Иммунокомпетентные структуры бронхо-легочной системы детей.

Болезни органов дыхания у детей по-прежнему находятся в центре внимания педиатров, что обусловлено, прежде всего, высоким уровнем данной заболеваемости. Вряд ли будет преувеличением сказать, что и сегодня из каждых трёх детей, обращающихся к врачу, двое предъявляют те или иные респираторные жалобы.

Воспалительные заболевания органов дыхания представляют собой частный случай инфекционного процесса, течение которого непосредственно контролируется иммунной системой, что и определяет актуальность и практическую значимость рассматриваемых вопросов.

Эмбриогенез дыхательной системы.

Зачаток респираторного тракта (первичные бронхи) появляется в конце 4-ой недели беременности, а на 16 неделе заканчивается закладка всех генераций: хрящи бронхов формируются от 10-ой до 24-ой недели беременности, альвеолы возникают, начиная с 18-20 недели, образуясь как выросты на бронхиолах с капиллярами в стенках.

Формирование сосудов легкого начинается с 20 недели из мезенхимы, и в дальнейшем кровоснабжение идет за счет ветвей легочных артерий, которые следуют за ветвлением бронхов. Анастомозы между легочной и бронхиальной артерией сохраняются до рождения ребенка, а у недоношенных детей могут функционировать и после рождения. Лимфатические сосуды, окружающие бронхи, артерии и вены, закладываются на 8-9 неделе гестации и к интранатальному периоду достигают альвеол. Слизистые железы бронхов образуются на 7-8 неделе, бокаловидные клетки появляются на 13-14 неделе, а на 26 неделе гестации начинается выделение слизи. С 10 недели идет процесс формирования ресничек эпителия в трахее и главных бронхах. Продукция сурфактанта, стабилизирующего объем альвеол, особенно усиливается альвеолоцитами начиная с 26 недели гестации.

Эмбриогенез иммунной системы и иммунологических структур, ассоциированных с дыхательной системой

Современные исследования показывают, что гемопоэз начинается одновременно экстра- и интраэмбрионально (в парааортальной ткани). Желточный мешок дает начало преимущественно примитивным эритроидным линиям и незначительному числу макрофагов (есть данные, что в желточном мешке не вырабатываются факторы необходимые для развития нейтрофилов и лимфоцитов), вместе с тем, окончательный гемопоэз имеет интраэмбриональную природу.

Таблица 1. Хронология появления иммунных клеток в эмбриогенезе человека (М.М.Дубровин и соавт., 2001).

К 5 неделе гестации, времени начала кровообращения плода, макрофаги уже можно обнаружить в легких и головном мозге. На этом этапе они становятся первыми кроветворными клетками в печени, однако, до конца не выяснен факт, имеют ли эти макрофаги внутрипеченочное происхождение или мигрируют в печень из желточного мешка.

Костно-мозговое пространство начинает развиваться к 8 неделе при непосредственном участии макрофагов – фагоцитирующих остеокластов. В результате гемопоэза на 10-11 неделе внутриутробного развития, в основном производятся нейтрофилы.

Тимус, начинающий развиваться с 8-ой недели гестации, на 9 неделе заселяется предшественниками Т-лимфоцитов, мигрирующими из печени и составляющими 95% клеточного состава органа. Примерно в эти же сроки в печени и сальнике появляются предшественники В-лимфоцитов.

Селезенка плода является важным вторичным эмбриональным органом иммунитета. Первые лимфоциты мигрируют в селезенку на 11-й неделе внутриутробного развития, а к 22-й неделе уже составляют 70% клеток. В это же время закладываются основные лимфатические узлы, которые на 12 неделе заселяются лимфоцитами. В стенке кишечника на 19-й неделе внутриутробного развития можно обнаружить структурно оформленные, но функционально незрелые пейеровы бляшки.

Таким образом, на ранних стадиях развития плода человека иммунная система представлена клетками и веществами, обладающими, прежде всего, неспецифическим действием. Клеточный компонент иммунной системы в эмбриональной фазе внутриутробного развития имеет в своем составе: макрофаги, гранулоциты и естественные киллеры. Гуморальный компонент представлен системой комплемента и пассивно приобретенными материнскими иммуноглобулинами.

