Tuberkulozes patoģenēze

Tuberkulozes iekaisuma attīstība ir atkarīga no organisma reaktivitātes un tā aizsargspēju stāvokļa, mikobaktēriju tuberkulozes virulences un to noturības ilguma plaušās. Dažādu infekcijas procesa faktoru darbība var izskaidrot elpošanas departamenta audu un šūnu reakciju lielo daudzveidību, kur specifiskas izmaiņas tiek apvienotas ar nespecifiskām, vienā vai otrā veidā ietekmējot galvenā procesa izpausmi un iznākumu.

Katrs posms ir sarežģīts strukturālu izmaiņu kopums dažādās ķermeņa sistēmās un elpošanas orgānos, ko pavada dziļas vielmaiņas procesu izmaiņas, elpošanas departamenta vielmaiņas reakciju intensitāte, un tas atspoguļojas tā šūnu un nešūnu elementu morfofunkcionālajā stāvoklī. Liela nozīme ir pēdējos gados izveidoto agrāko tuberkulozes iekaisuma attīstības mehānismu izpētei.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Mikrocirkulācijas traucējumi un aerohematiskās barjeras stāvoklis

24 stundu laikā pēc Mycobacterium tuberculosis intravenozas ievadīšanas peļu plaušās rodas raksturīgas izmaiņas mikrocirkulācijas gultnē: var novērot asinsvadu kapilāru tīkla profilu paplašināšanos, eritrocītu nogulšņu veidošanos ar polimorfonukleāro leikocītu parietālu izvietojumu. Plaušu kapilāru endotēlija gļotādas elektronmikroskopiskā analīze atklāj šūnu lūmena virsmas aktivāciju, intracelulāras tūskas attīstības pazīmes ar mikropinocitotisko pūslīšu dezorganizāciju un to saplūšanu lielās vakuolās. Endoteliocītu tūskainās, attīrītās citoplazmas apgabali vietām veido buras formas izvirzījumus, kas dažādos mikrovados atšķiras pēc daudzuma un izmēra. Dažos gadījumos tiek novērota to citoplazmatisko procesu lokāla atslāņošanās no pamatā esošā bazālā slāņa, tā atslābināšanās un sabiezēšana.

Neatkarīgi no tuberkulozes mikobaktēriju ievadīšanas metodes, visos modeļa eksperimentos pirmajās 3-5 dienās novēro aerohematiskās barjeras caurlaidības palielināšanos, ko apliecina šķidruma uzkrāšanās intersticijā, ne tikai endoteliocītu, bet arī 1. tipa (A1) alveolocītu intracelulāras tūskas attīstība. Izmaiņas ietekmē to citoplazmas procesus, kuros parādās caurspīdīgas, tūskainas citoplazmas zonas, kas spēj izspiesties intraalveolārajā telpā.

Mycobacterium tuberculosis ģeneralizēšanās un pneimonisko perēkļu attīstības vietās, primāru mononukleāro šūnu un polimorfonukleāro leikocītu granulomatozu uzkrāšanos veidošanās vietās A1 tiek noteikts ar stipri sabiezējušiem, vietām iznīcinātiem citoplazmas procesiem, atsegtas bazālās membrānas zonām. Daudzos 2. tipa (A2) alveolocītos rodas apikālo mikrobārkstiņu pietūkums, nevienmērīga mitohondriju profilu un citoplazmas tīkla paplašināšanās. Alveolārā epitēlija hiperhidratāciju vietām pavada šķidruma, plazmas olbaltumvielu un iekaisuma šūnu elementu izdalīšanās intraalveolārajā telpā.

Mūsdienu mikrocirkulācijas pētījumi ir apstiprinājuši asinsvadu sistēmas vadošo lomu iekaisuma sākotnējo fāžu attīstībā. Citokīnu stimulēts, endotēlijs izdala bioloģiski aktīvas vielas - adhēzijas molekulas (selektīnus, integrīnus), dažādus mediatorus (arahidonskābes metabolītus) un augšanas faktorus, skābekļa radikāļus, slāpekļa oksīdu utt., nodrošinot mijiedarbību starp endotēliju un polimorfonukleārajiem leikocītiem, kā arī starp citiem iekaisuma šūnu elementiem. Ir noskaidrots, ka L-selektīns mediē tā saukto "ritošā neitrofila" efektu, kas ir šo šūnu adhēzijas sākuma posms ar endotēliju. Cits selektīna veids, P-selektīns, pēc histamīna vai skābekļa metabolītu iedarbības uz endotēlija šūnām, tiek pārvietots uz to virsmu, veicinot neitrofilu adhēziju. E-selektīns tiek atklāts arī uz citokīnu aktivētu endotēlija šūnu virsmas; tas ir iesaistīts mijiedarbības procesā starp postkapilāro venulu endotēliju un T-limfocītu.

Mono- un polinukleāro šūnu izdalītie citokīni izraisa endotēlija šūnu citoskeleta strukturālu pārkārtošanos, kas noved pie to saraušanās un palielinātas kapilāru caurlaidības. Savukārt polimorfonukleāro leikocītu iziešana caur asinsvadu sieniņu var būt saistīta ar tās bojājumiem un palielinātu šķidruma un plazmas olbaltumvielu caurlaidību, un izmaiņas adhezīvo molekulu sastāvā vai aktivitātē noved pie palielinātas monocītu un limfocītu migrācijas, nodrošinot tālāku iekaisuma reakcijas attīstību. Rodoties elpošanas orgānos, reaģējot uz Mycobacterium tuberculosis ieviešanu, tā ietekmē visas elpošanas daļas struktūras.

Tuberkulozo granulomu veidošanās un nobriešanas laikā, t.i., specifiskā procesa attīstības otrajā stadijā, pastiprinās interalveolāro starpsienu struktūras traucējumi. Tūska, šūnu proliferācija un fibriloģenēze intersticijā būtiski maina elpceļu epitēlija morfofunkcionālo stāvokli, īpaši iekaisuma reakcijas perēkļu tuvumā. Mikrovides apstākļu un alveolocītu vitālās aktivitātes traucējumi negatīvi ietekmē aerohematiskās barjeras funkcionālo stāvokli un gāzu apmaiņu plaušās.

Līdztekus jau minētajām izmaiņām starpalveolārajās starpsienās tūskas zonā uzmanību piesaista izteiktas destruktīvas izmaiņas alveolārajā epitēlijā, kuras var izsekot ievērojamā tā daļā. Tās ietekmē abus alveolocītu veidus un tām ir viens virziens - intracelulāro organellu tūskaina pietūkšana, kas noved pie disfunkcijas un pēc tam šūnu nāves. Intraalveolārajā saturā var konstatēt iznīcināto alveolocītu fragmentus, tostarp A2. Šeit atrodas arī makrofāgu elementi, polimorfonukleārie leikocīti, kā arī ievērojams skaits eritrocītu un eozinofilu, kas atspoguļo kapilāru tīkla augsto caurlaidību. Starp iznīcinātajām šūnām tiek noteikti fibrīna pavedieni un to konglomerāti.

Alveolās, kas aiztur gaisu, var novērot arī starpalveolāro starpsienu audu un šūnu struktūru tūskas pazīmes. Turklāt uz alveolārā epitēlija virsmas notiek burbuļu veidošanās procesi, kas atspoguļo aerohematiskās barjeras iznīcināšanas un alveolu "applūšanas" sākotnējos posmus. Tuberkulozes iekaisuma attīstības pēdējā stadijā novērojama pakāpeniska distrofisku un destruktīvu izmaiņu palielināšanās plaušu terminālo daļu strukturālajos komponentos, īpaši plaušu parenhīmas apgabalos, kas robežojas ar kazeozi nekrotiskiem perēkļiem vai tuberkulozes pneimonijas perēkļiem. Mikrocirkulācijas traucējumi ir plaši izplatīti.

Asins plazmas olbaltumvielu transkapilārā caureja veicina cirkulējošo imūnkompleksu (ICK) iekļūšanu plaušu intersticijā, veicinot gan imunoloģisku, gan sekundāru imunopatoloģisku reakciju attīstību tajā. Ir pierādīta pēdējo loma tuberkulozes patogenezē, un to izraisa CIK intrapulmonāla nogulsnēšanās, fagocītu sistēmas defekts un citokīnu, kas regulē starpšūnu mijiedarbību, ražošanas nelīdzsvarotība.

