Клетки лимфоидной ткани, ассоциированной с дыхательной системой

Эпителиальные клетки. Как и в других отделах барьерной иммунной системы, эпителиальные клетки имеют двоякое отношение к иммунологическим функциям. С одной стороны, любые эпителиальные клетки, которым свойственна барьерная и секреторная функции, приобретают черты иммуноцитов (экспрессируют молекулы адгезии, цитокины и другие молекулы, важные для реализации иммунных процессов) под влиянием цитокинов, бактериальных продуктов, прямого повреждения и т.д. С другой стороны, существуют специализированные эпителиальные клетки, М–клетки, которые без специальной подготовки способны осуществлять такие иммунологические функции, как связывание и представление Аг, секреция цитокинов, привлечение лимфоцитов. М–клетки доставляют в BALT Аг, частично в форме антигенных пептидов, ассоциированных с молекулами MHC. М–клетки локализуются только в непосредственной близости к фолликулам и в прямой связи с ними — они выстилают просвет слизистых над фолликулами [335]. Это касается М–клеток BALT в той же степени, как клеток лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником, урогенитальным аппаратом, конъюнктивой. М–клетки присутствуют как в верхних (носоглотка), так и в нижних (бронхи) дыхательных путях. Общей фенотипической особенностью М–клеток является наличие на их поверхности Рц типа I для лектина улитки европейской (Ulex europeus) — UEA1 [551].

Провоспалительные цитокины, выделяемые активированными эпителиальными клетками, прежде всего хемокины, обеспечивают привлечение T– и B–лимфоцитов, дендритных клеток, а в условиях патологии — нейтрофилов и особенно эозинофилов. Таким образом, эпителиоциты и в первую очередь М–клетки выполняют в отношении BALT организующую функцию, обеспечивая её готовность к осуществлению иммунной защиты; в условиях патологии эти клетки становятся важными факторами развития воспаления, в частности аллергического, и служат ведущим фактором ремоделирования слизистой при бронхиальной астме [565].

Эпителиальные клетки BALT экспрессируют ряд молекул адгезии — CD58 (LFA–3), CD44, ICAM–1 (CD54), но лишены селектинов и Рц b1-интегринов VCAM–1 [143]. 8% покоящихся эпителиальных клеток BALT экспрессируют Аг HLA–DR. При активации доля этих клеток возрастает, существенно усиливается экспрессия молекул ICAM–1.

Для восприятия активационных стимулов эпителиальные клетки BALT располагают мембранными Рц для ряда цитокинов — ИЛ–1, TNFa, ИФНg, ИЛ–9, а также ИЛ–4 и ростовых факторов [314]. Рц для ИЛ–4 присутствуют на М–клетках как в норме, так и при патологии, Рц для ИЛ–9 появляются только в условиях воспаления (через них подается сигнал к усилению выработки слизи). ИЛ–4, действуя через упомянутые Рц, подавляет выработку эпителиальными клетками ИЛ–1b и TNFa, но усиливает секрецию хемокинов [569]. В качестве ростовых факторов для эпителиальных клеток BALT выступают эпидермальный фактор роста и ТФРb

Эпителиальные клетки BALT спонтанно выделяют ряд цитокинов — ИЛ–1b, 2, 5, 6, 8, 10, 11, 16, 18, ГМ–КСФ, Г–КСФ, М-КСФ, TNFa, а также a– и b–хемокины, ТФРb фактор стволовых клеток, b–дефензин, муцин [437, 575]. Эти факторы важны для привлечения и активации лимфоидных клеток и других иммуноцитов, осуществления антимикробной защиты, репарации самого эпителия. Секреция почти всех упомянутых факторов усиливается в условиях активации. Исключение составляют ТФРb, b–хемокин RANTES и М-КСФ, уровень выработки которых примерно одинаков при активирующих воздействиях и в их отсутствие.

