Autoimmune streptococcal glomerulonephritis: the problem of nephritogenicity of Streptococcus pyogenes

Full Text

Введение

Острый постстрептококковый гломерулонефрит (acute poststreptococcal glomerulonephritis — АPSGN) обычно возникает как осложнение после перенесенной острой стрептококковой инфекции при несвоевременной или неадекватной антибиотикотерапии, часто заканчивается хронизацией процесса, приводя к инвалидизации пациентов. Такие больные нередко нуждаются в заместительной терапии: гемодиализе и трансплантации. В мире ежегодно регистрируется 111 млн случаев стрептококковой пиодермии и 616 млн случаев фарингита стрептококковой этиологии [23]. APSGN регистрируется в пределах между 9, 5 и 28, 5 новых случаев на 100 000 индивидуумов в год [77]. Изучение патогенеза АPSGN продолжается и в наши дни, что указывает на наличие в этом вопросе проблемных положений. Исследователи согласны с тем, что АPSGN следует трактовать как острое воспаление, имеющее иммунопатологическую природу. В пользу иммунопатологической природы говорит связь данного осложнения с изменением реактивности организма, на что, в частности, указывает бессимптомный промежуток времени между СГА-инфекцией и АPSGN: при «глоточной» инфекции — 1–3 недели, при «кожной» — 3–4 недели. Такой срок необходим организму для мобилизации механизмов приобретенного иммунитета: активации, пролиферации и дифференцировки иммунокомпетентных клеток и индукции синтеза антител.

Этиология постстрептококкового гломерулонефрита изучена достаточно полно. Клиницисты и микробиологи сегодня не отрицают главенствующую роль микроорганизмов из рода Streptococcus, в основном Streptococcus pyogenes (â-гемолитический стрептококк серологической группы А, СГА). АPSGN обычно возникает после перенесенной острой инфекции, вызванной стрептококками группы А определенного М-типа или emm-генотипа. Это стрептококки М-типов 1, 2, 4, 12 либо 47, 49, 55, 57 и 60; первые, как правило, паразитируют в верхних дыхательных путях и являются причиной инфекций в них, а вторые — на коже человека и вызывают пиодермию [75, 76]. Однако сегодня признано, что стрептококки группы А не обладают «монополией» на «нефритогенность». Исследования отдельных случаев и эпидемических вспышек показали, что гломерулонефрит может развиваться и после инфекций, вызываемых Streptococcus zooepidemicus [13, 15], Streptococcus pneumoniae [73], Streptococcus constellatus [12] и Streptococcus anginosus [54].

Обычно возникновение АPSGN принято связывать с так называемой «нефритогенностью» СГА, о чем нередко судят по появлению и накоплению в крови больных антител к экстрацеллюлярным продуктам стрептококковой клетки, как, например, к стрептолизину-О, стрептокиназе, эритрогенному токсину В, гиалуронидазе, ДНКазе В, энолазе или к М-протеину. На самом деле данная трактовка достаточно вольная и скорее всего свидетельствует о принадлежности штамма, а не о его нефритогенности. Этот нюанс весьма важен в патогенезе APSGN. Он требует идентификации действительно нефритогенного начала или фактора СГА, то есть определяющего его агента.

Многим продуктам СГА разные авторы отводили и до сих пор приписывают роль ведущего «нефритогенного» фактора. Что касается самого понятия «нефритогенность», то на сегодня оно убедительно не привязано ни к одному конкретному продукту стрептококковой клетки. На протяжении многих лет предполагаемые стрептококковые нефритогенные антигены изучались без определенного подтверждения их связи с гломерулонефритом [75, 77].

Патогенез АPSGN исследуется главным образом в опытах на животных. Но при его моделировании надо учитывать, что «нефритогенные» СГА в натуральных условиях являются патогенами исключительно для человека, в организме которого они имеют свои экологические ниши, не соответствующие модельным нишам лабораторного животного. Именно поэтому в эксперименте на кроликах, крысах и мышах модель всегда будет носить условный отпечаток, особенно при интерпретации данных. Вывод делается на основании сочетанного эффекта стрептококковых и почечных антигенов. Мы полагаем, что ведущую роль в этом тандеме трудно отдать какому-то одному из них, поскольку, как правило, не приводится характеристика использованного штамма СГА.

McIntosh R.M. с соавт. [56, 57, 58] первыми поставили вопрос о роли взаимодействия СГА с иммуноглобулинами человека в генезе APSGN. Были выдвинуты представления о возможной роли анти-IgG-антител в этой патологии. Они показали, что нейраминидаза Streptococcus pyogenes вызывает десиализацию IgG и аутологичных анти-IgG-антител, и обнаружили их депозицию в почечной ткани кроликов, инфицированных СГА. Анализ показал, что анти-IgG- и анти-IgM-аутоантитела появлялись у большинства пациентов с APSGN в первую неделю заболевания. В связи с этим следует понять условия, при которых собственные IgG человека (или подопытного животного) могут приобрести свойство аутоантигена.

В генезе АPSGN участвуют гуморальные и клеточные иммунологические механизмы. К первым относятся реакции антигенов со специфическими антителами, в результате которых образуются либо циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК), либо локальные иммунные комплексы (ИК) непосредственно в тканях [7, 8, 10]. В последнем случае многое определяется катионным зарядом антигенов, их способностью проходить сквозь отрицательно заряженную базальную мембрану гломерулы, приводя к избытку того или иного антигена в виде почечных депозитов, которыми в значительной мере определяется выраженность патогенного эффекта. Клеточные реакции заключаются в мобилизации различных популяций лейкоцитов, в продукции ими многочисленных медиаторов иммунного воспаления.

С позиций иммунологии нет смысла противопоставлять понятия «иммунокомплексный» и «аутоиммунный», поскольку первое характеризует механизм процесса, а второе — причину [8, 11]. Условность этих понятий очевидна, ибо они оба одновременно являются иммунокомплексными и аутоиммунными с той лишь разницей, что в первом случае аутоантиген входит в состав ЦИК, а во втором — фиксирован в ткани. Само понятие «иммунокомплексный» условно, поскольку образование комплексов в качестве активного начала имеет место в обоих случаях, независимо от условий их формирования — в циркуляции или местное, в ткани. Кроме того, у больных аутоиммунным APSGN наблюдается преобладание ряда тканевых антигенов главного комплекса гистосовместимости, что указывает на наследственную предрасположенность в механизме данной патологии. С этим обстоятельством связывают чувствительность тканей к нефритогенным СГА и недостаточную активность макрофагов в элиминации ЦИК.

