Παθογένεια της φυματίωσης

Η ανάπτυξη της φυματιώδους φλεγμονής εξαρτάται από την αντιδραστικότητα του οργανισμού και την κατάσταση της άμυνάς του, τη λοιμογόνο δράση των μυκοβακτηρίων της φυματίωσης και τη διάρκεια της παραμονής τους στους πνεύμονες. Η δράση διαφόρων παραγόντων της μολυσματικής διαδικασίας μπορεί να εξηγήσει τη μεγάλη ποικιλομορφία των ιστών και των κυτταρικών αντιδράσεων του αναπνευστικού συστήματος, όπου συγκεκριμένες αλλαγές συνδυάζονται με μη ειδικές, επηρεάζοντας με τον ένα ή τον άλλο τρόπο την εκδήλωση και την έκβαση της κύριας διαδικασίας.

Κάθε στάδιο είναι ένα σύνθετο σύνολο δομικών αλλαγών σε διάφορα συστήματα του σώματος και αναπνευστικά όργανα, που συνοδεύονται από βαθιές μετατοπίσεις στις μεταβολικές διεργασίες, την ένταση των μεταβολικών αντιδράσεων του αναπνευστικού τμήματος και αντικατοπτρίζονται στη μορφολειτουργική κατάσταση των κυτταρικών και μη κυτταρικών στοιχείων του. Μεγάλη σημασία έχει η μελέτη των πρώιμων μηχανισμών ανάπτυξης της φυματιώδους φλεγμονής, που έχουν καθιερωθεί τα τελευταία χρόνια.

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

Διαταραχές μικροκυκλοφορίας και η κατάσταση του αεροαιματικού φραγμού

Εντός 24 ωρών από την ενδοφλέβια χορήγηση Mycobacterium tuberculosis στους πνεύμονες ποντικών, εμφανίζονται χαρακτηριστικές αλλαγές στην μικροκυκλοφορική κλίνη: διαστολή των προφίλ του αγγειακού τριχοειδούς δικτύου, σχηματισμός λάσπης ερυθροκυττάρων με βρεγματική διάταξη πολυμορφοπύρηνων λευκοκυττάρων. Η ηλεκτρονική μικροσκοπική ανάλυση της ενδοθηλιακής επένδυσης των πνευμονικών τριχοειδών αποκαλύπτει ενεργοποίηση της αυλικής επιφάνειας των κυττάρων, σημάδια ανάπτυξης ενδοκυτταρικού οιδήματος με αποδιοργάνωση μικροπινοκυττάρων και σύντηξή τους σε μεγάλα κενοτόπια. Περιοχές οιδηματώδους, καθαρισμένου κυτταροπλάσματος ενδοθηλιακών κυττάρων σχηματίζουν κατά τόπους προεξοχές σε σχήμα ιστίου, που διαφέρουν σε ποσότητα και μέγεθος σε διαφορετικά μικροαγγεία. Σε ορισμένες περιπτώσεις, παρατηρείται τοπική απολέπιση των κυτταροπλασματικών τους αποφύσεων από την υποκείμενη βασική στιβάδα, χαλάρωση και πάχυνση των τελευταίων.

Ανεξάρτητα από τη μέθοδο εισαγωγής του μυκοβακτηρίου της φυματίωσης, σε όλα τα πειράματα μοντέλων στις πρώτες 3-5 ημέρες παρατηρείται αύξηση της διαπερατότητας του αεροαιματικού φραγμού, όπως αποδεικνύεται από τη συσσώρευση υγρού στο διάμεσο χώρο, την ανάπτυξη ενδοκυτταρικού οιδήματος όχι μόνο των ενδοθηλιακών κυττάρων, αλλά και των κυψελιδικών κυττάρων του 1ου τύπου (Α1). Οι αλλαγές επηρεάζουν τις κυτταροπλασματικές τους αποφύσεις, στις οποίες εμφανίζονται περιοχές διαυγούς, οιδηματώδους κυτταροπλάσματος, ικανές να διογκωθούν στον ενδοκυψελιδικό χώρο.

Σε σημεία γενίκευσης του μυκοβακτηριδίου της φυματίωσης και ανάπτυξης πνευμονικών εστιών, σχηματισμού πρωτοπαθών κοκκιωματωδών συσσωρεύσεων μονοπύρηνων κυττάρων και πολυμορφοπύρηνων λευκοκυττάρων, το Α1 προσδιορίζεται με έντονα παχυμένες, σε σημεία κατεστραμμένες κυτταροπλασματικές αποφύσεις, περιοχές εκτεθειμένης βασικής μεμβράνης. Σε πολλά κυψελιδικά κύτταρα του 2ου τύπου (Α2), εμφανίζεται οίδημα των κορυφαίων μικρολαχνών, ανομοιόμορφη επέκταση των μιτοχονδριακών προφίλ και του κυτταροπλασματικού δικτύου. Η υπερενυδάτωση του κυψελιδικού επιθηλίου συνοδεύεται σε σημεία από την απελευθέρωση υγρού, πρωτεϊνών πλάσματος και κυτταρικών στοιχείων φλεγμονής στον ενδοκυψελιδικό χώρο.

Σύγχρονες μελέτες της μικροκυκλοφορίας έχουν καθιερώσει τον ηγετικό ρόλο του αγγειακού συστήματος στην ανάπτυξη των αρχικών φάσεων της φλεγμονής. Διεγείρεται από κυτοκίνες, το ενδοθήλιο εκκρίνει βιολογικά δραστικές ουσίες - συγκολλητικά μόρια (σελεκτίνες, ιντεγκρίνες), διάφορους μεσολαβητές (μεταβολίτες αραχιδονικού οξέος) και αυξητικούς παράγοντες, ρίζες οξυγόνου, μονοξείδιο του αζώτου κ.λπ., παρέχοντας αλληλεπίδραση μεταξύ του ενδοθηλίου και των πολυμορφοπύρηνων λευκοκυττάρων, καθώς και μεταξύ άλλων κυτταρικών στοιχείων της φλεγμονής. Έχει διαπιστωθεί ότι η L-σελεκτίνη μεσολαβεί στο λεγόμενο φαινόμενο "κυλιόμενων ουδετερόφιλων", το οποίο είναι το αρχικό στάδιο προσκόλλησης αυτών των κυττάρων στο ενδοθήλιο. Ένας άλλος τύπος σελεκτίνης, η P-σελεκτίνη, μετά την επίδραση της ισταμίνης ή των μεταβολιτών οξυγόνου στα ενδοθηλιακά κύτταρα, μετατοπίζεται στην επιφάνειά τους, διευκολύνοντας την προσκόλληση των ουδετερόφιλων. Η E-σελεκτίνη ανιχνεύεται επίσης στην επιφάνεια των ενδοθηλιακών κυττάρων που ενεργοποιούνται από κυτοκίνες. Συμμετέχει στη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ του ενδοθηλίου των μετατριχοειδικών φλεβιδίων και των Τ-λεμφοκυττάρων.

Οι κυτοκίνες που εκκρίνονται από μονοπύρηνα και πολυπύρηνα κύτταρα προκαλούν δομική αναδιάταξη του κυτταροσκελετού των ενδοθηλιακών κυττάρων, η οποία οδηγεί στη συστολή τους και στην αυξημένη τριχοειδή διαπερατότητά τους. Με τη σειρά της, η διέλευση πολυμορφοπύρηνων λευκοκυττάρων μέσω του τοιχώματος των αιμοφόρων αγγείων μπορεί να συνοδεύεται από βλάβη και αυξημένη διαπερατότητα για υγρά και πρωτεΐνες πλάσματος, και μια αλλαγή στη σύνθεση ή τη δραστικότητα των συγκολλητικών μορίων οδηγεί σε αυξημένη μετανάστευση μονοκυττάρων και λεμφοκυττάρων, εξασφαλίζοντας περαιτέρω ανάπτυξη της φλεγμονώδους αντίδρασης. Εμφανίζεται στα αναπνευστικά όργανα ως απόκριση στην εισαγωγή του Mycobacterium tuberculosis και επηρεάζει όλες τις δομές του αναπνευστικού τμήματος.

Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού και της ωρίμανσης των φυματιωδών κοκκιωμάτων, δηλαδή στο δεύτερο στάδιο ανάπτυξης της συγκεκριμένης διαδικασίας, οι διαταραχές στη δομή των μεσοκυψελιδικών διαφραγμάτων αυξάνονται. Το οίδημα, ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων και η ινιδιογένεση στο διάμεσο χώρο αλλάζουν σημαντικά τη μορφολειτουργική κατάσταση του αναπνευστικού επιθηλίου, ειδικά κοντά στις εστίες της φλεγμονώδους αντίδρασης. Οι διαταραχές στις συνθήκες του μικροπεριβάλλοντος και η ζωτική δραστηριότητα των κυψελιδικών κυττάρων επηρεάζουν αρνητικά τη λειτουργική κατάσταση του αεροαιματικού φραγμού και την ανταλλαγή αερίων στους πνεύμονες.

Μαζί με τις ήδη αναφερθείσες αλλαγές στα μεσοκυψελιδικά διαφράγματα στη ζώνη οιδήματος, έντονες καταστροφικές αλλαγές στο κυψελιδικό επιθήλιο, οι οποίες μπορούν να εντοπιστούν σε ένα σημαντικό τμήμα του, προσελκύουν την προσοχή. Επηρεάζουν και τους δύο τύπους κυψελιδικών κυττάρων και έχουν μία κατεύθυνση - οίδημα των ενδοκυτταρικών οργανιδίων, η οποία οδηγεί σε δυσλειτουργία και στη συνέχεια σε κυτταρικό θάνατο. Θραύσματα κατεστραμμένων κυψελιδικών κυττάρων, συμπεριλαμβανομένου του Α2, μπορούν να ανιχνευθούν στο ενδοκυψελιδικό περιεχόμενο. Στοιχεία μακροφάγων, πολυμορφοπύρηνα λευκοκύτταρα, καθώς και σημαντικός αριθμός ερυθροκυττάρων και ηωσινοφίλων, που αντανακλούν την υψηλή διαπερατότητα του τριχοειδούς δικτύου, βρίσκονται επίσης εδώ. Νήματα ινικής και τα συσσωματώματά τους προσδιορίζονται μεταξύ των κατεστραμμένων κυττάρων.

Στις κυψελίδες που συγκρατούν αέρα, μπορούν επίσης να παρατηρηθούν σημάδια οιδήματος των ιστών και των κυτταρικών δομών των μεσοκυψελιδικών διαφραγμάτων. Επιπλέον, στην επιφάνεια του κυψελιδικού επιθηλίου, εμφανίζονται διεργασίες σχηματισμού φυσαλίδων, που αντανακλούν τα αρχικά στάδια καταστροφής του αεροαιματικού φραγμού και «πλημμύρας» των κυψελίδων. Στο τελικό στάδιο ανάπτυξης της φυματιώδους φλεγμονής, παρατηρείται προοδευτική αύξηση των δυστροφικών και καταστροφικών αλλαγών στα δομικά συστατικά των τελικών τμημάτων του πνεύμονα, ειδικά σε περιοχές του πνευμονικού παρεγχύματος που συνορεύουν με τυρώδεις-νεκρωτικές εστίες ή εστίες φυματιώδους πνευμονίας. Οι μικροκυκλοφορικές διαταραχές είναι ευρέως διαδεδομένες.

