Иммуно привилегированные органы реферат

Обновлено: 05.07.2024

Учреждение Российской академии медицинских наук "НИИ глазных болезней РАМН", Москва

ФГБУ "НИИ глазных болезней" РАМН, Москва

Учреждение Российской академии медицинских наук "НИИ глазных болезней" РАМН, Москва

Гипотеза иммунной привилегии роговицы и патофизиология отторжения кератотрансплантата

Журнал: Вестник офтальмологии. 2016;132(5): 117-124

Учреждение Российской академии медицинских наук "НИИ глазных болезней РАМН", Москва

ФГБУ "НИИ глазных болезней" РАМН, Москва

Учреждение Российской академии медицинских наук "НИИ глазных болезней" РАМН, Москва

Пересадка роговицы является наиболее успешной и часто выполняемой процедурой аллотрансплантации по сравнению с пересадкой других органов и тканей. В мире ежегодно осуществляется более 65 000 трансплантаций роговицы [1].

Иммунная реакция тканевой несовместимости (отторжение трансплантата, реакция трансплантационного иммунитета) остается одной из самых распространенных причин неудовлетворительного результата сквозной кератопластики. Случаи развития реакции отторжения трансплантата роговицы, по данным литературы, колеблются от 2,3 до 65% в зависимости от факторов риска, имеющих место у реципиента [4, 5]. Следовательно, для пациентов с высоким риском отторжения роговичного трансплантата нужны совершенные средства подавления выраженного иммунного ответа.

Pезультаты трансплантации внутренних органов за последние 40 лет существенно улучшились благодаря развитию более эффективных путей профилактики и лечения реакции тканевой несовместимости. Так, с развитием молекулярных технологий тканевое типирование стало намного точнее. Системная иммуносупрессия, применяемая в послеоперационном периоде, стала гораздо эффективней. Увеличилась доля пациентов, получающих орган от живых родственных доноров. Все эти процедуры в полной мере не применимы для трансплантации роговицы. Тканевое типирование не так результативно из-за существенно меньшей значимости антигенов гистосовместимости при кератотрансплантации. Значительное снижение остроты зрения считается показанием для кератопластики, но не является состоянием, напрямую угрожающим жизни больного. Следовательно, системная иммуносупрессия, связанная с вероятностью серьезных побочных влияний на жизненно важные органы, не всегда может быть оправданной. При выполнении сквозной кератопластики нет возможности забора роговицы у живого родственного донора без последующего нарушения функций глаза.

Иммунологическая привилегия роговицы

Иммунная привилегированность глаза — известный факт, однако механизмы, лежащие в основе этого феномена, изучаются со времен Медавара (1948) и до настоящего времени [6].

Механизмы иммунной привилегии при трансплантации роговицы

В настоящее время выделяют 3 основных механизма иммунной привилегии глаза: 1) блокада индукции иммунного ответа (афферентная блокада), обеспечиваемая особенностью морфологии глазного яблока и иммунологическим игнорированием; 2) изменение (девиация) иммунного ответа посредством установки иммунной толерантности; 3) удаление иммунных эффекторных элементов из интерфейса хозяин — трансплантат за счет иммуносупрессивного микроокружения глаза [10, 11].

Особенности морфологии глаза. Гематоофтальмический барьер и отсутствие во внутренних отделах глаза подлинной лимфатической дренажной системы ограничивают возможность внутриорганной сенсибилизации лимфоцитов. В дополнение клетки неповрежденного эпителия роговицы ингибируют рост кровеносных и лимфатических сосудов.