Считается, что в иммунокомплексном процессе в качестве стимулирующего агента могут выступать антигены и «паразита», и «хозяина», которые «перерабатываются» макрофагами, что приводит к продукции специфических антител. Иммунные комплексы циркулируют в крови и лимфе, откладываясь в гломерулах. Отложение ЦИК на базальных мембранах почечных клубочков зависит от размера ЦИК, избытка антигена в них и величины электрических зарядов мембран и ЦИК.

Пул нефритогенных антигенов СГА в комплексе с соответствующими антителами сам по себе не повреждает ткани, но активирует многокомпонентные биосистемы организма: системы комплемента, коагуляции крови и калликреин-кининовую систему. В процессе участвует несколько видов клеток крови: полиморфноядерные лейкоциты, моноциты и тромбоциты. Активация комплемента влечет за собой:

• высвобождение его вазоактивных пептидов (C3a, C5a), что ведет к расширению сосудов, повышению их проницаемости с выходом белков и клеток в очаг воспаления;
• высвобождение хемоаттрактантов, привлекающих в очаг нейтрофилы с выделением кислородных радикалов, гидролаз и протеаз (коллагеназа, эластаза);
• фиксацию иммунных комплексов на мембранах макрофагов, нейтрофилов, тромбоцитов через Fcγ-рецепторы с последующим выбросом пирогенов, гидролаз, биогенных аминов и цитокинов;
• активацию системы свертывания крови и кининообразования.

Депозиция ЦИК в стенках сосудов чревата васкулитами и частым поражением сосудов почек, кожи и суставов. Места отложения комплексов зависят от анатомических и гидродинамических особенностей тканей и органов — там, где плазма крови фильтруется через стенки мелких капилляров под высоким гидростатическим давлением (гломерулы почек, синовиальная ткань суставов). При избытке антител или недостатке системы комплемента формируются нерастворимые ИК, склонные к седиментации.

Мобилизация полиморфноядерных лейкоцитов и моноцитов ведет к их накоплению на базальной мембране гломерул. Их лизосомальные ферменты повреждают мембрану, образуя «энзиматическую перфорацию». Кроме того, лейкоциты выделяют медиаторные вещества, вызывающие воспаление в ткани, за которым следует повреждение гломерул. К ним относятся провоспалительные цитокины, простагландины и лейкотриены, стимулирующие пролиферацию клеток. Инфильтрация ткани лейкоцитами повреждает мембраны и вызывает перекисное окисление липидов в тканях.

Аутоиммунный APSGN непосредственно в гломерулах развивается при нефрите, ассоциированном с HLA-антигенами DR2 (при прогрессирующем процессе) или DR3 (при мембранозном процессе). Развитие по данному типу отличается от вызываемого ЦИК лишь начальным звеном, в то время как остальные звенья имеют общие проявления. «Ловушками» для антител в этих случаях служат собственные антигены клубочка. В результате формирования комплексов образуются мезангиальные, субэпителиальные или субэндотелиальные депозиты IgG и С3-комплемента. При этом, мембраноатакующий комплекс комплемента С5–С9 деполимеризует белки базальной мембраны, усиливая локальную перфорацию. В результате повреждения активируется калликреин крови. Представляя собой группу сериновых протеаз, он участвует в воспалении и расщеплении белков с образованием кининов, которые увеличивают проницаемость мембраны капилляров и повышают протеинурию. Необходимым условием развития процесса является снижение функции пула T-лимфоцитов, в норме обеспечивающих толерантность к собственным антигенам. На этом фоне синтез аутоантител к компонентам базальной мембраны ведет к ее дальнейшему разрушению [8, 11].

В генезе АPSGN важную роль играют лимфоциты, действуя во многих эпизодах патологической цепочки, выделяя медиаторы и повреждающие агенты: свободные радикалы кислорода, провоспалительные цитокины, ферменты, факторы активации тромбоцитов, стимуляции роста и пролиферации клеток клубочков, в первую очередь подоцитов и клеток мезангия; усиливается склерозирование ткани и формируются условия для хронической почечной недостаточности. Дезинтеграция гломерул приводит к повреждению нефронов и синтезу «нефротоксических» аутоантител. Формируются иммунные комплексы типа аутоантиген–аутоантитело, что в итоге усугубляет первичное повреждение и вызывает образование все новых аутоантигенов, аутоантител и иммунных комплексов. Отложение фибрина способствует хронизации процесса. При небольших депозитах, они фагоцитируются и рассасываются в результате местной активации фибринолиза, что способствует излечению. Если же выпадение фибрина и тромбообразование усиливаются, то процесс заканчивается облитерацией капилляров клубочков. При обширных отложениях или ослаблении фибринолиза, воспаление в почках приобретает хроническое течение и завершается нарушением функции органа.

В данном обзоре мы постарались подробнее остановиться на начальной стадии APSGN, на факторах нефритогенности СГА и на современных доказательствах его патогенеза с целью пробуждения интереса к проблеме изучения механизмов неиммунного связывания иммуноглобулинов патогенными микроорганизмами в постинфекционной патологии.

Антигены и биологически активные продукты Streptococcus pyogenes, претендующие на роль нефритогенных факторов

Многие продукты жизнедеятельности СГА изучались на предмет способности индуцировать поражение почек На роль нефритогена, претендуют перекрестно-реагирующие антигены (ПР-антигены) [31, 32, 78, 79], стрептокиназа (Ska) [65, 66, 67]; цистеиновая протеиназа (SpeB) [16, 30, 53, 60], эндострептозин — белок клеточной мембраны СГА (SCM) [48, 49, 70, 84, 91], а также поверхностный белок СГА с ферментативными свойствами — глицеральдегид-3- фосфат-дегидрогеназа (GAPDH) в качестве антигена, взаимодействующий с антителами в крови лиц, переболевших АPSGN [68, 69, 92]. Вопрос требует тщательного анализа, поскольку перечисленные стрептококковые продукты встречаются в почечных биоптатах, а антитела к ним — в крови больных.

Перекрестно-реагирующие антигены. При аутоиммунном процессе в почках роль пускового механизма длительное время приписывали М-белку нефритогенных СГА, некоторые участки которого обладают антигенным сходством с белками базальной мембраны почечного клубочка. Им отводилась роль так называемых «перекрестно-реагирующих антигенов» в реализации «молекулярной мимикрии» в генезе APSGN. Согласно этим представлениям, ПР-антигенами микроба и «хозяина» служат гомологичные либо похожие аминокислотные последовательности их белков [31, 43]. По этой версии антигенная «мимикрия» являлась основой аутоиммунного механизма повреждения органа.

