Участие иммунной системы слизистой кишечника в индукции толерантности

Иммунная система слизистой кишечника выполняет две противоположные функции: с одной стороны, она обеспечивает толерантность к антигенам окружающей среды, в частности, к пищевым антигенам и антигенам симбиотической микрофлоры, а с другой, поддерживает иммунитет к чужеродным антигенам, например, к патогенным микробам и/или токсинам. Иначе говоря, иммунная система должна обладать способностью различать инфекцию и не-инфекцию, свое и чужое, полезное и вредное.

 В настоящее время оральная толерантность представляется скорее активно приобретенной иммунной функцей, чем пассивной. Это подтверждается тем фактом, что в течение года, например, у взрослого человека через ЖКТ проходит огромное количество пищевых продуктов, но это не вызывает развитие каких либо аллергических или иммунозависимых реакций. В то же время отмечают, что неонатальный период представляет собой критические сроки в развитии мукозальной иммунной защиты, и поэтому в этот момент наблюдаются более частые инфекции и чаще всего происходит закладка аллергических заболеваний (P.G.Holt, C.A.Jones, 2000). Это связано с тем, что функция мукозального барьера и иммунорегуляторные механизмы развиты слабо у детей именно в период после рождения (P.Brandtzaeg, 2000, P.G.Holt, 1995). Следует отметить, что постнатальное развитие мукозального иммунного гомеостаза зависит от «правильного» становления физиологической микрофлоры, что напрямую связано с адекватным временем и дозами пищевых антигенов, с которыми впервые встречается маленький ребенок (P.Brandtzaeg, 1996).

 Таким образом, постнатальная колонизация комменсальными бактериями очень важна для установления и регуляции нормального мукозального иммунного барьера (L.V.Hooper et al., 2001; A.S.Neish et al., 2000). Кроме того, ни у кого сегодня не вызывает сомнения, что оптимальная функция мукозального барьера в неонатальном периоде зависит от адекватного потребления молока матери, хотя бы в течение нескольких месяцев после рождения (M.A. Hylander et al., 1998).

 Впервые возможность индукции оральной толерантности описал R.Dakin (1829). Он сообщил, что контактный дерматит на яд плюща не развивался, если перед индукцией контактного дерматита в пищу давали листья плюща. Этот феномен был повторно описан в 1911 г. Wells. Автор пытался иммунизировать морскую свинку с тем, чтобы вызвать у нее анафилактическую реакцию. Оказалось, что если свинке скармливали в пищу этот же антиген до иммунизации, то анафилактическая реакция у нее не развивалась. Это было связано с тем, что иммунный ответ на данный антиген не возникал. Было обнаружено, что такое подавление иммунного ответа можно было достичь как животными, так и растительными антигенами. Однако, если животное было сенсибилизировано задолго до перорального введения антигена, подавления анафилактического ответа не происходило. В 1946 г. подобный феномен описал Chaes. Этот автор скармливал морской свинке препарат под названием 1хлор-2,4динитробензол до сенсибилизации ее этим же гаптеном. Было обнаружено, что клеточно-опосредованный иммунитет существенно супрессировался с помощью такого предварительного перорального скармливания гаптена. Однако, тонкие механизмы, лежащие в основе оральной толерантности, до сих пор полностью не ясны.

 После того, как Billingham R.E. et al. (1953) опубликовали свои наблюдения, в которых они доказывали, что неонатальные клетки являются очень чувствительными для индукции толерантности, долгое время предполагалось, что толерантность можно создать только во время неонатального периода. Однако, наблюдения, касающиеся оральной толерантности, выявили абсолютно другие факты. Клинические и экспериментальные наблюдения показали, что для индукции оральной толерантности необходима определенная зрелость мукозальной иммунной системы, в частности, иммунной системы гастроинтестинального тракта (S.Strobel, 2002). Это подтверждает и тот факт, что пищевая аллергия, которая является частым заболеванием в детстве, со временем может проходить и в последующем не проявляться у такого рода детей. Это еще раз говорит о том, что в ранней жизни у детей есть период, когда они уязвимы, и когда толерантность к пищевым продуктам не может быть индуцирована

 Известно, что большинство людей в течение своей жизни имеют клиническую и иммунологическую толерантность как к пищевым антигенам, так и к антигенам физиологической микрофлоры. Однако какая-то небольшая часть популяции – до 6-7% -страдает от различных реакций на пищевые продукты, а из их числа у около 40% эти реакции имеют под собой иммунологические механизмы. Пищевая аллергия чаще всего выявляется у детей и может рассматриваться как нарушение или недостаточность механизмов индукции оральной толерантности или ее поддержания. Точно также воспалительные заболевания кишечника могут быть примером подобного рода нарушения толерантности к компонентам пищи или микробиоты (F.Powrie, M.W.Leach, 1995).