Η διατριχοειδική διέλευση των πρωτεϊνών του πλάσματος του αίματος προάγει την είσοδο κυκλοφορούντων ανοσοσυμπλεγμάτων (CIC) στο διάμεσο χώρο του πνεύμονα, προάγοντας την ανάπτυξη τόσο ανοσολογικών όσο και δευτερογενών ανοσοπαθολογικών αντιδράσεων σε αυτόν. Ο ρόλος των τελευταίων στην παθογένεση της φυματίωσης έχει αποδειχθεί και προκαλείται από την ενδοπνευμονική εναπόθεση CIC, ένα ελάττωμα στο φαγοκυττάριο σύστημα και μια ανισορροπία στην παραγωγή κυτοκινών, που ρυθμίζουν τις διακυτταρικές αλληλεπιδράσεις.

Η περιοχή του πνευμονικού παρεγχύματος αέρα μειώνεται στο 30% της περιοχής τομής, οι περιοχές του εναλλάσσονται με περιοχές έντονου ενδοκυψελιδικού οιδήματος, δυσλεκτασίας και ατελεκτασίας, εμφυσηματικής επέκτασης των κυψελίδων. Παρά την προοδευτική φύση της ανάπτυξης μη θεραπευμένης φυματιώδους φλεγμονής, οι αντισταθμιστικές και αποκαταστατικές διεργασίες λαμβάνουν χώρα στο πνευμονικό παρέγχυμα χωρίς εστίες. Όπως έχουν δείξει οι μελέτες μας, στην περιεστιακή ζώνη της φλεγμονής, η λειτουργική δραστηριότητα του Α2 στοχεύει κυρίως στη διατήρηση της ακεραιότητας του κυψελιδικού επιθηλίου, αποκαθιστώντας τον πληθυσμό Α1, ο οποίος είναι πιο ευαίσθητος στη δράση των παραγόντων της φυματιώδους διεργασίας. Το γεγονός της συμμετοχής του Α2 στις διαδικασίες αναγέννησης ως κυτταρική πηγή αναπνευστικού επιθηλίου αναγνωρίζεται γενικά σήμερα. Μια σημαντική αύξηση της πολλαπλασιαστικής δραστηριότητας του Α2 σε αυτές τις ζώνες υποδεικνύεται από την ανίχνευση 6-10 νεαρών κυψελιδικών κυττάρων που βρίσκονται κοντά - "μπουμπούκια ανάπτυξης" με ομοιόμορφη καλά ανεπτυγμένη πυρηνική δομή, σημαντική περιεκτικότητα σε μιτοχόνδρια και πολυριβοσώματα στο κυτταρόπλασμα, μικρό αριθμό εκκριτικών κοκκίων. Μερικές φορές σε αυτά τα κύτταρα μπορούν να παρατηρηθούν μιτωτικές μορφές. Ταυτόχρονα, τα κυψελιδικά κύτταρα ενδιάμεσου τύπου, που αντανακλούν τον μετασχηματισμό του A2 σε A1, είναι εξαιρετικά σπάνια. Η λειτουργία ανταλλαγής αερίων του οργάνου διατηρείται λόγω της κυψελιδικής υπερτροφίας, του σχηματισμού σημείων ανάπτυξης και του μετασχηματισμού του A2 σε A1 σε απομακρυσμένες περιοχές του πνευμονικού παρεγχύματος. Παρατηρούνται επίσης υπερδομικά σημάδια της ενεργού εκκριτικής λειτουργίας του A2.

Αυτά τα δεδομένα συσχετίζονται με τα αποτελέσματα της ηλεκτρονικής μικροσκοπικής εξέτασης του κυψελιδικού επιθηλίου σε χειρουργικό υλικό. Σε ασθενείς με επούλωση εστιών φυματιώδους λοίμωξης, σχηματίζονται αδενωματώδεις δομές που μοιάζουν με κυψελιδικούς πόρους. Τα κύτταρα που τις επενδύουν έχουν υπερδομή Α2, διατηρώντας μεμονωμένους εκκριτικούς κόκκους. Είναι χαρακτηριστικό ότι δεν συμβαίνει μετασχηματισμός του Α2 σε Α1 (δεν ανιχνεύονται κυψελιδικά κύτταρα ενδιάμεσου τύπου), γεγονός που δεν επιτρέπει την ταξινόμηση αυτών των δομών ως νεοσχηματισμένων κυψελίδων, όπως σημειώνουν ορισμένοι συγγραφείς.

Οι διαδικασίες αποκατάστασης του αναπνευστικού επιθηλίου, ο σχηματισμός μεταβατικών κυψελιδικών κυττάρων παρατηρούνται μόνο στο πιο μακρινό πνευμονικό παρέγχυμα, όπου προσδιορίζονται οι οζώδεις αναπτύξεις των κυψελιδικών κυττάρων που αντιστοιχούν σε "μπουμπούκια ανάπτυξης". Η κύρια λειτουργία ανταλλαγής αερίων των πνευμόνων πραγματοποιείται επίσης εδώ, τα κύτταρα του αεροαιματικού φραγμού έχουν μια καλά ανεπτυγμένη υπερδομή με μεγάλο αριθμό μικροπινοκυστικών κυστιδίων.

Η μελέτη διαφόρων μοντέλων φυματιώδους φλεγμονής έδειξε ότι η ανάπτυξη συγκεκριμένης φλεγμονής στους πνεύμονες σχετίζεται όχι μόνο με ορισμένες καταστροφικές αλλαγές στο αναπνευστικό τμήμα απευθείας στις εστίες της λοίμωξης, αλλά επηρεάζει ολόκληρο το πνευμονικό παρέγχυμα, όπου παρατηρούνται σημάδια διαταραχής της μικροκυκλοφορίας. αυξημένη διαπερατότητα των αγγείων των μεσοκυψελιδικών διαφραγμάτων. Με την εξέλιξη της φλεγμονώδους διαδικασίας, τα φαινόμενα οιδήματος αυξάνονται, γεγονός που επηρεάζει την κατάσταση των κυψελιδικών κυττάρων, ιδιαίτερα της Α1. Οι αυλοί πολλών κυψελίδων γεμίζουν εν μέρει ή πλήρως με υγρό και κυτταρικά στοιχεία φλεγμονής. Η υποξία και οι ινώδεις αλλαγές στα μεσοκυψελιδικά διαφράγματα επηρεάζουν τη λειτουργία ανταλλαγής αερίων του αεροαιματικού φραγμού, οδηγώντας στην ανάπτυξη αναπνευστικής ανεπάρκειας και θανάτου πειραματόζωων.

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

Ο ρόλος των μακροφάγων των πνευμόνων

Τα μακροφάγα των πνευμόνων αποτελούν συστατικό του μονοπύρηνου φαγοκυττάρου, το οποίο είναι κοινό σε ολόκληρο το σώμα και προέρχεται από το πολυδύναμο βλαστικό κύτταρο του μυελού των οστών. Κατά τη διαίρεση των βλαστικών κυττάρων, παράγονται πρόδρομοι μονοκυττάρων - μονοβλάστες και προμονοκύτταρα. Τα μονοκύτταρα κυκλοφορούν στο αίμα και εισέρχονται εν μέρει στον διάμεσο ιστό των πνευμόνων, όπου μπορούν να παραμείνουν ανενεργά για κάποιο χρονικό διάστημα. Με την παρουσία επαγωγέων διαφοροποίησης, ενεργοποιούνται, μετακινούνται στην επιφάνεια του αναπνευστικού και βρογχικού επιθηλίου, όπου υφίστανται διάφορα στάδια ωρίμανσης, μετατρέποντας σε κυψελιδικά και βρογχικά μακροφάγα, αντίστοιχα. Η κύρια λειτουργία αυτών των κυττάρων - απορροφητική - σχετίζεται με την ικανότητά τους να φαγοκυττάρωνουν ξένα υλικά. Όντας ένας από τους παράγοντες της φυσικής αντίστασης του σώματος, προστατεύουν τις περιοχές των πνευμόνων που είναι οι πρώτες που έρχονται σε επαφή με μικρόβια και αβιογενείς παράγοντες, δηλαδή διατηρούν τη στειρότητα της επιθηλιακής επένδυσης των πνευμόνων σε όλο το μήκος της. Το μεγαλύτερο μέρος του ξένου υλικού, καθώς και θραύσματα κατεστραμμένων κυτταρικών στοιχείων, χωνεύονται σχεδόν πλήρως μετά τη σύζευξη του φαγοσωμικού κενοτοπίου του μακροφάγου (νεκροφάγο, αιμοσιδεροφάγο) με λυσοσώματα που περιέχουν πρωτεολυτικά ένζυμα. Τα μακροφάγα του πνεύμονα χαρακτηρίζονται από υψηλή περιεκτικότητα σε όξινη φωσφατάση, μη ειδική εστεράση, καθεψίνες, φωσφολιπάση Α2 και ένζυμα του κύκλου του Krebs, ιδιαίτερα ηλεκτρική αφυδρογονάση. Ταυτόχρονα, είναι γνωστό ότι παθογόνα ορισμένων μολυσματικών ασθενειών, και κυρίως του M. tuberculosis, μπορούν να παραμείνουν για μεγάλο χρονικό διάστημα στο κυτταρόπλασμα των κυψελιδικών μακροφάγων, καθώς έχουν εξαιρετικά ανθεκτικά κυτταρικά τοιχώματα που αντιστέκονται στη δράση των λυσοσωμικών ενζύμων. Σε πειράματα μοντέλων σε μη επεξεργασμένα ζώα, παρά την έντονη ενεργοποίηση της όξινης φωσφατάσης και άλλων υδρολάσεων, μπορεί να παρατηρηθεί μια ορισμένη πολλαπλασιαστική δραστηριότητα του Mycobacterium tuberculosis και ο σχηματισμός μικρών συστάδων που μοιάζουν με αποικίες από τον παθογόνο παράγοντα στο κυτταρόπλασμα των κυψελιδικών μακροφάγων.

Η χαμηλή μικροβιοκτόνος δράση των πνευμονικών μακροφάγων σχετίζεται με ειδικά για κάθε όργανο χαρακτηριστικά των φαγοκυττάρων, καθώς λειτουργούν σε ένα περιβάλλον με υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Οι ενεργειακές διεργασίες στο κυτταρόπλασμά τους υποστηρίζονται κυρίως από την οξειδωτική φωσφορυλίωση των λιποπρωτεϊνών, με τον καταβολισμό της οποίας συνδέεται μία από τις κύριες λειτουργίες αυτών των κυττάρων, τα οποία αποτελούν μέρος του πνευμονικού επιφανειοδραστικού συστήματος. Η εξαγωγή ενέργειας, ο εντοπισμός των οξειδωτικών διεργασιών, επηρεάζουν το μιτοχονδριακό σύστημα, η ανάπτυξη του οποίου συσχετίζεται με τη λειτουργική κατάσταση του φαγοκυττάρου. Η υπεροξειδική δισμουτάση εντοπίζεται επίσης εδώ - ένα ένζυμο αντιοξειδωτικής προστασίας που καταλύει τη διάσπαση του απλού οξυγόνου που σχηματίζεται κατά τη διέλευση των ηλεκτρονίων κατά μήκος της αναπνευστικής αλυσίδας. Αυτό διακρίνει θεμελιωδώς τα πνευμονικά μακροφάγα από τα πολυμορφοπύρηνα λευκοκύτταρα, τα οποία λαμβάνουν οξυγόνο και βιοενέργεια κυρίως λόγω της γλυκόλυσης. Στην τελευταία περίπτωση, η διάσπαση του υποστρώματος συμβαίνει απευθείας στο κυτταρόπλασμα, και το ενεργοποιημένο οξυγόνο και το υπεροξείδιο του υδρογόνου που σχηματίζονται με τη βοήθεια της μυελοϋπεροξειδάσης αποτελούν το κύριο βακτηριοκτόνο δυναμικό για δράση στα βακτήρια.