Выработка активированными эпителиальными клетками хемокинов — одно из основных проявлений их иммунологической активности. Количество секретируемых ими хемокинов достаточно велико. Это группа a–хемокинов — ИЛ–8, макрофагальные воспалительные белки MIP1a и MIP2 (ответственны за привлечение нейтрофилов и ремоделирование слизистой бронхов при патологии) [142], а также три фактора, индуцируемые под влиянием ИФНg — IP–10, Mig и I–TAC (привлекают T–клетки памяти) [515]. Эпителиальные клетки слизистой бронхов вырабатывают также Мукоза–ассоциированный эпителиальный хемокин МЕС (CCL28), ответственный за привлечение IgA-пpoдуцирующих клеток [355]. Другую группу продуктов эпителиальных клеток BALT образуютb-хемокины — моноцитарные хемотаксические белки MCP–1, MCP–3 и MCP–4, ответственные за привлечение в ткань бронхов макрофагов и дендритных клеток, а также эотаксин и RANTES, привлекающие эозинофилы (RANTES — также T–клетки) [443]. В полном объёме выработка указанных хемокинов происходитв условиях патологии (инфекции, аллергия), однако минимальный базовый уровень их секреции поддерживается, по-видимому, постоянно, что обеспечивает формирование должного клеточного состава BALT. Многие из цитокинов и хемокинов, секретируемых эпителиоцитами в норме и при патологии, присутствуют в лаважной жидкости бронхов.

Дендритные клетки BALT. Дендритные клетки BALT аналогичны по своим свойствам и функции дендритным клеткам слизистых, а также КЛ кожи. В 1мм² слизистой бронхов присутствует до 700 дендритных клеток. Они локализованы в эпителиальном слое слизистой бронхо-лёгочного тракта. Их важнейшей особенностью с точки зрения иммунных процессов является спонтанная экспрессия на мембране Аг [282] MHC класса II и CD1a — молекул, ответственных за представление соответственно белковых и небелковых Аг T–хелперам. Как и в других барьерных тканях, дендритные клетки BALT являются пришлыми элементами: это миелоидные клетки, происходящие из костного мозга.

Миграция дендритных клеток в слизистую оболочку бронхов происходит при участии мембранных b₂–интегринов. У мышей с «нокаутом» гена CD18 (b–цепи, общей для всех трёх b₂–интегринов) содержание дендритных клеток в слизистой бронхов снижено на 68%. Вместе с тем, «нокаут» гена CD54 (Аг CD54, или ICAM–1 является Рц для b₂–интегринов) не влияет на содержание дендритных клеток в бронхах. Очевидно, при миграции дендритных клеток используется другой лиганд, экспрессируемый на поверхности эндотелиальных и, возможно, эпителиальных клеток BALT [518].

Дендритные клетки BALT экспрессируют Рц для ГМ–КСФ и ИЛ–4, которые в сочетании выполняют функции их основных ростовых факторов. Время полужизни дендритных клеток бронхов составляет около 2 сут, тогда как для КЛ — 15 сут [282].

Введение дендритных клеток, несущих эпитопы аллергена (яичного альбумина), мышам, трансгенным по TCR, специфичному к одному из этих эпитопов, приводит к активации и пролиферации дендритных клеток и их миграции в региональные (медиастинальные) лимфатические узлы, а затем — в системную циркуляцию [351]. В BALT (как и в других лимфоидных структурах) дендритные клетки представляют антигенные, в том числе аллергенные, пептиды при участии костимулирующих молекул B7 (CD80 и CD86) [103]. Важнейшей особенностью дендритных клеток BALT является их способность при взаимодействии с CD4–клетками в процессе представления Аг индуцировать дифференцировку T–хелперов преимущественно в направлении Th2 и слабо секретировать ИЛ–12 [350]. Даже при ингаляционной иммунизации мышей линии C57BL/6 (развивают ответ преимущественно Тh1–типа) лейшманиями (также преимущественно индуцируют Тh1–ответ) в бронхах развивается иммунный ответ Тh2–типа, сопровождающийся выработкой ИЛ–4 и ИЛ–5, и лишь в незначительной степени — ИФНg [192]. Очевидно, развитию иммунного ответа в дыхательном тракте по типу Th2 способствует микроокружение BALT в виде существующего в ней цитокинового фона — преобладание Тh2-цитокинов, особенно ИЛ–4. В слизистой бронхов показано наличие прямой коррелятивной связи между численностью T–лимфоцитов, синтезирующих ИЛ–4 и дендритных клеток фенотипа CD1a.