Роговица — уникальная аваскулярная ткань, в которой отсутствуют как кровеносные, так и лимфатические сосуды. Кроме того, плотные контакты между клетками эндотелия капилляров внутри глаза являются основой гематоофтальмического барьера [12]. Гематоофтальмический барьер препятствует миграции через сосудистую стенку неактивированных лейкоцитов, например T- и B-клеток, естественных клеток-киллеров (NK-клеток), макрофагов и гранулоцитов. Гематоофтальмический барьер непроницаем для макромолекул, в частности для антител, комплемента и факторов свертывания. Считалось, что появление кровеносных сосудов в ложе роговичного трансплантата способствует индукции аллоиммунитета, обеспечивая свободный доступ иммунных элементов к донорскому лоскуту. Более 40 лет назад было отмечено, что стимулы, провоцирующие развитие неоваскуляризации, также способствуют росту лимфатических сосудов, дренирующих роговицу [13]. В настоящее время лимфатическим сосудам придается основное значение в стимуляции реакции отторжения роговичного аллотрансплантата. [14]. Блокада лимфангиогенеза резко уменьшает частоту реакции отторжения роговичного трансплантата, даже при наличии крупных кровеносных сосудов, проникающих в ложе трансплантата [15]. Имеются данные, что эпителий роговицы и стромальные клетки секретируют растворимую форму рецептора эндотелиального фактора роста сосудов-2 (vascular endothelial growth factor receptor-2 — VEGFR-2), который блокирует VEGF-C и ингибирует лимфангиогенез в роговице, но не влияет на гемангиогенез [16]. Местное продуцирование VEGFR-2 может объяснить, почему здоровая роговица сохраняет свой алимфогенный статус, предотвращая вторжение лимфатических сосудов. В роговице также обнаружена выработка эндостатина, который является протеолитическим фрагментом молекулы коллагена XVIII типа. Он ингибирует как гем-, так и лимфангиогенез [17].

Роговица человека относительно бесклеточна. В ней мало клеток, способных к обработке и презентированию антигена, имеющих решающее значение при инициировании реакции отторжения трансплантата. Те виды, в частности мыши, у которых в строме отмечена большая популяция антигенпрезентирующих клеток (АПК), склонны к спонтанной реакции отторжения трансплантата. В норме роговица человека имеет небольшое количество клеток Лангерганса в эпителии, ограниченную популяцию интерстициальных дендритных клеток и макрофагов на периферии стромы [18].

Иммунологическое игнорирование. Все клетки особей в пределах одного вида экспрессируют поверхностные полиморфные белки, называемые антигенами главного комплекса гистосовместимости (major histocompability complex — МНС), которые отличают одного индивида от другого. MHC-гены полиморфны и насчитывают множество аллельных вариантов, что создает большую вероятность несовпадения антигенов между донором и реципиентом при аллогенной трансплантации и может повышать риск реакции тканевой несовместимости [19]. У людей гены, которые кодируют антигены МНС, формируют плотный регион на 6-й хромосоме и называются генами человеческого лейкоцитарного антигена (HLA-human leukocyte antigen) [7]. МНС-антигены могут быть классифицированы на 2 вида. МНС типа I обнаруживается на всех ядросодержащих клетках организма и тромбоцитах. МНС-антигены типа II выражены более избирательно и ограничены клеточной поверхностью иммунокомпетентных АПК, таких как дендритные клетки, макрофаги и клетки Лангерганса [7, 8].

Клетки роговицы в покое не экспрессируют молекулы главного комплекса гистосовместимости типа II (однако при одновременной стимуляции интерфероном-гамма (ИФ-γ) и фактором некроза опухоли-альфа (ФНО-α) они появляются на эндотелии), а экспрессия главного комплекса гистосовместимости типа I снижена. Другой класс поверхностных клеточных белков — это минорные антигены гистосовместимости, которые в отличие от МНС, кодируются по всему геному в различных локусах. Для того чтобы быть распознанными как чужеродные антигены, минорные антигены гистосовместимости должны быть обработаны АПК реципиента и презентированы с МНС-II молекулой. Минорные антигены найдены на эпителиальных клетках. Их экспрессия повышается при реакции тканевой несовместимости. Вероятно, основной мишенью реакцию отторжения после кератопластики являются не МНС-антигены, а минорные антигены роговичного аллотрансплантата.

2. Периферическая толерантность к интраокулярным антигенам

3. Иммуносупрессивное микроокружение в глазу (эфферентная блокада)

Регуляторные молекулы клеток глаза. Этот механизм иммунной привилегии обеспечивается экспрессией на поверхности интраокулярных клеток регуляторных молекул Fas-лиганда (CD95), индуцирующих апоптоз в активированных Т-клетках и стимулирующих нейтрофилы; мембранных ингибиторов компонентов активации комплемента (CD46,55,59,Crry); CD86, который препятствует активации Т-клеток; лиганда программируемой гибели клеток-1 (programmed death-ligand 1 — PD-L1) и др. Аллотрансплантаты, полученные от донора с нарушенной выработкой Fas-лиганда (gld/gld мутации c57bl/6 мыши), демонстрируют 2-кратное увеличение случаев реакции тканевой несовместимости по сравнению с их нормальными аналогами [24, 25]. Подобное происходит с PD-L1, который представлен на клетках роговицы, и при его взаимодействии со своими рецепторами PD-1 на Т-лимфоцитах ингибируется пролиферация этих клеток (лимфоцитов), индуцируется их апоптоз и блокируется производство провоспалительных цитокинов, ИФ-γ [25, 26]. Для аллотрансплантатов роговицы, лишенных PD-L1, характерен резкий рост частоты и выраженности иммунного отторжения по сравнению с нормальными типами донорского материала [30, 31]. Хотя в роговице также выявлен родственный фактору некроза опухоли апоптоз-индуцирующий лиганд (tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand — TRAIL), который, как FAS-лиганд и PD-L1, регулирует запрограммированную гибель Т-лимфоцитов, нет никаких опубликованных отчетов, указывающих, что TRAIL способствует иммунной привилегии аллотрансплантата роговицы [27, 28].