Gaisa plaušu parenhīmas laukums ir samazināts līdz 30% no griezuma laukuma, tā laukumi mijas ar izteiktas intraalveolāras tūskas, distelektāzes un atelektāzes, alveolu emfizematozas paplašināšanās laukumiem. Neskatoties uz neārstēta tuberkuloza iekaisuma attīstības progresīvo raksturu, plaušu parenhīmā bez perēkļiem notiek kompensējoši un atjaunojoši procesi. Kā parādīja mūsu pētījumi, iekaisuma perifokālajā zonā A2 funkcionālā aktivitāte galvenokārt ir vērsta uz alveolārā epitēlija integritātes saglabāšanu, A1 populācijas atjaunošanu, kas ir visjutīgākā pret tuberkulozes procesa faktoru iedarbību. Mūsdienās ir vispārēji atzīts fakts, ka A2 piedalās reģenerācijas procesos kā elpceļu epitēlija šūnu avots. Ievērojamu A2 proliferatīvās aktivitātes pieaugumu šajās zonās norāda uz 6-10 jaunu alveolocītu noteikšanu tuvumā - "augšanas pumpuriem" ar vienmērīgu labi attīstītu kodola struktūru, ievērojamu mitohondriju un poliribosomu saturu citoplazmā, nelielu skaitu sekrēcijas granulu. Dažreiz šajās šūnās var redzēt mitotiskas figūras. Tajā pašā laikā vidēja tipa alveolocīti, kas atspoguļo A2 pārveidošanos par A1, ir ārkārtīgi reti sastopami. Orgānu gāzu apmaiņas funkcija tiek saglabāta alveolu hipertrofijas, augšanas punktu veidošanās un A2 pārveidošanās par A1 dēļ plaušu parenhīmas attālos apgabalos. Šeit tiek novērotas arī A2 aktīvās sekrēcijas funkcijas ultrastrukturālās pazīmes.

Šie dati korelē ar alveolārā epitēlija elektronmikroskopiskās izmeklēšanas rezultātiem ķirurģiskajā materiālā. Pacientiem ar tuberkulozes infekcijas perēkļu sadzīšanu veidojas adenomatozas struktūras, kas atgādina alveolāros vadus. Tos izklājošajām šūnām ir A2 ultrastruktūra, saglabājot atsevišķas sekrēcijas granulas. Raksturīgi, ka A2 transformācija par A1 nenotiek (vidējā tipa alveolocīti netiek konstatēti), kas neļauj šīs struktūras klasificēt kā jaunveidojušās alveolas, kā atzīmējuši daži autori.

Elpošanas epitēlija atjaunošanas procesi, pārejas alveolocītu veidošanās tiek novēroti tikai attālākā plaušu parenhīmā, kur tiek noteikti alveolocītu mezglaini izaugumi, kas atbilst "augšanas pumpuriem". Šeit tiek veikta arī plaušu galvenā gāzu apmaiņas funkcija, aerohematiskās barjeras šūnām ir labi attīstīta ultrastruktūra ar lielu skaitu mikropinocītu pūslīšu.

Dažādu tuberkulozes iekaisuma modeļu izpēte parādīja, ka specifiska iekaisuma attīstība plaušās ir saistīta ne tikai ar noteiktām destruktīvām izmaiņām elpošanas daļā tieši infekcijas perēkļos, bet arī ietekmē visu plaušu parenhīmu, kur novērojamas mikrocirkulācijas traucējumu pazīmes. palielināta interalveolāro starpsienu asinsvadu caurlaidība. Progresējot iekaisuma procesam, pastiprinās tūskas parādības, kas ietekmē alveolocītu, īpaši A1, stāvokli. Daudzu alveolu lūmeni ir daļēji vai pilnībā piepildīti ar šķidruma un šūnu iekaisuma elementiem. Hipoksija un fibrozas izmaiņas interalveolārajās starpsienās ietekmē aerohematiskās barjeras gāzu apmaiņas funkciju, noved pie elpošanas mazspējas attīstības un eksperimentālo dzīvnieku nāves.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Plaušu makrofāgu loma

Plaušu makrofāgi ir mononukleārās fagocītu sistēmas sastāvdaļa, kas ir kopīga visam ķermenim un rodas no kaulu smadzeņu pluripotentajām cilmes šūnām. Cilmes šūnu dalīšanās laikā rodas monocītu prekursori - monoblasti un promonocīti. Monocīti cirkulē asinīs un daļēji nonāk plaušu intersticiālajā audā, kur tie kādu laiku var palikt neaktīvi. Diferenciācijas induktoru klātbūtnē tie tiek aktivizēti, pārvietojas uz elpošanas ceļu un bronhu epitēlija virsmu, kur tie iziet vairākus nobriešanas posmus, pārvēršoties attiecīgi alveolāros un bronhu makrofāgos. Šo šūnu galvenā funkcija - absorbējošā - ir saistīta ar to spēju fagocitēt svešķermeņus. Būdami viens no organisma dabiskās rezistences faktoriem, tie aizsargā tos plaušu apgabalus, kas pirmie nonāk saskarē ar mikrobiem un abiogēniem aģentiem, t.i., tie uztur plaušu epitēlija gļotādas sterilitāti visā tā garumā. Lielākā daļa svešķermeņu, kā arī iznīcināto šūnu elementu fragmenti gandrīz pilnībā tiek sagremoti pēc makrofāga (nekrofāga, hemosiderofāga) fagosomālās vakuolas konjugācijas ar lizosomām, kas satur proteolītiskos enzīmus. Plaušu makrofāgiem raksturīgs augsts skābās fosfatāzes, nespecifiskās esterāzes, katepsīnu, fosfolipāzes A2 un Krebsa cikla enzīmu, īpaši sukcināta dehidrogenāzes, saturs. Tajā pašā laikā ir zināms, ka daudzu infekcijas slimību patogēni, un galvenokārt M. tuberculosis, var ilgstoši saglabāties alveolāro makrofāgu citoplazmā, jo tiem ir ļoti izturīgas šūnu sienas, kas pretojas lizosomu enzīmu iedarbībai. Modeļu eksperimentos ar neapstrādātiem dzīvniekiem, neskatoties uz izteiktu skābās fosfatāzes un citu hidrolāžu aktivāciju, alveolāro makrofāgu citoplazmā var novērot noteiktu Mycobacterium tuberculosis proliferatīvo aktivitāti un nelielu kolonijām līdzīgu kopu veidošanos no patogēna puses.

Plaušu makrofāgu zemā mikrobicīdā aktivitāte ir saistīta ar fagocītu orgānu specifiskajām īpašībām, jo tie darbojas vidē ar augstu skābekļa saturu. Enerģijas procesus to citoplazmā galvenokārt atbalsta lipoproteīnu oksidatīvā fosforilēšana, ar kuras katabolismu ir saistīta viena no šo šūnu, kas ir daļa no plaušu virsmaktīvās vielas sistēmas, galvenajām funkcijām. Enerģijas ieguve, oksidatīvo procesu lokalizācija ietekmē mitohondriju sistēmu, kuras attīstība korelē ar fagocītu funkcionālo stāvokli. Šeit ir lokalizēta arī superoksīda dismutāze - antioksidantu aizsardzības enzīms, kas katalizē singleta skābekļa dezmutāciju, kas veidojas elektronu pārejas laikā pa elpošanas ķēdi. Tas būtiski atšķir plaušu makrofāgus no polimorfonukleārajiem leikocītiem, kas skābekli un bioenerģiju saņem galvenokārt glikolīzes dēļ. Pēdējā gadījumā substrāta šķelšanās notiek tieši citozolā, un aktivētais skābeklis un ūdeņraža peroksīds, kas veidojas ar mieloperoksidāzes palīdzību, veido galveno baktericīdo potenciālu iedarbībai uz baktērijām.

