Другой лимфоцит

Вчера беседовали с товарищем о том, почему даже самые современные лекарства помогают лишь части пациентов, которым они показаны, и почему степень терапевтического эффекта у разных пациентов неодинаковая.

Помню, был такой анекдот (бородатый, наверное), что, дескать, в военно-полевых условиях все заболевания делятся на две категории: «само пройдет» и «лечить бесполезно». В этой шутке только доля шутки, потому что относительно недавно именно так и выглядели возможности медицины. В статье За компанию с лекарством я показывал приблизительную диаграмму эффективности лекарств, в зависимости от их класса.

Прорывом в возможностях стало появление антибиотиков, которые впервые сделали многие тяжелые заболевания излечимыми. Но в отношении других болезней с хронически-прогрессирующим или рецидивирующим-ремитирующим течением особого успеха не было очень долго. Перелом произошел в конце 20 века, когда накопленные знания о молекулярных и клеточных механизмах заболеваний встретились с новыми техническими возможностями создания лекарств.

Появились препараты, которые действуют на определенные мишени заболевания: рецепторы на клетках, растворимые в крови и тканевой жидкости цитокины и медиаторы, и так далее. Если, например, первые конвенциональные препараты химиотерапии действовали на все активно-делящиеся клетки, в том числе и здоровые, то новые – только на те, на которых есть определенная, характерная для заболевания мишень.

Такие препараты сразу назвали красивым термином «таргетные лекарства» и возложили на них большие надежды, однако, прошло время, и стало понятно, что их эффект ограничен. Эти лекарства помогают не всем и не одинаково.

Вот, например, в группе воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК) моноклональные антитела против мощного провоспалительного цитокина TNFα, роль которого в патогенезе ВЗК доказана, обладают лишь ограниченной эффективностью, помогая достичь длительной ремиссии только части пациентов. Еще часть пациентов в течение лечения сначала достигает ремиссии, а потом выходит из нее.

Почему так происходит, ведь TNFα вовлечен во все или во многие патологические процессы при ВЗК? Научные исследования продолжаются и постоянно докладывают в корзинку знаний что-то новое. Оказывается, не меньшее значение в патогенезе этих заболеваний имеет процесс перемещения T- и В-лимфоцитов из периферической крови в ткань кишки. Появились антитела против интегриновых молекул, нарушающие процессы этой миграции. Но увы, эффективность и этих лекарств тоже оказалась ограниченной.

Исследователи во всем мире уже осознали, что механизмы, регулирующие процессы в нашем организме, столь сложны и разнообразны, что создать «универсальное лекарство» невозможно, да и двух одинаковых пациентов тоже не бывает. Поэтому сейчас начинается новый виток эволюции клинических исследований и процесса разработки новых лекарств. Новая концепция называется персонализованная медицина, в ее основе лежит индивидуальное предсказание эффективности на основании детального изучения взаимосвязи ответа на лечение с личными молекулярно-генетическими особенностями человека.

Про принципы персонализованной медицины я уже говорил, а в этом посте я хотел проиллюстрировать многообразие механизмов заболеваний и их мишеней на примере относительно недавно открытого типа лимфоцитов.

Врожденная лимфоидная клетка

Вы слышали, наверняка, что иммунную систему человека принято делить на две под-системы: врожденный (или неспецифический) иммунитет и приобретенный (или специфический и адаптивный).

Врожденный иммунитет – это совокупность эволюционно более древних клеток и механизмов, обладающих способностью мгновенно реагировать на угрозы – чужеродные организмы или изменения в собственных тканях. Реакция быстрая, но не адаптивная. То есть врожденный иммунитет не способен соревноваться со способностями микроорганизмов, вирусов и некоторых собственных клеток человека постоянно изменяться. Клетки и рецепторы врожденного иммунитета могут распознавать только консервативные, не склонные к быстрым эволюциям, конструкции. Поэтому, генетически гибкий организм эту защиту может обойти.

Клетки приобретенного иммунитета обладают уникальной способностью к адаптации. Она всякий раз требует времени для созревания, но зато позволяет с очень высокой специфичностью различать меняющиеся чужеродные организмы, находить их и уничтожать.

врожденный и приобретенный иммунитет

Эта очень уютное разделение, но в значительной степени оно условно. Увы, Природе не до нашего удобства, и она не склонна к таким полярным градациям. Мы считали, что лимфоциты, обладающие феноменом соматической рекомбинации генов, кодирующих антиген-специфические рецепторы – это инструмент приобретенного иммунитета. Однако, недавно оказалось, что есть особый класс зрелых лимфоцитов, у которых нет антигенных рецепторов, зато есть большой арсенал продуцируемых цитокинов и масса разнообразных иммунных и регулирующих функций.