Η χαμηλή βιοκτονικότητα των πνευμονικών μακροφάγων μπορεί να θεωρηθεί ως ένα είδος τιμήματος για την προσαρμογή σε αερόβιες συνθήκες λειτουργίας. Προφανώς, επομένως, καταπολεμούν τα μυκοβακτήρια της φυματίωσης μαζί με πολυμορφοπύρηνα λευκοκύτταρα και μονοκύτταρα εξιδρώματος (ονομάζονται επίσης φλεγμονώδη μακροφάγα). Παθογενετικά σημαντικό είναι ότι δεν απομακρύνονται όλα τα πνευμονικά μακροφάγα που έχουν συλλάβει μυκοβακτήρια της φυματίωσης από τους πνεύμονες με τη μετατόπιση του επιφανειοδραστικού και της βρογχικής έκκρισης - μερικά από αυτά αναπτύσσονται στο διάμεσο χώρο, το οποίο αποτελεί την αιτία για τον σχηματισμό χαρακτηριστικών κυτταρικών συστάδων - κοκκιωμάτων.

Μπαίνοντας στο πλούσιο σε αιμοφόρα αγγεία ενδιάμεσο χώρο, τα μακροφάγα των πνευμόνων με ατελή φαγοκυττάρωση αρχίζουν να παράγουν φλεγμονώδεις κυτοκίνες, ενεργοποιώντας το παρακείμενο ενδοθήλιο. Στις μεμβράνες του τελευταίου, αυξάνεται η έκφραση ανοσοσφαιρινών, με τη βοήθεια των οποίων πραγματοποιείται επιλεκτική προσκόλληση μονοκυττάρων. Έχοντας εγκαταλείψει την αγγειακή κοίτη, αυτά τα κύτταρα μετατρέπονται σε μακροφάγα εξιδρώματος, παράγοντας φλεγμονώδεις μεσολαβητές, προσελκύοντας όχι μόνο μονοπύρηνα, αλλά και πολυπύρηνα στην εστία.

Ταυτόχρονα, το σήμα για την ανάπτυξη μιας κοκκιωματώδους αντίδρασης προέρχεται από ευαισθητοποιημένα Τ-λεμφοκύτταρα - τελεστές υπερευαισθησίας καθυστερημένου τύπου. Μεταξύ των λεμφοκινών που αρχίζουν να παράγουν αυτά τα κύτταρα, ο παράγοντας που αναστέλλει τη μετανάστευση των μονοκυττάρων και η IL-2 έχουν μεγάλη σημασία για την κοκκιωματογένεση. Επιταχύνουν την εισροή και σταθεροποιούν τα μονοκύτταρα στην εστία της μόλυνσης, ρυθμίζοντας τον μετασχηματισμό τους σε φαγοκυτταρικά, εκκριτικά και αντιγονοπαρουσιαστικά μακροφάγα.

Πρέπει να τονιστεί ότι, ως μηχανισμός κυτταρικής προστασίας των αναπνευστικών οργάνων από τη διείσδυση του παθογόνου, η κοκκιωματώδης αντίδραση των πνευμόνων στη φυματιώδη φλεγμονή αντανακλά τελικά την αποτυχία των μονοπύρηνων φαγοκυττάρων να καταπολεμήσουν τα μυκοβακτήρια της φυματίωσης. Επομένως, τα μακροφάγα αναγκάζονται να πολλαπλασιάζονται συνεχώς (αυξάνουν τον αριθμό των πληθυσμών) και να διαφοροποιούνται σε μεγαλύτερα φαγοκύτταρα (αυξάνουν την ποιότητα της πρωτεόλυσης), τα οποία είναι γιγάντια κύτταρα τύπου ξένου σώματος. Στα φαγοσώματα των τελευταίων, κάτω από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, μπορεί κανείς να δει όχι μόνο μυκοβακτήρια της φυματίωσης, αλλά και μεγάλα αποπτωτικά κύτταρα, θραύσματα κατεστραμμένων πολυμορφοπύρηνων λευκοκυττάρων. Ταυτόχρονα, τα υπερδομικά σημάδια πρωτεολυτικής δράσης (ο βαθμός ανάπτυξης της λυσοσωμικής συσκευής) σε τέτοια φαγοκύτταρα ανά μονάδα επιφάνειας του κυτταροπλάσματος δεν διαφέρουν σημαντικά από τα μονοπύρηνα. Από αυτή την άποψη, τα μακροφάγα των πνευμόνων προσελκύουν συνεχώς πολυμορφοπύρηνα λευκοκύτταρα, τα οποία έχουν μεγαλύτερες βιοκτόνες ιδιότητες, στη βλάβη. Η ενεργοποίηση του τελευταίου συνοδεύεται από την απελευθέρωση σημαντικής ποσότητας υδρολασών και οξειδωτικών στο εξωκυτταρικό περιβάλλον, γεγονός που οδηγεί σε διάσπαση των ιστών και στο σχηματισμό τυροειδών μαζών στο κέντρο της βλάβης.

Οι πιο έντονες μεταβολικές διαταραχές παρατηρούνται σε ασθενείς με οξεία προοδευτική μορφή πνευμονικής φυματίωσης, που εμφανίζεται με κυριαρχία εξιδρωματικής και αλλοιωτικής φλεγμονώδους αντίδρασης, και η πορεία των προοδευτικών μορφών πνευμονικής φυματίωσης χαρακτηρίζεται, κατά κανόνα, από έντονη ανοσοκαταστολή των Τ-κυττάρων. Η καταστολή της ανοσίας των Τ-κυττάρων, η έντονη λεμφοπενία οδηγούν σε διαταραχή των διακυτταρικών αλληλεπιδράσεων, αναστολή της κοκκιωματώδους αντίδρασης.

Η ανεπάρκεια ενεργοποιημένων μονοκυττάρων και λεμφοκυττάρων, σε συνδυασμό με τη μορφολειτουργική τους ανεπάρκεια, μπορεί να είναι συνέπεια αυξημένης απόπτωσης. Η ανισορροπία των κυτοκινών που εμφανίζεται σε τέτοιες περιπτώσεις μπορεί να χρησιμεύσει ως δείκτης ελαττώματος στο ανοσοποιητικό σύστημα. Η διαδικασία της απόπτωσης έχει χαρακτηριστικά μορφολογικά χαρακτηριστικά: συμπύκνωση χρωματίνης στην πυρηνική μεμβράνη, αποσύνθεση του πυρηνίσκου, σχηματισμός κυτταρικών θραυσμάτων (αποπτωτικά σώματα) και φαγοκυττάρωσή τους από μακροφάγα.

Οι ιδιαιτερότητες της λειτουργίας των πνευμονικών μακροφάγων συνδέονται με την ικανότητά τους όχι μόνο να φαγοκυττάρωση, αλλά και να παράγουν μεγάλο αριθμό κυτοκινών απαραίτητων για την ενεργοποίηση και ρύθμιση πολλών εξωκυτταρικών αντιδράσεων και διεργασιών που συμβαίνουν στην εστία της φλεγμονής της φυματίωσης. Με τη βοήθειά τους, πραγματοποιείται αυτορρύθμιση της ανανέωσης και της διαφοροποίησης των μονοπύρηνων κυττάρων, οι διακυτταρικές αλληλεπιδράσεις κατασκευάζονται υπό τις συνθήκες μιας συγκεκριμένης διαδικασίας και αναγέννησης.

Ο παγκόσμιος μεσολαβητής των διακυτταρικών αλληλεπιδράσεων είναι η IL-1, στόχος της οποίας είναι τα λεμφοκύτταρα, τα πολυμορφοπύρηνα λευκοκύτταρα, οι ινοβλάστες, τα ενδοθηλιοκύτταρα και άλλα κυτταρικά στοιχεία. Ταυτόχρονα, η εκκριτική λειτουργία των πνευμονικών μακροφάγων βασίζεται στις αρχές της αυτορρύθμισης, όταν το ίδιο κύτταρο εκκρίνει όχι μόνο ρυθμιστές των εξωκυτταρικών διεργασιών, αλλά και αναστολείς που εμποδίζουν τη δράση τους. Τα εκκριτικά μακροφάγα διαφέρουν σημαντικά από τα φαγοκυτταρικά στην υπερδομική τους οργάνωση. Σπάνια περιέχουν φαγοσωμικά κενοτόπια και δευτερογενή λυσοσώματα, αλλά έχουν ανεπτυγμένη κυστιδιακή συσκευή και άλλα υπερδομικά σημάδια έκκρισης. Εκφράζονται ιδιαίτερα καλά σε επιθηλιοειδή κύτταρα, τα οποία είναι υπερδραστικά εκκριτικά μακροφάγα.

Ορισμένα στάδια διαφοροποίησης των πνευμονικών μακροφάγων μπορούν να ανιχνευθούν με σαφήνεια υπό φωτεινό και ιδιαίτερα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο στο υλικό βρογχοκυψελιδικής έκπλυσης. Ανάλογα με τη δομική οργάνωση του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος, μεταξύ αυτών προσδιορίζονται νεαρά μη ενεργοποιημένα και βιοσυνθετικά μονοπύρηνα, καθώς και ώριμα φαγοκυτταρικά και εκκριτικά μακροφάγα. Τα νεαρά μη ενεργοποιημένα κύτταρα (διαμέτρου 15-18 μm) συνήθως αποτελούν περίπου το 1/5 όλων των μακροφάγων στοιχείων. Έχουν στρογγυλό πυρήνα με ομαλά περιγράμματα: το κυτταρόπλασμα είναι ασθενώς βασεόφιλο, δεν περιέχει εγκλείσματα. Κάτω από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, σπάνια προφίλ του κυτταροπλασματικού δικτύου και των μιτοχονδρίων, αρκετά μικρά λυσοσωμοειδή κοκκία και ελεύθερα ριβοσώματα είναι ορατά σε αυτά τα κύτταρα.

Τα ενεργοποιημένα, βιοσυνθετικά μακροφάγα έχουν μεγαλύτερο μέγεθος (18-25 μm σε διάμετρο), ο πυρήνας διακρίνεται από κυματιστά περιγράμματα και ένα ξεχωριστό πυρηνίσκο. Έχουν βασεόφιλο κυτταρόπλασμα, το οποίο περιέχει ανεπτυγμένους μακριούς σωλήνες του κοκκιώδους κυτταροπλασματικού δικτύου και πολυάριθμα πολυσώματα. Στοιχεία του ελασματοειδούς συμπλέγματος ανιχνεύονται ταυτόχρονα σε δύο ή τρεις ζώνες, όπου συσσωρεύονται πρωτογενή λυσοσώματα. Τα δευτερογενή λυσοσώματα αντιπροσωπεύονται από μεμονωμένα εγκλείσματα. Τα φαγοσώματα σπάνια ανιχνεύονται, γεγονός που αντανακλά την ετοιμότητα του κυττάρου για φαγοκυτταρική λειτουργία.