Исследования последних лет показали, что макрофаги появляются в желточном мешке, печени, легких и головном мозге плода задолго до развития костного мозга. Они развиваются непосредственно из стволовых клеток желточного мешка, минуя стадию моноцита, и могут затем мигрировать в легкие, печень, головной мозг. Макрофаги экспрессируют Fc-рецептор и способны к иммунно-опосредованному фагоцитозу. Купферовские клетки печени плода способны инактивировать циркулирующий эндотоксин, заглоченный плодом из амниотической жидкости. Позднее макрофаги участвуют в развитии адаптивной иммунной системы в качестве антиген-презентирующих клеток и производят цитокины: интерлейкины 1,6 (IL-1,IL-6) и фактор некроза опухоли (TNF,ФНО), усиливающие продукцию и активность лимфоцитов. В дополнение к участию в формировании иммунитета макрофаги играют центральную роль в морфогенезе плода. Они формируют очертания органов и уничтожают обломки клеток, подвергшихся апоптозу, в процессе замещения одной эмбриональной ткани другой.

Нейтрофилы плода появляются позже макрофагов: они собираются в небольшие скопления в мезенхимальной ткани шеи и верхней части грудной клетки, где остаются до начала печеночного гемопоэза. Начиная с 5-й недели гестации в печени образуются отдельные предшественники нейтрофилов, но в гораздо меньшем количестве, чем макрофагов. В костном мозге к началу гемопоэза (10-11 нед) можно обнаружить рассеянные кластеры нейтрофилов. Они быстро размножаются, и, к 14 неделе составляют около 40% гемопоэтических клеток. Активация пролиферации иммунокомпетентных клеток в ответ на внедрение инфекционного агента внутриутробно может быть ограничена из-за быстрого роста и соответственно ускоренного деления клеток-предшественников как нейтрофилов так и макрофагов.

Естественные киллеры (NК-клетки) появляются в печени плода к 5 неделе от начала гестации и к 18 неделе их доля среди клеток печени составляет 15-25%, а к моменту родов естественные киллеры составляют 10-15% лимфоцитов пуповинной крови. Эти клетки способны к антитело-опосредованной клеточной цитотоксичности. Функциональная активность NК-клеток у новорожденных более низкая по сравнению с взрослыми. Это объясняет причину повышенной восприимчивости новорожденных к ряду инфекций, таких как вирус простого герпеса.

Компоненты каскада системы комплемента появляются в процессе эмбриогенеза рано, но до III триместра беременности сывороточные уровни компонентов комплемента остаются низкими. После означенного периода они начинают постепенно повышаться и коррелируют с гестационным возрастом и массой плода. У доношенного новорожденного уровни белков комплемента составляют 50% от уровня взрослого человека.

Клеточная иммунная система начинает функционировать, уже ко II триместру, но окончательно лимфоцитарная система плода развивается и созревает в последнюю очередь. Плод не обладает гуморальным иммунитетом до рождения, хотя В-клетки способны синтезировать небольшие количества иммуноглобулинов. Защиту от микробных возбудителей обеспечивают пассивно приобретенные материнские IgG. К 8,5 неделям в тимусе эмбриона появляются коммитированные клетки Т-лимфоциты-предшественники, а через неделю на их мембране уже имеются маркеры CD4 и CD8.

В процессе созревания Т-клетки проходят стадии двойных негативных клеток, располагающихся в подкапсульной зоне тимуса, не экспрессирующих CD4 и CD8 и составляющих предшественники основной части Т-лимфоцитов: двойные положительные клетки, экспрессирующие как СD4, так и CD8, а также имеющие низкий уровень Т-клеточного рецептора (TCR-CD3 комплекса). Эти клетки располагаются во внутренней кортикальной зоне и подвергаются положительной селекции на реаранжированые TCR, узнающие молекулы главного комплекса гистосовместимости (МНС), экспрессируемые тимическими стромальными клетками. На 3-й стадии развития тимоциты располагаются в медуллярной зоне и в незначительном количестве во внутренней кортикальной зоне, экспрессируют либо CD4, либо CD8 и проходят отрицательную селекцию, при которой клетки, обладающие рецепторами к аутоантигенам, представленным на молекулах МНС, подвергаются апоптозу.