Активность дендритных клеток повышается в условиях воспаления и действия микробных продуктов, то есть в условиях патологии. Это сопровождается усилением экспрессии костимулирующих молекул группы B7 и повышением эффективности представления Аг и аллергенов [354]. ГМ–КСФ в наибольшей степени способствует активации бронхиальных дендритных клеток. ИФНgспособствует экспрессии на бронхоальвеолярных клетках молекул MHC класса II, но в меньшей степени, по сравнению с ГМ–КСФ, усиливает их антигенпредставляющую активность [535]. Активированные дендритные клетки мигрируют с поверхности слизистой оболочки в l. propria и в подслизистую оболочку. Для бронхиальных дендритных клеток свойственна очень быстрая реакция на Аг, сравнимая со скоростью реакции нейтрофилов на провоспалительные сигналы [186]. Напротив, дендритные клетки, локализующиеся в лёгочной паренхиме, — это более зрелые и менее реактивные клетки, хотя они и экспрессируют больше молекул MHC класса II.

Дендритные клетки являются основными АПК BALT, ответственными за осуществление пусковых событий иммунного ответа слизистых. Способность бронхиальных макрофагов представлять Аг выражена значительно слабее. Однако эти клетки также присутствуют в слизистой дыхательных путей, и, как и в случае с дендритными клетками, их миграция в BALT зависит от экспрессии поверхностных b₂-интегринов [432].

Лимфоидные клетки бронхо-лёгочного аппарата. Как отмечалось выше, лимфоциты присутствуют в различных отделах бронхо-лёгочной системы — в сосудистом русле, интерстиции, слизистой, просветах бронхов и альвеол. В слизистой оболочке они распределяются частично диффузно, частично образуют фолликулоподобные скопления вокруг артериол (собственно BALT) [448]. В сосудистом русле лёгких процент лимфоцитов выше, по сравнению с венозной кровью и большинством других отделов периферического кровотока. В интерстициальной ткани лёгких содержится до 10¹⁰ лимфоцитов. В искусственно индуцированной мокроте у здоровых людей на долю лимфоцитов приходится всего 1% клеток (для сравнения: на долю макрофагов — 59%). Наибольшее количество лимфоцитов содержится в эпителиальном слое слизистой трахеи и бронхов, а также в собственной пластинке [133].

В эпителиальном слое слизистой оболочки дыхательных путей присутствуют почти исключительно T–лимфоциты. Среди них преобладают CD8–клетки. Часть CD8–клеток экспрессирует гомодимерную форму Аг CD8 — CD8aa, что свидетельствует о развитии небольшой части этих клеток вне тимуса [108]. Это в наибольшей степени относится к T–клеткам, несущим TCR gd–типа. Общее содержание Tgd–клеток составляет 10–20% от общего числа T–клеток бронхов, хотя можно обнаружить участки, в которых доля Tgd–клеток достигает 30%. Тем не менее абсолютное большинство (80–90%) T–клеток слизистой бронхов составляют Tab–лимфоциты [258].

T–клетки проникают в бронхо-лёгочный аппарат из циркулирующей крови. Их поверхность оснащена молекулами адгезии, необходимыми для преодоления эндотелиальных и эпителиальных барьеров. Это Аг CD44 и b₂-интегрин LFA–1. L–селектин (CD62L) экспрессирован на бронхиальных T–клетках очень слабо. По-видимому, наиболее специфичным «проводником» T–клеток в слизистую бронхов служит молекула a_Еb₇-интегрина, распознающая Е–селектины эндотелия [367]. На T–клетках BALT отсутствуют a₄b₇-интегрины, важные для проникновения T–клеток в слизистую кишечника, и молекулы CLA, обеспечивающие тропность T–клеток в кожу. Соответственно на поверхности эндотелиальных клеток сосудов бронхов не экспрессируется Рц a₄b₇-интегрина MadCAM, а на эпителиальных клетках нет кадгерина, служащего лигандом для молекулы CLA [161]. Это определяет различие путей миграции T–клеток воздухоносных путей, кишечника и кожи. Спектр цитокинов, определяющих направленность миграции T–клеток в бронхо-лёгочную ткань, определен, по-видимому, не до конца. Не вызывает сомнений значимость в хоминге T–клеток в слизистую бронхов хемокинов MIP–1b, IP–10, MIG, I–TAC, а при воспалении — также b-хемокинов RANTES, MCP–1, MCP–5, а для CD4–клеток — и ИЛ–16 [257, 346, 443]. Все эти цитокины секретируются эпителиальными клетками. Рц для указанных хемо- и цитокинов (CCR1, CCR2, CCR5, CXCR3, CD4) экспрессируются на поверхности T–клеток, мигрирующих в слизистую воздухоносных путей.

