai limfocitai turi granulizino molekulių, kurios turi baktericidinį poveikį mikobakterijoms. Kad granulizinas prasiskverbtų į užkrėstas ląsteles, limfocitai turi išskirti baltymus, kurie sudaro poras ląstelių-taikinių membranose. Taigi pirmą kartą buvo gauti duomenys apie tiesioginį mikobakterijų (makrofaguose) sunaikinimą T limfocitais, taip parodant tiesioginio T limfocitų dalyvavimo apsaugą nuo mikobakterijų infekcijų galimybę.

T ląstelių imuninio atsako reguliavimas

T limfocitų atsaką ir jų efektorinių citokinų gamybą reguliuoja citokinai, kuriuos gamina antigeną pateikiančios ląstelės, įskaitant užkrėstus makrofagus. IL-12 keičia T limfocitų diferenciaciją link Th1 ląstelių susidarymo ir stimuliuoja IFN-γ gamybą. Pelių užkrėtimas IL-12 ^% M.bovis BCG sukelia progresuojantį infekcijos vystymąsi, padidina mikobakterijų plitimą ir lydimas granulomų susidarymo plaučiuose. Pelėms, turinčioms IL-12p40 ^% užkrėstų M. tuberculosis, pastebimas nekontroliuojamas mikobakterijų augimas, susijęs su natūralaus ir įgyto imuniteto sutrikimu ir kurį sukelia reikšmingas uždegimą skatinančių citokinų IFN-γ ir TNF-β gamybos sumažėjimas. Ir atvirkščiai, rekombinantinio IL-12 skyrimas pelėms ir po to užkrėtimas M. tuberculosis Erdmann padidina jų atsparumą infekcijai.

IL-10 yra reguliacinis citokinas, stimuliuojantis humoralinio imuniteto reakcijų vystymąsi ir slopinantis daugelį ląstelinio imuniteto reakcijų. Manoma, kad IL-10 poveikis T ląstelių atsakui gali būti susijęs su jo poveikiu makrofagams: IL-10 slopina makrofagų antigenų pateikimą ir slopina makrofagų uždegimą skatinančių citokinų TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 ir IL-12, GM-CSF, G-CSF sintezę. IL-10 taip pat turi antiapoptozinį poveikį. Toks veikimo spektras, regis, turėtų lemti reikšmingą IL-10 poveikį antituberkuliozinio imuniteto intensyvumui, tačiau duomenys apie apsauginio imuniteto priklausomybę nuo IL-10 gamybos yra labai prieštaringi.

TGF-β yra unikalus veiksnys, slopinantis ląstelinį imunitetą. Jo gamybos lygis koreliuoja su tuberkuliozės sunkumu, o anti-TGF-β antikūnų arba natūralių TGF-β inhibitorių skyrimas pelėms, užsikrėtusioms M. tuberculosis, koreguoja sumažėjusį T ląstelių atsaką.

Reikėtų pažymėti, kad T limfocitų efektoriaus vaidmuo neapsiriboja citokinų gamyba ir ląstelių citotoksiškumu. Kiti procesai, vykstantys užmezgant tiesioginį kontaktą tarp T limfocitų ir makrofagų, taip pat T limfocitų gaminami chemokinai, gali reikšmingai prisidėti prie vietinių uždegiminių reakcijų vystymosi. Pastarąsias, savo ruožtu, sukelia ne tik makrofagų ir T limfocitų reakcija. Neutrofilai, eozinofilai, fibroblastai, epitelio ir kitos ląstelės gali būti aktyvūs procesai, vykstantys plaučiuose tuberkuliozės infekcijos metu.

Granulomų susidarymo proceso morfologiniai tyrimai, taip pat specifinio T ląstelių atsako susidarymo dinamikos nustatymo rezultatai, mūsų nuomone, leidžia išskirti kelis mikobakterijų sąveikos su makroorganizmu etapus. Pirmasis pasižymi progresuojančia mikobakterijų proliferacija nesant specifinio T limfocitų atsako ir trunka apie 2–3 savaites. Antrasis įvyksta po subrendusių T limfocitų susidarymo ir jam būdingas mikobakterijų augimo stabilizavimasis. Paprastai po to seka dekompensacijos stadija, kuri laikui bėgant sutampa su limfoidinių darinių irimu ir nekrozinių pokyčių atsiradimu plaučiuose. Vakcinos poveikis gali būti susijęs su pirmosios atsako fazės sumažėjimu.