ИММУНОЛОГИЯ - Ройт А. - Мир 2000
Глава 22. Вторичная иммунологическая недостаточность
■ Иммуномодулирующие лекарственные препараты могут сильно подавлять иммунные функции.
■ Стероиды влияют на миграцию клеток, индуцируют лейкоцитопению и ингибируют синтез цитокинов.
■ Циклофосфамид, азатиоприн и микофенолат-мофетил действуют непосредственно на ДНК или ее синтез.
■ Белково-калорическая недостаточность оказывает выраженное негативное влияние на лимфоидную ткань и клеточный иммунитет.
■ Недостаток в пище отдельных микроэлементов, таких как цинк, селен, медь или железо, а также витаминов А, В6 и фолата приводит к ослаблению функции иммунной системы.
■ Правильные диета и питание - факторы, позволяющие снизить заболеваемость и смертность от инфекций.
■ Возбудителем СПИДа является вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) - РНК-содержащий ретро-вирус, который связывается с CD4.
■ Значительное снижение числа Т-клеток CD4+, обусловленное разными причинами, ведет к резкому нарушению клеточного иммунитета и к гибели от оппортунистических инфекций.
■ Комбинированная терапия с применением ингибиторов обратной транскриптазы и протеаз дает определенный эффект, однако это дорогостоящий способ лечения.
■ Эффективной вакцины против СПИДа пока не разработано.
ИММУНОДЕФИЦИТЫ, ВЫЗЫВАЕМЫЕ ЛЕКАРСТВЕННЫМИ ПРЕПАРАТАМИ
В последнее десятилетие достигнуты существенные успехи в изучении регуляторных основ иммунитета, а также избирательного влияния на него лекарственных веществ, подавляющих или в некоторых условиях усиливающих иммунный ответ. В настоящей главе рассматривается действие наиболее важных лекарственных препаратов, обычно используемых для системной иммунотерапии.
Стероиды
Функцию иммунной системы регулируют по меньшей мере четыре основных механизма: гормональный (т. е. опосредованный глюкокортикоидами), цитокиновый (с участием интерлейкинов и интерферонов), опосредованный сетевыми взаимодействиями (идиотипические — антиидиотипические реакции) и антигенный. Глюкокортикоиды являются наиболее сильными естественными модуляторами иммунного ответа, оказывая выраженное влияние на большинство его стадий и компонентов. Помимо прямого гормонального действия на миграцию и функции иммунных клеток, стероиды оказывают сильный опосредованный эффект, существенно влияя на синтез цитокинов.
Действие на клеточную миграцию. Стероидные препараты вызывают резкие изменения в популяционном составе циркулирующих лейкоцитов. Этот эффект имеет место даже при использовании стероидов в низких дозах, например таких, какие применяют для создания их физиологических концентраций у адреналэктомированных больных. Характер эффекта зависит от типа клеток (рис. 22.1).
Рис. 22.1. Действие глюкокортикоида, введенного однократно в дозе 40 мг/кг, на содержание лейкоцитов в крови человека (число клеток в 1 мм3).
Применение стероидов приводит к снижению числа циркулирующих лимфоцитов - лимфоцитопении, максимальной через 4-6 ч после введения препарата; через 24 ч содержание этих клеток восстанавливается до нормального. При этом число В-клеток падает меньше, чем Т-клеток, а среди последних субпопуляция CD4+уменьшается в большей степени, чем CD8+. Экспериментальные данные указывают на то, что происходит перераспределение этих клеток с их миграцией в костный мозг и селезенку.
Кроме того, применение стероидов вызывает моноцитопению, наиболее выраженную через 2 ч после введения препарата; через 24 ч число моноцитов в крови восстанавливается до нормального уровня. Однако в отличие от эффекта, оказываемого на лимфоциты, в данном случае при повторном ежедневном введении стероида содержание моноцитов существенно не меняется.
Лечение стероидами приводит также к возникновению нейтрофилии, частично обусловленной поступлением в кровь зрелых клеток из костного мозга и частично их задержкой в циркуляции. После введения стероидов здоровым индивидам одновременно с нейтрофилией наблюдается быстрое и продолжительное падение числа циркулирующих в крови эозинофилов и базофилов.
Влияние на клеточные функции. Стероиды ингибируют активацию и пролиферацию Т-клеток, лишая их способности отвечать на ИЛ-1 и, следовательно, синтезировать ИЛ-2. В-клетки чувствительны к стероидам только на самых ранних стадиях своего созревания (в результате блокирования функций участвующих в их дифференцировке моноцитов и Т-лимфоцитов); на зрелые В-лимфоциты стероиды действуют слабо. Тем не менее при длительном введении высоких доз гормонов в определенной степени снижается содержание в крови иммуноглобулинов всех изотипов.
