Факторы ответа хозяина на инфекцию Нelicobacter pylori

Аннотация

Более половины взрослого населения в мире инфицировано Helicobacter pylori (НР) с формированием в слизистой оболочке желудка хронического воспаления. Феномен воспаления в слизистой оболочке желудка не только универсален для всех клинических форм, ассоциированных с хеликобактерной инфекцией, но и специфичен, поскольку такой вид диффузного воспаления в данной экологической нише не способен вызвать ни один другой возбудитель. В свою очередь характер течения воспаления в слизистой оболочке желудка и его топография определяют вероятность формирования клинически значимых исходов инфицирования (рис. 1). Цель данной публикации – осветить факторы ответа хозяина и их участие в формировании клинически значимых исходов инфицирования НР. Макроорганизм реагирует в отношении НР факторами местного и системного иммунного ответа [7]. Наиболее детального рассмотрения заслуживает локальный ответ, поскольку именно здесь разворачиваются все события как первичной реакции в ответ на антигены возбудителя, так и последующие, влекущие за собой вероятность разви-тия клинически значимых исходов взаимодействия инфекта и его хозяина.

Полный текст

Более половины взрослого населения в мире инфицировано Helicobacter pylori (НР) с формированием в слизистой оболочке желудка хронического воспаления. Феномен воспаления в слизистой оболочке желудка не только универсален для всех клинических форм, ассоциированных с хеликобактерной инфекцией, но и специфичен, поскольку такой вид диффузного воспаления в данной экологической нише не способен вызвать ни один другой возбудитель. В свою очередь характер течения воспаления в слизистой оболочке желудка и его топография определяют вероятность формирования клинически значимых исходов инфицирования (рис. 1). Цель данной публикации – осветить факторы ответа хозяина и их участие в формировании клинически значимых исходов инфицирования НР. Макроорганизм реагирует в отношении НР факторами местного и системного иммунного ответа [7]. Наиболее детального рассмотрения заслуживает локальный ответ, поскольку именно здесь разворачиваются все события как первичной реакции в ответ на антигены возбудителя, так и последующие, влекущие за собой вероятность разви-тия клинически значимых исходов взаимодействия инфекта и его хозяина. Местный иммунный ответ реализуется на неспецифическом и специфическом уровнях. Неспецифический (инантный, наивный, реликтовый) иммунитет – наиболее древний и консервативный механизм защиты от патогенов, представляет собой ранний ответ со стороны хозяина [1]. НР – «стажированный» микроорганизм, взаимодействующий с человеком на протяжении тысячелетий, имеет специфичную нишу колонизации: бактерия фиксируется только на желудочном эпителии, включая участки желудочной метаплазии двенадцатиперстной кишки или гетеротопии в толстой кишке [8]. При попадании в макроорганизм НР контактирует с толл-подобными рецепторами (toll-like receptors – TLR) слизистых оболочек пищеварительного тракта. Эпителиоциты желудка экспрессируют TLR 2, 4, 5 и 9-го типов, которые, соответственно, взаимодействуют с липопротеинами, липополисахаринами и флагеллинами бактерии [14]. Активация TLR влияет на секрецию цитокинов мукоцитами, воздействуя, таким образом, на дальнейший процессинг и презентацию антигенов инфекта клеткам хозяина [11]. Как в биологическом, так и в клиническом аспекте важно, что липопротеин НР в 500–1000 раз менее агрессивен, чем липопротеины S. typhimurium. Кроме того, липопротеины НР имеют более низкую аффинность к липопротеинсвязывающим рецепторам, и как следствие инфект не вызывает выраженной активации неспецифического иммунного ответа [10]. Взаимодействие НР с организмом хозяина осуществляется посредством и других рецепторных контактов. Так, ген bаbА, кодирующий внешние мембранные белки НР, обусловливает адгезию бактерии путем связывания с антигеном эпителиальной клетки, так называемым льюис-антигеном (Lewis). Помимо этого, субъединица В уреазы НР способна связываться с рецептором CD74, который экспрессируется на мембране эпителиоцитов слизистой оболочки желудка, с последующей стимуляцией выработки и высвобождения интерлейкина-8 (ИЛ-8) [18]. В свою очередь секретированный эпителиоцитами ИЛ-8 является мощным хемоаттрактантом по отношению к нейтрофильным лейкоцитам. Привлечение нейтрофилов в собственную пластинку слизистой оболочки желудка связано и с ответом хозяина на водорастворимый белок, который секретируется инфектом в ответ на снижение рН среды. Ген, кодирующий синтез белка (napA), присущ всем штаммам бактерии, что и определяет характерную