Η διάμετρος των ώριμων πνευμονικών μακροφάγων ποικίλλει ευρέως (30-55 μm), ανάλογα με τη δραστηριότητα και τον λειτουργικό προσανατολισμό των κυττάρων. Τα μεγαλύτερα μεγέθη είναι χαρακτηριστικά των μακροφάγων με δομικά σημάδια έντονης φαγοκυττάρωσης. Η επιφάνεια τέτοιων κυττάρων σχηματίζει πολυάριθμες μικροαναπτύξεις και μακριά ψευδοπόδια. Ο οβάλ ή στρογγυλός πυρήνας βρίσκεται συχνά ακεντρικά, έχει κυματιστά περιγράμματα. Μια σημαντική ποσότητα συμπυκνωμένης χρωματίνης βρίσκεται κοντά στην πυρηνική μεμβράνη, ο πυρηνίσκος είναι μικρός (1-1,2 μm). Στο κυτταρόπλασμα προσδιορίζονται εγκλείσματα, μικρά κανάλια του κοκκιώδους κυτταροπλασματικού δικτύου, δεξαμενές και κενοτόπια του ελασματοειδούς συμπλέγματος και ελεύθερα ριβοσώματα. Τα κύτταρα περιέχουν σημαντικό αριθμό μιτοχονδρίων, πρωτογενών (0,5-1 μm) και δευτερογενών (1,2-2 μm) λυσοσωμάτων, καθώς και φαγοσωμικών κενοτόπων που ποικίλλουν σε μέγεθος και αριθμό. Τα τελευταία περιέχουν θραύσματα κατεστραμμένων κυτταρικών στοιχείων και μυκοβακτηρίων φυματίωσης («νεκροφάγα», «αιμοσιδηρόφαγα»), ελασματοειδή εγκλείσματα φωσφολιπιδικής φύσης («φωσφολιποφάγα») ή/και κόκκους ουδέτερου λίπους («λιποφάγα»), σωματίδια σκόνης, ρητίνη καπνού, καολίνη («κωνιοφάγα», «μακροφάγα καπνιστή»).

Παρουσία ενός σταθερού αντικειμένου φαγοκυττάρωσης, εμφανίζονται πολυπυρηνικά μακροφάγα (διαμέτρου άνω των 70 μm) με πέντε ή περισσότερους πυρήνες. Τυπικά κύτταρα ξένου σώματος - το τελικό στάδιο διαφοροποίησης ενός μακροφάγου με φαγοκυτταρική λειτουργία - προσδιορίζονται στα κοκκιώματα και τον κοκκιώδη ιστό των φυματιωδών εστιών. Τα πνευμονικά μακροφάγα με έντονη εκκριτική δραστηριότητα (διαμέτρου 25-40 μm) συνήθως δεν έχουν τυπικά ψευδοπόδια. Η φύση της επιφάνειας μπορεί να συγκριθεί με μια λεπτή δαντελωτή εσοχή που σχηματίζεται από πολυάριθμες, σχετικά μικρές μικρο-εκβλαστήσεις. Ο στρογγυλός ή οβάλ πυρήνας περιέχει μια μικρή ποσότητα συμπυκνωμένης χρωματίνης, έναν διαυγή μεγάλο πυρηνίσκο (1,5-2 μm). Το διαφανές κυτταρόπλασμα πρακτικά δεν περιέχει μεγάλα εγκλείσματα. Τα σύντομα κανάλια του κοκκιώδους κυτταροπλασματικού δικτύου αντιπροσωπεύονται από μεμονωμένα προφίλ, ενώ τα καλά ανεπτυγμένα στοιχεία του ελασματοειδούς συμπλέγματος είναι πολυάριθμα κενοτόπια και κυστίδια με ηλεκτρονιακά διαφανές ή οσμιοφιλικό περιεχόμενο. Οι ίδιες δομές ανιχνεύονται στο εκτόπλασμα, όπου συγχωνεύονται απευθείας με το πλασματάλμημα. Ακόμη και σε μακροχρόνιους καπνιστές, στους οποίους όλα τα φαγοκύτταρα περιέχουν χαρακτηριστικές εγκλείσεις πίσσας καπνού, τα εκκρινόμενα μακροφάγα έχουν μικρό αριθμό δευτερογενών λυσοσωμάτων και σχηματισμών που μοιάζουν με μεμονωμένα φαγοσώματα, δηλαδή πρακτικά δεν απορροφούν ξένο υλικό. Τα μακροφάγα με υπερδομικά σημάδια εκκριτικής δραστηριότητας υπό κανονικές συνθήκες δεν αποτελούν περισσότερο από 4-8% της βρογχοκυψελιδικής έκπλυσης. Δεδομένου ότι η λειτουργία αυτών των κυττάρων σχετίζεται με τον μεταβολισμό, τη σύνθεση και την απελευθέρωση πολλών βιολογικά δραστικών ουσιών στο εξωκυτταρικό περιβάλλον, τυχόν διαταραχές στους μηχανισμούς ειδικής και μη ειδικής προστασίας οδηγούν σε αύξηση του αριθμού τους, στον σχηματισμό μακροφάγων με αυξημένο εκκριτικό δυναμικό - επιθηλιοειδή κύτταρα. Σχηματίζουν συμπλάστες ή, ως αποτέλεσμα ατελούς μιτωτικής διαίρεσης, μετατρέπονται σε χαρακτηριστικά πολυπυρηνικά κύτταρα Pirogov-Langhans - την τελική διαφοροποίηση ενός μακροφάγου με εκκριτική δραστηριότητα.

Ανάλογα με την αντίσταση του οργανισμού, τη φύση της δράσης και τις συνθήκες του μικροπεριβάλλοντος, οι διαδικασίες μετασχηματισμού της συσσώρευσης φαγοκυτταρικής, εκκριτικής ή αντιγονοπαρουσιαστικής δραστηριότητας έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά. Έχει αποδειχθεί ότι ο υπολογισμός του σχετικού ποσοστού των μορφολειτουργικών τύπων μακροφάγων στο βρογχοκυψελιδικό έκπλυμα (προσδιορισμός του τύπου των μακροφάγων) βοηθά στη διαφορική διάγνωση της φυματίωσης και άλλων πνευμονικών κοκκιωματώσεων και επιτρέπει την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της αιτιοτροπικής θεραπείας.

Η αναλογία του αριθμού των ενεργά φαγοκυττάρων και των συνθετικών μακροφάγων του πνεύμονα όχι μόνο αντανακλά τη φύση της αντίδρασης των ιστών στην περιοχή της φυματιώδους φλεγμονής, αλλά μπορεί να χρησιμεύσει ως δείκτης της δραστηριότητας της παθολογικής διαδικασίας. Το πρόβλημα της ολοκλήρωσης της φαγοκυττάρωσης στη φυματίωση παραμένει επίσης επίκαιρο. Τα αποτελέσματα των μελετών μας σε πειραματικό και κλινικό υλικό δείχνουν ότι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ φαγοκυττάρωσης και παθογόνου εξαρτάται από τη λειτουργική κατάσταση του μακροφάγου και τις βιολογικές ιδιότητες του μικροοργανισμού.

Κατάσταση συστήματος επιφανειοδραστικών ουσιών

Τα επιτεύγματα της πειραματικής και θεωρητικής κατεύθυνσης στη μελέτη των πνευμονικών επιφανειοδραστικών ουσιών κατέστησαν δυνατή τη διατύπωση μιας σύγχρονης έννοιας του επιφανειοδραστικού ως ενός πολυσυστατικού συστήματος κυτταρικών και μη κυτταρικών στοιχείων, η δομική και λειτουργική ενότητα του οποίου εξασφαλίζει την κανονική βιομηχανική της αναπνοής.

Μέχρι τώρα, έχει συσσωρευτεί ένα ορισμένο ποσό πραγματικού υλικού, το οποίο μαρτυρά όχι μόνο τις σημαντικές προσαρμοστικές ικανότητες του συστήματος επιφανειοδραστικών ουσιών σε συνθήκες βαθιάς αναδιάρθρωσης του πνευμονικού αερισμού και της αιμοδυναμικής, αλλά και την έντονη ευαισθησία των συστατικών του σε πολλούς δυσμενείς παράγοντες της διαδικασίας της φυματίωσης, η ειδική φύση των οποίων καθορίζεται από τη διάρκεια της επιμονής του παθογόνου, την κυματοειδή πορεία της διαδικασίας και τις βαθιές διαταραχές της μικροκυκλοφορικής κλίνης. Οι αλλαγές που παρατηρούνται σε αυτή την περίπτωση επηρεάζουν όχι μόνο τις ζώνες σχηματισμού εστιών μόλυνσης, αλλά και απομακρυσμένες, ενεργά λειτουργούσες περιοχές του πνευμονικού παρεγχύματος. Από αυτή την άποψη, είναι εξαιρετικά σημαντικό να αξιολογηθεί η μορφολειτουργική χρησιμότητα διαφόρων συστατικών του συστήματος επιφανειοδραστικών ουσιών, να επισημανθούν εκείνες οι αλλαγές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διάγνωση διαταραχών της αναπνευστικής λειτουργίας που εξαρτώνται από επιφανειοδραστικές ουσίες και την έγκαιρη διόρθωσή τους.

Τα πρώτα σημάδια καταστροφής του πνευμονικού επιφανειοδραστικού παράγοντα μπορούν να παρατηρηθούν σε πειράματα μοντέλων που χρησιμοποιούν ειδικές μεθόδους στερέωσης των πνευμόνων. Στο αρχικό στάδιο ανάπτυξης της φυματιώδους φλεγμονής, είναι τοπικής φύσης και εκφράζονται κυρίως στις ζώνες ενδοκυψελιδικού οιδήματος. Υπό ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, μπορούν να παρατηρηθούν διάφορα στάδια απολέπισης και καταστροφής της εξωτερικής μεμβράνης - της μεμβράνης του επιφανειοδραστικού παράγοντα από οιδηματώδες υγρό. Αυτές οι αλλαγές εκδηλώνονται πλήρως στις εστίες της φυματιώδους φλεγμονής, όπου το υλικό του κατεστραμμένου επιφανειοδραστικού παράγοντα προσδιορίζεται παντού στη σύνθεση του ενδοκυψελιδικού περιεχομένου.

Οι παρατηρούμενες αλλαγές στην εξωκυτταρική επένδυση των κυψελίδων εμφανίζονται σε εστίες διαφόρων βακτηριακών πνευμονιών. Σε αυτή την περίπτωση, μέρος του Α2, κυρίως στις περιεστιακές κυψελίδες, πραγματοποιεί αντισταθμιστική παραγωγή επιφανειοδραστικών ουσιών. Διαφορετική εικόνα παρατηρείται στα αναπνευστικά όργανα κατά την ανάπτυξη της φυματιώδους φλεγμονής, καθώς το παθογόνο έχει δυσμενή επίδραση στις διαδικασίες της ενδοκυτταρικής σύνθεσης επιφανειοδραστικών ουσιών. Η άμεση εισαγωγή μυκοβακτηρίων φυματίωσης στον πνεύμονα των σκύλων (παρακέντηση στο στήθος) έδειξε ότι η αποδιοργάνωση του κυτταροπλασματικού δικτύου και των προφίλ των μιτοχονδρίων παρατηρείται στο Α2 ήδη από τα πρώτα 15-30 λεπτά. μετά από αρκετές ώρες, τα κυψελιδικά κύτταρα καταστρέφονται πλήρως στο σημείο της μόλυνσης. Η ταχεία ανάπτυξη της ανεπάρκειας επιφανειοδραστικών ουσιών οδηγεί σε κατάρρευση των κυψελίδων και ταχεία εξάπλωση της φλεγμονώδους διαδικασίας στο περιβάλλον παρέγχυμα. Στις κυψελίδες που γειτνιάζουν με τις εστίες, κυριαρχούν μικρά νεαρά Α2 με μεμονωμένους μικρούς εκκριτικούς κόκκους ή μεγάλα κύτταρα με σημάδια κενοτοπίωσης ενδοκυτταρικών δομών, μερικές φορές με πλήρως κατεστραμμένο κυτταρόπλασμα. Σε εκείνα τα κυψελιδικά κύτταρα όπου υπάρχουν ανεπτυγμένα στοιχεία του κυτταροπλασματικού δικτύου και του ελασματοειδούς συμπλέγματος, ανιχνεύονται γιγάντια οσμιοφιλικά ελασματοειδή σωμάτια (GLB), γεγονός που υποδηλώνει καθυστέρηση (αναστολή) στην απελευθέρωση ενδοκυτταρικού επιφανειοδραστικού στην επιφάνεια των κυψελίδων.