Стероиды ингибируют продукцию ИЛ-1 и ФИО моноцитами (см. ниже), но эффект действия цитокинов на фагоцитоз при этом не падает, а наоборот, может быть даже повышенным. Так, введение стероидов в низких дозах может усиливать связывание ИФγ и последующую экспрессию молекул HLA-DR и Fc-рецептора. В то же время на функции полиморфноядерных лейкоцитов стероиды в фармакологических концентрациях не влияют, судя по хемотаксической, фагоцитарной и цитотоксической активности этих клеток.
Действие на синтез цитокинов. Как показывают исследования in vitro, стероиды в физиологических и фармакологических концентрациях ингибируют синтез цитокинов, однако не затрагивают существенно их функции. Более выражено влияние стероидов in vivo; после их введения наблюдается снижение продукции ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6 и ИЛ-10, ФНОα и ИФγ. Эго может быть обусловлено различными механизмами; 1) связыванием с потенциальными глюкокортикоид-чувствительными элементами н области промотора генов цитокинов (ИЛ-4, ИЛ-6 или ИЛ-10); 2) ингибированием факторов активации транскрипции ИЛ-2, ИЛ-8 и ФНОα путем их прямого связывания или 3) ускоренным расщеплением мРНК (ИЛ-1 и ИЛ-3). Основными следствиями этих эффектов являются угнетение активации Т-клеток (в равной мере Тх1- и Тх2-клеток субпопуляции CD4+), а также подавление активности клеток моноцитарно-макрофагальной системы.
Циклофосфамид
Циклофосфамид, как и хлорамбуцил, относится к группе иммуномодулирующих агентов, действие которых основано на ковалентном алкилировании других молекул. Сам по себе циклофосфамид не обладает алкилирующими свойствами, однако они присущи многим его метаболитам; имея два активных участка, они перекрестно связывают цепи ДНК, препятствуя их расхождению во время деления клетки. Основной побочный эффект этого препарата — токсическое действие на костный мозг, поэтому при терапевтическом применении циклофосфамида необходимо постоянно контролировать число лейкоцитов.
Действие на иммунную систему. Циклофосфамид главным образом снижает число лимфоцитов и подавляет их функции, что особенно проявляется при ежедневном приеме препарата внутрь в низких дозах. На число полиморфноядерных клеток он действует незначительно. Пероральная терапия низкими дозами больше влияет на клеточный иммунитет, тогда как периодическое одноразовое введение большой дозы циклофосфамида в большей степени сказывается на антителообразовании. И у человека, и у экспериментальных животных после введения небольшой дозы (600 мг/м2) этого препарата содержание В-лимфоцитов падает значительнее, чем Т-клеток (при этом Т-клетки CD8+ поражаются сильнее, чем CD4+): однако с повышением дозы циклофосфамида примерно одинаково уменьшается число клеток всех типов. Экспериментально установлено, что избирательное поражение СD8-клеток при введении низких доз циклофосфамида сопровождается парадоксальным усилением некоторых функций, регулируемых этими клетками, в частности повышением продукции антител. Существующие данные об эффекте низких доз циклофосфамида, полученные в экспериментах, еще не позволяют говорить о том, что подобный же эффект может быть воспроизведен у человека в условиях клинического применения этого агента.
Поскольку эффект циклофосфамида сказывается как на В-, так и на Т-клетках, он способен существенно подавлять и гуморальный, и клеточный иммунный ответ, что было установлено в экспериментах на животных и в исследованиях, проведенных на людях. Поэтому циклофосфамид можно с успехом применять для лечения аутоиммунных заболеваний и предотвращения отторжения аллогенных трансплантатов.
Азатиоприн
Этот препарат in vivo оказывает эффект за счет быстрого неферментативного превращения в 6-меркалтопурии и дальнейшего метаболизирования до тиоинозиновой кислоты, которая конкурентно ингибирует обмен пуринов и включается в молекулу ДНК как ложное основание. Таким образом, основное действие азатиоприна состоит в ингибировании синтеза ДНК. В отличие от циклофосфамида, обладающего цитотоксическими свойствами, азатиоприн служит нитостатическим агентом и действует лишь на делящиеся клетки, давая максимальный эффект при введении в ближайшие сроки после антигенного стимула. Аллопуринол, ингибитор ксантиноксилазы, повышает эффективность азатиоприна в 4 раза, поэтому при лечении больных, которые получают аллопуринол по клиническим показаниям, например при подагре, дозу азатиоприна необходимо уменьшать до 25%.
Действие на иммунную систему. Азатиоприн обладает умеренным имуносупрессивным действием и вызывает не слишком сильное снижение числа Т- и В-клеток после продолжительного приема внутрь в дозах 2—3 мг/кг в сутки. По-видимому, он специфически действует на К- и НК-клетки, подавляя их активность. В дозах, применяемых в клинике, азатиоприн не влияет на гуморальный иммунитет и гииерчувствительность замедленного типа, хотя лимфюцпты больных, получавших препарат, отвечают сниженной реакцией на митоген лаконоса.