для инфицирования НР инфильтрацию слизистой оболочки желудка полиморфно-ядерными лейкоцитами [9]. Отдельного описания заслуживает мукозальный ответ на один из важнейших генов «островка патогенности» инфекта – ген cagA (рис. 2). Ни в одном другом виде рода Helicobacter и вообще ни в какой больше бактерии не обнаружен гомолог гена cagА, поэтому полагают, что cagА является специфическим геном, возникшим в связи с обитанием НР в желудке человека. СagА-протеин содержит радикалы тирозина, которые в эпителиальной клетке подвергаются фосфорилированию. Результатом этого фосфорилирования являются многочисленные эффекты, имеющие существенное патогенетическое значение: новый продукт транскрипции вызывает выработку мукоцитом ИЛ-8, активацию пролиферации и апоптоза, изменение цитоскелета эпителиальной клетки, делающее ее более удобной для адгезии бактерий [30]. Внутриклеточный пептидогликан, переданный в цитоплазму мукоцита через СagА-опосредованный контакт между НР и эпителиальной клеткой, также играет существенную роль в активации неспецифического ответа. В распознавании бактериальных пептидогликанов участвуют два члена семейства протеинов: Nod1 (также известный как CARD4) и Nod2 (CARD15) в виде внутриклеточного (Nod1) и внеклеточного (Nod2) рецепторов для грамотрицательных бактерий в эпителиальных клетках. Внутриклеточный пептидогликан, переданный НР, распознается Nod1 с дальнейшей активацией провоспалительного ответа посредством активации ядерного фактора каппа В (NF-κB) [24]. Итак, распознавание антигенов НР в большей части опосредовано толл-подобными рецепторами (рис. 3). Взаимодействие НР с хозяином на уровне неспецифического (иннатного) местного иммунного ответа сопровождается активацией выработки провоспалительных цитокинов. Продукция ИЛ-8 ассоциирована с привлечением нейтрофильных лейкоцитов (полиморфно-ядерных лейкоцитов – PMNs), которые могут фагоцитировать опсонизированные бактерии НР с образованием активных соединений кислорода (ROI) и азота (RNI) [5]. Активация тучных клеток приводит к их дегрануляции и выработке провоспалительных цитокинов и хемокинов. Следовательно, воспаление в слизистой оболочке, ассоциированное с инфильтрацией нейтрофильными лейкоцитами, сопровождается повышением проницаемости эпителия для антигенов инфекта. Таким образом, неспецифический иммунный ответ в отношении НР относится к наиболее ранним реакциям, обеспечивает первичное распознавание инфекта и создает условия для реализации специфического иммунного ответа [32]. Во время специфического (адаптивного, современного) иммунного ответа активируются разные подгруппы Т-клеток. Эти клетки участвуют в мукозальной защите и помогают отличать патогенные бактерии от комменсалов. Наивные Т-клетки экспрессируют CD4-рецепторы и могут дифференцироваться в разные функциональные подтипы (рис. 4) [19]. Активация CD4+ T-клеток нуждается во взаимодействии с клетками, экспрессирующими молекулы II класса большого комплекса гистосовместимости, относящихся к антигенпрезентирующим клеткам (АПК). Условно АПК включают в себя макрофаги, В-клетки и дендритные клетки. Роль этих клеток заключается в обработке чужеродных антигенов и презентации их в качестве пептидов, связанных с рецепторами комплекса гистосовместимости II класса Т-клеткам. Эффективная активация Т-клеток требует и соответствующей стимуляции, и соответствующего окружения. Семейство молекул В7 обеспечивает передачу сигналов, необходимых как для стимуляции, так и для подавления Т-клеточной активации. Сцепление CD28 с CD80 (B7-1) и CD86 (B7-2) стимулирует и поддерживает Т-клеточный ответ, тогда как сцепление CTLA-4 с тем же лигандом подавляет Т-клеточный ответ [12]. Слизистая оболочка желудка инфицированных лиц содержит достаточный пул популяции макрофагов, продуцирующих оксид азота, ИЛ-6, ИЛ-1β, фактор некроза опухоли-α (ФНО-α), ИЛ-12, что способствует формированию Th1-ответа. Также в меньшем количестве присутствуют и дендритные клетки, которые реагируют на взаимодействие с НР продукцией ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12 и повышенным уровнем экспрессии CD80, CD83, CD86 и HLA-DR [25]. Стимуляция Th2-клеток происходит преимущественно экстрацеллюлярными патогенами, а Th1 – внутриклеточными. Поскольку НР относится к неинвазивным бактериям, ожидаемым со стороны макроорганизма должен быть ответ Тh2-типа. Парадоксально, что НР индуцирует мукозальный ответ со стороны T-клеток преимущественно с Th1-фенотипом. Этот поляризованный Th1-ответ, являющийся по сути «дефектным» по отношению к внеклеточному возбудителю, создает благоприятные условия для персистенции инфекта [21]. Проблема