Возможность участия ПР-антигенов в инициации данной патологии с теоретических позиций вполне допустима, поскольку эволюция могла отобрать и сохранить в белках млекопитающих гомологичные или схожие аминокислотные последовательности белков бактерий. У стрептококков групп А, C и G обнаружен ген, кодирующий белок, перекрестно-реагирующий c миозином и антигенами главного комплекса гистосовместимости человека за счет 19% гомологии и 62% сходства в рамках полипептида из 151 аминокислотного остатка [45]. Можно привести и другой пример: так антитела к коллагену базальной мембраны и к ламинину обнаруживали в сыворотках крови пациентов с постстрептококковым гломерулонефритом [44]. Высокое структурное сходство М-белков СГА и тканевых белков хозяина, таких как миозин и тропомиозин, позволило ряду исследователей выдвинуть гипотезу о существовании перекрестно-реагирующих антител, направленных против перечисленных выше белков человека, в качестве возможной причины развития ревматической лихорадки и ревмокардита, связанных с инфекцией, вызываемой Streptococcus pyogenes [2, 31, 32, 78, 79]. Вопрос в другом — может ли «мимикрия» стать исходной причиной болезни? Если бы ПР-антигены инициировали повреждение ткани, то антимикробными сыворотками можно было бы моделировать патологию в органах. Однако такая возможность вряд ли может считаться доказанной.

Особняком стоят работы, в которых предпринимались попытки обнаружить ПР-антигены в клеточных мембранах стрептококковых клеток (SCM). Показана способность моноклональных анти-SCM антител перекрестно реагировать с тканевой базальной мембраной, например, мышиных легких [34]. При внутрибрюшинном введении мышам гибридом, продуцирующих анти-SCM-антитела, у некоторых особей выявляли пневмонию. Тяжесть процесса зависела от дозы антител (0, 4–1, 6 мг/мышь) и числа клеток гибридом — (10⁶–10⁷/мышь). Считается, что эти данные указывают на существование ПР-антигенов между СГА и тканью легких у мышей, хотя пневмония в данном случае могла стать реакцией организма на чужеродный IgG-гибридомы. К сожалению, авторы прошли мимо сведений о перекрестных реакциях между базальными мембранами легких и почек. Наличие ПР-антигенов между ними обнаруживалось с помощью моноклональных анти-SCM антител [48, 49]. У пациентов с АPSGN в 71, 4% случаев выявляли анти-SCM антитела, реагирующие с продуктами химического (лаурил-сульфатом) «перевара» SCM, но не с растворимой в коллагеназе мембраны гломерул; перекрестные реакции между ними отсутствовали [70]. Согласно клиническим данным высокий уровень анти-SCM антител встречается у пациентов с АPSGN, но не у лиц с неосложненной СГА-инфекцией [91]. Однако их место в инициации АPSGN требует строгих доказательств. Одновременное присутствие анти-SCM- и анти-GBM-антител указывает на вовлеченность обеих структур в процесс, но еще не говорит в пользу пусковой роли этих ПР-антигенов в APSGN.

Представления об аутоиммунных механизмах АPSGN, связанных с ПР-антигенами, на наш взгляд, требуют уточнений в связи с феноменом неиммунного взаимодействия патогенных СГА с иммуноглобулинами G и А [27, 47, 51, 52, 61], поставившим под сомнение роль ПР-антигенов в инициации патологического процесса в почечной ткани. Так была показана способность «нефритогенных» СГА неиммунно связывать как нормальный IgG, так и антитела любой специфичности посредством так называемых IgGFc-связывающих рецепторов (Fcγ) Streptococcus pyogenes. Именно эта активность М-белков у IgGFc-позитивных СГА, а не присутствие ПР-антигенов, позволяет «истощать» любые иммунные сыворотки [26]. Интересно оценить динамику исследований о роли ПР-антигенов в патогенезе аутоиммунных заболеваний за последние 20 лет, которые существенно изменили отношение исследователей к данной проблеме: если еще в 2000 г. в своем обзоре M. Cunningham писала о ПР-антигенах как о ведущих факторах развития постстрептококковых аутоиммунных заболеваниях и очень осторожно оценила наши первые публикации о роли стрептококковых Fc-связывающих белков в этой патологии [32], то в 2021 г. в опубликованных обзорах J.O. Mils и P. Gosh и B. Rodriguez-Iturbe [59, 75] уже нет ни слова о роли ПР-антигенов в патогенезе постстрептококкового гломерулонефрита, а обсуждается совсем другой механизм его развития, кстати, с цитированием наших данных, и основное внимание уделяется стрептококковым IgG-связывающим белкам в инициации гломерулонефрита. И только группа ученых из Австралии [78, 79] в статьях по ревматическим поражениям сердечной ткани обсуждают ПР-антигены в качестве возможных патогенетических факторов, способных индуцировать данную патологию.

Стрептокиназа (Ska). Этот экскретируемый продукт СГА способен активировать плазминоген крови в сериновую протеиназу — плазмин — в дополнение к плазмину, экспрессируемому эндотелием капилляров клубочка. По мнению авторов [66, 67], он является инициирующим звеном в генезе гломерулонефрита. Было показано, что введение СГА, экспрессирующего стрептокиназу генотипа ska1 или ska2 [42, 55, 65, 87], мышам линии BALB/c в подкожно имплантированные камеры сопровождается морфологическими изменениями в почках, лейкоцитарной инфильтрацией ткани гломерул, пролиферацией клеток мезангия и депозицией С3 компонента комплемента и IgG на базальной мембране клубочков. У части животных обнаружены антитела к стрептокиназе, а также ее депозиция на базальной мембране [65]. Следует, однако, отметить, что во избежание ошибок в трактовке экспериментов по моделированию APSGN, постулат о ведущей роли стрептокиназы в его генезе следует обязательно сопроводить доказательством ее способности активировать плазминоген экспериментального животного в плазмин. Выбор мышей в качестве модели не является оптимальным, поскольку стрептокиназа не преобразует плазминоген мыши в плазмин; ее активность проявлялась только в отношении плазминогена человека. Выделенная из нефритогенных СГА типов М1, М22 и М12 стрептокиназа А, как и стрептокиназа С (коммерческий препарат «Streptase»), преобразовывали в плазмин плазминоген человека, несколько слабее — кролика, но не мыши [3]. В наших экспериментах на кроликах с введением в имплантированные подкожно тканевые камеры живых стрептококков не удалось выявить роль стрептокиназы в индукции экспериментального гломерулонефрита [3]. Исходя из полученных данных, трудно объяснить, каким образом стрептокиназа может участвовать в генезе экспериментального гломерулонефрита, моделируемого на кроликах и, тем более, на мышах. Кроме того, СГА не связывают мышиный IgG, в отличие от кроличьего. Поэтому при моделировании АPSGN, на наш взгляд, предпочтительнее использовать кроликов, а не мышей [3, 8].