При рождении у ребенка Т-клеточный иммунитет слабее, чем у взрослого, частично из-за того, что иммунная система плода не сталкивается с чужеродными антигенами. В отличие от Т-клеток взрос-лых большинство Т-клеток плода экспрессирует CD45RA антиген, указывающий на их иммунологическую некомпетентность. Однако Т-лимфоциты плода способны отвечать на инфекционные стимулы, хотя и в меньшей степени, чем у взрослого. Т-клетки плодов перенесших внутриутробную инфекцию, с 20-й недели внутриутробного развития экспрессируют CD45RО фенотип. Способность к клеточному лимфолизу обнаруживается у лимфоцитов периферической крови плода к 18 неделе, но у лимфоцитов печени и селезенки эта способность отсутствует. Антителозависимая клеточная цитотоксичность (NК-клетки) в ответ на инфекцию вирусами простого герпеса была показана у лимфоцитов плода между 17-й и 24 неделями, хотя и на более низком уровне, чем у взрослых.

Другая причина относительной слабости Т-клеточного иммунитета у плода - это невысокий уровень продукции цитокинов: (IL-4, IL-5, интерферона γ(IFN-γ). Однако по ряду характеристик Т-лимфоциты плода схожи с клетками взрослых например: соотношения Т-лимфоцитов CD4/CD8 в пуповинной крови схожи с таковыми в периферической крови как у взрослых так и у новорожденных.

Т-лимфоциты также экспрессируют CD40 лиганд с 10-й по 28-ю неделю внутриутробного развития, необходимый для активации В-клеток и переключения их на выработку другого класса иммуноглобулинов.

Гуморальный иммунитет начинает формироваться примерно тогда же, когда и клеточный. Пре В-лимфоциты появляются в печени плода через 8 недель от начала гестации и к 10 неделе экспрессируют поверхностные иммуноглобулины. К 18 неделе абсолютное число циркулирующих и селезеночных В-лимфоцитов приближается к взрослому уровню.

В-лимфоциты плода имеют несколько иной фенотип, чем В-клетки иммунной системы взрослого. Первыми В-лимфоцитами являются СD5+ В1-клетки, располагающиеся преимущественно в сальнике, а затем в кишечнике. В1-лимфоциты плода выделяют IgM в ответ на различные вещества бактериального происхождения. Эти антитела не обладают антигенспецифичностью и могут реагировать с большим спектром белков, включая аутологичные ткани. Эти иммуноглобулины, составляют раннюю неспецифическую защиту плода. В норме продукция иммуноглобулинов у плода незначительна, а недостаточность гуморального иммунитета связана с незрелостью В-лимфоцитов. Уровни иммуноглобулинов IgG, IgМ, IgA, IgE и их субклассов достигают значений уровней взрослого в течении всего детского возраста. В-лимфоциты плода могут синтезировать IgA и IgG, что может быть обусловлено антиидиотипическим ответом на поступающие через плаценту материнские антитела. Новорожденные не находящиеся на грудном вскармливании относительно дефицитны по IgA и секреторному IgА.

Роль цитокинов в развитии иммунитета плода определяется следующим образом: они не только поддерживают гемопоэз плода, но и участвуют в регуляции гомеостаза между матерью и плодом: предполагается, что цитокины, продуцируемые плацентой, предотвращают отторжение плода.

Интерфероны (IFN) 1 типа (α,β) вырабатывается в плаценте и, предположительно, подавляют материнский Т-клеточный иммунитет, одновременно активируя NК-иммунитет плода для борьбы с такими вирусами, как вирус простого герпеса.

TNF-α производится купфуровскими клетками печени плода и мононуклеарными клетками плаценты.

IL-1 также вырабатывается купферовскими клетками печени плода и интегрирующими ретикулярными клетками.

Важнейшей группой цитокинов, управляющих развитием плода, являются ростовые факторы: фактор стволовых клеток, IL-3 , IL-7. Их продукция прослеживается на всем протяжении эмбрионального гемопоэза, а функции сходны с таковыми во взрослом организме. Роль таких цитокинов, как IL-11, 12, 13, 18, в развитии плода на сегодняшний день не изучена.

Иммунокомпетентные структуры бронхо-легочной системы детей.