Этот класс лимфоцитов назвали Innate Lymphoid Cells (ILCs), то есть врожденные лимфоидные клетки (розовые клетки на заглавной картинке). Класс новый, хотя его прототип, натуральные киллеры, известны еще с 1975 года. ILC, как и обычные лимфоциты, происходит от общего лимфоидного предшественника (CLP), но по мере созревания и под воздействием факторов микроокружения, пути «обычных» лимфоцитов системы приобретенного иммунитета и ILC-клеток расходятся.

происхождение врожденных лимфоидных клеток

ILC составляют лишь очень небольшой процент от общего количества циркулирующих в крови лимфоцитов, но их роль в регулировании защиты организма от чужеродных микроорганизмов, в контроле воспаления и заживления и перестройки ткани оказались очень существенными.

В организме ILC рассредоточены преимущественно в барьерных тканях то есть там, где внешняя среда граничит с внутренней средой организма, например, в слизистых. Больше всего ILC в месте максимальной концентрации всех иммунокомпетентных клеток нашего организма – в лимфоидной ткани слизистой оболочки пищеварительного тракта.

Здесь, как полагают ученые, ILC отвечают за контроль нашего мирного сосуществования с населяющими слизистые ЖКТ бактериями «нормальной флоры». Мы их считаем нормальными по той простой причине, что за долгое время совместной эволюции и они, и мы адаптировались друг к другу так, что каждый вид получает от совместного проживания больше пользы, чем вреда.

Они защищают нас от инфекций и помогают пищеварению, мы даем им убежище и пищу, а также не убиваем их. Этот симбиоз достигается благодаря сохранению статуса кво. Например, симбионтам нельзя пересекать эпителиальный барьер, а также размножаться интенсивнее дозволенного. Этот запрет регулируется выработкой слизи, содержащей большое количество антимикробных веществ и секреторных форм иммуноглобулина А, плотностью эпителиального слоя и, дежурящими под ним, дендритными клетками и лимфоцитами.

барьер слизистых

Чем заняты ILCs?

Сейчас эти клетки разделили на три класса, в зависимости от молекул на их мембранах, продуцируемых ими цитокинов и выполняемых функций. Классы названы просто: ILC1, ILC2 и ILC3.

Общим свойством всех врожденных лимфоидных клеток является то, что они очень быстро и мощно реагируют на сигналы, исходящие от эпителиальных клеток, антиген-презентирующих клеток и других ILC-клеток. В ответ на активацию они начинают продуцировать характерные для своего класса цитокины:

  • ILC1 специализируются на интерфероне-гамма и TNFα,
  • ILC2 синтезируют интерлейкины -4, -5, -9 и -13, а
  • ILC3 – преимущественно TNFα, интерлейкин-17а и интерлейкин-22.

У каждого класса этих клеток своя зона ответственности в рамках неспецифического (врожденного) иммунного ответа –

иммунные функции врожденных лимфоидных клеток

ILC1-клетки защищают слизистую от внутриклеточных паразитов и вирусов. В ответ на сигналы от зараженных клеток и поддерживаемые дендритными клетками они активируют макрофаги, уничтожающие зараженные эпителиоциты. Эксперименты на мышах с выключенными функциями ILC1 показали высокую восприимчивость животных к инфицированию клеток внутриклеточным паразитом Toxoplasma gondii. Однако, стоило ввести им нормальные ILC1 клетки, и защита восстанавливалась.

Токсоплазма

На фотографии слева токсоплазма внедряется в клетку, справа – токсоплазмы в ткани печени человека.

ILC2-лимфоциты «специализируются» на защите слизистой от многоклеточных паразитов. Они тоже реагируют на сигналы бедствия от эпителиальных клеток и своими цитокинами (интерлейкин-4 и -13) заставляют бокаловидные клетки секретировать больше слизи, а гладкомышечные клетки сильнее сокращаться, чтобы попытаться удалить паразита из просвета пищеварительного тракта.

ILC3-клетки быстро отвечают на инфекцию грибами и внеклеточными бактериями, например, кишечными бактериями Citrobacter rodentium. В ответ на это ILC3 и при помощи дендритных клеток, они начинают продуцировать интерлейкин-22 и -17, необходимые для защиты ткани.

Citrobacter

На фотографии Citrobacter rodentium

Интерлейкин-22 действует преимущественно на эпителиальные клетки и стимулирует в них продукцию антимикробных пептидов, слизи и других факторов защиты. Все эти факторы ограничивают размножение и распространение патогенных и оппортунистических бактерий, а также повреждение ткани. Интерлейкины-17 и -22 промотируют продукцию антимикробных пептидов и хемокинов, способствующих миграции нейтрофилов из крови в ткань.