Микофенолат-мофетил
Этот препарат был разработан с целью избирательного воздействия на конечную стадию синтеза пуринов, которая специфична для лимфоцитов, пролиферирующих в ответ на антигенную стимуляцию. Таким образом, в отличие от азатиоприна и других аналогов нуклеозидов он не ингибирует функцию ферментов, репарирующих повреждения ДНК, и не включается в ДНК как ложный аналог пуринов. Микофенолат быстро гидролизуется in vivo с образованием активного метаболита — микофеноловой кислоты.
Действие на иммунную систему. Микофенолат блокирует пролиферативные Т- и В-клеточный ответы при введении в дозах, которые, видимо, не влияют на клетки других типов. Кроме того, он ингибирует гликозилирование молекул адгезии, играющих роль в миграции лейкоцитов через сосудистый эндотелии, и тем самым ограничивает развитие воспалительных реакций.
Метотрексат
Это соединение представляет собой структурный аналог фолиевой кислоты и блокирует метаболические процессы, протекающие с ее участием и необходимые для синтеза ДНК.
Действие на иммунную систему. В ряде работ приводятся данные о том, что применение метотрексата в течение трех месяцев вызывает значительное снижение уровня иммуноглобулинов всех изотипов, угнетая их синтез. Ни кратковременное, ни длительное применение этого препарата не вызывает соответственного изменения в субпопуляциях Т-лимфоцитов и клеток моноцитарно-макрофагальной системы. Противовоспалительные свойства метотрексата связаны с тем, что он ингибирует дигидрофолатредуктазу (фермент, участвующий в синтезе пуринов) и тем самым вызывает высвобождение аденозина, который служит мощным ингибитором активированных полиморфноядерных лейкоцитов. Противовоспалительные свойства могут быть обусловлены и другими эффектами метотрексата, в частности подавлением метаболизма арахилоновой кислоты, однако еще более сильное антивоспалительное действие проявляется в быстром падении таких показателей воспалительного процесса, как содержание С-реактивного белка и скорость оседания эритроцитов (СОЭ). Эти изменения возникают столь быстро, что не могут быть вызваны действием метотрексата на функции клеток иммунной системы или синтез иммуноглобулинов.
Циклоспорин, такролимус (FK506) и рапамицин
Все три агента оказывают сложные по характеру эффекты на внутриклеточную передачу сигнала и, следовательно, функцию Т-клеток. Эти вещества связываются с цитоплазматическими белками иммунофилинами, обладающими пептидил-пролилизомеразной (ротамазной) активностью. В результате связывания активность этих белков подавляется. Предположительно иммунофилины выполняют решающую роль в передаче сигналов с клеточной поверхности в ядро.
Циклоспорин связывается с белками одного из семейств иммунофилинов, циклофилинами, тогда как такролимус и рапамицин соединяются с FK-связывающими белками. Комплекс циклоспорин-циклофилин воздействует на серинтреонин-фосфатазу — белок, называемый кальцинейрином. Комплекс рапамицина с FK-связывающим белком действует иначе. И циклоспорин, и такролимус блокируют пути передачи сигналов, связанные с повышением внутриклеточной концентрации свободного кальция, а также ингибируют активацию транскрипции генов цитокинов и других генов, важных для пролиферации и функционирования Т-клеток. Рапамицин блокирует Т-клеточную пролиферацию другим путем, ингибируя ИЛ-2-зависимые механизмы передачи сигналов, не связанные с изменениями концентрации кальция; на транскрипцию генов цитокинов он не влияет (рис. 22.2).
Рис. 22.2. Влияние циклоспорина, такролимуса и рапамицина на активность цитокинов.
Действие на иммунную систему. Циклоспорин существенно подавляет ранние стадии пролиферации Т-клеток, индуцированной в смешанной культуре лимфоцитов, конканавалином А или фитогемагглютинином. Кроме того, циклоспорин специфически действует на В-клетки: ингибирует их пролиферативную реакцию, вызванную антиглобулином, не влияет на пролиферацию, стимулированную липополисахаридом, и угнетает антигенпрезентирующую функцию моноцитов и клеток Лангерганса. Таким образом, иммуносупрессивное действие циклоспорина, наиболее выраженное в отношении Т-лимфоцитов, распространяется и на другие клетки иммунной системы. Такролимус действует, как считается, подобно циклоспорину, хотя эти агенты связываются с разными иммунофилинами. Рапамицин поражает также клетки негемопоэтического происхождения; например, он ингибирует пролиферацию гладкомышечных клеток сосудистой стенки после ее повреждения при катетеризации; поэтому данный препарат может быть эффективен для предотвращения повторного стеноза после реконструкции сосудов. Рапамицин подавляет пролиферацию Т-лимфоцитов на более поздних стадиях по сравнению с циклоспорином или такролимусом, поэтому его можно использовать совместно с этими агентами или же в тех случаях, когда к одному из них развивается рефрактерность.