В пределах слизистой оболочки T–лимфоциты мигрируют в базо-апикальном направлении, то есть из глубины слизистой к просвету бронхов или альвеол. Выходя в просвет, T–клетки продолжают некоторое время секретировать цитокины, но вскоре подвергаются апоптозу и элиминируются макрофагами. Направленность перемещения T–клеток обеспечивается градиентом хемокинаRANTES, концентрация которого нарастает по мере приближения к просвету. В то же время передвижение T–клеток зависит от взаимодействия их мембранной молекулы LFA–1 с Рц ICAM–1 на поверхности окружающих эпителиальных клеток [548] (рис. 43). Важнейшую роль в этом процессе играет взаимодействие мембранных b1-интегринов T–клетки (главным образом VLA–4) с компонентами межклеточного матрикса.

Рис. 43. Факторы, определяющие миграцию T–лимфоцитов через эпителиальный пласт в дыхательных путях. Для перемещения T–лимфоцитов между эпителиальными клетками необходимо взаимодействие мембранных молекул LFA–1 T–клеток и ICAM–1 эпителиальной клетки. Направление движения зависит от градиента хемокина RANTES. Его концентрация увеличивается в направлении от подслизстого слоя к просвету бронхов. RANTES — хемокин, экспрессируемый и секретируемый нормальными T–клетками и регулируемый процессами активации (от —Regulated on Activation, Normal T–cell Expressed and Secreted).

Большей частью T–клеток слизистой дыхательных путей, а также содержимого бронхов, являются лимфоциты, ранее контактировавшие с Аг — активированные T–клетки или T–клетки памяти [404]. Они несут маркёрную молекулу CD45R0. T–клетки фенотипа CD4 слизистых, включая BALT, также представляют собой дифференцированные T–хелперы с явным преобладанием Th2. T–клетки, выделенные из бронхиального лаважа сразу после ингаляции аллергена, экспрессируют мРНК для ИЛ–13, ИФНg, TNFa. После дополнительной стимуляции ФГА in vitro цитокининовый профиль приобретает более чёткий Тh2–зависимый тип: клетки экспрессируют мРНК для интерлейкинов 3, 4, 5, 13 и ГМ–КСФ [144]. Дифференцировка CD4–клеток бронхов в направлении Th2 зависит от особенностей микроокружения бронхов, влияющего на свойства дендритных клеток, представляющих Аг T–хелперам. О том, что преобладание ответа Тh2–типа не связано со свойствами самих T–лимфоцитов говорит тот факт, что свежевыделенные из лаважной жидкости T–клетки при их активации in vitro секретируют ИЛ–2 и ИФНg, но не ИЛ–4 и ИЛ–5, то есть демонстрируют ответ Тh1–типа [377].

Как и в других барьерных тканях, B–лимфоциты бронхо-лёгочного аппарата сосредоточены в более глубоких слоях слизистой оболочки, по сравнению с T–клетками. Они присутствуют также в BALT [161]. Как в кишечнике, так и других отделах иммунной системы слизистых, подавляющее большинство B–лимфоцитов экспрессирует IgA–Рц и, дифференцируясь, секретирует АТ классаIgA. Привлечение IgA–продуцентов из лимфатических узлов, где они образуются, в l. propria слизистой оболочки воздухоносных путей происходит благодаря секреции клетками слизистой b-хемокина МЕС (CCL18), к которому IgA-секретирующие клетки имеют Рц CCR10 [355]. Синтез IgA в слизистой воздухоносных путей практически не изменяется у мышей, лишенных вследствие генетических манипуляций T–лимфоцитов. На этом основании сделан вывод, что хелперный стимул, необходимый для переключения изотипов на IgA и дифференцировки плазмоцитов, секретирующих IgA–АТ, поступает к B–клеткам слизистой бронхов не столько от T–лимфоцитов, сколько от других клеток [511]. Показано, что ключевой цитокин, необходимый для развития IgA–продуцентов, ИЛ–5 могут секретировать эпителиальные клетки, а сигнал к переключению изотипов на IgA может исходить от дендритных клеток, непосредственно контактирующих с B–лимфоцитами слизистой бронхов. Также как в слизистых оболочках других органов, интенсивность продукции IgA чрезвычайно велика. Будучи секретированы в непосредственной близости покровных эпителиальных клеток, IgA взаимодействуют с Рц IgR, в комплексе с ними интернализуются, а затем секретируются в комбинации с фрагментом упомянутого Рц — секреторным компонентом. Комплекс IgA и секреторного компонента — секреторный IgA, устойчивый к действию протеолитических ферментов, осуществляет нейтрализацию патогенов, несущих эпитопы, которые распознают секреторные АТ. Кроме IgA–АТ в секреторной форме существуют, хотя и в значительно меньшем количестве, АТ класса IgM, также продуцируемые АОК бронхо-лёгочной ткани.