Η μαθηματική μοντελοποίηση της εκκριτικής λειτουργίας του A2 σε πνευμονικό παρέγχυμα χωρίς εστίες με αυξημένο λειτουργικό φορτίο έδειξε ότι παρά την αύξηση του όγκου και της αριθμητικής πυκνότητας των ώριμων εκκριτικών κοκκίων, το εφεδρικό δυναμικό του πληθυσμού δεν άλλαξε σημαντικά. Διαπιστώθηκε ότι υπό συνθήκες αυξημένης αγγειακής διαπερατότητας, ανάπτυξης υποξίας και ινωδών αλλαγών στα μεσοκυψελιδικά διαφράγματα, η ισορροπία των διεργασιών σχηματισμού και ωρίμανσης των OPT διαταράσσεται προς την επικράτηση των τελευταίων. Η επιταχυνόμενη ωρίμανση των OPT συχνά οδηγεί σε αύξηση της ηλεκτρονιακά διαφανούς ουσίας της μήτρας στη σύνθεση των εκκριτικών κοκκίων, ενώ η περιεκτικότητα σε οσμιοφιλικό επιφανειοδραστικό υλικό σε αυτά μπορεί να είναι ασήμαντη. Το ελασματοειδές υλικό των επιφανειοδραστικών ουσιών είναι χαλαρά συσκευασμένο, καταλαμβάνοντας μόνο το 1/3-1/5 του όγκου των εκκριτικών κοκκίων. Η εμφάνιση σημαντικού αριθμού A2 με κενοτοπιωμένο OPT μπορεί να εξηγηθεί από τη διαταραχή των αρχικών σταδίων σχηματισμού έκκρισης. Τέτοια κύτταρα συνήθως έχουν υπερδομικά σημάδια καταστροφής (κάθαρση της κυτταροπλασματικής μήτρας, οίδημα των μιτοχονδρίων, σωληνάρια του κυτταροπλασματικού δικτύου και ελασματοειδές σύμπλεγμα), γεγονός που υποδηλώνει μείωση στις διεργασίες παραγωγής ενδοκυτταρικής επιφανειοδραστικής ουσίας.

Είναι χαρακτηριστικό ότι η μείωση της σύνθεσης επιφανειοδραστικών φωσφολιπιδίων συνοδεύεται από την εμφάνιση ουδέτερων λιπιδικών κοκκίων στο κυτταρόπλασμα του Α2. Μια επαρκής αντανάκλαση των διαταραχών του μεταβολισμού των λιπιδίων στον πνεύμονα που έχει προσβληθεί από φυματίωση πειραματόζωων και ανθρώπων είναι η συσσώρευση μακροφάγων-λιποφάγων (αφρώδη κύτταρα) ποικίλου βαθμού ωριμότητας στις κυψελίδες και στο υλικό βρογχοκυψελιδικής έκπλυσης. Παράλληλα, παρατηρείται αξιόπιστη αύξηση της περιεκτικότητας σε ουδέτερα λιπίδια και μείωση της αναλογίας των συνολικών φωσφολιπιδίων στο υγρό έκπλυσης.

Ένα από τα πρώιμα σημάδια καταστροφής επιφανειοδραστικών ουσιών στο πείραμα και την κλινική εικόνα της φυματίωσης των αναπνευστικών οργάνων είναι η απώλεια της ικανότητας των μεμβρανών της να σχηματίζουν δομές εφεδρικού υλικού. Αντίθετα, στην επιφάνεια των κυψελίδων, στα φαγοσώματα των κυψελιδικών μακροφάγων και απευθείας στο υλικό της βρογχοκυψελιδικής πλύσης, μπορεί κανείς να δει μεμβράνες στριμμένες σε μπάλες ("γιγάντιες στρωματοποιημένες μπάλες") χωρίς την χαρακτηριστική τρισδιάστατη οργάνωση. Το βάθος των καταστροφικών αλλαγών στο σύστημα επιφανειοδραστικών ουσιών αποδεικνύεται επίσης από τη συχνότητα ανίχνευσης του αποβαλλόμενου A2 στην έκπλυση. Αυτά τα δεδομένα συσχετίζονται με τα αποτελέσματα βιοχημικών και φυσικοχημικών μελετών των πνευμονικών επιφανειοδραστικών ουσιών.

Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα αναγνωρισμένα χαρακτηριστικά, διακρίνονται σήμερα τρεις βαθμοί διαταραχών που χαρακτηρίζουν την κατάσταση του συστήματος επιφανειοδραστικών ουσιών: ήπιος, σοβαρός, εκτεταμένος. Ο τελευταίος αντανακλά αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης αναπνευστικής ανεπάρκειας που εξαρτάται από επιφανειοδραστικές ουσίες σε ασθενείς με εκτεταμένες καταστροφικές μορφές της νόσου.

Τα αποτελέσματα των μελετών δείχνουν ότι η βάση των διαταραχών που εμφανίζονται στο επιφανειοδραστικό σύστημα των πνευμόνων κατά τη διάρκεια της φυματίωσης είναι οι διεργασίες που σχετίζονται με την αύξηση της διαπερατότητας του φραγμού αέρα-αίματος:

• βλάβη στην επιφανειοδραστική ουσία στην κυψελιδική επιφάνεια.
• μεταβολικές αλλαγές και βλάβη στο Α2;
• διαταραχή των μηχανισμών απομάκρυνσης των επιφανειοδραστικών ουσιών από τις κυψελίδες.

Ταυτόχρονα, μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι ο κύριος κυτταρολογικός μηχανισμός που υποστηρίζει το λειτουργικό δυναμικό του συστήματος επιφανειοδραστικών ουσιών στον πνεύμονα που έχει αλλοιωθεί από τη φυματιώδη φλεγμονή είναι η αύξηση του αριθμού των υπερτροφικών Α2, κυρίως στο πνευμονικό παρέγχυμα μακριά από την ειδική εστία.

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

Γενετικές πτυχές της ευαισθησίας στη φυματίωση

Πριν ξεκινήσουμε την ανάλυσή μας για την τρέχουσα κατάσταση της έρευνας στον τομέα των μηχανισμών της αντιφυματικής ανοσίας και της ανοσογενετικής της φυματίωσης, θεωρούμε απαραίτητο να σταθούμε σε ορισμένες γενικές θέσεις.

• Καταρχάς, είναι γνωστό ότι τα μυκοβακτήρια πολλαπλασιάζονται και καταστρέφονται κυρίως σε μακροφάγα. Πολύ λίγα δεδομένα (και είναι αντιφατικά) δείχνουν ότι υπάρχουν παράγοντες που μπορούν να καταστρέψουν τα μυκοβακτήρια εξωκυτταρικά.
• Δεύτερον, δεν υπάρχουν πειστικά στοιχεία ότι το σύστημα των φαγοκυττάρων των ουδετερόφιλων παίζει σημαντικό ρόλο στην άμυνα κατά της φυματιώδους λοίμωξης.
• Τρίτον, δεν υπάρχουν πειστικά στοιχεία ότι τα αντισώματα κατά της φυματίωσης μπορούν είτε να καταστρέψουν τα μυκοβακτήρια εξωκυτταρικά είτε να προάγουν την ενδοκυτταρική καταστροφή τους σε μακροφάγα ή σε οποιονδήποτε άλλο τύπο κυττάρων.
• Τέταρτον, υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός στοιχείων που υποστηρίζουν τη θέση ότι ο κεντρικός κρίκος στην αντιφυματική ανοσία είναι τα Τ-λεμφοκύτταρα και ότι ασκούν την ρυθμιστική τους επιρροή μέσω του φαγοκυττάρου.
• Πέμπτον, υπάρχει ένα σύνολο στοιχείων που αποδεικνύουν ότι οι κληρονομικοί παράγοντες παίζουν σημαντικό ρόλο στη μόλυνση από φυματίωση.

Τα δεδομένα που υποδεικνύουν τον σημαντικό ρόλο των γενετικών παραγόντων στην ευαισθησία στη φυματίωση στους ανθρώπους είναι αρκετά πειστικά. Καταρχάς, αυτό υποδεικνύεται από το γεγονός ότι με ένα εξαιρετικά υψηλό ποσοστό μόλυνσης από M. tuberculosis (περίπου το ένα τρίτο του ενήλικου πληθυσμού του πλανήτη), η ασθένεια αναπτύσσεται μόνο σε ένα μικρό ποσοστό ανθρώπων. Αυτό υποδεικνύεται επίσης από τα διαφορετικά επίπεδα ευαισθησίας στη μόλυνση σε διαφορετικές εθνοτικές ομάδες και τη φύση της κληρονομικότητας της ευαισθησίας και της αντοχής στη φυματίωση σε οικογένειες με πολλαπλά κρούσματα της νόσου. Τέλος, απόδειξη αυτής της θέσης είναι η σημαντικά αυξημένη συμφωνία της εμφάνισης κλινικά εκφρασμένης φυματίωσης σε μονοζυγωτικά (ομοζυγωτικά) δίδυμα σε σύγκριση με τα διζυγωτικά δίδυμα.

Παραδοσιακός γενετικός έλεγχος για τη φυματίωση

Ο ρόλος του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας και του NRAMP*

Η ταυτοποίηση γονιδίων και των αλληλόμορφων τους, η έκφραση των οποίων καθορίζει την ευαισθησία ή την αντοχή στη φυματίωση, όχι μόνο θα επέτρεπε την εις βάθος κατανόηση των θεμελιωδών μηχανισμών της ανοσίας και της ανάπτυξης της παθολογικής διαδικασίας στη φυματίωση, αλλά θα έφερνε επίσης πιο κοντά στην πραγματικότητα τη χρήση μεθόδων γενετικής τυποποίησης για τον εντοπισμό ατόμων μεταξύ υγιών ανθρώπων με γενετικά αυξημένο κίνδυνο προσβολής από φυματίωση, απαιτώντας προληπτικά μέτρα προτεραιότητας, ιδίως μια ειδική προσέγγιση στον εμβολιασμό.

* - Πρωτεΐνη μακροφάγων που σχετίζεται με φυσική αντοχή - πρωτεΐνη μακροφάγων που σχετίζεται με φυσική αντοχή.