Plaušu makrofāgu zemo biociditāti var uzskatīt par sava veida cenu par pielāgošanos aerobiem funkcionēšanas apstākļiem. Acīmredzot tāpēc tie cīnās ar tuberkulozes mikobaktērijām kopā ar polimorfonukleārajiem leikocītiem un eksudāta monocītiem (tos sauc arī par iekaisuma makrofāgiem). Patoģenētiski svarīgi ir tas, ka ne visi plaušu makrofāgi, kas ir sagūstījuši tuberkulozes mikobaktērijas, tiek izvadīti no plaušām kopā ar virsmaktīvās vielas un bronhu sekrēta aizplūšanu - daži no tiem attīstās intersticijā, kas ir raksturīgo šūnu kopu - granulomu - veidošanās ierosinātājs.

Nonākot intersticijā, kas bagāta ar asinsvadiem, plaušu makrofāgi ar nepilnīgu fagocitozi sāk ražot iekaisuma citokīnus, aktivizējot blakus esošo endotēliju. Uz pēdējās membrānām palielinās imūnglobulīnu ekspresija, ar kuru palīdzību tiek veikta monocītu selektīva adhēzija. Izejot no asinsvadu gultnes, šīs šūnas tiek pārveidotas par eksudāta makrofāgiem, producējot iekaisuma mediatorus, piesaistot fokusam ne tikai mono-, bet arī polinukleāros.

Vienlaikus granulomatozas reakcijas attīstības signālu dod sensibilizēti T-limfocīti - aizkavētas paaugstinātas jutības efektori. Starp limfokīniem, ko šīs šūnas sāk ražot, liela nozīme granulomatogenēzē ir monocītu migrāciju kavējošajam faktoram un IL-2. Tie paātrina monocītu pieplūdumu un fiksē tos infekcijas vietā, regulē to pārveidošanos par fagocītu, sekrēcijas un antigēnus prezentējošiem makrofāgiem.

Jāuzsver, ka plaušu granulomatozā reakcija tuberkulozes iekaisuma gadījumā, kas ir elpošanas orgānu šūnu aizsardzības mehānisms pret patogēna iekļūšanu, galu galā atspoguļo mononukleāro fagocītu nespēju cīnīties ar tuberkulozes mikobaktērijām. Tāpēc makrofāgi ir spiesti pastāvīgi vairoties (palielināt populāciju skaitu) un diferencēties lielākos fagocītos (paaugstināt proteolīzes kvalitāti). kas ir svešķermeņa tipa milzu šūnas. Pēdējo fagosomās, elektronmikroskopā, var redzēt ne tikai tuberkulozes mikobaktērijas, bet arī lielas apoptotiskas šūnas, iznīcinātu polimorfonukleāro leikocītu fragmentus. Tajā pašā laikā šādu fagocītu proteolītiskās aktivitātes ultrastrukturālās pazīmes (lizosomu aparāta attīstības pakāpe) uz citoplazmas laukuma vienību būtiski neatšķiras no mononukleārajiem. Šajā ziņā plaušu makrofāgi pastāvīgi piesaista bojājumam polimorfonukleāros leikocītus, kuriem ir lielākas biocīdās īpašības. Pēdējā aktivizēšana notiek ar ievērojama daudzuma hidrolāžu un oksidētāju izdalīšanos ārpusšūnu vidē, kas noved pie audu sadalīšanās un kazeozu masu veidošanās bojājuma centrā.

Visizteiktākie vielmaiņas traucējumi novērojami pacientiem ar akūti progresējošām plaušu tuberkulozes formām, kas rodas, dominējot eksudatīvai un alteratīvai iekaisuma reakcijai, un progresējošu plaušu tuberkulozes formu gaitu parasti raksturo izteikta T šūnu imūnsupresija. T šūnu imunitātes nomākšana, izteikta limfopēnija noved pie starpšūnu mijiedarbības traucējumiem, granulomatozās reakcijas inhibīcijas.

Aktivētu monocītu un limfocītu deficīts apvienojumā ar to morfofunkcionālo nepietiekamību var būt pastiprinātas apoptozes sekas. Šādos gadījumos rodas citokīnu nelīdzsvarotība, kas var kalpot kā imūnsistēmas defekta marķieris. Apoptozes procesam ir raksturīgas morfoloģiskas iezīmes: hromatīna kondensācija kodola membrānā, kodoliņa sadalīšanās, šūnu fragmentu (apoptotisku ķermeņu) veidošanās un to fagocitoze ar makrofāgu palīdzību.

Plaušu makrofāgu darbības īpatnības ir saistītas ar to spēju ne tikai fagocitozēties, bet arī radīt lielu skaitu citokīnu, kas nepieciešami daudzu ekstracelulāru reakciju un procesu aktivizēšanai un regulēšanai, kas notiek tuberkulozes iekaisuma fokusā. Ar to palīdzību tiek veikta mononukleāro šūnu atjaunošanās un diferenciācijas pašregulācija, starpšūnu mijiedarbība tiek veidota noteikta procesa un reģenerācijas apstākļos.

Universāls starpšūnu mijiedarbības mediators ir IL-1, kura mērķis ir limfocīti, polimorfonukleārie leikocīti, fibroblasti, endoteliociti un citi šūnu elementi. Vienlaikus plaušu makrofāgu sekrēcijas funkcija balstās uz pašregulācijas principiem, kad viena un tā pati šūna izdala ne tikai ekstracelulāro procesu regulatorus, bet arī inhibitorus, kas bloķē to darbību. Sekretārie makrofāgi būtiski atšķiras no fagocītiskajiem pēc savas ultrastrukturālās organizācijas. Tie reti satur fagosomu vakuolas un sekundāras lizosomas, bet tiem ir attīstīts vezikulārais aparāts un citas ultrastrukturālas sekrēcijas pazīmes. Tie ir īpaši labi ekspresēti epitelioīdās šūnās, kas ir hiperaktīvi sekrēcijas makrofāgi.

Bronhoalveolārā skalošanas materiālā gaismas un īpaši elektronmikroskopā var skaidri izsekot noteiktas plaušu makrofāgu diferenciācijas stadijas. Atkarībā no kodola un citoplazmas strukturālās organizācijas starp tiem tiek noteikti jauni neaktivēti un biosintētiski mononukleāri, kā arī nobrieduši fagocitārie un sekrēcijas makrofāgi. Jaunas neaktivētas šūnas (15–18 μm diametrā) parasti veido aptuveni 1/5 no visiem makrofāgu elementiem. Tām ir apaļš kodols ar gludām kontūrām: citoplazma ir vāji bazofila, nesatur ieslēgumus. Elektronmikroskopā šajās šūnās ir redzami reti citoplazmatiskā tīkla un mitohondriju profili, vairākas mazas lizosomām līdzīgas granulas un brīvas ribosomas.

Aktivētie, biosintētiskie makrofāgi ir lielāki (18–25 μm diametrā), kodolu raksturo viļņotas kontūras un izteikts kodoliņš. Tiem ir bazofila citoplazma, kurā ir attīstīti gari granulārā citoplazmatiskā tīkla kanāli un daudzas polisomas. Lamelārā kompleksa elementi tiek konstatēti vienlaikus divās vai trīs zonās, kur uzkrājas primārās lizosomas. Sekundārās lizosomas ir attēlotas ar atsevišķiem ieslēgumiem; fagosomas tiek konstatētas reti, kas atspoguļo šūnas gatavību fagocītu funkcijai.

Nobriedušu plaušu makrofāgu diametrs ir ļoti atšķirīgs (30–55 μm) atkarībā no šūnu aktivitātes un funkcionālās orientācijas. Vislielākie izmēri ir raksturīgi makrofāgiem ar izteiktas fagocitozes strukturālām pazīmēm. Šādu šūnu virsma veido daudzus mikroizaugumus un garas pseidopodijas. Ovāls vai apaļš kodols bieži atrodas acentriski, tam ir viļņotas kontūras. Ievērojams daudzums kondensēta hromatīna atrodas pie kodola membrānas, kodoliņš ir mazs (1–1,2 μm). Citoplazmā ir noteikti ieslēgumi, granulārā citoplazmatiskā retikuluma īsie kanāli, lamelārā kompleksa cisternas un vakuolas, kā arī brīvās ribosomas. Šūnas satur ievērojamu skaitu mitohondriju, primāro (0,5–1 μm) un sekundāro (1,2–2 μm) lizosomu, kā arī fagosomu vakuolu, kas atšķiras pēc izmēra un skaita. Pēdējie satur iznīcinātu šūnu elementu fragmentus un tuberkulozes mikobaktēriju (“nekrofāgi”, “hemosiderofāgi”), fosfolipīdu rakstura lamelārus ieslēgumus (“fosfolipofāgi”) un/vai neitrālu tauku granulas (“lipofāgi”), putekļu daļiņas, tabakas sveķus, kaolīnu (“koniofāgi”, “smēķētāju makrofāgi”).