Цистеиновая протеиназа. Эритрогенный экзотоксин В (SpeB) или внеклеточная цистеиновая протеиназа является еще одним фактором, претендующим на «титул» нефритогена. Было установлено, что цистеиновая протеиназа, как катионный белок, проходит через базальную мембрану клубочков и формирует иммунные комплексы in situ. В сыворотке реконвалесцентов обнаруживаются в высоком титре антитела к SpeB. Основными аргументами об участии цистеиновой протеиназы в генезе АPSGN служат уровень анти-SpeB антител и обнаружение SpeB-антигена в биоптатах почки [30, 53]. Титры антител к нему у больных АPSGN превосходили таковые у больных иной СГА-патологией, а сам токсин обнаруживался в 80% биоптатах при АPSGN и лишь в 16% — в других случаях. Надо отметить, что при иммунизации мышей SpeB, он обнаруживался в гломерулах на фоне воспаления. Авторы считают SpeB продуктом нефрит-ассоциированных штаммов, между тем как в реальности его продуцируют 90% СГА, а ген speB присутствует у 100% СГА. Однако у Streptococcus zooepidemicus штамма MGCS10565, вызвавшего крупную эпидемию гломерулонефрита в Бразилии [13], в геноме отсутствовал ген экзотоксина В, что исключает инициирующую роль данного продукта в развитии APSGN. По мнению авторов исследования, сравнительный анализ генома микроорганизма указывает на необходимость критической оценки молекулярных механизмов патогенеза APSGN [13]. Поэтому, если эритрогенный токсин В и играет роль в развитии APSGN, то, во-первых, явно неинициирующую, а во-вторых, не может быть его причиной во всех случаях.

Как преобладающий секретируемый продукт Streptococcus pyogenes SpeB влияет на многие проявления врожденного и адаптивного иммунитета, вызывая деградацию внеклеточного матрикса гломерул, иммуноглобулинов и комплемента, модифицирует активность цитокинов, хемокинов и других белков «хозяина» [41, 63]. Высокий уровень экспрессии данного белка в организме затрудняет изучение его реального вклада в патологию почек.

Этот список патогенетически активных продуктов СГА может быть продолжен. Общим для них является наличие специфических антител и иммунных комплексов в гломерулах. Необходимо подчеркнуть, что большинство суждений о роли тех или иных продуктов в генезе АPSGN сделаны на стадии иммунного воспаления или при изучении клинических материалов от больных с развитой картиной патологии, что затрудняет идентификацию действительного нефритогена, запускающего АPSGN.

Стрептококковая глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназа (GAPDH). Этот СГА фермент был идентифицирован V. Pancholi и V.A. Fischetti [72]. Позднее данный белок японскими исследователями был рассмотрен в качестве антигена, взаимодействующего с антителами в крови лиц, переболевших АPSGN [68, 69]. Гены, кодирующие GAPDH, выделены из СГА от больных АPSGN, и имеют 99, 8% гомологию между собой. GAPDH обнаруживали в почечных биоптатах больных с APSGN, но на сроках, не совпадающих с выявлением депозиции С3-комплемента и IgG в почечной ткани. Антитела чаще выявляли у больных гломерулонефритом, чем у лиц с СГА-инфекцией. Проникнув в гломерулы на ранних стадиях, этот антиген проявляет тропность к плазмину — энзиму, продуцируемому эндотелием капилляров. Их комплекс считают инициирующим АPSGN, а сам GAPDH был назван рецептором плазмина, ассоциированным с нефритом (NAPlr). Считается, что комплекс плазмина с NAPlr играет значительную роль в развитии APSGN. Уровни антител против NAPlr обнаружены в 92% сывороток выздоравливающих пациентов с APSGN и в 60% случаев неосложненных стрептококковых инфекций в Японии. NAPlr присутствует в ранних биоптатах, полученных от больных с APSGN. В этих случаях рекомендуется терапевтический аферез NAPlr для его удаления, что блокирует процесс в почках в доклинической стадии. На наш взгляд, это не указывает на его инициирующую активность, а скорее свидетельствует об активном его участии в протеолизе белков почечных гломерул. При этом уровень антител скорее говорит о величине антигенного стимула, а не об участии NAPlr в патогенезе. При анализе роли антител к NAPlr надо иметь в виду, что уровень антител нарастает в течение года, между тем как АPSGN развивается в первые недели после перенесенной СГА-инфекции.

Oda T. с соавт. [68], отстаивающие роль плазминового рецептора в качестве нефритогенного фактора, описали его присутствие в гломерулах с другим кандидатом в нефритогенный агент — цистеиновой протеиназой (SpeB), находили ee в нейтрофилах, эндотелии, мезангиальных клетках и, отчасти, в макрофагах. Никаких данных о связи этих находок со стадией АPSGN, с воспалением или серологическими показателями авторы не приводят, что не позволяет судить об инициирующей роли данного фактора в развитии APSGN. Плазмин — сериновая протеаза широкого спектра действия — обладает способностью разрушать мезангиальную ткань в почках. В здоровом организме плазмин постоянно образуется под действием урокиназы, не причиняя вреда ткани почек, и NAPlr присутствует у большинства людей. Эти данные свидетельствуют о наличии множества антигенов с нефритогенной активностью или неизвестной причине APSGN. Не все антигены или антитела, обнаруженные в почечных клубочках, могут приводить к патологическим изменениям в органе, особенно в его начале. За результатом высокотехнологичных поисков порой могут скрываться методологические недочеты, что и приводит к обилию и пестроте взглядов на одни и те же процессы [8, 16].

Стрептококковые иммуноглобулин G-связывающие белки (IgGFc-связывающие белки или Fcγ-белки). Способность микробов связывать Fc-фрагмент молекулы IgG человека и ряда млекопитающих была первоначально описана у Staphylococcus aureus — рецептором служил протеин А [36]. Представления об аутоиммунных механизмах АPSGN, на наш взгляд, требуют уточнений в связи с феноменом неиммунного взаимодействия патогенных СГА с IgG и IgA человека, впервые описанным учеными Лундского Университета (г. Лунд, Швеция) [27, 47, 52, 61]. Ими была показана способность «нефритогенных» СГА неиммунно связывать как нормальный IgG, так и антитела любой специфичности, посредством так называемых стрептококковых IgG Fc-связывающих белков-рецепторов. Именно эта активность М-белков у IgGFc-позитивных СГА, а не присутствие ПР-антигенов, позволяет «истощать» любые иммунные сыворотки. Белки S. pyogenes, связывающие все четыре подкласса IgG человека относятся к II типу IgGFc-рецепторов [61]. Описаны также стрептококковые Fcγ-рецепторные белки для ЦИК [2, 6, 17] и агрегированного IgG [25, 80].

Streptococcus pyogenes условно подразделяют на «глоточные» и «кожные», «ревматогенные» и «нефритогенные» М-серотипы. Глоточные инфекции чаще осложняются поражением сердца, а кожные — почек. Нами была показана следующая частота выделения IgGFc-позитивных СГА из разных источников: от больных APSGN — в 78%; от больных с хронической инфекцией — в 92, 5%; и от контактных и условно здоровых — в 40% случаев [8].