Υπάρχει ένας σημαντικός αριθμός πειραματικών μελετών που δείχνουν τον ρόλο ενός αριθμού γενετικών συστημάτων και μεμονωμένων γονιδίων (H2, BCG1, Tbc1, xid, κ.λπ.) στην αντοχή (ευαισθησία) στη φυματίωση σε ποντίκια. Στους ανθρώπους, τα πιο μελετημένα γονίδια περιλαμβάνουν τα γονίδια του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας (MHC) τάξης II, μεταξύ των οποίων το σύμπλεγμα αλληλόμορφων της οικογένειας HLA-DR2 (ανθρώπινος) αποκαλύπτει έναν αρκετά υψηλό βαθμό συσχέτισης με αυξημένη νοσηρότητα σε αρκετούς εθνοτικά απομακρυσμένους πληθυσμούς, και τα αλληλόμορφα του τόπου HLA-DQ επηρεάζουν την κλινική εικόνα της φυματίωσης. Πρόσφατα, έχουν σημειωθεί οι πρώτες επιτυχίες στην ανάλυση της σύνδεσης του γονιδίου NRAMP1 με τη φυματίωση στους ανθρώπους. Αυτά τα δεδομένα είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτα επειδή αυτό το γονίδιο έχει υψηλό βαθμό ομολογίας με το γονίδιο NRAMP1 (παλαιότερα ονομαζόταν BCG 1, καθώς ελέγχει την ευαισθησία στο M. bovisBCG), το οποίο εκφράζεται επιλεκτικά σε μακροφάγα ποντικών και το οποίο αναμφίβολα επηρεάζει την ευαισθησία σε ενδοκυτταρικά παθογόνα (συμπεριλαμβανομένων των μυκοβακτηρίων).

Μεταλλάξεις απώλειας λειτουργίας

Εντοπίστηκαν αρκετά γονίδια, οι αλλαγές στα οποία, οδηγώντας σε πλήρη απώλεια της ικανότητας κωδικοποίησης ενός λειτουργικά ενεργού προϊόντος (γονιδιακό knockout), επηρέασαν ιδιαίτερα την ικανότητα των ποντικών να αναπτύξουν προστατευτική ανοσολογική απόκριση σε μυκοβακτηριακή λοίμωξη. Αυτά είναι τα γονίδια που κωδικοποιούν IFN-γ, IL-12, TNFα, καθώς και οι υποδοχείς των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος στις αναφερόμενες κυτοκίνες. Από την άλλη πλευρά, με το knockout των γονιδίων που κωδικοποιούν IL-4 και IL-10, η πορεία της φυματιώδους λοίμωξης ουσιαστικά δεν διέφερε από αυτή σε ποντίκια άγριου τύπου (αρχικά). Αυτά τα δεδομένα επιβεβαίωσαν σε γενετικό επίπεδο τον πρωταρχικό προστατευτικό ρόλο στη φυματίωση της ικανότητας του ανοσοποιητικού συστήματος (κυρίως λεμφοκυττάρων Τ1) να ανταποκρίνεται στη λοίμωξη παράγοντας κυτοκίνες τύπου 1, αλλά όχι τύπου 2.

Η εφαρμογή αυτών των δεδομένων σε μυκοβακτηριακές λοιμώξεις σε ανθρώπους έχει αποδειχθεί. Σε πολύ σπάνιες οικογένειες στις οποίες τα παιδιά έπασχαν από υποτροπιάζουσες μυκοβακτηριακές λοιμώξεις και σαλμονέλωση από νεαρή ηλικία, η εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία οφείλεται σε ομόζυγες μη συντηρητικές μεταλλάξεις στα γονίδια που κωδικοποιούν τους κυτταρικούς υποδοχείς για την IFN-γ και την IL-12, οι οποίες κληρονομήθηκαν από γονείς ετερόζυγους για αυτές τις μεταλλάξεις. Όπως αναμενόταν, με τέτοια κληρονομικότητα σπάνιων μεταλλάξεων, οι γάμοι αποδείχθηκαν στενά συνδεδεμένοι. Ωστόσο, τέτοιες σοβαρές παραβιάσεις οδηγούν σε τόσο υψηλή ευαισθησία σε λοιμώξεις που πρακτικά δεν επιτρέπουν στο παιδί να επιβιώσει περισσότερο από μερικά χρόνια, και μάλιστα μόνο σε σχεδόν στείρες συνθήκες.

Αυτές οι ίδιες σκέψεις οδηγούν σε μια κάπως σκεπτικιστική αξιολόγηση της προσέγγισης μοντελοποίησης λοιμώξεων σε ζώα με μεταλλάξεις knockout σε γονίδια που παίζουν πρωταρχικό ρόλο στην προστασία από αυτές τις λοιμώξεις. Τέτοιες μεταλλάξεις οδηγούν στην έκφραση φαινοτύπων που δεν έχουν καμία πιθανότητα επιβίωσης υπό κανονικές συνθήκες και θα εξαλειφθούν γρήγορα με επιλογή. Έτσι, ποντίκια που δεν εκφράζουν προϊόντα MHC τάξης II και, ως εκ τούτου, δεν έχουν φυσιολογική ομάδα λεμφοκυττάρων CD4 πεθαίνουν από διάχυτη λοίμωξη σε σύντομο χρονικό διάστημα μετά τη μόλυνση με M. tuberculosis. Μια πολύ παρόμοια πορεία φυματίωσης παρατηρείται στους ανθρώπους με έντονη μείωση του αριθμού των κυττάρων CD4 στα τελευταία στάδια του AIDS. Κατά την επίλυση των ζητημάτων του γενετικού προσδιορισμού των ομάδων κινδύνου και, γενικά, για την κατανόηση των γενετικών αιτιών της αυξημένης ευαισθησίας εντός της κανονικής κατανομής του πληθυσμού, ο ερευνητής ασχολείται με άτομα που είναι, αν και όχι βέλτιστα (σύμφωνα με αυτό το χαρακτηριστικό), αλλά αρκετά βιώσιμα. Αυτή η πτυχή του προβλήματος μιλάει υπέρ της χρήσης πιο παραδοσιακών πειραματικών μοντέλων για γενετική ανάλυση, για παράδειγμα, διαγραμμικές διαφορές στην πορεία της φυματίωσης σε ποντίκια.

Έλεγχος γονιδιώματος και προηγουμένως άγνωστα γονίδια ευαισθησίας στη φυματίωση

Ήδη από τις δεκαετίες του 1950 και του 1960, αποδείχθηκε ότι η κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών ευαισθησίας και αντοχής στη φυματίωση σε πειραματόζωα είναι πολύπλοκη και πολυγονική. Σε αυτή την περίπτωση, πρώτον, είναι απαραίτητο να επιλεγούν σαφώς εκφρασμένοι, «εξαιρετικά διαφορετικοί» φαινότυποι μεταξύ ευπαθών και ανθεκτικών ζώων ή ατόμων, δηλαδή χαρακτηριστικά της νόσου, και στη συνέχεια να μελετηθεί η φύση της κληρονομικότητάς τους. Δεύτερον, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ότι εκ των προτέρων δεν έχουμε ιδέα πόσα γονίδια εμπλέκονται στον έλεγχο της νόσου και πώς βρίσκονται στο γονιδίωμα. Επομένως, είναι απαραίτητο είτε να μειωθεί εκ των προτέρων η γενετική ποικιλομορφία στον υπό μελέτη πληθυσμό, διαχωρίζοντας ανάλογα με το υπό μελέτη χαρακτηριστικό, χρησιμοποιώντας γενετικές τεχνικές (κάτι που είναι δυνατό μόνο σε πειράματα σε ζώα), είτε να εξεταστεί ολόκληρο το γονιδίωμα χρησιμοποιώντας στατιστικές μεθόδους ποσοτικής γενετικής αντί για Μεντελιανή γενετική, είτε να συνδυαστούν αυτές οι τεχνικές. Μετά την ανάπτυξη μεθόδων σάρωσης γονιδιώματος χρησιμοποιώντας PCR για περιοχές μικροδορυφορικού DNA και στατιστική επεξεργασία και ερμηνεία των αποτελεσμάτων, η γενετική ανάλυση της ευαισθησίας στη φυματίωση ξεκίνησε σε νέο επίπεδο.

Οι προαναφερθείσες προσεγγίσεις έχουν πρόσφατα εφαρμοστεί με επιτυχία σε γενετικά πειράματα σε γραμμικά ποντίκια από δύο ομάδες ερευνητών. Μια ομάδα συγγραφέων από το Κεντρικό Ινστιτούτο Έρευνας Φυματίωσης, Ρωσική Ακαδημία Ιατρικών Επιστημών, μαζί με συναδέλφους από το Κέντρο Μελέτης της Αντίστασης του Ξενιστή στο Πανεπιστήμιο McGill (Μόντρεαλ, Καναδάς) και το Βασιλικό Ινστιτούτο της Στοκχόλμης ήταν οι πρώτοι που διεξήγαγαν γονιδιωματικό έλεγχο για την κληρονομικότητα της σοβαρότητας της νόσου που προκαλείται από ενδοφλέβια χορήγηση υψηλής δόσης στελέχους H37Rv του M. tuberculosis σε ποντίκια. Οι γραμμές A/Sn (ανθεκτικές) και I/St (ευαίσθητες) χρησιμοποιήθηκαν ως γονικές γραμμές με αντίθετη ευαισθησία στη φυματίωση. Μια αξιόπιστη σύνδεση ευαισθησίας στα θηλυκά βρέθηκε με τουλάχιστον τρεις διαφορετικούς τόπους που βρίσκονται στα χρωμοσώματα 3, 9 και 17. Πιο πρόσφατα, η σύνδεση με τόπους στο εγγύς τμήμα του χρωμοσώματος 9 και στο κεντρικό τμήμα του χρωμοσώματος 17 αποδείχθηκε επίσης για τα αρσενικά. Η ισχυρότερη σύνδεση με ευαισθησία βρέθηκε για τον τόπο στο χρωμόσωμα 9. Μια άλλη ομάδα ερευνητών στις Ηνωμένες Πολιτείες εξέτασε το γονιδίωμα του ποντικού για να προσδιορίσει το πρότυπο κληρονομικότητας του χαρακτηριστικού ευαισθησίας στο στέλεχος Erdman του M. tuberculosa. Σε έναν συνδυασμό των γραμμών ποντικών C57BL/6J (ανθεκτικές στο μοντέλο τους) και C3HeB/FeJ (ευαίσθητες), ένας τόπος στο κεντρικό τμήμα του χρωμοσώματος 1 που ελέγχει τη σοβαρότητα της νόσου χαρτογραφήθηκε στην ανάλυση των υβριδίων F2 και στη συνέχεια των απογόνων BC1. Μετά την αρχική χαρτογράφηση, επιτεύχθηκε ένας ακριβέστερος εντοπισμός του τόπου χρησιμοποιώντας ανάλυση ανασυνδυασμού και η επίδρασή του σε ένα τόσο σημαντικό φαινοτυπικό χαρακτηριστικό όπως η σοβαρότητα της κοκκιωματώδους βλάβης του πνευμονικού ιστού διαπιστώθηκε σε ποντίκια που είχαν υποστεί αναδιασταύρωση (γενιά BC3), δηλαδή αφού η γενετική ποικιλομορφία μεταξύ των υπό μελέτη ζώων μειώθηκε σημαντικά χρησιμοποιώντας γενετικές τεχνικές. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο χαρτογραφημένος τόπος, που ονομάζεται sst1 (ευαισθησία στη φυματίωση 1), αν και βρίσκεται στο χρωμόσωμα 1, σαφώς δεν είναι πανομοιότυπος με τον τόπο NRAMP1. Αυτό αποδεικνύεται τόσο από τον εντοπισμό του στο χρωμόσωμα όσο και από το γεγονός ότι τα ποντίκια C57BL/6 φέρουν το αλληλόμορφο ευαισθησίας στο BCG για το γονίδιο NRAMP1, αλλά το αλληλόμορφο αντοχής στο M tuberculosis για τον τόπο sst1.