Pastāvīga fagocitozes objekta klātbūtnē parādās daudzkodolu makrofāgi (diametrā vairāk nekā 70 μm) ar pieciem vai vairāk kodoliem. Tipiskas svešķermeņa šūnas - makrofāga ar fagocītu funkciju diferenciācijas pēdējais posms - tiek noteiktas tuberkulozes perēkļu granulomās un granulācijas audos. Plaušu makrofāgiem ar izteiktu sekrēcijas aktivitāti (diametrā 25-40 μm) parasti nav tipisku pseidopodiju. Virsmas raksturu var salīdzināt ar plānu mežģīņu iedobumu, ko veido daudzi, relatīvi īsi mikroizaugumi. Apaļais vai ovālais kodols satur nelielu daudzumu kondensēta hromatīna, dzidru lielu kodolu (1,5-2 μm). Caurspīdīgā citoplazma praktiski nesatur lielus ieslēgumus. Granulārā citoplazmas tīkla īsos kanālus attēlo atsevišķi profili, savukārt labi attīstīti lamelārā kompleksa elementi ir daudzi vakuoli un pūslīši ar elektroncaurspīdīgu vai osmiofilu saturu. Tās pašas struktūras tiek konstatētas ektoplazmā, kur tās tieši saplūst ar plazmolēmu. Pat ilgstošiem smēķētājiem, kuriem visās fagocītu šūnās ir raksturīgi tabakas darvas ieslēgumi, sekretējošiem makrofāgiem ir neliels skaits sekundāro lizosomu un atsevišķu fagosomu līdzīgu veidojumu, t.i., tie praktiski neabsorbē svešķermeņus. Makrofāgi ar ultrastrukturālām sekrēcijas aktivitātes pazīmēm normālos apstākļos veido ne vairāk kā 4–8% no bronhoalveolārā skalojuma. Tā kā šo šūnu funkcija ir saistīta ar daudzu bioloģiski aktīvu vielu metabolismu, sintēzi un izdalīšanos ārpusšūnu vidē, jebkādi specifiskās un nespecifiskās aizsardzības mehānismu traucējumi noved pie to skaita palielināšanās, makrofāgu ar paaugstinātu sekrēcijas potenciālu – epiteloīdu šūnu – veidošanās. Tie veido simplastus vai nepilnīgas mitotiskas dalīšanās rezultātā pārvēršas par raksturīgām daudzkodolu Pirogova-Langhansa šūnām – makrofāga ar sekrēcijas aktivitāti galīgā diferenciācija.

Atkarībā no organisma rezistences, darbības rakstura un mikrovides apstākļiem fagocitārās, sekrēcijas vai antigēnu prezentējošās aktivitātes uzkrāšanās transformācijas procesiem ir savas īpašības. Ir pierādīts, ka makrofāgu morfofunkcionālo tipu relatīvā procentuālā daudzuma aprēķināšana bronhoalveolārajā skalojumā (makrofāgu formulas noteikšana) palīdz tuberkulozes un citu plaušu granulomatozu diferenciāldiagnozē un ļauj novērtēt etiotropiskās ārstēšanas efektivitāti.

Aktīvi fagocitējošo un sintezējošo plaušu makrofāgu skaita attiecība ne tikai atspoguļo audu reakcijas raksturu tuberkulozes iekaisuma zonā, bet arī var kalpot par patoloģiskā procesa aktivitātes indikatoru. Arī fagocitozes pabeigšanas problēma tuberkulozē joprojām ir aktuāla. Mūsu eksperimentālā un klīniskā materiāla pētījumu rezultāti liecina, ka fagocitozes un patogēna mijiedarbības iznākums ir atkarīgs no makrofāga funkcionālā stāvokļa un mikroorganisma bioloģiskajām īpašībām.

Virsmaktīvās sistēmas statuss

Eksperimentālā un teorētiskā virziena sasniegumi plaušu virsmaktīvo vielu izpētē ir ļāvuši formulēt mūsdienīgu virsmaktīvās vielas koncepciju kā daudzkomponentu šūnu un nešūnu elementu sistēmu, kuras strukturālā un funkcionālā vienotība nodrošina normālu elpošanas biomehāniku.

Līdz šim ir uzkrāts zināms daudzums faktiskā materiāla, kas liecina ne tikai par virsmaktīvo vielu sistēmas ievērojamajām adaptīvajām spējām plaušu ventilācijas un hemodinamikas dziļas pārstrukturēšanas apstākļos, bet arī par tās komponentu izteikto jutību pret daudziem tuberkulozes procesa nelabvēlīgiem faktoriem, kuru specifisko raksturu nosaka patogēna noturības ilgums, procesa viļņveidīgā gaita un dziļi mikrocirkulācijas traucējumi. Šajā gadījumā novērotās izmaiņas ietekmē ne tikai infekcijas perēkļu veidošanās zonas, bet arī attālas, aktīvi funkcionējošas plaušu parenhīmas zonas. Šajā sakarā ir ārkārtīgi svarīgi novērtēt dažādu virsmaktīvo vielu sistēmas komponentu morfofunkcionālo lietderību, izcelt tās izmaiņas, kuras var izmantot, lai diagnosticētu virsmaktīvo vielu atkarīgus elpošanas funkcijas traucējumus un savlaicīgi tos koriģētu.

Agrākās plaušu virsmaktīvās vielas destrukcijas pazīmes var novērot modeļu eksperimentos, izmantojot īpašas plaušu fiksācijas metodes. Tuberkulozes iekaisuma attīstības sākumposmā tās ir lokālas un izpaužas galvenokārt intraalveolārās tūskas zonās. Elektronmikroskopā var novērot dažādas ārējās plēves - virsmaktīvās vielas membrānas - lobīšanās un destrukcijas stadijas ar tūskas šķidrumu. Šīs izmaiņas pilnībā izpaužas tuberkulozes iekaisuma perēkļos, kur iznīcinātās virsmaktīvās vielas materiāls tiek noteikts visur intraalveolārā satura sastāvā.

Norādītās izmaiņas alveolu ekstracelulārajā oderē rodas dažādu bakteriālu pneimoniju perēkļos. Šajā gadījumā daļa A2, galvenokārt perifokālajās alveolās, veic virsmaktīvo vielu kompensējošu ražošanu. Atšķirīga aina vērojama elpošanas orgānos tuberkulozes iekaisuma attīstības laikā, jo patogēnam ir negatīva ietekme uz intracelulārās virsmaktīvās vielas sintēzes procesiem. Tieša tuberkulozes mikobaktēriju ievadīšana suņu plaušās (krūškurvja punkcija) parādīja, ka citoplazmatiskā retikuluma un mitohondriju profilu dezorganizācija A2 novērojama jau pirmajās 15–30 minūtēs; pēc vairākām stundām alveocīti infekcijas vietā ir pilnībā iznīcināti. Strauja virsmaktīvās vielas deficīta attīstība noved pie alveolu sabrukšanas un iekaisuma procesa straujas izplatīšanās apkārtējā parenhīmā. Alveolās, kas atrodas blakus perēkļiem, dominē mazi jauni A2 ar atsevišķām mazām sekrēcijas granulām vai lielas šūnas ar intracelulāro struktūru vakuolizācijas pazīmēm, dažreiz ar pilnībā iznīcinātu citoplazmu. Tajos alveolocītos, kuros ir attīstīti citoplazmatiskā tīkla un lamelārā kompleksa elementi, tiek atklāti milzu osmiofīlie lamelārie ķermeņi (GLB), kas norāda uz intracelulārās virsmaktīvās vielas izdalīšanās aizkavēšanos (kavēšanu) uz alveolu virsmas.