Другие свойства ILC

Врожденные лимфоидные клетки помогают защищать ткань пищеварительного тракта от патогенных микроорганизмов и контролировать колонизацию слизистой симбиотическими бактериями. Если балансы сил сохранены, то контроль осуществляется без воспаления и незаметно для человека.

Однако, если в силу каких-то причин граница между внутренней и внешней средой дает брешь – возможен конфликт между иммунной системой и бактериями нормальной флоры. Если он произойдет, тогда в стенки кишки разовьется воспаление, и в нем помимо, клеток врожденного иммунитета, уже в полный рост будут принимать участие Т- и В-лимфоциты.

Обычно, такое случается при совпадении нескольких факторов: генетической предрасположенности, воздействий окружающей среды, изменения антигенного состава микробиоты пищеварительного тракта и нарушений толерантности иммунной системы к симбиотическим бактериям.

воспалительные заболевания кишечника

Синдромально такая комбинация проявляется воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК). И вот тогда уже, врожденные лимфоидные клетки вместо того, чтобы поддерживать мир и кооперацию нашего организма с бактериями нормальной флоры, идут на них войной, вместе с другими иммунными клетками, в том числе и лимфоцитами системы приобретенного иммунитета.

Так как природа заболевания от этих сражений никуда не девается, то процесс принимает хронический характер. Когда разработчики лекарств придумывали моноклональные антитела против TNFα и интегриновых молекул, они еще не знали о том, какую роль в патогенезе ВКЗ играет новый класс лимфоцитов – ILC-клетки. Об их роли стало известно недавно, и сейчас идут исследования, которые принесут новые знания о регуляции и эффектах этих клеток. Тогда, вероятно, появятся новые лекарства.

Сейчас же очевидно, что создать препарат, который бы вмешался даже во все изученные патологические механизмы, невозможно – слишком уж они сложны, а пример с ILC-клетками, наглядно демонстрирует, насколько мы еще далеки от полного понимания механизмов, лежащих в основе заболеваний.

Пока у ученых, врачей и производителей лекарств нет никакого другого варианта, кроме, как подбирать наиболее универсальные и при этом наиболее специфические для заболевания мишени и пытаться действовать на них. При этом, всегда эффективность этих препаратов будет ограничена тремя факторами:

  1. невозможностью воздействовать на все механизмы сразу,
  2. нехваткой знаний о том, какие еще механизмы участвуют в заболевании и
  3. индивидуальными особенностями пациентов.

Однако, каждый новый препарат расширяет варианты выбора лечения, а принципы персонализованной медицины помогают подбирать препараты, наиболее подходящие для конкретного человека.

ILС-клетки, как мишень

По мере накопления знания об этом новом классе иммунных клеток, они наверняка превратятся в мишень для очередных таргетных препаратов. Уже сейчас в литературе обсуждаются варианты воздействия на их мембранные рецепторы. Так, например, показано, что Daclizumab, моноклональное антитело против CD25 (один из маркеров ILC), меняет функции и количество этих клеток у пациентов с рассеянным склерозом.

Некоторые исследователи полагают, что популяция ILC-клеток может сама стать лекарством, если ученые научатся их перепрограммировать в условиях ex vivo, чтобы затем вновь ввести пациенту. Дело в том, что в одной из новых работ показано, что ILC-клетки презентируют Т-лимфоцитам пептидные фрагменты антигенов бактериального происхождения в комплексе с молекулами MHC II класса. Но, по причине того, что на мембране ILC-клеток нет ко-стимулирующих молекул, эта презентация носит толерогенный, а не активирующий характер. То есть ILC-клетки учат Т-лимфоциты «не трогать» симбиотическую флору.

толерогенные эффекты врожденных лимфоидных клеток

В экспериментах на мышах, у которых был удален ген, кодирующий компонент молекулы MHC II в ILC3 клетках, было показано развитие процесса, напоминающего болезнь Крона. У этих животных было больше, чем обычно лимфоцитов, распознающих антигены бактерий нормальной флоры. Если удастся создать метод генетической модификации ILC-клеток пациентов так, чтобы усилить у них толерогенную функцию, то может появиться новый метод лечения пациентов с ВЗК.


Новые посты проще всего отслеживать по анонсам в наших пабликах ВКонтакте и Фейсбуке.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.

15 комментариев

по хронологии
по рейтингу сначала новые по хронологии
1
Григорий

Очередной информативный ,полезный пост ! Спасибо Андрей! Примерно понимаю ,почему этролизумаб мне не эффективен ,после первой инъекции в открытой фазе эффект я бы даже сказал отрицательного воздействия ,может это так должно быть !? Потерплю пока,в январе вторая доза ,если изменений не будет возможно выйду из исследования !!

2

какие мысли о таком эффекте? http://www.cghjournal.org/article/S1542-3565(14)00598-9/fulltext

Автор3

А в слепой части исследования было лучше?

Автор4

Очень может быть. Большие протеины иммуногенны. Антитела против них нарушают фармакокинетику лекарств, и, как следствие, снижают эффективность.

5
Григорий

После первой инъекции в 6 уколов было улучшение на две недели ,впоследствии уколов было меньше,то два ,то один через каждые две недели и постепенное ухудшение , уже на 8 недели вошёл в обострение
Доктор пока не знает ,что кололи в закрытой фазе,но на фоне случившегося обострения меня перевели в открытую фазу где ставят этролизумаб, но только как понять ,что это он ,на нем же не написано !)))

6
Григорий

а ко мне эти большие протеины имеют отношение? и где заменить их на мелкие ??)

Автор7

Если препарата сравнения нет (только плацебо), то в открытой фазе точно этролизумаб.

Автор8

Нанотела, например, сконструированы так, чтобы не вызывать иммунный ответ против лекарства. Но против ВЗК таких пока нет.

9
Кирилл

Интересно, год или два назад выходил обзор по макрофагам кишечника, где упоминалось, что вот эти, изображенные на третьем сверху рисунке, иммунные отростки, выходящие на поверхность слизистой, судя по имунным маркерам, принадлежат макрофагам, а не дендритным клеткам. Это немного путает общую картину, которая сложилась с пониманием функций Мф и ДК.

Автор10

Не могу сейчас найти из какой статьи я вырезал эту фотографию, но авторы отнесли отростки дендритным клеткам. Хотя почему бы макрофагам не уметь делать также?

11
Кирилл

Это понятная ошибка, потому что недавно так и считалось. И выглядело вполне соответствующим роли ДК. А вот зачем они макрофагам (если Вы помните, я рассказывал, что сейчас считается, что только ДК могут активировать наивные иммун.кл.), мне предположить сложно, надеюсь, относительно скоро на этот счет что-то прояснится.
Считалось, что часть ДК, захватив с поверхности антигены непатогенных бактерий, потом отвечают за выработку иммунологической толерантности.

12
Кирилл

Вообще, то, что это макрофагальные отростки, наверное, даже пока не общепринятое представление, так что и ошибочным такой рисунок назвать некорректно, тем более если статья была не из самых свежих.

Автор13

Лет 15 назад, когда я любил, чтобы в организме все было разложено по полочкам и работало в соответствие с принятыми классификациями, мой учитель спросил меня - Андрюха, как ты думаешь, зачем лимфоциту холинорецептор? С тех пор мой взгляд на биологию несколько изменился. Все, что есть в организме, и вообще в природе, на мой взгляд, не "зачем", а "почему". Например, потому что и дендритная клетка и макрофаг происходят от одной стволовой клетки, и разве им кто-нибудь запрещал обладать похожими свойствами?

14
Кирилл

Я эту стадию уже тоже прошел достаточно давно, но всегда немного неожиданно расставаться со стройным представлением, которое органично смотрелось в общей сложной картине (в том обзоре вообще утверждалась точка зрения, что эти отростки в принципе относятся к Мф, а не ДК). Что до общих свойств, то здесь, на самом деле, вернее было бы сказать, что даже клетки из разных линий дифференцировки могут иметь или приобретать общие свойства, это понятно, ну а что касается конкретно ДК и Мф, то обычно они сильно различаются своей морфологией и поведением, так что я склонен верить, что эти странные "иммунные аксоны", как их еще называют, все-таки принадлежат кому-то одному.
Если наткнусь на новую информацию по этому поводу, поделюсь.

15
Валерий

Теперь понятно,почему именно препараты,связанные с ЖКТ,дают такую разбежку при терапии. Выходит,что в кишечнике своя собственная иммунная система,являющая частью общей. Из за особенности SMALTа иммунные процессы там идут совсем по другому. Антигенпредставление осуществляют натуральные киллеры не по принципу "свой-чужой",а "не трогать".
Дендритные клетки и макрофаги праймингом не занимаются.ДК распознают и секретируют цитокины. Макрофаги распознают и убивают. Нейтрофилы тоже наполовину работают-фиксинг не осуществляют.ILC клетки секретируют цитокины,работающие как гормоны. В общем изучать и изучать.
Хорошо хоть главный принцип аутотоллерантности соблюдается-для киллинга собственных инфицированных клеток необходимо минимум два различных клеточных сигнала.