презентации персистирующего антигена заключается в том, что происходит активация пула так называемых непрофессиональных АПК, к которым можно отнести и мукоциты слизистой оболочки желудка, экспрессирующие на клеточной поверхности DR-антигены [2]. «Непрофессиональные АПК» не обеспечивают полноценного процессинга НР-антигенов вследствие предполагаемой аберрантности молекул HLA класса II. В результате полноценная антиген-специфическая реакция не реализуется, а эффект взаимодействия «непрофессиональных АПК» и Т-клеток в присутствии провоспалительных цитокинов сводится к поддержанию in situ мононуклеарного воспалительного инфильтрата. Другим эффектом взаимодействия «непрофессиональной АПК» и лимфоцита является развитие аутоиммунных реакций. Инфильтрация слизистой оболочки мононуклеарами вслед за нейтрофилами отражает хронизацию воспаления и специфический местный иммунный ответ (рис. 5). Следует отметить, что инфильтрация при НР-ассоциированном воспалении может быть не только диффузной, но и сопровождаться формированием лимфоидных фолликулов, которые становятся «поставщиками» клеток, включенных в реализацию локального иммунного ответа. При формировании местного иммунного ответа лимфоидные фолликулы поставляют в собственную пластинку слизистой оболочки желудка Ти В-лимфоциты, которые под воздействием антигенов НР и сигналов от Т-лимфоцитов дают начало клонам плазматических клеток, которые синтезируют антитела разных классов к антигенам инфекта [29]. Клетки, продуцирующие специфичные в отношении НР антитела – IgМ и IgА, определяются в слизистой оболочке желудка инфицированных, а IgА с секреторным компонентом выявляется в желудочном соке. Число IgMи IgA-продуцирующих клеток в биоптатах слизистой оболочки антрального отдела желудка в 40–50 раз больше, чем среди неинфицированных. Тем не менее продукция антител не завершается эрадикацией бактерии. Вероятно, желудочная слизь является защитной для инфекта нишей. Изменчивость генома НР, мимикрия по отношению к Lewis-антигенам и антигенам протонной помпы [23] сопровождается образованием аутоантител среди 20–30% инфицированных, что приводит к более быстрому развитию гипои ахлоргидрии, связанной с повреждением клеток желудка [15]. Практически у всех инфицированных НР определяются специфические антитела по отношению к антигенам инфекта (мембранным протеинам, флагеллину, уреазе, липополисахаринам, адгезинам) и в сыворотке крови (системный иммунный ответ). Уже через 4 нед после инфицирования в сыворотке определяются специфические антитела, относящиеся к IgМ, а в последующем, при хронизации инфекции, в сыворотке выявляются антитела, относящиеся к IgА и IgG [3]. Следует отметить, что титр антител не имеет статистически достоверных различий между лицами с бессимптомным течением инфекционного процесса и НР-ассоциированными заболеваниями. Индуцированное НР воспаление в слизистой оболочке желудка ассоциировано с изменением кислотной продукции и активности процессов клеточного обновления. У подавляющего большинства инфицированных наблюдается гипергастринемия разной степени выраженности, обусловленная прежде всего гиперстимуляцией G-клеток цитокинами, которые выделяются клетками воспалительного инфильтрата собственной пластинки слизистой оболочки. Доказано также, что не только цитокины, но и непосредственный контакт мононуклеаров с G-клетками способен стимулировать секрецию гастрина. Кроме того, при непосредственном контакте бактерий с эпителиоцитами в последних увеличивается содержание ядерного фактора транскрипции NF-κB, который среди прочих эффектов приводит к увеличению продукции гастрина. В свою очередь гастрин, кроме регуляции секреции желудочного сока, непосредственно стимулирует рост НР. Помимо этого, ИЛ-8, секретируемый эпителиоцитами под действием НР, тормозит активность D-клеток, приводя к снижению концентрация соматостатина. Крайне важными являются данные, свидетельствующие о том, что содержание иммунореактивных Gи D-клеток в слизистой оболочке желудка не зависит от степени колонизации HР, но коррелирует со степенью воспалительных изменений, а также топографией гастрита. Антрум-гастрит сопровождается стимуляцией G-клеток и подавлением D-клеток. В теле желудка воспаления еще нет, поэтому депрессивное влияние ИЛ-1β на париетальные клетки отсутствует. Гиперхлоргидрия приводит к забросу кислого содержимого в двенадцатиперстную кишку, что вызывает желудочную метаплазию, заселение НР и изъязвление. Отсюда и обозначение антрум-гастрита как «язвенный». При перемещении НР в тело желудка, возникающее по мере истощения париетальных клеток и повышения рН в просвете антрального