A2 sekrēcijas funkcijas matemātiskā modelēšana perēkļu nesaturošā plaušu parenhīmā ar palielinātu funkcionālo slodzi parādīja, ka, neskatoties uz nobriedušu sekrēcijas granulu tilpuma un skaitliskā blīvuma palielināšanos, populācijas rezerves potenciāls būtiski nemainījās. Tika konstatēts, ka paaugstinātas asinsvadu caurlaidības, hipoksijas attīstības un fibrozu izmaiņu starpalveolārajās starpsienās apstākļos OPT veidošanās un nobriešanas procesu līdzsvars tiek izjaukts pēdējās pārsvara virzienā. Paātrināta OPT nobriešana bieži noved pie matricas elektronu caurspīdīgās vielas palielināšanās sekrēcijas granulu sastāvā, savukārt osmiofilā virsmaktīvā materiāla saturs tajās var būt nenozīmīgs; virsmaktīvās vielas slāņainais materiāls ir brīvi iesaiņots, aizņemot tikai 1/3-1/5 no sekrēcijas granulas tilpuma. Ievērojama A2 daudzuma parādīšanās ar vakuolētu OPT ir izskaidrojama ar sekrēcijas veidošanās sākotnējo stadiju traucējumiem. Šādām šūnām parasti ir ultrastrukturālas iznīcināšanas pazīmes (citoplazmatiskās matricas attīrīšana, mitohondriju tūskaina pietūkšana, citoplazmatiskā retikuluma kanāliņi un lamelārā kompleksa kanāliņi), kas norāda uz intracelulārās virsmaktīvās vielas ražošanas procesu samazināšanos.

Raksturīgi, ka virsmaktīvo fosfolipīdu sintēzes samazināšanās ir saistīta ar neitrālu lipīdu granulu parādīšanos A2 citoplazmā. Piemērots lipīdu metabolisma traucējumu atspoguļojums eksperimentālo dzīvnieku un cilvēku tuberkulozes skartajās plaušās ir dažādas brieduma pakāpes makrofāgu-lipofāgu (putu šūnu) uzkrāšanās alveolās un bronhoalveolārajā skalošanas materiālā. Paralēli skalošanas šķidrumā novēro ticamu neitrālo lipīdu satura palielināšanos un kopējo fosfolipīdu īpatsvara samazināšanos.

Viena no agrīnajām virsmaktīvo vielu destrukcijas pazīmēm elpošanas orgānu tuberkulozes eksperimentā un klīniskajā ainā ir to membrānu spējas zudums veidot rezerves materiāla struktūras. Tā vietā uz alveolu virsmas, alveolāro makrofāgu fagosomās un tieši bronhoalveolārā skalošanas materiālā var redzēt membrānas, kas savītas bumbiņās ("milzu slāņainas bumbiņas") bez raksturīgās trīsdimensiju organizācijas. Virsmaktīvo vielu sistēmas destruktīvo izmaiņu dziļumu apliecina arī izdalītā A2 noteikšanas biežums skalošanas šķidrumā. Šie dati korelē ar plaušu virsmaktīvo vielu bioķīmisko un fizikāli ķīmisko pētījumu rezultātiem.

Ņemot vērā visas identificētās pazīmes, virsmaktīvo vielu sistēmas stāvokļa raksturošanai pašlaik izšķir trīs tās traucējumu pakāpes: neliela, smaga, plaši izplatīta. Pēdējais atspoguļo paaugstinātu virsmaktīvo vielu atkarīgas elpošanas mazspējas attīstības risku pacientiem ar plaši izplatītām destruktīvām slimības formām.

Pētījumu rezultāti liecina, ka plaušu virsmaktīvo vielu sistēmas traucējumu pamatā tuberkulozes laikā ir procesi, kas saistīti ar gaisa-asins barjeras caurlaidības palielināšanos:

• virsmaktīvās vielas bojājumi uz alveolu virsmas;
• vielmaiņas izmaiņas un A2 bojājumi;
• virsmaktīvo vielu atkritumu izvadīšanas no alveolām mehānismu traucējumi.

Vienlaikus pētījumos ir noskaidrots, ka galvenais citoloģiskais mehānisms, kas atbalsta virsmaktīvās vielas sistēmas funkcionālo potenciālu plaušās, ko izmaina tuberkulozes iekaisums, ir hipertrofēto A2 skaita palielināšanās, galvenokārt plaušu parenhīmā, kas atrodas tālu no specifiskā fokusa.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Tuberkulozes uzņēmības ģenētiskie aspekti

Pirms sākam analizēt pašreizējo pētījumu stāvokli prettuberkulozes imunitātes mehānismu un tuberkulozes imunoģenētikas jomā, uzskatām par nepieciešamu pakavēties pie dažām vispārīgām nostājām.

• Pirmkārt, ir zināms, ka mikobaktērijas vairojas un tiek iznīcinātas galvenokārt makrofāgos. Ļoti maz datu (un tie ir pretrunīgi) liecina, ka pastāv faktori, kas var iznīcināt mikobaktērijas ārpusšūnu telpā.
• Otrkārt, nav pārliecinošu pierādījumu tam, ka neitrofilo fagocītu sistēmai ir būtiska loma aizsardzībā pret tuberkulozes infekciju.
• Treškārt, nav pārliecinošu pierādījumu tam, ka antivielas pret tuberkulozi var iznīcināt mikobaktērijas ārpusšūnu telpā vai veicināt to intracelulāro iznīcināšanu makrofāgos vai jebkura cita veida šūnās.
• Ceturtkārt, ir liels skaits faktu, kas apstiprina nostāju, ka prettuberkulozes imunitātes centrālā saikne ir T-limfocīti un ka tie savu regulējošo ietekmi īsteno caur fagocītu sistēmu.
• Piektkārt, ir pierādījumu kopums, ka iedzimtībai ir būtiska loma tuberkulozes infekcijā.

Dati, kas liecina par ģenētisko faktoru svarīgo lomu cilvēku uzņēmībā pret tuberkulozi, ir diezgan pārliecinoši. Pirmkārt, uz to norāda fakts, ka ar ārkārtīgi augstu M. tuberculosis inficēšanās līmeni (aptuveni viena trešdaļa no planētas pieaugušo iedzīvotāju skaita) slimība attīstās tikai nelielai daļai cilvēku. Uz to norāda arī atšķirīgais uzņēmības pret infekciju līmenis dažādās etniskajās grupās un uzņēmības pret tuberkulozi un rezistences pārmantojamības raksturs ģimenēs ar vairākiem slimības gadījumiem. Visbeidzot, pierādījums šai nostājai ir ievērojami palielinātā klīniski izteiktas tuberkulozes sastopamības atbilstība monozigotiskiem (identiskiem) dvīņiem, salīdzinot ar dizigotiskiem dvīņiem.

Tradicionālā tuberkulozes ģenētiskā pārbaude

Galvenā histokompatibilitātes kompleksa un NRAMP* loma

Gēnu un to alēļu identificēšana, kuru izpausme nosaka jutību vai rezistenci pret tuberkulozi, ne tikai ļautu dziļi izprast imunitātes pamatmehānismus un tuberkulozes patoloģiskā procesa attīstību, bet arī tuvinātu realitātei ģenētiskās tipizēšanas metožu izmantošanu, lai identificētu indivīdus veselu cilvēku vidū ar ģenētiski paaugstinātu tuberkulozes saslimšanas risku, kam nepieciešami prioritārie profilakses pasākumi, jo īpaši īpaša pieeja vakcinācijai.

* - Ar dabisko rezistenci saistītais makrofāgu proteīns - makrofāgu proteīns, kas saistīts ar dabisko rezistenci.