Τα δεδομένα που έχουν δημοσιευτεί τα τελευταία χρόνια σχετικά με την παρουσία στο γονιδίωμα του ποντικού τόπων που επηρεάζουν θεμελιωδώς τη φύση της φυματιώδους διαδικασίας μας επιτρέπουν να ελπίζουμε σε σημαντική πρόοδο σε αυτόν τον τομέα και στην ανάλυση της γενετικής ευαισθησίας στους ανθρώπους. Η εξαιρετικά γρήγορη πρόοδος στην γονιδιωματική ανάλυση πιθανότατα θα καταστήσει δυνατή την πολύ γρήγορη μετάβαση από τη γενετική της φυματίωσης του ποντικού στη γενετική της ανθρώπινης φυματίωσης, καθώς η πλήρης αλληλουχία του γονιδιώματος τόσο των ανθρώπων όσο και των ποντικών έχει πρακτικά αποκρυπτογραφηθεί.

Αλληλεπίδραση μακροφάγων-μυκοβακτηρίων

Τα μακροφάγα παίζουν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στην άμυνα κατά της φυματιώδους λοίμωξης, τόσο στη φάση της αναγνώρισης αντιγόνου όσο και της εξάλειψης των μυκοβακτηρίων.

Αφού τα μυκοβακτήρια εισέλθουν στους πνεύμονες, η κατάσταση μπορεί να εξελιχθεί σύμφωνα με τέσσερα κύρια πρότυπα:

• η πρωτογενής απόκριση του ξενιστή μπορεί να είναι επαρκής για την πλήρη εξάλειψη όλων των μυκοβακτηρίων, εξαλείφοντας έτσι την πιθανότητα φυματίωσης·
• Σε περίπτωση ταχείας ανάπτυξης και αναπαραγωγής μικροοργανισμών, αναπτύσσεται μια ασθένεια γνωστή ως πρωτοπαθής φυματίωση.
• σε λανθάνουσα λοίμωξη, η ασθένεια δεν αναπτύσσεται, αλλά τα μυκοβακτήρια επιμένουν στο σώμα σε μια λεγόμενη αδρανή κατάσταση και η παρουσία τους εκδηλώνεται μόνο με τη μορφή θετικής δερματικής αντίδρασης στη φυματίνη.
• Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα μυκοβακτήρια είναι σε θέση να μεταβούν από μια αδρανή κατάσταση σε μια φάση ανάπτυξης και η λανθάνουσα λοίμωξη αντικαθίσταται από την επανενεργοποίηση της φυματίωσης.

Η πρώτη γραμμή άμυνας κατά της μόλυνσης, αφού τα μυκοβακτήρια φτάσουν στην κατώτερη αναπνευστική οδό, είναι τα κυψελιδικά μακροφάγα. Αυτά τα κύτταρα είναι ικανά να καταστέλλουν άμεσα την ανάπτυξη των βακτηρίων φαγοκυττάρωντάς τα. Συμμετέχουν επίσης σε ένα ευρύ φάσμα κυτταρικών αντιδράσεων ανοσίας κατά της φυματίωσης - μέσω παρουσίασης αντιγόνου, διέγερσης της συσσώρευσης Τ-λεμφοκυττάρων στο σημείο της φλεγμονής, κ.λπ. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι συγκεκριμένοι μηχανισμοί δέσμευσης λοιμογόνων και σχετικά μη λοιμογόνων στελεχών μυκοβακτηρίων στα φαγοκύτταρα μπορεί να διαφέρουν.

Υπάρχουν επαρκή στοιχεία που να υποδεικνύουν ότι η διαδικασία σχηματισμού κενοτοπίων ή φαγοσωμάτων κατά την αλληλεπίδραση του M. tuberculosis με ένα μονοπύρηνο φαγοκύτταρο προκαλείται από την προσκόλληση του μικροοργανισμού σε υποδοχείς συμπληρώματος (CR1, CR3, CR4), υποδοχείς μαννόζης ή άλλους υποδοχείς κυτταρικής επιφάνειας. Η αλληλεπίδραση μεταξύ των υποδοχέων μαννόζης των φαγοκυτταρικών κυττάρων και των μυκοβακτηρίων προκαλείται, προφανώς, από τη γλυκοπρωτεΐνη του κυτταρικού τοιχώματος των μυκοβακτηρίων - λιποαραβινομαννάνη.

Οι κυτοκίνες των Τ-βοηθητικών υποδοχέων τύπου 2 - προσταγλανδίνη Ε2 και IL-4 - διεγείρουν την έκφραση των CR και MR, και η IFN-γ, αντίθετα, καταστέλλει την έκφραση και τη λειτουργία αυτών των υποδοχέων, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της προσκόλλησης των μυκοβακτηρίων στα μακροφάγα. Δεδομένα σχετικά με τη συμμετοχή των υποδοχέων για πρωτεΐνες επιφανειοδραστικών ουσιών στην προσκόλληση βακτηρίων στα κύτταρα συνεχίζουν επίσης να συσσωρεύονται.

Ο ρόλος του μορίου CD14 (δείκτης φαγοκυττάρων) καταδείχθηκε χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο αλληλεπίδρασης μεταξύ μυκοβακτηρίων και μικρογλοίας, φαγοκυττάρων που βρίσκονται στον εγκεφαλικό ιστό. Διαπιστώθηκε ότι τα αντισώματα κατά του CD14 εμπόδισαν τη μόλυνση των μικρογλοιακών κυττάρων με το παθογόνο εργαστηριακό στέλεχος H37Rv. Δεδομένου ότι το μόριο CD14 δεν διεισδύει στην κυτταρική μεμβράνη και επομένως δεν έχει άμεση επαφή με το κυτταρόπλασμα, δεν είναι σε θέση να μεταδώσει ανεξάρτητα το σήμα που προκαλείται από τη λιποπρωτεΐνη, αλλά απαιτεί έναν συν-υποδοχέα για να ενεργοποιήσει τις ενδοκυτταρικές οδούς μετάδοσης σήματος. Οι πιο πιθανοί υποψήφιοι για τέτοιους συν-υποδοχείς είναι εκπρόσωποι της οικογένειας υποδοχέων τύπου Toll. Οι μικροβιακές λιποπρωτεΐνες, μέσω της ενεργοποίησης αυτών των υποδοχέων, μπορούν, αφενός, να ενισχύσουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του οργανισμού ξενιστή και, αφετέρου, να προκαλέσουν βλάβη στους ιστούς μέσω της πρόκλησης απόπτωσης. Ταυτόχρονα, η απόπτωση είναι σε θέση να αναστείλει την ανοσολογική απόκριση εξαλείφοντας τα κύτταρα που εμπλέκονται στις ανοσολογικές αντιδράσεις, μειώνοντας έτσι τη βλάβη που προκαλείται στους ιστούς.

Εκτός από τα παραπάνω, φαίνεται αρκετά πιθανό ότι σημαντικό ρόλο στη διαδικασία προσκόλλησης των μυκοβακτηρίων στα φαγοκυτταρικά κύτταρα παίζουν οι λεγόμενοι υποδοχείς «καθαριστή», οι οποίοι βρίσκονται στην επιφάνεια των μακροφάγων και έχουν συγγένεια για έναν αριθμό υποκαταστατών.

Η μοίρα του M. tuberculosis μετά τη φαγοκυττάρωση είναι η καταστολή της ανάπτυξής του από τα μακροφάγα. Μετά την είσοδό τους στο φαγόσωμα, τα παθογόνα βακτήρια εκτίθενται σε διάφορους παράγοντες που αποσκοπούν στην καταστροφή τους. Τέτοιοι παράγοντες περιλαμβάνουν τη σύντηξη του φαγοσώματος με τα λυσοσώματα, τη σύνθεση δραστικών ριζών οξυγόνου και τη σύνθεση δραστικών ριζών αζώτου, ιδιαίτερα μονοξειδίου του αζώτου. Ο θάνατος των μυκοβακτηρίων μέσα στο μακροφάγο μπορεί να συμβεί με διάφορους μηχανισμούς ως αποτέλεσμα σύνθετων αλληλεπιδράσεων μεταξύ λεμφοκυττάρων και φαγοκυττάρων που προκαλούνται από κυτοκίνες. Είναι πιθανό η ικανότητα των μυκοβακτηρίων να αποφεύγουν τις τοξικές επιδράσεις των δραστικών ριζών οξυγόνου και αζώτου να είναι ένα βασικό βήμα στη μετάβαση στο λανθάνον στάδιο της λοίμωξης. Η ικανότητα του μακροφάγου να καταστέλλει την ανάπτυξη του M. tuberculosis εξαρτάται σημαντικά από το στάδιο ενεργοποίησης των κυττάρων (τουλάχιστον εν μέρει) και από την ισορροπία των κυτοκινών (πρωτίστως, πιθανώς, του παράγοντα ανάπτυξης άλφα που προέρχεται από τα αιμοπετάλια (TGF-α) και της IFN-γ).

Ένα σημαντικό συστατικό του μηχανισμού της αντιμυκοβακτηριακής δράσης των μακροφάγων είναι προφανώς η απόπτωση (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος). Στο μοντέλο καλλιέργειας M.bovis BCG σε μονοκύτταρα, αποδείχθηκε ότι η απόπτωση (αλλά όχι η νέκρωση) των μακροφάγων συνοδεύεται από μείωση της βιωσιμότητας των φαγοκυτταρωμένων μυκοβακτηρίων.

Ο ρόλος των Τ-λεμφοκυττάρων στην αντιφυματική ανοσία

Τα Τ-λεμφοκύτταρα είναι γνωστό ότι αποτελούν το κύριο συστατικό της επίκτητης ανοσίας στη φυματιώδη λοίμωξη. Η ανοσοποίηση πειραματόζωων με μυκοβακτηριακά αντιγόνα, καθώς και η πορεία της φυματιώδους λοίμωξης, συνοδεύονται από την παραγωγή αντιγονοειδικών λεμφοκυττάρων CD4 ⁺ και CD8 ⁺.