 В настоящее время в качестве дефиниции оральной толерантности наибольшее распространение получила следующая: оральная толерантность представляет собой форму периферической толерантности, при которой зрелые лимфоциты локальной и периферической лимфоидной ткани теряют способность отвечать иммунным ответом на специфический антиген при условии его предварительного введения через рот (S.Strobel, 2002). Признают, что другие пути введения антигенов через мукозальные слизистые, такие как назальная и бронхиальная, также эффективны в модуляции системного иммунного ответа.

Введение антигена через рот может сопровождаться развитием следующих потенциальных результатов, включая:

•  индукция системной иммунологической толерантности
•  развитие системной сенсибилизации
• индукция локального sIgA в отсутствии какой либо заметной системной иммунной реакции (S.Strobel, 2001).

Показано, что введение per os живых и реплицирующихся патогенов приводит к локальной и системной сенсибилизации. Напротив, в большинстве случаев, оральное введение растворимых антигенов приводит к системной толерантности. Регуляторные механизмы, развивающиеся в период индукции толерантности (или сенсибилизации) пока что не до конца изучены. Показано, что баланс между толерантностью (супрессией) и сенсибилизацией (праймингом) зависит от многих факторов, среди которых наиболее часто и больше всего изучены следующие:

• генетический фон
• природа антигена и его доза
• частота введения антигена
• возраст, во время которого впервые вводится антиген, т.е. зрелая или незрелая иммунная система
• иммунологический статус хозяина (в данном случае подразумевается, есть ли у хозяина вирусная инфекция)
• пищевые продукты, употребляемые матерью в период кормления ребенка
• как вводится антиген, вводится ли он с помощью грудного молока во время кормления, и много других условий.

В экспериментах на грызунах показано, что многократное введение низкой дозы пищевого антигена может приводить к индукции регуляторных цитокинов, таких как ТФРβ, ИЛ-10 и ИЛ-4, которые продуцируются регуляторными Т-лимфоцитами с фенотипом CD4+CD25+ (S.Strobel, 2001).

В многочисленных экспериментах показано, что введение «наивным» животным однократно или многократно пищевого антигена приводит к супрессии большого количества иммунных реакций, например, подавляется продукция IgM, G и IgE, подавляется клеточно-опосредованный иммунный ответ, такой как гиперчувствительность замедленного типа, пролиферация Т-лимфоцитов, контактная сенсибилизация и функция цитотоксических Т-лимфоцитов CD8+, продукция цитокинов. Подчеркивается, что наибольшей супрессией при этом подвергается продукция IgE и клеточно-опосредованный иммунный ответ (S.Strobel, 2002). Это интересно еще и в том смысле, что именно IgE и клеточно-опосредованный иммунный ответ являются теми механизмами, которые чаще всего лежат в основе развития у людей аллергических реакций на пищевые аллергены

 Предполагают, что толерантность может быть индуцирована всеми тимус-зависимыми растворимыми антигенами. Напротив, нерастворимые, или реплицирующиеся антигены, часто индуцируют активный иммунитет вместо толерантности.

Говоря о дозе антигена, можно сказать, что индукция оральной толерантности была успешной при введении различных доз и схем разового и многократного введения пищевого антигена. Вместе с тем, исследователи отмечают индивидуальные особенности развития оральной толерантности в зависимости от особенностей системного иммунного ответа. Имеются доказательства того, что разовое введение больших доз антигенов (больше 0,5мг/г веса у мышей), индуцирует супрессию иммунного ответа посредством прямой инактивации лимфоцитов (Garside et al., 1995). В то же время, многократное введение низких доз антигена (меньше 0,1мг/г веса у мышей), как правило приводит к генерации регуляторных клеток с более широкой вариацией эффектов, в зависимости от индивидуального ответа.