Ir ievērojams skaits eksperimentālu pētījumu, kas parāda vairāku ģenētisko sistēmu un atsevišķu gēnu (H2, BCG1, Tbc1, xid utt.) lomu peļu rezistencē (jutīgumā) pret tuberkulozi. Cilvēkiem visvairāk pētītie gēni ir galvenā histosaderības kompleksa (MHC) II klases gēni, starp kuriem HLA-DR2 saimes alēļu komplekss (cilvēkam) atklāj diezgan augstu saistību ar paaugstinātu saslimstību vairākās etniski attālās populācijās, un HLA-DQ lokusa alēles ietekmē tuberkulozes klīnisko ainu. Nesen ir gūti pirmie panākumi, analizējot NRAMP1 gēna saistību ar tuberkulozi cilvēkiem. Šie dati ir īpaši ievērības cienīgi, jo šim gēnam ir augsta homoloģijas pakāpe ar NRAMP1 gēnu (agrāk saukts par BCG 1, jo tas kontrolē jutību pret M. bovisBCG), kas selektīvi tiek ekspresēts peļu makrofāgos un kas neapšaubāmi ietekmē jutību pret intracelulāriem patogēniem (tostarp mikobaktērijām).

Funkcijas zuduma mutācijas

Tika identificēti vairāki gēni, kuru izmaiņas, kas noved pie pilnīgas funkcionāli aktīva produkta kodēšanas spējas zuduma (gēna izslēgšana), īpaši ietekmēja peļu spēju attīstīt aizsargājošu imūnreakciju pret mikobaktēriju infekciju. Tie ir gēni, kas kodē IFN-γ, IL-12, TNFα, kā arī imūnsistēmas šūnu receptori pret uzskaitītajiem citokīniem. Savukārt, izslēdzot IL-4 un IL-10 kodējošos gēnus, tuberkulozes infekcijas gaita praktiski neatšķīrās no savvaļas tipa (sākotnējās) peles. Šie dati ģenētiskā līmenī apstiprināja imūnsistēmas (galvenokārt T1 limfocītu) spējas reaģēt uz infekciju, producējot 1. tipa, bet ne 2. tipa citokīnus, primāro aizsargājošo lomu tuberkulozes gadījumā.

Ir pierādīta šo datu piemērojamība mikobaktēriju infekcijām cilvēkiem. Ļoti retās ģimenēs, kurās bērni jau no mazotnes cieta no atkārtotām mikobaktēriju infekcijām un salmonelozes, ārkārtīgi augstā uzņēmība ir saistīta ar homozigotām nekonservatīvām mutācijām gēnos, kas kodē šūnu IFN-γ un IL-12 receptorus, kas mantotas no vecākiem, kuri ir heterozigoti attiecībā uz šīm mutācijām; kā paredzēts, ar šādu retu mutāciju mantošanu laulības izrādījās cieši saistītas. Tomēr šādi rupji pārkāpumi noved pie tik augstas uzņēmības pret infekcijām, ka tie praktiski neļauj bērnam izdzīvot ilgāk par dažiem gadiem, un arī tad tikai gandrīz sterilos apstākļos.

Šie paši apsvērumi rada nedaudz skeptisku vērtējumu par pieeju, kas paredz dzīvnieku infekciju modelēšanu ar gēnu izslēgšanas mutācijām, kurām ir galvenā loma aizsardzībā pret šīm infekcijām. Šādas mutācijas noved pie tādu fenotipu ekspresijas, kuriem normālos apstākļos nav izdzīvošanas iespēju un kurus selekcijas ceļā ātri eliminētu. Tādējādi peles, kurām nav MHC II klases produktu ekspresijas un līdz ar to nav normāla CD4 limfocītu kopuma, īsā laikā pēc inficēšanās ar M. tuberculosis mirst no izplatītas infekcijas. Ļoti līdzīga tuberkulozes gaita cilvēkiem tiek novērota ar izteiktu CD4 šūnu skaita samazināšanos AIDS vēlīnās stadijās. Risinot riska grupu ģenētiskās noteikšanas jautājumus un kopumā, lai izprastu paaugstinātas uzņēmības ģenētiskos cēloņus normālā populācijas sadalījumā, pētnieks strādā ar indivīdiem, kas, lai arī nav optimāli (pēc šīs pazīmes), bet ir diezgan dzīvotspējīgi. Šis problēmas aspekts runā par labu tradicionālāku eksperimentālo modeļu izmantošanai ģenētiskajā analīzē, piemēram, starplīniju atšķirībām tuberkulozes gaitā pelēm.

Genoma skrīnings un iepriekš nezināmi tuberkulozes uzņēmības gēni

Jau 20. gs. piecdesmitajos un sešdesmitajos gados tika pierādīts, ka laboratorijas dzīvniekiem tuberkulozes uzņēmības un rezistences pazīmju pārmantošana ir sarežģīta un poligēniska. Šādā situācijā, pirmkārt, ir jāatlasa skaidri izteikti, "ļoti atšķirīgi" fenotipi starp uzņēmīgiem un rezistentiem dzīvniekiem vai indivīdiem, t. i., slimības raksturlielumi, un pēc tam jāpēta to pārmantošanas raksturs. Otrkārt, jāņem vērā, ka a priori mums nav ne jausmas, cik gēnu ir iesaistīti slimības kontrolē un kā tie atrodas genomā. Tāpēc ir nepieciešams vai nu iepriekš samazināt ģenētisko daudzveidību pētāmajā populācijā, segregējot atbilstoši pētāmajai pazīmei, izmantojot ģenētiskās metodes (kas ir iespējams tikai dzīvnieku eksperimentos), vai arī pārbaudīt visu genomu, izmantojot kvantitatīvās ģenētikas statistiskās metodes, nevis Mendeļa ģenētiku, vai arī apvienot šīs metodes. Pēc genoma skenēšanas metožu izstrādes, izmantojot PCR mikrosatelītu DNS reģionu noteikšanai un rezultātu statistisku apstrādi un interpretāciju, tuberkulozes uzņēmības ģenētiskā analīze sākās jaunā līmenī.

Iepriekš minētās pieejas nesen veiksmīgi pielietoja divas pētnieku grupas ģenētiskajos eksperimentos ar lineārām pelēm. Autoru grupa no Krievijas Medicīnas zinātņu akadēmijas Centrālā tuberkulozes pētniecības institūta kopā ar kolēģiem no Makgila universitātes (Monreāla, Kanāda) Saimniekorganismu rezistences pētījumu centra un Karaliskā Stokholmas institūta bija pirmie, kas veica genoma skrīningu, lai noteiktu slimības smaguma pakāpes iedzimtību, ko izraisa lielas M. tuberculosis celma H37Rv devas intravenoza ievadīšana pelēm. Kā vecāku līnijas ar pretēju uzņēmību pret tuberkulozi tika izmantotas A/Sn (rezistentā) un I/St (jutīgā) līnijas. Tika konstatēta ticama uzņēmības saistība mātītēm ar vismaz trim dažādiem lokusiem, kas atrodas 3., 9. un 17. hromosomā. Pavisam nesen tika konstatēta saistība ar lokusiem 9. hromosomas proksimālajā daļā un 17. hromosomas centrālajā daļā arī tēviņiem. Spēcīgākā saistība ar uzņēmību tika konstatēta lokusam 9. hromosomā. Cita pētnieku grupa Amerikas Savienotajās Valstīs veica peļu genoma skrīningu, lai noteiktu uzņēmības pazīmes iedzimtības modeli M. tuberculosa celmā Erdman. C57BL/6J (modelī rezistentas) un C3HeB/FeJ (jutīgas) peļu līniju kombinācijā, analizējot F2 hibrīdus un pēc tam BC1 pēcnācējus, tika kartēts lokuss 1. hromosomas centrālajā daļā, kas kontrolē slimības smagumu. Pēc sākotnējās kartēšanas, izmantojot rekombinācijas analīzi, tika panākta precīzāka lokusa lokalizācija, un tā ietekme uz tik svarīgu fenotipisko pazīmi kā granulomatozo plaušu audu bojājumu smagumu tika noteikta atpakaļkrustotās pelēs (BC3 paaudze), t.i., pēc tam, kad, izmantojot ģenētiskās metodes, tika ievērojami samazināta ģenētiskā daudzveidība pētāmo dzīvnieku vidū. Svarīgi atzīmēt, ka kartētais lokuss, kas apzīmēts ar sst1 (uzņēmība pret tuberkulozi 1), lai gan atrodas 1. hromosomā, acīmredzami nav identisks NRAMP1 lokusam. To apliecina gan tā lokalizācija hromosomā, gan fakts, ka C57BL/6 pelēm ir BCG jutības alēle attiecībā uz NRAMP1 gēnu, bet M tuberculosis rezistences alēle attiecībā uz sst1 lokusu.