Η ανεπάρκεια CD4 και, σε μικρότερο βαθμό, CD8 λεμφοκυττάρων που παρατηρείται σε ποντίκια με knockout γονιδίων CD4, CD8, MHCII, MHCI, καθώς και κατά τη χορήγηση αντισωμάτων ειδικών για αντιγόνα CD4 ή CD8, οδηγεί σε σημαντική μείωση της αντοχής των ποντικών στη λοίμωξη από M. tuberculosis. Είναι γνωστό ότι οι ασθενείς με AIDS, οι οποίοι χαρακτηρίζονται από ανεπάρκεια CD4 ⁺ λεμφοκυττάρων, έχουν εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία στη φυματίωση. Η σχετική συμβολή των CD4 ⁺ και CD8 ^{+ λεμφοκυττάρων στην προστατευτική ανοσολογική απόκριση μπορεί να αλλάξει σε διαφορετικά στάδια της λοίμωξης. Έτσι, στα κοκκιώματα των πνευμόνων ποντικών που έχουν μολυνθεί με M. bovis BCG, τα CD4+} Τ λεμφοκύτταρα κυριαρχούν στα πρώιμα στάδια της λοίμωξης (2-3 εβδομάδες), ενώ η περιεκτικότητα σε CD8 ⁺ λεμφοκύτταρα αυξάνεται σε μεταγενέστερα στάδια. Κατά τη διάρκεια της υιοθετικής μεταφοράς, τα CD8 ^{+ λεμφοκύτταρα, ιδιαίτερα ο υποπληθυσμός CD44hl}, έχουν υψηλή προστατευτική δράση. Εκτός από τα CD4 ⁺ και CD8 ⁺ λεμφοκύτταρα, άλλοι υποπληθυσμοί λεμφοκυττάρων, ιδιαίτερα τα γδ και CD4 ⁺ CD8 ^{+ λεμφοκύτταρα,}, που περιορίζονται από μη πολυμορφικά μόρια της κατηγορίας CD1 του MHC. Επίσης, προφανώς, συμβάλλουν στην προστατευτική ανοσία έναντι της φυματιώδους λοίμωξης. Οι μηχανισμοί της δράσης τελεστή των Τ-λεμφοκυττάρων ανάγονται κυρίως είτε στην παραγωγή διαλυτών παραγόντων (κυτοκίνες, χημειοκίνες) είτε στην κυτταροτοξικότητα. Στις μυκοβακτηριακές λοιμώξεις, εμφανίζεται κυρίαρχος σχηματισμός Τ1, τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των οποίων είναι η παραγωγή κυτοκινών IFN-γ και TNF-α. Και οι δύο κυτοκίνες είναι ικανές να διεγείρουν την αντιμυκοβακτηριακή δράση των μακροφάγων, η οποία είναι κυρίως υπεύθυνη για την προστατευτική δράση των CD4 λεμφοκυττάρων. Επιπλέον, η IFN-γ είναι ικανή να καταστείλει τη σοβαρότητα των φλεγμονωδών αντιδράσεων στους πνεύμονες και έτσι να μειώσει τη σοβαρότητα της φυματιώδους λοίμωξης. Ο TNF-α είναι απαραίτητος για τον σχηματισμό κοκκιωμάτων, την πλήρη συνεργασία μακροφάγων και λεμφοκυττάρων και την προστασία των ιστών από νεκρωτικές αλλαγές. Εκτός από την προστατευτική του δράση, ο TNF-α έχει επίσης «παθολογική» επίδραση. Η παραγωγή του μπορεί να οδηγήσει σε πυρετό, απώλεια βάρους και βλάβη των ιστών - συμπτώματα χαρακτηριστικά της φυματιώδους λοίμωξης. Τα Τ λεμφοκύτταρα δεν αποτελούν τη μόνη πηγή TNF-α. Οι κύριοι παραγωγοί του είναι τα μακροφάγα. Η επίδραση του TNF-α καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από το επίπεδο παραγωγής άλλων κυτοκινών τύπου 1 και 2 στην εστία της φλεγμονής. Σε συνθήκες κυρίαρχης παραγωγής κυτοκινών τύπου 1 και απουσίας παραγωγής κυτοκινών τύπου 2, ο TNF-α έχει προστατευτική δράση και με την ταυτόχρονη παραγωγή κυτοκινών τύπου 1 και 2, έχει καταστροφική δράση. Δεδομένου ότι, όπως σημειώθηκε παραπάνω, τα μυκοβακτήρια διεγείρουν κυρίως τα λεμφοκύτταρα Τ1, η πορεία των μυκοβακτηριακών λοιμώξεων συνήθως δεν συνοδεύεται από αύξηση της παραγωγής IL-4 και IL-5. Ταυτόχρονα, σε σοβαρές μορφές λοίμωξης, καθώς και στα τελευταία στάδια της, μπορεί να υπάρξει τοπική και συστηματική αύξηση της παραγωγής IL-4 και IL-5. Δεν είναι σαφές εάν η αυξημένη παραγωγή κυτοκινών τύπου 2 αποτελεί αιτία πιο σοβαρής φυματιώδους λοίμωξης ή συνέπεια αυτής.

Η κυτταροτοξικότητα έναντι των μολυσμένων κυττάρων-στόχων εκδηλώνεται από τα κύτταρα CD8 ⁺ καθώς και από τα «μη κλασικά» λεμφοκύτταρα CD8 ^{+ που περιορίζονται από μόρια CDlb, λεμφοκύτταρα CD4+} CD8 ⁺ και λεμφοκύτταρα CD4 ⁺. Η σημασία της κυτταροτοξικότητας στην προστασία από τη φυματίωση υποδεικνύεται από τη μείωση της κυτταροτοξικής δράσης των λεμφοκυττάρων CD8 ⁺ και της περιεκτικότητας σε περφορίνη σε ασθενείς με φυματίωση σε σύγκριση με υγιείς δότες. Είναι απαραίτητο να απαντηθεί το ερώτημα πώς η λύση των μολυσμένων κυττάρων-στόχων μπορεί να επηρεάσει την πορεία της μολυσματικής διαδικασίας: οδηγεί σε μείωση της έντασης αναπαραγωγής των μυκοβακτηρίων, τα οποία είναι ενδοκυτταρικά παράσιτα, ή, αντίθετα, προάγει την απελευθέρωση μυκοβακτηρίων από μολυσμένα μακροφάγα και τη μόλυνση νέων κυττάρων; Τα δεδομένα του S. Stronger (1997) φαίνεται να μπορούν να συμβάλουν στην κατανόηση αυτού του προβλήματος. Οι συγγραφείς έδειξαν ότι τα κυτταροτοξικά λεμφοκύτταρα περιέχουν μόρια κοκκιολυσίνης, τα οποία έχουν βακτηριοκτόνο δράση στα μυκοβακτήρια. Για να διεισδύσει η κοκκιολυσίνη στα μολυσμένα κύτταρα, τα λεμφοκύτταρα πρέπει να εκκρίνουν πρωτεΐνες που σχηματίζουν πόρους στη μεμβράνη των κυττάρων-στόχων. Έτσι, για πρώτη φορά, ελήφθησαν δεδομένα σχετικά με την άμεση καταστροφή μυκοβακτηρίων (σε μακροφάγα) από Τ-λεμφοκύτταρα, καταδεικνύοντας έτσι την πιθανότητα άμεσης συμμετοχής των Τ-λεμφοκυττάρων στην προστασία από μυκοβακτηριακές λοιμώξεις.

Ρύθμιση της ανοσολογικής απόκρισης των Τ-κυττάρων

Η απόκριση των Τ λεμφοκυττάρων και η παραγωγή κυτοκινών τελεστών ρυθμίζονται από κυτοκίνες που παράγονται από κύτταρα που παρουσιάζουν αντιγόνο, συμπεριλαμβανομένων των μολυσμένων μακροφάγων. Η IL-12 μετατοπίζει τη διαφοροποίηση των Τ λεμφοκυττάρων προς τον σχηματισμό κυττάρων Th1 και διεγείρει την παραγωγή IFN-γ. Η μόλυνση ποντικών με IL-12 ^% M.bovis BCG οδηγεί σε προοδευτική ανάπτυξη της λοίμωξης, αυξημένη διασπορά μυκοβακτηρίων και συνοδεύεται από την απουσία σχηματισμού κοκκιωμάτων στους πνεύμονες. Σε ποντίκια με IL-12p40 ^% μολυσμένα με M. tuberculosis, παρατηρείται ανεξέλεγκτη ανάπτυξη μυκοβακτηρίων, η οποία σχετίζεται με παραβίαση τόσο της φυσικής αντίστασης όσο και της επίκτητης ανοσίας και προκαλείται από σημαντική μείωση στην παραγωγή προφλεγμονωδών κυτοκινών IFN-γ και TNF-β. Αντίθετα, η χορήγηση ανασυνδυασμένης IL-12 σε ποντίκια ακολουθούμενη από λοίμωξη με M. tuberculosis Erdmann οδηγεί σε αύξηση της αντίστασής τους στις λοιμώξεις.

Η IL-10 είναι μια ρυθμιστική κυτοκίνη που διεγείρει την ανάπτυξη αντιδράσεων χυμικής ανοσίας και καταστέλλει πολλές αντιδράσεις κυτταρικής ανοσίας. Πιστεύεται ότι η επίδραση της IL-10 στην απόκριση των Τ-κυττάρων μπορεί να προκαλείται από τη δράση της στα μακροφάγα: Η IL-10 αναστέλλει την παρουσίαση αντιγόνων από τα μακροφάγα και καταστέλλει τη σύνθεση προφλεγμονωδών κυτοκινών TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 και IL-12, GM-CSF, G-CSF από τα μακροφάγα. Η IL-10 έχει επίσης αντι-αποπτωτική δράση. Ένα τέτοιο φάσμα δράσης, φαίνεται, θα πρέπει να καθορίζει τη σημαντική επίδραση της IL-10 στην ένταση της αντιφυματικής ανοσίας, ωστόσο, τα δεδομένα σχετικά με την εξάρτηση της προστατευτικής ανοσίας από την παραγωγή IL-10 είναι εξαιρετικά αντιφατικά.

Ο TGF-β είναι ένας μοναδικός παράγοντας στην καταστολή της κυτταρικής ανοσίας. Το επίπεδο παραγωγής του συσχετίζεται με τη σοβαρότητα της φυματίωσης και η χορήγηση αντισωμάτων κατά του TGF-β ή φυσικών αναστολέων του TGF-β σε ποντίκια μολυσμένα με M. tuberculosis διορθώνει τη μειωμένη απόκριση των Τ-κυττάρων.

Πρέπει να σημειωθεί ότι ο ρόλος των Τ-λεμφοκυττάρων ως τελεστές δεν περιορίζεται στην παραγωγή κυτοκινών και στην κυτταρική κυτταροτοξικότητα. Άλλες διεργασίες που συμβαίνουν κατά την άμεση επαφή μεταξύ Τ-λεμφοκυττάρων και μακροφάγων, καθώς και η παραγωγή χημειοκινών από Τ-λεμφοκύτταρα, μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στην ανάπτυξη τοπικών φλεγμονωδών αντιδράσεων. Οι τελευταίες, με τη σειρά τους, προκαλούνται όχι μόνο από την απόκριση των μακροφάγων και των Τ-λεμφοκυττάρων. Τα ουδετερόφιλα, τα ηωσινόφιλα, οι ινοβλάστες, τα επιθηλιακά και άλλα κύτταρα μπορούν να συμμετέχουν ενεργά στις διεργασίες που συμβαίνουν στους πνεύμονες κατά τη διάρκεια της φυματιώδους λοίμωξης.

Οι μορφολογικές μελέτες της διαδικασίας σχηματισμού κοκκιωμάτων, καθώς και τα αποτελέσματα του προσδιορισμού της δυναμικής του σχηματισμού μιας συγκεκριμένης απόκρισης των Τ-κυττάρων, επιτρέπουν, κατά τη γνώμη μας, να διακρίνουμε διάφορα στάδια της αλληλεπίδρασης των μυκοβακτηρίων με τον μακροοργανισμό. Το πρώτο χαρακτηρίζεται από προοδευτικό πολλαπλασιασμό των μυκοβακτηρίων απουσία μιας συγκεκριμένης απόκρισης των Τ-λεμφοκυττάρων και διαρκεί περίπου 2-3 εβδομάδες. Το δεύτερο συμβαίνει μετά τον σχηματισμό ώριμων Τ-λεμφοκυττάρων και χαρακτηρίζεται από σταθεροποίηση της μυκοβακτηριακής ανάπτυξης. Κατά κανόνα, αυτό ακολουθείται από το στάδιο της απορύθμισης, το οποίο συμπίπτει χρονικά με την καταστροφή των λεμφοειδών σχηματισμών και την εμφάνιση νεκρωτικών αλλαγών στους πνεύμονες. Η επίδραση του εμβολίου μπορεί να οφείλεται σε μείωση της πρώτης φάσης της απόκρισης.