Недавно описан любопытный феномен, важный для понимания системы паразит–хозяин: характер взаимодействия СГА с антителами определялся местом колонизации бактерий и концентрацией антител. В крови это взаимодействие происходило, преимущественно, по схеме «антиген–антитело» (посредством Fab-фрагментов антител), а в носоглотке (лимфоузлы), где концентрация IgG ниже, связь формировалась по типу неиммунной Fc-рецепции [64]. В последнем случае микроорганизм был защищен от фагоцитов, между тем как в условиях циркуляции он подвержен опсонизации и фагоцитированию. В сочетании с недостаточной терапией в глотке возникают условия, способствующие размножению и долговременному пребыванию стрептококков, а Fc-рецепторы бактерий становятся фактором выживаемости СГА, что может повлиять на исход инфекции.

Иммунитет к S. pyogenes типоспецифичен. Он определяется М-белками (Emm, Mrp и Enn). Их гены образуют Mga-регулон [1, 39, 40, 89] и входят в него в различных сочетаниях, где emm-ген является постоянным компонентом и основой генотипирования СГА [1, 33]. Молекулы М-белков состоят из гипервариабельной (определяет типовую специфичность), вариабельной и консервативной областей [59]. Особенности структуры белка «диктуют» спектр взаимодействия различных М-типов CГА с белками крови млекопитающих (фибронектин, альбумин, фактор Н комплемента, фибриноген, фибрин), а также с иммуноглобулинами G (Fc-рецепция) [2, 59]. Описаны три М-белка, различающиеся по Fc-связыванию IgG и IgA: белок Emm связывает все подклассы обоих иммуноглобулинов; белок Mrp связывает IgG1, IgG2 и IgG4 [59]; белок Arp связывает преимущественно IgA обоих подклассов и в меньшей степени IgG3. Связь белка Arp с IgA и с IgG3 осуществляется разными его сайтами [51]. Известно, что молекулы IgG взаимодействуют с М-белками в области доменов С2-С3 тяжелой цепи за счет за счет His435, Tyr436, His433 и His310 аминокислотных остатков в этой части IgG [81].

Если допустить, что именно IgGFc-связывающие белки служат фактором, инициирующим поражение гломерул, то напрашивается следующая схема последовательности событий: введенные подопытному животному в кровь бактерии «извлекают» из нее массу молекул IgG (по современным представлениям до 400 молекул на КФЕ бактерии); этот переход из жидкой фазы в связанное состояние трансформирует IgG в аутоантиген; в ответ происходит продукция анти-IgG-аутоантител к IgG животного с формированием ЦИК, которые вызывают начальное поражение ткани почек. По-видимому, взаимодействие IgGFc-позитивных СГА с организмом не проходит бесследно для партнеров. «Одеваясь» в белки «хозяина», стрептококки мимикрируют под него, мешая разделению «чужого» и «своего»; преодолев факторы врожденной защиты, они формируют новую угрозу в виде агрессивных иммунных комплексов. С этих позиций нефритогенность определяется как способность IgGFc-позитивных СГА индуцировать формирование ЦИК из двух молекул IgG, а фактором нефритогенности служит IgGFc-связывающий белок бактерий. Исследования R.M. McIntosh с сотрудниками говорят именно в пользу такой трактовки патогенеза начального поражения ткани гломерул [56, 57, 58]. Почти 50 лет назад ими впервые был поднят вопрос о роли взаимодействия иммуноглобулинов человека и продуктов СГА в патогенезе АPSGN [56]. В нем говорилось о возможной роли анти-IgG-антител в этой патологии. Их синтез в организме связывали с действием на IgG фермента нейраминидазы штамма СГА, выделенного от больного гломерулонефритом. Однако в культуральной жидкости, свободной от клеток, фермент не обнаруживался. Несмотря на это, АPSGN продолжали рассматривать как эффект от антигенного преобразования IgG нейраминидазой и последующего синтеза анти-IgG-антител. На наш взгляд, большего внимания заслуживает другой механизм иммунокомплексного поражения почек, который до конца ХХ в. находился вне внимания исследователей. В нем речь идет об особых условиях формирования и накопления в организме анти-IgG-антител. Их обнаружение может быть связано с антигенной модификацией нормальных IgG крови и лимфы и последующим образования иммунных комплексов IgG–анти-IgG, обнаруживаемых более чем в 90–95% случаев АPSGN. Поэтому вернемся к условиям, при которых собственные IgG могут стать аутоантигенами.

Хорошо известно, что СГА с выраженным синтезом М-белка активно связывают IgG. Это позволяет составить сценарий формирования анти-IgG-антител и их роли в АPSGN. Выше мы касались этого вопроса, говоря о крупном фокусе IgG молекул в области глоточного кольца лимфоидной ткани, участвующей в иммунном ответе организма. Совместная локализация в едином фокусе бактерий с Fcγ-рецепторами и IgG обеспечивает их взаимодействие. В условиях инфекции связанный IgG подвергается «атаке» энзимами СГА — IgG-деградирующим ферментом (IdeS), эндогликозидазой (EndoS) и экзотоксином В (SPEB), расщепляющими ®-цепь нативного IgG в шарнирной области молекулы [90]. Данная область отличается от сайта расщепления папаином [28, 29]. При этом образуются фрагменты IgG, которые создадут мощный аутоантигенный стимул для продукции аутоантител к «обломкам» IgG. Этот процесс может вызвать накопление антител и формирование ЦИК по типу IgG–анти-IgG. Этот процесс должен быть цикличным, поскольку «освободившиеся» от связанного IgG стрептококковые Fc-рецепторные белки будут «захватывать» все новые и новые молекулы IgG, и события будут повторяться до тех пор, пока лечение не прервет этот цикл. Предполагаемый цикл событий обычно приводит к активации системы комплемента и воспалению. За первичным поражением ткани гломерул следуют энзиматические реакции, вызывающие дегенерацию ее структур и образование аутоантигенов. Начавшись как иммунокомплексный, процесс постепенно становится аутоиммунным.