Регуляторные молекулы во влаге передней камеры. Эффекторное звено иммунной реакции направлено на все клеточные компоненты роговицы, но эндотелий является основной мишенью. Этот клеточный монослой не имеет возможности восстанавливаться и не замещается клетками реципиента в процессе приживления трансплантата.

На эндотелии роговицы, как и на множестве клеток центральной нервной системы, мало или нет молекул МНС типа I. Одной из задач натуральных клеток-киллеров (NK-клетки) является инактивация всех клеток, нормальных или опухолевых, на которых отсутствует экспрессия молекул МНС типа I [29]. Эндотелий роговицы может быть подвержен риску нападения NK-клеток, которые обнаруживаются во влаге передней камеры после аллотрансплантации роговицы. [30]. Однако внутриглазная жидкость, омывающая эндотелий роговицы, содержит по меньшей мере две молекулы, которые производят немедленное и пролонгированное ингибирование активности NK клеток и, предположительно, защищают роговичный аллотрансплантат от NK-клеточного отторжения и цитолиза. Это — трансформирующий фактор роста бета 2 (Transforming growth factor beta 2 — TGF-β2), который супрессирует активацию Т-клеток, NK-клеток и макрофагов и обеспечивает толерантно-генные свойства АПК, а также фактор, ингибирующий миграцию макрофагов, сдерживающий NK клетки от лизиса своих мишеней [31]. Помимо этих молекул, во влаге передней камеры выявлены вазоактивный интестициальный полипептид, супрессирующий антиген- и митогенвызванную пролиферацию Т-клеток; тромбоспондин, стимулирующий АПК к секреции TGF-β2, CXCL2 (chemokine (C-X-C motif) ligand 2) и снижающий продукцию ими интерлейкина-12 (ИЛ-12) и CD40; пептид, связанный с геном кальцитонина, снижающий продукцию NO макрофагами, подавляющий способность АПК индуцировать дифференцировку Т-хелперов1; растворимый ингибитор активации комплемента — СD46, CD55, CD59, CD95L, ингибирующий активацию полиморфно-ядерных лейкоцитов; рецепторный антагонист ИЛ-1, подавляющий провоспалительный эффект ИЛ-1 [21, 22, 32].

Реакция отторжения роговичного трансплантата

Отторжение трансплантата роговицы происходит, когда иммунный ответ хозяина, вызванный клетками и медиаторами врожденной и адаптивной иммунной реакции и направленный на антигены донорского лоскута, приводит к разрушению тканей. Иммунный ответ может развиваться в любом из основных слоев роговицы избирательно или в сочетании. Реакция в эпителии роговицы и строме бывает обратимой, но отторжение в эндотелиальном слое неизменно приводит к потере эндотелиальных клеток, что часто становится причиной помутнения трансплантата [37].

Известно несколько этапов каскадной активации иммунных реакций при отторжении роговичного трансплантата, которые могут поддаваться терапевтическому воздействию. Эти этапы включают поглощение антигена, обработку антигена, презентацию антигена, T-клеточную экспансию, приток эффекторных клеток в глаз. Два первых этапа, вероятно, хотя бы частично проходят в глазу и подвержены влиянию местно применяемых препаратов или генной терапии.

AПК, которые захватывают антигены трансплантата и транспортируют их к лимфатическим узлам в течение нескольких часов после пересадки роговицы, вероятно, наиболее важны для сенсибилизации [41]. В то же время есть доказательства, что растворимые белковые антигены из передней камеры могут отдельно распространяться как в селезенку [42], так и мезенхимальные лимфатические узлы [43].

С терапевтической точки зрения можно достаточно эффективно подавлять процесс поглощения антигена в роговице путем уменьшения количества АПК.