Pēdējos gados publicētie dati par lokusu klātbūtni peļu genomā, kas būtiski ietekmē tuberkulozes procesa raksturu, ļauj cerēt uz ievērojamu progresu šajā jomā un cilvēku ģenētiskās uzņēmības analīzē. Fantastiski straujais progress genoma analīzē, visticamāk, ļaus ļoti ātri pāriet no peļu tuberkulozes ģenētikas uz cilvēka tuberkulozes ģenētiku, jo gan cilvēku, gan peļu genoma pilnā secība ir praktiski atšifrēta.

Makrofāgu un mikobaktēriju mijiedarbība

Makrofāgiem ir ārkārtīgi svarīga loma aizsardzībā pret tuberkulozes infekciju gan antigēnu atpazīšanas, gan mikobaktēriju eliminācijas fāzē.

Pēc mikobaktēriju iekļūšanas plaušās situācija var attīstīties saskaņā ar četriem galvenajiem modeļiem:

• primārā saimnieka reakcija var būt pietiekama, lai pilnībā iznīcinātu visas mikobaktērijas, tādējādi novēršot tuberkulozes iespējamību;
• Mikroorganismu straujas augšanas un vairošanās gadījumā attīstās slimība, kas pazīstama kā primārā tuberkuloze;
• latentas infekcijas gadījumā slimība neattīstās, bet mikobaktērijas organismā saglabājas tā sauktajā miera stāvoklī, un to klātbūtne izpaužas tikai pozitīvas ādas reakcijas veidā pret tuberkulīnu;
• Dažos gadījumos mikobaktērijas spēj pāriet no miera stāvokļa uz augšanas fāzi, un latento infekciju aizstāj tuberkulozes atkārtota aktivizēšanās.

Pirmā aizsardzības līnija pret infekciju pēc tam, kad mikobaktērijas ir sasniegušas apakšējos elpceļus, ir alveolārie makrofāgi. Šīs šūnas spēj tieši nomākt baktēriju augšanu, fagocitējot tās. Tās piedalās arī plašā spektrā šūnu prettuberkulozes imunitātes reakciju – prezentējot antigēnus, stimulējot T-limfocītu uzkrāšanos iekaisuma vietā utt. Ir svarīgi atzīmēt, ka virulentu un relatīvi avirulentu mikobaktēriju celmu specifiskie saistīšanās mehānismi ar fagocītiem var atšķirties.

Ir pietiekami daudz pierādījumu, kas norāda, ka vakuolu vai fagosomu veidošanās process M. tuberculosis mijiedarbības laikā ar mononukleāro fagocītu notiek, mikroorganismam piesaistoties komplementa receptoriem (CR1, CR3, CR4), mannozes receptoriem vai citiem šūnu virsmas receptoriem. Mijiedarbību starp fagocītu šūnu mannozes receptoriem un mikobaktērijām acīmredzot veic mikobaktēriju šūnu sieniņas glikoproteīns - lipoarabinomannāns.

2. tipa T-helperu citokīni - prostaglandīns E2 un IL-4 - stimulē CR un MR ekspresiju, un IFN-γ, gluži pretēji, nomāc šo receptoru ekspresiju un funkciju, kas noved pie mikobaktēriju adhēzijas samazināšanās pie makrofāgiem. Turpina uzkrāties arī dati par virsmaktīvo olbaltumvielu receptoru līdzdalību baktēriju piesaistē šūnām.

CD14 molekulas (fagocītu marķiera) loma tika pierādīta, izmantojot mikobaktēriju un mikrogliju, smadzeņu audu rezidentu fagocītiem, mijiedarbības modeli. Tika konstatēts, ka antivielas pret CD14 novērsa mikrogliju šūnu inficēšanos ar virulentu laboratorijas celmu H37Rv. Tā kā CD14 molekula neiekļūst šūnu membrānā un tādējādi tai nav tieša kontakta ar citoplazmu, tā nespēj patstāvīgi pārraidīt lipoproteīnu izraisīto signālu, bet tai ir nepieciešams koreceptors, lai aktivizētu intracelulāros signāla pārraides ceļus. Visticamākie šādu koreceptoru kandidāti ir Toll līdzīgo receptoru saimes pārstāvji. Mikrobu lipoproteīni, aktivizējot šos receptorus, var, no vienas puses, pastiprināt saimniekorganisma aizsardzības mehānismus un, no otras puses, izraisīt audu bojājumus, inducējot apoptozi. Tajā pašā laikā apoptoze spēj kavēt imūnreakciju, likvidējot imūnreakcijās iesaistītās šūnas, tādējādi samazinot audiem nodarīto kaitējumu.

Papildus iepriekšminētajam šķiet diezgan ticams, ka nozīmīgu lomu mikobaktēriju piesaistes procesā fagocītu šūnām spēlē tā sauktie “scavenger” receptori, kas atrodas makrofāgu virsmā un kuriem ir afinitāte pret vairākiem ligandiem.

M. tuberculosis liktenis pēc fagocitozes ir tās augšanas nomākšana ar makrofāgu palīdzību. Pēc iekļūšanas fagosomā patogēnās baktērijas tiek pakļautas vairākiem faktoriem, kuru mērķis ir to iznīcināšana. Pie šādiem faktoriem pieder fagosomas saplūšana ar lizosomām, reaktīvo skābekļa radikāļu sintēze un reaktīvo slāpekļa radikāļu, īpaši slāpekļa oksīda, sintēze. Mikobaktēriju nāve makrofāga iekšienē var notikt vairāku mehānismu rezultātā sarežģītu citokīnu mediētu mijiedarbību rezultātā starp limfocītiem un fagocītiem. Iespējams, ka mikobaktēriju spēja izvairīties no reaktīvo skābekļa un slāpekļa radikāļu toksiskās iedarbības ir galvenais solis pārejā uz infekcijas latento stadiju. Makrofāga spēja nomākt M. tuberculosis augšanu būtiski ir atkarīga no šūnu aktivācijas stadijas (vismaz daļēji) un no citokīnu līdzsvara (galvenokārt, iespējams, trombocītu augšanas faktora alfa (TGF-α) un IFN-γ).

Svarīga makrofāgu antimikobaktēriju aktivitātes mehānisma sastāvdaļa acīmredzot ir apoptoze (ieprogrammēta šūnu nāve). M.bovis BCG kultivēšanas modelī monocītos tika pierādīts, ka makrofāgu apoptozi (bet ne nekrozi) pavada fagocitēto mikobaktēriju dzīvotspējas samazināšanās.

T-limfocītu loma prettuberkulozes imunitātē

^{Ir zināms, ka T-limfocīti ir galvenā iegūtās imunitātes sastāvdaļa tuberkulozes infekcijas gadījumā. Eksperimentālo dzīvnieku imunizācija ar mikobaktēriju antigēniem, kā arī tuberkulozes infekcijas gaita ir saistīta ar antigēniem specifisku limfocītu CD4 +} un CD8 ⁺ veidošanos.