Следует отметить, что данные, характеризующие всю популяцию внутриэпителиальных лимфоцитов слизистой оболочки бронхоальвеолярного аппарата, очень сходны со свойствами лимфоцитов носоглотки.

Другие клетки бронхолёгочного аппарата, связанные с иммунной системой. В различных слоях бронхиальной и альвеолярной стенок, а также выстилки верхних дыхательных путей присутствует большое число клеток, выполняющих иммунные функции в рамках естественной резистентности — прежде всего макрофаги и нейтрофилы. По численности популяции этих клеток превосходят лимфоидную [330, 448]. Однако они функционируют в рамках общей фагоцитарной системы и, строго говоря, не являются ключевыми компонентами бронхо-лёгочной иммунной системы, тем более её наиболее специфического компонента BALT.

В норме большая часть макрофагов — резидентные клетки, происходящие из моноцитов крови, лишь незначительная часть которых находится в активированном состоянии. В условиях воспалительной патологии их популяция существенно увеличивается за счёт направленной миграции моноцитов крови. При этом практически все макрофаги переходят в активированное состояние и интенсивно продуцируют цитокины. Как уже отмечалось, роль макрофагов в представлении Аг в бронхо-лёгочной системе невелика [186].

Нейтрофилы также присутствуют в нормальной ткани воздухоносных путей. Они оказываются первыми клетками, которые мигрируют из крови при воспалении. Миграция нейтрофилов в ткань бронхов в условиях её гиперчувствительности определяется a-хемокинами — ИЛ–8 и MIP–2, повышенная выработка которых стимулируется ИЛ–17 при участии ИЛ–1b и TNFa [364].

Эозинофилы практически отсутствуют в бронхо-лёгочной ткани. Однако именно их приток в эту ткань в условиях гиперергического воспаления в наибольшей степени определяет его дальнейшее развитие (особенно при бронхиальной астме) [353]. Эта важнейшая проблема лежит за пределами рассматриваемого нами круга вопросов. Рассмотрим лишь условия, миграции эозинофилов в слизистую оболочку воздухоносных путей. Для её реализации является обязательной экспрессия на их поверхности a₄b₁-интегрина (VLA–4) и b₂-интегринов [603]. Первый из них присутствует на покоящихся эозинофилах, а вторые индуцируются при их активации. Эти молекулы распознают соответствующие Рц — VCAM–1 и ICAM–1, которые экспрессируются на клетках эндотелия сосудов в участках воспаления. Ведущую роль в индукции VCAM–1 на эндотелии бронхиальных сосудов играет комбинация цитокинов TNFa и ИЛ–4, в индукции ICAM–1 — ИЛ–1b [604]. Векторами при миграции эозинофилов в очаги воспалённой слизистой дыхательных путей служат цитокины (прежде всего хемокины), выделяемые эпителиальными клетками. На начальном этапе миграции эозинофилов — при их экстравазации — основная роль принадлежит b-хемокинам — эотаксину и RANTES, а также ИЛ–5 [515]. В дальнейшем продвижении эозинофилов в слизистую бронхов и сквозь нее, в просвет бронхов, играют роль помимо эотаксина и RANTES, другие b-хемокины — MIP–1a, MIP–4, MCP–1 и MCP–5, а также ИЛ–18. ИФНg и ИЛ–12 подавляют миграцию эозинофилов в бронхи [443, 485, 549]. Уже в процессе миграции эозинофилы активируются и экспрессируют CD69, CD54 (ICAM–1), HLA–DR [170]. Срок их жизни существенно удлиняется благодаря секреции ГМ–КСФ, служащего аутокринным фактором роста и выживаемости эозинофилов. Важную роль в иммунных процессах, разворачивающихся в лёгких при аллергической патологии, играют тучные клетки. Они присутствуют в лёгких в норме, но при аллергическом воспалении усиливается их миграция в слизистые дыхательных путей и размножение. Факторами, обеспечивающими пролиферацию и дифференцировку тучных клеток, являются ИЛ–9, фактор стволовых клеток, ИЛ–4, ИЛ–3 [604].