Слизистые оболочки бронхо-легочного, желудочно-кишечного и урогенитального трактов имеют общую площадь как минимум 400 м², покрытую однослойным эпителием. Эпителиальные клетки слизистых оболочек являются иммунологически активными структурами и участвуют в представлении антигена лимфоцитам фенотипов CD4, CD8.

Слизистые оболочки являются барьером между окружающей и внутренней средами макроорганизма. Разные агенты, повреждая эпителий, поступают извне в макроорганизм и вызывают в нем инфекционные и аллергические процессы. Практически все слизистые оболочки содержат определенное количество клеток иммунной системы, часто, но не всегда организованные в определенные структурные образования.

Среди лимфоидных образований слизистой выделяют лимфоидную ткань, ассоциированную с желудочно-кишечным трактом, лимфоидную ткань, ассоциированную с бронхами (БАЛТ), лимфоидную ткань, ассоциированную с носом (НАЛТ), в которую входят парные лимфоидные образования кольца Пирогова-Вальдейера, лимфо-идная ткань, ассоциированная с евстахиевой трубой. В сочетании эти лимфоидные структуры создают единую функциональную систему иммунитета – лимфоидную ткань, ассоциированную со слизистыми оболочками (МАЛТ). Несмотря на территориальную разобщенность между системным иммунитетом и лимфоидной тканью, ассоцииро-ванной со слизистыми, все отделы иммунной системы, благодаря уникальной способности иммуноцитов к миграции и рециркуляции, функционируют как единое целое.

Интегральную связь между органами, имеющими слизистые оболочки, обеспечивает относительно независимая от системного иммунитета секреторная иммунная система, иногда еще называемая местным иммунитетом.

В каждом из этих органов выделяют индуктивные, или воспринимающие, и эффекторные или секреторные зоны. В последние мигрируют из индуктивных зон активированные Т- и В- лимфоциты для осуществляют своих эффекторных функций.

Важным характерным признаком всех структурных образований лимфоидной системы, ассоциированной со слизистыми, является синтез В-лимфоцитами секреторного IgА. Он определяется только в секретах слизистых оболочек и в норме не выявляется в периферической крови. В организме ребенка IgА в количественном отношении значительно превалирует над другими иммуноглобулинами (ежедневно синтезируется и секретируется на поверхность слизистых около 5 граммов этого белка).

Представления об иммунной системе, ассоциированной с дыхательным аппаратом, сложились в 80-х годах в рамках общего учения об иммунной системе слизистых. Ключевыми клетками её являются лимфоциты, как и в других отделах иммунной системы барьерных тканей. В бронхолегочном аппарате имеется несколько пулов лимфоидных клеток: внутрисосудистый, интерстициальный, бронхоассоциированный, внутриэпителиальный, свободные клетки просвета бронхов и альвеол. Только ассоциированный с бронхами пул клеток формирует организованные лимфоидные структуры, сходные с лимфатическими фолликулами. Это и есть БАЛТ.

В отличие от лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником, БАЛТ не является «конституциональной» структурой, то есть не формируется спонтанно в процессе эмбриогенеза. Формирование БАЛТ зависит от возникновения очага активации клеток. Причиной активации, как правило, является микробная агрессия или аллергическая реакция. Основными факторами, ответственными за формирование БАЛТ, выступают цитокины.

БАЛТ включает три основных клеточных компонента: лимфоциты (в основном Т-клетки), антигенпредставляющие (дендритные) и эпителиальные клетки. Морфологически это периартериолярное фолликулоподобное скопление лимфоцитов, непосредственно контактирующих с дендритными клетками, которое ограничено со стороны просвета воздухоносных путей специализированными эпителиоцитами – М-клетками.

 Эпителиальные клетки БАЛТ, также как и в других отделах барьерной иммунной системы, имеют двоякое отношение к иммунологическим функциям. С одной стороны, любые эпителиальные клетки, которым свойственна барьерная и секреторная функции, имеют черты иммуноцитов, экспрессируя молекулы адгезии, цитокины и другие молекулы для реализации иммунных процессов под влиянием цитокинов, бактериальных продуктов, прямого повреждения, и т.д. С другой стороны, существуют специализированные эпителиальные М-клетки, которые без специальной подготовки способны осуществлять иммунологические функции: связывание и представление антигена, секреция цитокинов, привлечение лимфоцитов. М-клетки доставляют в БАЛТ антигены, частично в форме антигенных пептидов, ассоциированных с молекулами МНС и локализуются только в непосредственной близости к фолликулам. Они выстилают просвет слизистых над фолликулами.