отдела, паракринные влияния цитокинов Th1-лимфоцитов и макрофагов – ИЛ-1β, интерферона-γ (ИФН-γ) – оказывают ингибирующее влияние на париетальные и энтерохромаффинные клетки, что ассоциировано с гипо-, а затем и ахлоргидрией [26]. Другим феноменом, ассоциированным с воспалением, является повреждение мукоцитов. Привлеченные вследствие инфицирования НР нейтрофилы способны синтезировать активные формы кислорода и соединения азота, являющиеся мощными окислителями. «Окислительный взрыв» с активацией перекисного окисления липидов, окислением белка и окислением ДНК сопровождается повреждением ДНК эпителиоцитов. Воспаление в слизистой оболочке желудка обусловливает и нарушение процессов клеточного обновления. Воспалительные медиаторы: ИФН-α, ФНО-α и другие цитокины – увеличивают апоптоз, вызванный HP. Активированные хеликобактером макрофаги стимулируют апоптоз Т-лимфоцитов и естественных киллеров (NK) благодаря активации кислородных радикалов под действием цекропиноподобного пептида, вырабатываемого НР. Помимо этого, активация апоптоза осуществляется посредством и прямого влияния факторов НР: уреазы, вакуолизирующего цитотоксина, СagA, липополисахарида и других бактериальных продуктов. X.Fan и соавт. (2007 г.) показали стимуляцию апоптоза в желудочных эпителиальных клетках после присоединения НP к молекулам II класса HLA [18]. Индукция апоптоза при этом зависела от уровня экспрессии молекул эпителиоцитами и блокировалась антителами к антигенам II класса HLA. Клетки, дефицитные по экспрессии молекул II класса HLA, были невосприимчивы к апоптозу, индуцированному НР. Адгезия бактерий к эпителиальным клеткам также стимулирует полимеризацию актина и фосфорилирование клеточных белков, что может рефлексировать сигнальные механизмы, ведущие к запрограммированной смерти клетки [20]. Длительное перманентное повреждение желудочного эпителия вследствие воспаления, вызванного инфекцией НР, изменяет процессы клеточного обновления. При хеликобактерном гастрите на эпителиоцитах резко увеличена экспрессия рецепторов к эпидермальному фактору роста, а этот механизм является универсальным и одним из самых мощных для стимуляции пролиферации. На фоне усиления пролиферации закономерно активируются и процессы апоптоза, поскольку при гиперпролиферации появляется больше незрелых клеток, которые быстрее повреждаются и поэтому элиминируются естественным биологическим путем – с помощью апоптоза [13]. Подводя итоги изложенному, следует отметить, что воспаление в слизистой оболочке желудка вследствие взаимодействия НР и хозяина сопровождается изменением кислотной продукции, активацией процессов перекисного окисления липидов с повреждением мукоцитов, а также изменением процессов клеточного обновления [6]. Рассматривая воспаление в слизистой оболочке желудка и ассоциированные с ним феномены в аспекте факторов хозяина, нельзя не упомянуть и о генетически детерминированном характере иммунного ответа (см. таблицу). Лучше всего в этом отношении изучен полиморфизм генов, ИЛ-1β, антагониста рецептора к ИЛ-1β (ИЛ-1RN), ФНО-α и ИЛ-10 [28]. В частности, показано, что ИЛ-1β-31 Т/Т-генотип ассоциирован с более тяжелым исходом НР-воспаления, значительным повреждением париетальных клеток, гипохлоргидрией и раком желудка, чем генотипы С/С и С/Т. Оценка полиморфизма кодирующей части генов и их промоторов, ассоциированных с высоким риском развития дистального рака кишечного типа для выделения групп риска инфицированных пациентов, становится возможной уже не столько в аспекте научных исследований, сколько при формирования программ скрининга и профилактики рака желудка. Совместная эволюция микроба и его хозяина предполагает ряд взаимных приспособлений. Персистенция микроба требует равновесия в активности сигналов как со стороны микро-, так и макроорганизма [27]. Если микробная популяция включает в себя несколько разных штаммов, усилиями со стороны хозяина происходит селекция определенных штаммов, наиболее полно подходящих к типу ответа хозяина [4]. Для клинициста знание влияния факторов ответа хозяина важно как в аспекте диагностики НР-ассоциированных заболеваний и их прогноза, так и лечебной тактики. Согласно одному из положений Маастрихтского консенсуса (2005 г.) [22] наиболее эффективная стратегия профилактики рака желудка – эрадикация в группе риска до формирования клинически значимых исходов. Таким образом, НР в целом для человека как вида не является ни «новой угрозой», ни «старым другом», а риск развития клинически значимых исходов инфицирования определяется результирующей взаимодействия факторов патогенности бактерии, ответа макроорганизма и условий внешней среды.