CD4 un mazākā mērā CD8 limfocītu deficīts, kas novērots CD4, CD8, MHCII, MHCI gēna izslēgšanas pelēm, kā arī pēc CD4 vai CD8 antigēniem specifisku antivielu ievadīšanas, ievērojami samazina peļu rezistenci pret M. tuberculosis infekciju. Ir zināms, ka AIDS pacientiem, kuriem raksturīgs CD4 ^{+ limfocītu deficīts, ir ārkārtīgi augsta jutība pret tuberkulozi. CD4+} un CD8 + limfocītu relatīvais ieguldījums ^{aizsargājošajā imūnreakcijā var mainīties dažādos infekcijas posmos. Tādējādi peļu, kas inficētas ar M. bovis BCG, plaušu granulomās} infekcijas sākumposmā (2–3 nedēļas) dominē CD4 ⁺ T limfocīti, savukārt vēlākos posmos CD8 ^{+ limfocītu saturs palielinās. Adoptīvās pārneses laikā CD8+ limfocītiem, īpaši to CD44hl} apakšpopulācijai, ir augsta aizsargājošā aktivitāte. Papildus CD4 ⁺ un CD8+ limfocītiem, arī citām limfocītu apakšpopulācijām, jo īpaši γδ un CD4+CD8 ⁺ limfocītiem, ir raksturīga arī citu limfocītu apakšpopulāciju, jo īpaši γδ un CD4 ⁺ CD8 ^{+ limfocītu,}, ko ierobežo MHC klases CD1 nepolimorfās molekulas. acīmredzot arī veicina aizsargājošo imunitāti pret tuberkulozes infekciju. T-limfocītu efektora darbības mehānismi galvenokārt tiek samazināti līdz šķīstošo faktoru (citokīnu, hemokīnu) ražošanai vai citotoksicitātei. Mikobaktēriju infekciju gadījumā notiek dominējoša T1 veidošanās, kuru raksturīgās iezīmes ir citokīnu IFN-γ un TNF-α ražošana. Abi citokīni spēj stimulēt makrofāgu antimikobaktēriju aktivitāti, kas galvenokārt ir atbildīga par CD4 limfocītu aizsargājošo efektu. Turklāt IFN-γ spēj nomākt iekaisuma reakciju smagumu plaušās un tādējādi samazināt tuberkulozes infekcijas smagumu. TNF-α ir nepieciešams granulomu veidošanai, makrofāgu un limfocītu pilnīgai sadarbībai un audu aizsardzībai pret nekrotiskajām izmaiņām. Papildus aizsargājošajai iedarbībai TNF-α ir arī "patoloģiska" iedarbība. Tā ražošana var izraisīt drudzi, svara zudumu un audu bojājumus - tuberkulozes infekcijai raksturīgus simptomus. T limfocīti nav vienīgais TNF-α avots. Tā galvenie ražotāji ir makrofāgi. TNF-α iedarbību lielā mērā nosaka citu 1. un 2. tipa citokīnu ražošanas līmenis iekaisuma perēklī. Apstākļos, kad dominē 1. tipa citokīni un 2. tipa citokīni netiek ražoti, TNF-α ir aizsargājoša iedarbība, bet, vienlaikus ražojot 1. un 2. tipa citokīnus, tam ir destruktīva iedarbība. Tā kā, kā minēts iepriekš, mikobaktērijas stimulē galvenokārt T1 limfocītus, mikobaktēriju infekciju gaita parasti nav saistīta ar IL-4 un IL-5 ražošanas palielināšanos. Tajā pašā laikā smagas infekcijas formās, kā arī tās vēlīnās stadijās var būt lokāls un sistēmisks IL-4 un IL-5 ražošanas pieaugums. Nav skaidrs, vai 2. tipa citokīnu ražošanas palielināšanās ir smagākas tuberkulozes infekcijas cēlonis vai tās sekas.

Citotoksicitāti pret inficētām mērķa šūnām uzrāda CD8 ⁺ šūnas, kā arī "neklasiskie" CD8 ⁺ limfocīti, ko ierobežo CDlb molekulas, CD4 ⁺ CD8 ⁺ limfocīti un CD4 ⁺ limfocīti. Citotoksicitātes nozīmi aizsardzībā pret tuberkulozi norāda CD8 ⁺ limfocītu citotoksiskās aktivitātes un perforīna satura samazināšanās tuberkulozes pacientiem, salīdzinot ar veseliem donoriem. Ir svarīgi atbildēt uz jautājumu, kā inficēto mērķa šūnu līze var ietekmēt infekcijas procesa gaitu: vai tā noved pie mikobaktēriju, kas ir intracelulāri parazīti, vairošanās intensitātes samazināšanās, vai, gluži pretēji, veicina mikobaktēriju izdalīšanos no inficētiem makrofāgiem un jaunu šūnu inficēšanos. S. Stronger (1997) dati, šķiet, varētu palīdzēt izprast šo problēmu. Autori parādīja, ka citotoksiskie limfocīti satur granulizīna molekulas, kurām ir baktericīda iedarbība uz mikobaktērijām. Lai granulizīns iekļūtu inficētajās šūnās, limfocītiem ir jāizdala olbaltumvielas, kas veido poras mērķa šūnu membrānā. Tādējādi pirmo reizi tika iegūti dati par mikobaktēriju (makrofāgos) tiešu iznīcināšanu ar T-limfocītu palīdzību, tādējādi pierādot T-limfocītu tiešas līdzdalības iespēju aizsardzībā pret mikobaktēriju infekcijām.

T-šūnu imūnās atbildes regulēšana

T limfocītu reakciju un to producēto efektora citokīnu regulē citokīni, ko producē antigēnus prezentējošās šūnas, tostarp inficēti makrofāgi. IL-12 maina T limfocītu diferenciāciju Th1 šūnu veidošanās virzienā un stimulē IFN-γ producēšanu. Peļu inficēšana ar IL-12 ^% M.bovis BCG izraisa progresējošu infekcijas attīstību, palielinātu mikobaktēriju izplatīšanos un to pavada granulomu veidošanās neesamība plaušās. Pelēm ar IL-12p, kas 40 ^% inficētas ar M. tuberculosis, tiek novērota nekontrolēta mikobaktēriju augšana, kas saistīta gan ar dabiskās rezistences, gan iegūtās imunitātes traucējumiem un ko izraisa ievērojama proinflamatorisko citokīnu IFN-γ un TNF-β producēšanas samazināšanās. Turpretī rekombinantā IL-12 ievadīšana pelēm, kam seko inficēšana ar M. tuberculosis Erdmann, palielina to rezistenci pret infekciju.

IL-10 ir regulējošs citokīns, kas stimulē humorālās imunitātes reakciju attīstību un nomāc daudzas šūnu imunitātes reakcijas. Tiek uzskatīts, ka IL-10 ietekmi uz T šūnu reakciju var ietekmēt tā iedarbība uz makrofāgiem: IL-10 kavē antigēnu prezentāciju makrofāgos un nomāc proinflammatorisko citokīnu TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 un IL-12, GM-CSF, G-CSF sintēzi makrofāgos. IL-10 piemīt arī antiapoptotiska iedarbība. Šķiet, ka šādam darbības spektram vajadzētu noteikt IL-10 nozīmīgo ietekmi uz prettuberkulozes imunitātes intensitāti, tomēr dati par aizsargājošās imunitātes atkarību no IL-10 ražošanas ir ārkārtīgi pretrunīgi.

TGF-β ir unikāls faktors šūnu imunitātes nomācšanā. Tā ražošanas līmenis korelē ar tuberkulozes smagumu, un anti-TGF-β antivielu vai dabisko TGF-β inhibitoru ievadīšana pelēm, kas inficētas ar M. tuberculosis, koriģē samazināto T šūnu atbildes reakciju.

Jāatzīmē, ka T-limfocītu efektora loma neaprobežojas tikai ar citokīnu ražošanu un šūnu citotoksicitāti. Citi procesi, kas notiek tieša kontakta nodibināšanas laikā starp T-limfocītiem un makrofāgiem, kā arī T-limfocītu hemokīnu ražošana var būtiski veicināt lokālu iekaisuma reakciju attīstību. Pēdējās, savukārt, izraisa ne tikai makrofāgu un T-limfocītu reakcija. Neitrofili, eozinofīli, fibroblasti, epitēlija un citas šūnas var būt aktīvi dalībnieki procesos, kas notiek plaušās tuberkulozes infekcijas laikā.

Granulomu veidošanās procesa morfoloģiskie pētījumi, kā arī specifiskas T šūnu atbildes reakcijas veidošanās dinamikas noteikšanas rezultāti, mūsuprāt, ļauj atšķirt vairākus mikobaktēriju mijiedarbības posmus ar makroorganismu. Pirmajam raksturīga progresējoša mikobaktēriju proliferācija bez specifiskas T limfocītu atbildes reakcijas un tas ilgst apmēram 2–3 nedēļas. Otrais notiek pēc nobriedušu T limfocītu veidošanās un to raksturo mikobaktēriju augšanas stabilizācija. Parasti pēc tam seko dekompensācijas stadija, kas laika ziņā sakrīt ar limfoīdo veidojumu iznīcināšanu un nekrotisku izmaiņu parādīšanos plaušās. Vakcīnas efekts var būt saistīts ar atbildes reakcijas pirmās fāzes samazināšanos.