Ведущие положения выдвигаемой нами гипотезы [8, 9, 10] состоят в следующем:

• высоковирулентные М-позитивные СГА связывают молекулы нативного IgG за счет взаимодействия с Fcγ-белками бактерий; это неиммунное взаимодействие сопровождается образованием IgG-аутоантигенов;
• в результате антигенной трансформации в фокусе инфекции происходит накопление повышенных концентраций не только IgG-аутоантигена, но и продукция анти-IgG-аутоантител, специфически реагирующих с собственным IgG, а также антител к так называемым нефритогенным антигенам СГА;
• в крови образуются ЦИК по типу: IgG–анти-IgG, стрептококковые антигены–анти-СГА-антитела, которые обычно «выводятся» через почечный барьер посредством депозиции в тканевых структурах гломерул, привлекающей С3 компонент комплемента;
• отложения ЦИК и С3 компонента комплемента вызывают продукцию провоспалительных цитокинов и инфильтрацию тканей лейкоцитами (лимфоциты/макрофаги), что в итоге приводит к формированию очагового иммунного воспаления с последующей дегенерацией и деструкцией почечной ткани; процесс завершается гломерулонефритом с некоторой вариабельностью в морфологических проявлениях.

Схема развития постстрептококкового гломерулонефрита, согласно положениям данной гипотезы, представлена на рис. 1.

Экспериментальные доказательства нефритогенности IgGFc-связывающих белков Streptococcus pyogenes в патогенезе постстрептококкового гломерулонефрита

Эксперименты на кроликах подтвердили развитие патологии по изложенной схеме и показали, что за иммунным воспалением в ткани почек происходят дегенеративные, атрофические и фиброзные процессы, завершающиеся мембранозно-пролиферативным, а также фибропластическим поражением гломерул, сходными с АPSGN у человека.

 

Рисунок 1. Схема развития постстрептококкового гломерулонефрита

Figure 1. A scheme of APSGN development

 

На кроликах были испытаны СГА разных М-серотипов или emm-генотипов (1, 4, 12, 15 и 22). При этом получен ряд доказательств в пользу этих представлений. Экспериментальный гломерулонефрит вызывали исключительно IgGFc-позитивные (но не IgGFc-негативные) штаммы СГА, обладающие IgGFcR-белками II типа; штаммы СГG, обладающие G-белком (IgGFc-белок III типа), вызывали АPSGN в редких случаях; а штамм Staphylococcus aureus с А белком (IgGFc-связывающий белок I типа) не обладал нефритогенностью. Эти данные совпадают с клиническим материалом, согласно которому инфекция, в основном СГА и крайне редко СГG, может осложняться АPSGN (табл. 1) [21].

 

Таблица 1. Обобщенные данные экспериментов о связи между типами FcR-рецепторных белков и способности соответствующих видов бактерий вызывать гломерулонефрит

Table 1. Summarized experimental data on a relation between types of FcR-receptor proteins and a potential of relevant bacterial species to cause glomerulonephritis

Вид бактерий Bacterial species	М-тип СГА или штамм GAS M-type or strain	Тип IgGFcR-белка Type of IgGFc-binding protein	Число кроликов с гломерулонефритом/число использованных кроликов Number of rabbits with glomerulonephritis/total number of rabbits
Streptococcus pyogenes	M1	II	13/16 (81%)
	M4		2/2 (100%)
	M12		17/21(81%)
	M15		7/8 (87%)
	M22		17/19 (82%)
Streptococcus dysgalactie	G148	III	2/20 (10%)
Staphylococcus аureus	Cowan I	I	0/19

 

В крови подопытных животных обнаруживали анти-IgG-антитела в титрах 1:80–1:640, в зависимости от срока забора проб и индивидуальных особенностей кроликов. В гломерулах наблюдали отложения IgG и С3 компонента комплемента. Их депозиция сопровождалась продукцией провоспалительных цитокинов (IL-1β, TNFα и IL-6) и инфильтрацией тканей лимфоцитами/макрофагами (рис. 2), что в итоге приводило к формированию локального иммунного воспаления с последующей дегенерацией и деструкцией ткани: неравномерному утолщению мембран, пролиферации клеток мезангия, их проникновению между мембраной и разрушенным эндотелием. В капиллярах встречались разрушенные клетки крови. Происходили: гипертрофия и гибель подоцитов; склерозирование и атрофия капилляров гломерул, что указывало на развитие картины мембранозно-пролиферативного процесса (рис. 3).

 

Рисунок 2. Иммуноморфологические изменения в корковом и мозговом слоях почки кролика, индуцированные Streptococcus pyogenes типа М1

Figure 2. Streptococcus pyogenes type M1-induced immunomorphological changes in cortical and medullary layers of the rabbit kidneys

Примечание. А — экспрессия TNFá в мезангиальной ткани (стрелки); Б — отложение IgG в мембране проксимального канальца (стрелка); В — депозиты С3 компонента комплемента в клетках дистальных канальцев (стрелки); Г — отек и утолщение мембран проксимальных канальцев, десквамация эпителия по периферии сдавленных клубочков. А–В: иммуногистохимическая окраска, ×750; Г — окраска гематоксилин-эозином, ×500.

Note. A — glomerular mesangial cells TNFá expression (arrows); B — IgG deposition in the proximal tubule wall (arrow); C — C3 component of complement deposited in the distal tubules cells (arrows); D — atrophy of the renal glomerular tissues, the abundance of red blood cells in the cavity; A–C: immunohistochemical staining, ×750; D — stained with hematoxylin-eosin, ×550.

 

Рисунок 3. Мембранозно-пролиферативный гломерулонефрит у кролика после испытания FcR-позитивного штамма типа М1

Figure 3. IgGFc-positive GAS strain type M1 inoculation elicits rabbit membranous-proliferative glomerulonephritis

Примечание. А — утолщение базальной мембраны и интерпозиция клеток мезангия, ×8000; Б — фузия подоцита и мембраны, дезинтеграция эндотелия, ×8500; В — интерпозиция мезангия и дегрануляция базофилов в капиллярах, ×8000; Г — гипертрофия и дезинтеграция подоцитов, эндотелия, обломки клеток в сосудах, х13 500.

Note. A — thickening of the basement membrane and interposition of mesangium cells, ×8000; B — fusion of podocyte and membrane, disintegration of endothelium, ×8500; C — interposition of mesangium and intra-capillary basophil degranulation, ×8000; D — hypertrophy and disintegration of podocytes, endothelium, fragments of intra-vascular cells, ×13 500.

 

В контрольных опытах со штаммами СГG148 и Cowan I встречались лишь минорные изменения без деструкции гломерул, что подтверждает ведущую роль IgGFc-белков СГА в инициации АPSGN. Все последующие эксперименты подтверждали эти результаты [4, 5, 6, 10]. В следующих опытах изучали нефритогенную активность СГА типа М22 (AL168), имеющего два Fcγ-белка (Mrp и Emm), а также его мутанты, дефицитные по обоим или по одному М-белку (табл. 2) [9, 10, 20].