 Тот факт, что развитие оральной толерантности сопровождается клональной анергией Т-лимфоцитов, позволил предположить, что в этом механизме большую роль играют антиген-презентирующие клетки, которые в силу своей особенности вызывают эту клональную анергию. Последующие эксперименты показали, что одной из таких антиген-презентирующих клеток являются дендритные клетки на территории мукозальной иммунной системы, которые презентируют антиген Т-лимфоцитам, но при этом не подают ко-стимуляционный сигнал, приводя таким образом к развитию анергии Т-лимфоцитов. Такие дендритные клетки были названы толеризирующими дендритными клетками. В последующем было показано, что таким толеризирующим эффектом могут также обладать эпителиоциты, способность которых презентировать антиген Т-лимфоцитам была показана в нескольких экспериментах (Vihey et al., 1998). В настоящее время является признанным, что дендритные клетки, которые являются главной сторожевой клеткой мукозальной иммунной системы, поддерживают индукцию Т-клеточной толерантности к растворимым белкам и неинвазивным микроорганизмам, и напротив, генерируют активный иммунный ответ только по отношению к потенциально вредным антигенам, таким, например, какими является, прежде всего, патогенная микрофлора, и это сопровождается продукцией провоспалительных цитокинов или других воспалительных сигналов.

 В настоящее время рассматривается три различных механизма, лежащих в основе оральной толерантности. Это - клональная делеция, клональная анергия и антиген-индуцированная супрессия.

 Существование клональной делеции при развитии периферической толерантности считается маловероятным механизмом, хотя исследования на мышах показали, что введение больших доз овальбумина может индуцировать антиген-специфическую делецию Т-лимфоцитов в селезенке и в лимфоидной ткани кишечника (Whitacre et al., 1996). Однако такая доза антигена была нефизиологичной и в обычных условиях трудно представить, что это может быть корректным. В то же время есть данные о том, что физиологические дозы и физиологические условия могут сопровождаться развитием апоптоза орально толеризированных лимфоцитов после того, когда их культивировали в условиях in vitro с соответствующим антигеном (Garside et al., 1996).

При развитии клональной анергии после перорального введения пищевого аллергена Т-лимфоциты не погибают, а сохраняются в циркуляции, но не способны отвечать на соответствующий антиген. Правда, есть данные, которые говорят, что при определенных условиях, например, при культивировании с экзогенным интерлейкином-2, такие лимфоциты могут дать иммунный ответ (Melamed, Friedman, 1993).

 И, наконец, в последние годы обсуждается роль активных супрессорных механизмов, которые развиваются при индукции оральной толерантности. При этом было показано, что оральная толерантность, как мы уже упоминали, сопровождается появлением функционально активных Т-регуляторных клеток с фенотипом CD4+CD25+, которые способны продуцировать регуляторные иммуносупрессивные цитокины, такие, как трансформирующий фактор роста β и интерлейкин-10 (Asseman et al., 1999). Предполагается, что супрессорный механизм, реализуемый Т-регуляторными клетками, может быть главным механизмом, поддерживающим оральную толерантность. С точки зрения практического использования таких активных супрессивных механизмов рассматриваются следующие варианты: тот факт, что толеризированные Т-клетки секретируют супрессивные цитокины в ответ на введение специфического антигена, приводит к тому, что их выделение в локальном микроокружении может приводить к супрессии последующего иммунного ответа на не родственные, но анатомически похожие антигены. Успешная индукция такой супрессии-свидетеля (bystander suppression), является основным механизмом терапевтического использования оральной толерантности в лечении аутоиммунных заболеваний посредством мукозального введения похожих антигенов, что позволит исключить идентификацию и введение в организм специфических ауто-антигенов

 В литературе имеется много доказательств, подтверждающих тот факт, что супрессия аутоиммунитета оральным введением антигена, возможна и имеет терапевтическую эффективность. В данном случае речь идет о возможности восстановления толерантности в организме, который был ранее сенсибилизирован своими ауто-антигенами. Так, известно, что экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит, индуцированный парентеральной иммунизацией крыс основным белком миелина в сочетании с полным адъювантом Фрейнда, опосредуется тем, что под влиянием такой иммунизации в организме появляются аутореактивные цитотоксические Т-лимфоциты. Оказалось, что пероральное введение основного белка миелина до или после индукции заболевания приводило к тому, что клинические и неврологические признаки заболевания подавлялись. Было показано, что при пероральном введении основного белка миелина в организме появлялись регуляторные Т-лимфоциты, которые в ответ на антиген продуцировали ТФРβ. В настоящее время проводятся исследования, направленные на изучение возможности предотвращения таких заболеваний, как сахарный диабет I типа с помощью перорального введения антигена. Ранние работы по этому восстановлению толерантности при аутоиммунных заболеваниях были  обнадеживающими,  но  последние  исследования  показывают,  что  это  требует дополнительных исследований, поскольку был выявлен дозозависимый эффект при лечении такого рода больных.