Противовоспалительные цитокины, выделяемые активированными эпителиальными клетками, прежде всего хемокины, обеспечивают привлечение Т- и В-лимфоцитов, дендритных клеток, а в условиях патологии, – нейтрофилов и особенно эозинофилов, в очаг воспаления. Таким образом, эпителиоциты, и в первую очередь, М-клетки, выполняют организующую функцию, обеспечивая готовность к осуществлению иммунной защиты. При патологическом процессе эти клетки становятся важными факторами развития воспаления, в частности аллергического, и служат ведущим фактором ремоделирования слизистой оболочки трахеобронхиального дерева в условиях патологического процесса.

Дендритные клетки БАЛТ по свойствам и функции аналогичны таковым клеткам кожи и слизистых. В 1 мм² слизистой бронхов присутствует около 700 дендритных клеток, которые локализуются в эпителиальном слое слизистой бронхолегочного тракта. Эти клетки БАЛТ, как и в других барьерных тканях - приходящие из костного мозга миелоидные клетки.

В условиях патологического процесса повышается активность дендритных клеток. Активированные дендритные клетки мигрируют из поверхностных слоев слизистой оболочки в собственную пластинку (L. рropria) и в подслизистый слой. Для бронхиальных дендритных клеток свойственна быстрая реакция на антиген, как реакция нейтрофилов на провоспалительные сигналы. Дендритные же клетки, находящиеся в легочной паренхиме, являются более зрелыми, но менее реактивными.

Дендритные клетки - это основные антигенпредставляющие клетки БАЛТ, которые осуществляют пусковые события иммунного ответа слизистых. Бронхиальные макрофаги представляют антиген значительно слабее и их миграция в БАЛТ зависит от экспрессии поверхностных β2-интегринов.

Лимфоциты присутствуют в различных отделах бронхолегочной системы: сосудистом русле, интерстиции, просветах бронхов и альвеол. В слизистой оболочке они образуют фолликулополобные скопления вокруг артериол и частично распределяются диффузно. По сравнению с венозной кровью и большинством других отделов периферического кровотока в сосудистом русле легких количество лимфоцитов больше. Наибольшее количество их содержится в эпителиальном слое слизистой трахеи, бронхов и собственной пластинке.

В эпителиальном слое слизистой дыхательных путей присутствуют почти исключительно Т-лимфоциты, в основном СD8-клетки.

В пределах слизистой оболочки БАЛТ Т-лимфоциты мигрируют из глубины слизистой к просвету бронхов или альвеол. Выходя в просвет, Т-клетки продолжают секретировать цитокины, но вскоре гибнут и элиминируются макрофагами.

Большую часть Т-клеток слизистой дыхательных путей, а также содержимого бронхов, составляют лимфоциты, ранее контактировавшие с антигеном (Т-клетки памяти). Они несут маркерную молекулу CD45R0. Т-клетки фенотипа СD4 слизистых, включая БАЛТ, также представляют собой дифференцированные Т-хелперы преобладанием Th2. Дифференцировка СD4-клеток бронхов в направлении Th2 зависит от особенностей микроокружения бронхов, влияющего на свойства дендритных клеток, представляющих антиген Т-хелперам.

В-лимфоциты бронхолегочного аппарата сосредоточены в более глубоких слоях слизистой оболочки, чем Т-клетки, они присутствуют и в БАЛТ, экспрессируя IgA-рецептор и, дифференцируясь, секретируют антитела класса IgA. Секреторный IgA, устойчив к действию протеолитических ферментов, и, осуществляет нейтрализацию патогенов, несущих эпитопы, которые распознают секреторные антитела. Кроме IgA-антител в секреторной форме существуют антитела класса IgМ, хотя и в меньшем количестве, продуцируемые антителообразующими клетками (АОК) бронхолегочной ткани.

В различных слоях бронхиальной и альвеолярной стенок, а также выстилке дыхательных путей присутствует большое число клеток, выполняющих иммунные функции в рамках естественной резистенции – прежде всего макрофаги и нейтрофилы.

Мы поможем в написании ваших работ!