 

Таблица 2. Патологические сдвиги в почечной ткани кроликов, вызываемые исходным штаммом СГА типа М22 (AL168) и его мутантами

Table 2. Pathological changes in rabbits caused by parenteral and mutant GAS M22 type strains

Штамм М22 и его мутанты* Parenteral and mutant* M22 strains	Связывание IgG (%) IgG binding (%)	Число кроликов с гломерулонефритом/число использованных кроликов Number of rabbits with glomerulonephritis/total number of rabbits	Титры антител к IgG человека после введения культур на сроках Anti-human IgG antibody titers after GAS inoculation
			6 недель 6 weeks	8 недель 8 weeks
mrp+emm+	34, 0	4/4	1:160	1:160–1:320
mrp–emm–	3, 0	0/4	> 1:10	> 1:10
mrp+emm–	16, 0	4/7	1:80	1:20–1:160
mrp–emm+	13, 0	7/8	1:40–1:160	1:80–1:160

Примечание. *Streptococcus pyogenes типа М22 (штамм AL168) и его изогенные мутанты по М белку были получены от профессора G. Lindahl (Department of Laboratory Medicine, Lund University, Lund, Sweden). Метод получения изогенных мутантов и их характеристика описаны в статье A. Thern c cоавт. [88].

Note. *Streptococcus pyogenes type M22 (strain AL168) and its isogenic M protein mutants were courtesy of Professor G. Lindahl (Department of Laboratory Medicine, Lund University, Lund, Sweden). A. Thern et al. described the method to obtain isogenic mutants and their characteristics [88].

 

Результаты опытов вновь указывали на связь Fcγ-белков СГА с механизмом инициации АPSGN и соответствовали картине мембранозно-пролиферативного гломерулонефрита. Обнаруживались депозиты С3-комплемента, IgG и продукция провоспалительных цитокинов TNFα и IL-6. В отдельных случаях процесс охватывал и область проксимальных канальцев.

Близкие по характеру изменения выявлены при изучении нефритогенности штаммов типа М12 (табл. 3) [6, 10].

 

Таблица 3. Способность штаммов СГА типа М12 индуцировать гломерулонефрит у кроликов

Table 3. The ability of GAS strain type M12 to induce rabbit glomerulonephritis

Штамм М12 Strain M12	Источник штамма Strains source	Связывание иммунных комплексов (%) Binding of immune complexes (%)	Титры анти-IgG Titers of IgG	Депозиты IgG и C3 IgG & C3 deposits	Продукция TNFα, IL-6, IL-1β Production of TNFα, IL-6, IL-1β	Развитие  гломерулонефрита Development of APSGN
1800	Референс Reference	43, 5%	1:320	+	+	+
257	Клинический Clinical	37, 4%	1:160	+	+	+
305	Клинический Clinical	5, 7%	< 1:10	–	–	–

 

Указанные в табл. 3 клинические штаммы были произвольно выбраны из 21 штамма, выделенных от больных АPSGN, и различались по Fc-связыванию иммунных комплексов. Позитивный по этому признаку штамм 257 индуцировал анти-IgG-антитела против IgG человека, за которыми следовали описанные выше изменения [6]. Штамм 305 не связывал иммунные комплексы и не обладал нефритогенностью.

Значимые данные в пользу обсуждаемого вопроса получены при изучении активности очищенных М (или IgGFc-связывающих) белков. Они оказались способны связывать нативный IgG человека, индуцировать продукцию анти-IgG-антител против IgG человека, и вызывать иммунное воспаление ткани с последующим развитием АPSGN в эксперименте [18]. Белковые препараты были выделены из СГА типа М22 и его мутантов, лишенных либо Emm, либо Mrp Fcγ-белков. Бактерии разрушали ультразвуком, дезинтеграты очищали хроматографически на колонках IgG-Sepharose 6 FF. Их вводили животным дважды внутрикожно с интервалом в 3 недели (по 0, 35 мг в 0, 2 мл неполного адъюванта Фрейнда; еще через 2 недели инъекцию повторяли, но без адъюванта. Результат приведен в табл. 4 и на рис. 4. Они указывают на то, что нефритогенность присуща IgGFc-связывающим белкам СГА, но не коммерческим IgGFc-белкам иного бактериального происхождения (протеины А и G) [18].

 

Таблица 4. Действие очищенных IgGFc-связывающих белковых препаратов СГА на гломерулы почки иммунизированных кроликов

Table 4. The effect of purified IgG Fc-binding proteins of GAS on kidney glomeruli of immunized rabbits

IgGFc- cвязывающие белки IgGFc - binding proteins	Титры анти-IgG антител Titers of anti-IgG Abs	Депозиты  C3 и IgG C3 and IgG deposits	Провоспалительные цитокины Production of proinflammatory cytokines			Число кроликов с APSGN/число использованных кроликов Number of rabbits with APSGN/total number of rabbits
			IL-1β	IL-6	TNFα
Emm	1:20–1:80	+	+	+	+	2/3
Mrp	1:40–1:80	+	+	+	+	2/4
Emm+Mrp+	1:160–1:320	+	+	+	+	3/3
Protein A	1:10–1:20	–	–	–	–	0/3
Protein G	1:10–1:40	–	–	–	–	0/3

 

Рисунок 4. Изменения в гломерулах кроликов, вызванные очищенными Fcγ-связывающими белками (Emm+Mrp+), выделенными из Streptococcus pyogenes М22, штамма AL168

Figure 4. Altered rabbit glomeruli induced by purified Fcγ-binding proteins (Emm+Mrp+) isolated from Streptococcus pyogenes M22 (strain AL168)

Примечание. A — депозиция IgG; ×850; Б — Экспрессия TNFα, х650; В — синтез IL-6, ×850; Г — синтез IL-1β; ×850; Д — депозиция С3-комплемента в интерстициальной зоне гломерул, ×850; Е — cклероз и атрофия капилляров; окраска гематоксилин-эозином, ×450.

Note. A — IgG deposits; ×850; B — TNFα expression, ×650; C — IL-6 synthesis, ×850; D — IL-1β synthesis; ×850; E — C3 complement deposited in the interstitial zone of glomeruli, ×850; F — sclerosis and capillary atrophy; stained with hematoxylin-eosin, ×450.

 

Таблица 5. Ингибирующий эффект Fc-фрагментов IgG на развитие гломерулонефрита

Table 5. Inhibitory effect of IgG Fc fragments on developing of glomerulonephritis

Штамм СГА Strain of GAS	Фрагмент IgG Fragment of IgG	Число кроликов с гломерулонефритом/число использованных кроликов Number of rabbits with glomerulonephritis/total number of rabbits
М1/40–58	IgG Fc человека Fc-fragment of human IgG	0/4
	IgG Fc кролика Fc-fragment of rabbit IgG	1/10
	IgG Fab кролика Fab-fragment of rabbit IgG	4/5
	PBS (контроль) PBS (Control)	5/5

 

В следующих экспериментах нам удалось показать, что развитие экспериментального гломерулонефрита у кроликов можно подавить либо ослабить с помощью Fc-фрагментов IgG человека или кролика, но не Fab-фрагментов (табл. 5) [4, 18, 19].