На моделях грызунов снижение количества постоянно присутствующих макрофагов после субконъюнктивальной инъекции липосом, содержащих клодронат, уменьшало частоту реакции тканевой несовместимости на ранней стадии после трансплантации [44]. Тем не менее существенное уменьшение количества макрофагов повышает риск инфекционных, в том числе вирусных, осложнений. Кроме того, поскольку небольшое количество дендритных клеток, имеющих контакт с антигеном, все равно попадет в региональные лимфатические узлы и вызовет сенсибилизацию, терапевтический эффект этого подхода может оказаться недостаточным.

Преобладание непрямого пути представления антигена во время реакции отторжения роговичного трансплантата означает, что белки, участвующие в обработке МНС типа II, могут быть идеальной терапевтической целью. АПК, такие как макрофаги и дендритные клетки, содержат все необходимое для обработки и представления антигена с молекулой МНС типа II на их поверхности. Существует ряд возможностей для терапевтического воздействия на процесс обработки антигена. В то время как созревание АПК и обработка антигена, вероятно, происходят во время транспортировки к лимфатическому узлу, лечебные мероприятия, применяемые местно до операции или во время ее проведения, могут иметь влияние на представленные в глазу АПК. Катепсин S является ферментом, который вызывает деградацию инвариантной белковой цепи в процессе образования стабильного МНС-II антиген-комплекса на поверхности клетки, позволяющего взаимодействовать с CD4 Т-клетками хозяина, несущими родственный рецептор Т-клеток (T cell receptor — TCR). Ингибиторы катепсина, такие как протеазы семейства цистатинов, ингибирующие цистеин, останавливают обработку антигена. Задержка сенсибилизации из-за недостаточной обработки антигена может предотвратить острую реакцию отторжения и повысить частоту прозрачного приживления трансплантата [50].

Презентация антигена представляет собой процесс, в котором обработанный аллоантиген появляется на Т-клетке в ассоциации с молекулами МНС и TCR.

Несмотря на сложность процесса взаимодействия между АПК и иммуноцитами хозяина, не исключена перспективность аллоспецифического терапевтического вмешательства. Антитела к ключевым элементам презентации антигена, такие как анти-CD4- и анти-CD3-антитела и CTLA4-Ig-спаянный белок, относительно успешно использовались в клинической практике. Но подобные средства действуют больше неспецифически, подавляя иммунный ответ, и будучи примененными системно, вызывают системную иммуносупрессию, что не часто используется в трансплантации роговицы. Размер же целых молекул антител является слишком большим для проникновения в роговицу. Поэтому они неприменимы местно [51, 52].

Эффекторное звено иммунного ответа на аллотрансплантат. Активация Т-клеток, их пролиферация и клональное распространение являются последствиями презентации антигена. Клональное распространение происходит под действием ИЛ-2 в дренажных лимфатических узлах и связанной с ними лимфоидной ткани. Наиболее выраженное воздействие блокаторов кальцинейрина, таких как циклоспорин, А и FK 506 (такролимус), на клональную экспансию, контролируемую ИЛ-2, происходит в лимфатических узлах и других лимфоидных тканях, за пределами досягаемости местной терапии глазными каплями. Следовательно, для профилактики и лечения реакции отторжения роговичного трансплантата необходимо системное введение блокаторов кальцинейрина. Ни циклоспорин А, ни FK-506 не показали достоверную эффективность при местном применении [50, 55—58].

Как отмечено выше, лимфатические узлы служат местом концентрации для аллогенной сенсибилизации и активации Т-клеток. После этого включается эффекторное звено или фаза экспрессии иммуноопосредованного отторжения трансплантата. Именно эта фаза приводит к фактическому разрушению трансплантата, делая лимфатические узлы очень важным звеном в процессе отторжения [10]. В поддержку важности дренажных лимфатических узлов при реакции отторжения говорят эксперименты по удалению у мышей перед трансплантацией роговицы шейных лимфатических узлов. При этом прозрачное приживление трансплантата происходило практически у всех особей вместе с подавлением аллоспецифической ГЧЗТ независимо от предоперационного риска [14, 59].

После того как трансплантат и инфильтрирующие лейкоциты высвобождают поздние хемокины, начинается стимуляция проникновения аллореактивных Т-клеток в трансплантат [8]. Аллореактивные Т-клетки мигрируют в роговицу, распознают МНС-антигены донора и вызывают развитие Т-клеточной памяти [8].

Заключение

Читайте также: