Журнал «Здоровье ребенка» Том 12, №7, 2017

Тучные клетки представляют собой резидентные фагоциты, способные осуществлять внутриклеточный киллинг активированными кислородсодержащими метаболитами (АКМ), внеклеточный киллинг, используя формирование внеклеточных ловушек и высвобождение антимикробных пептидов. Кроме того, тучные клетки обладают уникальной способностью быстро высвобождать такие вазоактивные и иммуностимулирующие медиаторы, как фактор некроза опухоли β (TNF-β), гистамин, триптаза и химаза, во внеклеточную среду, в том числе и во время пневмонии, вызванной Staphylococcus aureus [3, 33]. 

Нейтрофилы рекрутируются при помощи цитокинов и хемокинов в очаг поражения легких, а нейтрофильное представительство в легочном инфильтрате является отличительной чертой раннего воспалительного ответа на инфицирование золотистым стафилококком [31]. 

A.N. Spaan и соавт. [39] считают, что нейтрофилы как эффекторные клетки, которые хорошо оснащены для выполнения вне- и внутриклеточного киллинга, играют ключевую роль в неспецифической защите макроорганизма от золотистого стафилококка (табл. 1). 

При изучении стафилококковой инфекции Y. Tsuda и соавт. [45] выделили три субпопуляции нейтрофилов: 1) нейтрофилы в покое с фенотипом CD49d^–CD11b^–, не продуцирующие существенного количества цитокинов и хемокинов; 2) нейтрофилы 1-го типа (N₁) с фенотипом CD49d+CD1b^–, продуцирующие IL-12 и CCL3; 3) нейтрофилы 2-го типа (N2) с фенотипом CD49d^–CD11b⁺, продуцирующие IL-10 и CCL2.

Роль различных нейтрофильных субпопуляций в развитии стафилококковой инфекции представлена в табл. 3.

Также различают нейтрофилы, циркулирующие в периферическом русле крови, и нейтрофилы, находящиеся в селезенке. I. Puga [29] показала, что нейтрофилы в физиологических условиях локализуются в перимаргинальной зоне селезенки, а во время системного инфекционного процесса они преимущественно концентрируются в маргинальной зоне и могут появляться в фолликулярной зоне селезенки. Фенотип нейтрофилов селезенки или нейтрофилов хелперов В-клеток (B cell-helper neutrophils — N_BH cells) отличается от фенотипа циркулирующих конвенциональных нейтрофилов (conventional neutrophils — N_C). Клетки N_BH, в свою очередь, образовывают две субпопуляции нейтрофилов — N_BH1 и N_BH2 (табл. 4). Нейтрофилы N_C высоко экспрессируют молекулы CD15 и CD16; N_BH1-клетки отличаются промежуточным уровнем экспрессии CD15 и CD16, а N_BH2-клетки характеризуются низким уровнем экспрессии CD15 и CD16 [50]. 

Исследования функциональных особенностей выделенных субпопуляций нейтрофилов позволят обеспечить новое понимание вклада нейтрофилов в патогенез инфекционно-воспалительных заболеваний и станут основой для разработки новых способов лечения, направленных на дифференцированную модуляцию активности различных субпопуляций нейтрофилов для достижения эффективного клиренса патогенных агентов [36]. 

O. Kamenyeva и соавт. [16] подчеркивает, что в естественных условиях стафилококковой инфекции рекрутинг нейтрофилов в очаг поражения происходит в виде двух волн. Первая волна обусловлена притоком нейтрофилов из периферической крови, как правило, за счет действия эпителиальных цитокинов (IL-1β и TNF), а вторая осуществляется за счет мобилизации нейтрофилов из костного мозга. Зрелые нейтрофилы экспрессируют Ly6Ghi, CXCR2, CXCR4 и локализуются в красной пульпе селезенки и костном мозге. Удержание в континууме костного мозга и высвобождение из него регулируются экспрессируемыми на нейтрофилах рецепторами хемокинов CXCR2 и CXCR4. Активация CXCR4 лигандом CXCL12, в основном экспрессированным остеобластами, удерживает нейтрофилы в костном мозге, а возбуждение CXCR2 лигандами CXCL1 и CXCL2, которые преимущественно экспрессируются эндотелиальными клетками, обусловливает высвобождение нейтрофилов из костного мозга. При физиологических условиях активность CXCR4/CXCL12 преобладает над активностью CXCR2-ассоциированных сигнальных путей и обусловливает то, что большую часть своей жизни нейтрофилы проводят в костном мозге, и только около 2 % нейтрофилов находятся в периферическом русле крови [30, 31, 35, 40]. Во время воспаления нейтрофилы из костного мозга мобилизуются в кровь и мигрируют в сторону источника продукции СХС-хемокинов и других медиаторов воспаления, высвобождаемых пораженными клетками или активными иммуноцитами. Многие медиаторы, высвобождаемые самими нейтрофилами, являются нейтрофильными хемоаттрактантами, поэтому нейтрофилы могут рекрутировать другие нейтрофилы (табл. 5) [35]. 

Компоненты стафилококковой стенки, в первую очередь пептидогликаны (peptidoglycan — PGN), активируют продукцию компонента комплемента С5а, который обладает мощной способностью привлекать нейтрофилы. Бактериальные токсины (например, N-формил-пептиды или фенолсолютабные модулины) золотистого стафилококка способны непосредственно вербовать нейтрофилы [28].

Одновременно нейтрофилы попадают в региональные лимфатические узлы [17], где они поддерживают дифференцировку наивных Т-лимфоцитов в Th1- и Th17-клетки [22]. В лимфоузлах активированные нейтрофилы непосредственно ингибируют дифференцировку наивных B-клеток в секретирующие антитела клетки за счет продукции TGF-β1 [16]. 

Для обеспечения миграции нейтрофилов из кровеносного русла необходима активация молекул адгезии на эндотелиоцитах. Данная нейтрофильная миграция в основном происходит в посткапиллярных венулах [35].

Нейтрофилы играют ключевую роль в процессе саногенеза стафилококковой пневмонии. Так, при фармакологическом истощении нейтрофильной популяции уровень летальности при стафилококковой пневмонии у мышей достигает 90 %. У мышей с нейтрофильным истощением снижен уровень активности бактериального клиренса, но, как ни странно, это не сопровождается увеличением риска возникновения бактериемии [32]. 

Для эффективного взаимодействия нейтрофилов с инфекционными патогенами и возбуждения фагоцитоза необходимо предварительное связывание бактерий с опсонинами, которые распознаются специфическими рецепторами нейтрофилов. Основными содержащимися в крови опсонинами являются иммуноглобулины и компоненты системы комплемента, которые легко связываются как с бактериями Staphylococcus aureus, так и со специфическими иммуноглобулиновыми рецепторами FcR и рецепторами комплемента CRS, расположенными на внешней поверхности цитоплазматической мембраны нейтрофилов (рис. 1) [46].

Нейтрофилы для бактериального киллинга используют механизмы фагоцитоза, нейтрофильные внешние ловушки, АКМ, активированные азотсодержащие метаболиты (ААМ), антимикробные пептиды [20]. Необходимо отметить, что фагоцитоз нейтрофилов и макрофагов имеет функциональные отличия (табл. 6) [24]. 

Нейтрофилы характеризуются более быстрым темпом фагоцитоза, более высокой интенсивностью генерации АКМ. Нейтрофилы при интернализации для восстановления цитоплазматической мембраны не используют внутренние мембранные резервы, в то время как макрофаги восполняют интернализированную во время фагоцитоза часть цитоплазматической мембраны внутриклеточной мембраной эндоплазматического ретикулума. Считается, что во время данной замены цитоплазматической мембраны мембраной эндоплазматического ретикулума происходит высвобождение цитокинов [24]. Нейтрофилы способны одновременно поглотить более 50 бактерий. Нейтрофилы являются чрезвычайно эффективными фагоцитами и могут интернализовать IgG-опсонизированные латексные шарики менее чем через 20 секунд после их взаимодействия [46]. 

Рекрутированные в очаг поражения легких нейтрофилы фагоцитируют инвазивные бактерии и изолируют их в фагосоме, в которой содержатся высокие концентрации антимикробных пептидов, протеолитических ферментов и АКМ, генерируемых НАДФН-оксидазой [6]. Такие АКМ, как H₂O₂ и HOCl, антимикробные пептиды и протеолитические ферменты осуществляют внутриклеточный киллинг бактерий Staphylococcus aureus. Внеклеточный киллинг бактерий нейтрофилы производят при помощи ААМ и нейтрофильных внеклеточных ловушек (НВЛ) (рис. 2) [20]. 

В ответ на инфицирование бактериями Staphylococcus aureus нейтрофилы очень быстро, в течение 5–60 минут, формируют НВЛ. –Установлено, что для формирования НВЛ необходимы живые бактерии. Основным фактором вирулентности, индуцирующим формирование НВЛ, является лейкоцидин Panton Valentine. IgA-опсонизированные бактерии Staphylococcus aureus также быстро инициируют образование НВЛ, вероятно, из-за высокого уровня генерации АКМ [1, 7, 28].

Нейтрофилы в отличие от макрофагов способны к фагоцитированию бактерий Staphylococcus aureus, ассоциированных с биопленкой [43]. –Развивающиеся биопленки более чувствительны к нейтрофильной атаке, чем зрелые биопленки. Таким образом, чем раньше происходит нейтрофильная атака, тем лучше ее антибактериальный результат [12]. Известно, что формирование биопленки способствует персистенции бактерий Staphylococcus aureus [47].

Нейтрофилы после ликвидации фагоцитированных бактерий погибают путем апоптоза. Поглощение апоптотических клеток макрофагами предопределяет разрешение процесса воспаления и развитие реконвалесценции заболевания [4]. Таким образом, эффероцитоз макрофагами апоптотических нейтрофилов, предотвращая лизис нейтрофилов, подавляет иммунные реакции и обусловливает активацию противовоспалительных сигнальных путей [10].

Бактерицидное действие нейтрофилов обусловливает гибель подавляющего большинства вторгшихся бактерий Staphylococcus aureus, однако некоторые бактерии могут уклоняться от механизмов нейтрофильного киллинга. Действительно, продемонстрировано, что бактерии Staphylococcus aureus подавляют активность нейтрофилов: нарушают хемотаксис, ингибируют активность фагоцитоза, продукцию антимикробных пептидов и др. [42]. 

Однако бактерии Staphylococcus aureus, особенно MRSA, после фагоцитоза могут индуцировать лизис нейтрофилов [9, 44], что является серьезной саногенетической проблемой. Выраженный MRSA-индуцированный лизис нейтрофилов может привести к неблагоприятному течению и летальному исходу заболевания, вызванного Staphylococcus aureus. 

Бактерии Staphylococcus aureus обладают широким спектром механизмов уклонения от антибактериального действия нейтрофилов. А сложность сети взаимодействий между бактериями золотистого стафилококка и человеческим организмом объективно препятствует получению достоверных результатов при проведении простых экспериментальных исследований инфекционного процесса и затрудняет создание новых терапевтических средств, модулирующих активность нейтрофилов [42].

Таким образом, нейтрофилы являются центральным клеточным компонентом неспецифической системы защиты макроорганизма от бактерий Staphylococcus aureus, эффективность функционирования которого определяет течение и исход стафилококковой пневмонии.

Дендритные клетки были идентифицированы как отдельная клеточная субпопуляция, основной функцией которой является презентация антигена, Ральфом Стейнманом в 1973 году. В настоящее время выделено четыре основных субпопуляции DC, которые отличаются друг от друга как фенотипом, так и функциональными возможностями. Различают две субпопуляции конвенциональных или миелоидных DC (conventional DC — сDC), а также плазмацитоидные DC (plasmacytoid DC — pDC) и DC моноцитарного происхождения (monocyte-derived DC — moDC) [11, 27]. 

Характеристика DC легочной ткани представлена в табл. 7.

Конвенциональные DC (сDC, или миелоидные DC) участвуют в регуляции реакции Т-клеток на инфекционный агент, в частности после миграции в регионарный лимфатический узел, презентируют антиген Т-лимфоцитам и предопределяют канализированность цитодифференцировки наивных Т-клеток. D. Schindler и соавт. [37] установили, что сDC₁ мобилизуются и активно привлекаются в инфицированную ткань во время инфекционного процесса, вызванного бактериями Staphylococcus aureus. Авторами было показано, что сDC₁ играют ключевую роль в процессе специфического клиренса бактерий золотистого стафилококка, и истощение данной клеточной субпопуляции у экспериментальных животных увеличивает вероятность развития бактериемии и танатогенеза у мышей, инфицированных Staphylococcus aureus. Также трансфер сDC₁ инфицированным Staphylococcus aureus мышам способствует улучшению бактериального клиренса. Однако сDC₁ не играют существенной роли в непосредственном бактериальном киллинге, а бактерии Staphylococcus aureus выживают и даже могут размножаться в сDC₁. Представляет интерес тот факт, что нейтрофилы, выделенные из легких мышей с пониженным содержанием DC, содержат значительно более высокие количества внутриклеточных жизнеспособных бактерий Staphylococcus aureus, чем нейтрофилы, изолированные от мышей с нормальным содержанием DC. Авторы считают, что способность рекрутированных нейтрофилов выполнять внутриклеточный киллинг бактерий Staphylococcus aureus зависит от наличия DC. С учетом того, что DC являются основным источником IL-12, дефицит DC может привести к недостаточности IL-12, который играет ключевую роль в саногенезе стафилококковой пневмонии [19, 23]. 

Jun-O Jin [15] продемонстрировал, что BDCA1⁺cDC представляют собой уникальную субпопуляцию, которая может индуцировать иммунные ответы против бактерий Staphylococcus aureus. Клетки BDCA1⁺cDC могут поглощать бактерии Staphylococcus aureus и усиливать как экспрессию костимулирующих молекул, так и продукцию провоспалительных цитокинов. Кроме того, клетки BDCA1⁺cDC в ответ на инфицирование Staphylococcus aureus экспрессируют высокие уровни молекул главного класса гистосовместимости (major histocompatibility complex — MHC) I и II класса, способствуют пролиферации CD4⁺Th₁-, CD8⁺Тс₁-T-клеток и продукции IFN-γ. Интересен тот факт, что способность данных cDC активировать Th₁-реакцию связана с высоким уровнем экспрессии TLR2 и скавенджер-рецептора A (scavenger receptor A — SR-A), в то время как у BDCA3+CD16+cDC экспрессия SR-A крайне низкая. 

Плазмацитоидные DC (pDC) представляют собой основные продуценты IFN-α в организме человека [41]. pDC являются субпопуляцией лейкоцитов, несущих на поверхности своей цитоплазматической мембраны Fcγ- и Fcε-рецепторы, возбуждение которых оказывает разнонаправленное действие на чувствительность эндосомальных TLR к внутриклеточно локализованным микробным нуклеиновым кислотам. Патогенные бактерии индуцируют pDC, что сопровождается секрецией IFN-α, TNF-α и IL-6 [21]. Staphylococcus aureus-индуцированная секреция IFN-α pDC обусловлена активацией TLR7 и TLR9 нуклеиновыми кислотами патогена. Вызывает интерес то, что другие внеклеточные бактерии (коагулазоотрицательные стафилококки) в отличие от золотистого стафилококка не приводят к продукции IFN-α плазмацитоидными DC. Активация pDC происходит антигенспецифическим способом, то есть для индукции синтеза IFN-α необходимы спе–цифические антистафилококковые антитела, принадлежащие к IgG. Так, быстрое проникновение бактерий Staphylococcus aureus в pDC опосредуется IgG. Отсутствие IgG или нейтрализация рецептора FcγRIIA на pDC блокирует бактериальный эндоцитоз и, таким образом, предотвращает доступ бактериальных нуклеиновых кислот к эндосомным TLR, что предупреждает продукцию IFN-α. Считают, что активацию pDC опосредуют специфические антитела, принадлежащие к подклассам IgG: IgG₁ и IgG₃. Из-за постоянного взаимодействия организма человека и бактерий Staphylococcus aureus в сыворотке крови человека обычно содержатся антистафилококковые антитела, принадлежащие к IgG, что объясняет предрасположенность pDC реагировать образованием IFN-α. В обычных условиях pDC участвуют во вторичной реакции организма на патоген, то есть активация pDC инициируется поглощением стафилококковых иммунных комплексов, связанных с IgG или IgE. Однако поверхностный протеин A (surface protein A — SpA) бактерий Staphylococcus aureus может активировать pDC и при отсутствии специфических антител. Staphylococcus aureus-индуцированная активация pDC усиливает экспансию поликлональных B-клеток и способствует пролиферации супрессивных IL-10-продуцирующих B-клеток. Известно, что истощение В-клеток сопровождается увеличением продукции IFNγ в ответ на инфицирование бактериями Staphylococcus aureus. Staphylococcus aureus-индуцированная активация pDC может способствовать пролиферации IL-10-продуцирующих Treg-клеток.Таким образом, активация pDC является элементом вторичного иммунного ответа на бактерии Staphylococcus aureus. В то же время бактерии Staphylococcus aureus используют pDC для индукции антигеннезависимой дифференцировки IL-10-продуцирующих плазмокластов, уклоняясь от механизмов элиминации макроорганизма [2, 25]. 

Установлено, что индукция синтеза IFN-α pDC лигандом TLR9 CpG ДНК способствует выздоровлению от пневмонии, вызванной бактериями Staphylococcus aureus [34]. Представляет интерес тот факт, что агонисты TLR7 и TLR9, вызывающие продукцию IFN-α, подавляют продукцию IL-17 [5]. Ингибирующее действие IFN-α на продукцию –IL-17, вероятно, имеет опосредованный характер и обусловлено тем, что IFN-α индуцирует синтез –IL-17-ингибирующего цитокина IL-27 [3].

V. Frodermann и соавт. [8] представили доказательства участия moDC в инфекционном процессе, вызванном бактериями Staphylococcus aureus. Показано, что PAMP (липопротеины, тейхоевые кислоты и PGN) бактерий Staphylococcus aureus активируют CD14- и CD36-независимым способом TLR2 моноцитов и макрофагов и moDC. Активация TLR2 моноцитов и макрофагов возбуждает PI3K-ассоциированный сигнальный путь, который приводит к продукции IL-10, в то время как активация TLR2 moDC сопровождается преимущественно продукцией IL-12 и IL-23, что индуцирует устойчивый Th₁-/Th₁₇-ответ [8, 14, 18]. 

Продукты бактерий Staphylococcus aureus модулируют функционирование DC за счет киллинга DC, ингибирование Th₁-ответа, индуцирование Th2- и Treg-ответов, а также усиление пролиферации B-клеток, продуцирующих IL-10. Так, стафилококковый цитотоксин лейкоцидин A/B (LukAB) опосредует киллинг moDC. Энтеротоксин B (Staphylococcus aureus enterotoxin B — SEB) способствует пролиферации DC, продуцирующих IL-2 и экспрессирующих протеин-4, содержащий домен Т-клеточного иммуноглобулина и муцина (T cell immunoglobulin mucin domain 4 — TIM4), что индуцирует Th2-реакцию. Фенолсолютабные модулины (phenol soluble modulins) ингибируют секрецию провоспалительных цитокинов (TNF-α, IL-12 и -6) и стимулируют секрецию IL-10 IL-10-продуцирующими-DC, что подавляет активность Th₁-ответа [49]. 

Роль дендритных клеток в развитии стафилококковой пневмонии схематично представлена на рис. 3.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии какого-либо конфликта интересов при подготовке данной статьи.