Теоретически допустимыми являются два пути подавления процесса в почечной ткани, а именно:

а) Fc-фрагменты IgG блокируют IgGFc-связывающую активность вводимых бактерий и, тем самым, ингибируют образование аутоантигенов и продукцию анти-IgG-аутоантител;

б) Fc-фрагменты IgG блокируют тканевые Fcγ-рецепторы, препятствуя развитию иммунного воспаления и экспрессии медиаторов воспаления.

О способности Fc-фрагмента IgG подавлять развитие экспериментального гломерулонефрита у крыс первыми сообщили испанские исследователи [37]. Данная работа имела несомненную практическую направленность. В этом плане приведенные выше эксперименты важны в связи с возможностью использования препаратов IgG и его Fc-фрагмента с целью профилактики АPSGN при СГА-инфекции, а также служат еще одним доказательством роли Fcγ-связывающих М-белков в патогенезе PSGN. Дополнительно необходимо изучить механизм данного эффекта Fc-фрагментов IgG и ответить на вопрос: могут ли они конкурировать с бактериальными и тканевыми Fcγ-рецепторами.

Следует обратить также особое внимание на предлагаемую специалистами возможность использования стрептококковых IgG-деградирующих ферментовt IdeS и EndoS в терапевтических целях для разрушения циркулирующих аутоантител при почечной патологии [82, 83, 90].

Результаты опытов, в которых сопоставлялась активность штаммов генотипа emm12, выделенных от больных скарлатиной и АPSGN, c активностью «носительских» штаммов того же генотипа, показали, что первые в отличие от вторых связывали иммунные комплексы, то есть обладая Fcγ-рецепторами, индуцировали анти-IgG-антитела и формирование очагов иммунного воспаления, и в итоге приводили к мезангиально-пролиферативному гломерулонефриту.

Сравнительное изучение нефритогенности штаммов СГА, выделенных от больных и от носителей, было продолжено и позволило дать им оценку на примере не только штаммов генотипа emm12, но и генотипа emm1, связывающих IgG человека и кролика. При испытании 18 штаммов СГА М-типов 1 и 12, выделенных от больных, с использованием морфометрического анализа получены следующие усредненные результаты. Все штаммы связывали мономерный IgG либо искусственные иммунные комплексы в пределах 30–40%, индуцировали синтез анти-IgG-антител к IgG человека и образование иммунных комплексов, депозицию IgG и С3-комплемента, а также продукцию провоспалительных цитокинов. Штаммы от носителей подобных изменений в ткани не вызывали. Сам процесс в почках оценивали как мембранозно-пролиферативный гломерулонефрит [5].

В данной работе мы поначалу столкнулись с трудно объяснимым явлением — некоторые штаммы emm-генотипов 1 и 12, выделенные от здоровых лиц, не были способны связывать ни мономерный IgG, ни иммунные комплексы, хотя и содержали гены IgGFcR-белков. Возможное объяснение этому было найдено в литературе [35]. Авторы описали носительство СГА, имеющих делецию в регуляторном гене Mga-регулона, в связи с чем они были лишены способности синтезировать М-белки, а, следовательно, и IgGFc-связывающие эпитопы.

Значительный интерес представляет результат эксперимента по индукции гломерулонефрита у кроликов посредством препарата рекомбинантного Fcγ-белка СГА. Для его получения в качестве донора emm-гена был выбран штамм 1800 генотипа emm12, как наиболее стабильный по связыванию иммунных комплексов, индукции анти-IgG-антител и признакам поражения почечной ткани. Генетический материал был клонирован в плазмидном векторе pQE30 и трансформирован в штамм E. coli. Очищенный на колонке с Ni-Sepharose рекомбинантный белок был введен трем кроликам. Из трех подопытных животных выраженные признаки поражения в корковом и медуллярном слоях почек наблюдались у одного кролика, у двух других они носили абортивный или негативный характер. Титры антител к IgG были наиболее высокими именно у кролика с экспериментальным гломерулонефритом. У этого кролика были выявлены также выраженные депозиты IgG и С3 компонента комплемента. Морфологические изменения в почечной ткани были аналогичны APSGN (рис. 5) [8]. Этот результат служит прямым доказательством роли IgGFc-рецепторных белков СГА в генезе гломерулонефрита.

 

Рисунок 5. Гистологические изменения, обнаруженные в почке кролика после инъекции рекомбинантного Fcγ-белка из штамма Streptococcus pyogenes генотипа emm12

Figure 5. Histological changes detected in rabbit kidney after injection with recombinant Fcγ-protein derived from the GAS strain genotype emm12

Примечание. A — в корковом слое видны патологически измененные клубочки, полости капсулы расширены или сдавлены, некроз и атрофия в капиллярных петлях: деструкция наблюдается в проксимальных канальцах; Б — стенка канальцев утолщена и отечна или атрофична; эпителиальные клетки просвета канальцев с признаками некроза; в просветах обнаруживаются белковые массы; В — лимфоцитарные инфильтраты; в них преобладают мелкие и средние лимфоциты, незрелые и зрелые плазматические клетки. А, Б — окрашивание гематоксилин-эозином, А — ×250; Б — ×500; В — иммуногистохимическое окрашивание, ×750.

Note. A — pathologically altered glomeruli are visible in the cortical layer, capsule cavities are expanded or compressed, necrosis and atrophy in capillary loops, destruction in the proximal tubules is observed; B — the tubule wall is thickened and edematous or atrophic. Epithelial cells of the tubular lumen with signs of necrosis; protein masses are detected; C — lymphocytic infiltrates are detected dominated by small- and medium-sized lymphocytes, immature and mature plasma cells. A, B — stained with hematoxylin-eosin, A — ×250; B — ×500; C — immunohistochemical staining, ×750.

 

Таким образом, существенным моментом инициации развития APSGN при введении животным IgGFcR-позитивных СГА оказался феномен неиммунного связывания IgG. Именно он вызывал: антигенное преобразование собственных Fc-связанных IgG животного в аутоантиген; продукцию и накопление анти-IgG-антител, специфичных к IgG человека и кролика; а также образование иммунных комплексов. Эти начальные условия явились абсолютно необходимыми или обязательными для моделирования АPSGN. При этом, титры анти-IgG-антител к IgG человека могли колебаться в широком диапазоне — от 1:40 до 1:640 — независимо от присутствия анти-IgG-антител к IgG кролика. Эти рассуждения проверены путем многократного повторения опытов с разными типами СГА и разным числом штаммов разных emm-генотипов. В естественных условиях СГА-инфекции человека все эти процессы будут интенсивнее в силу активности размножающихся и жизнеспособных (а не убитых в эксперименте) бактерий. Очевидно, что АPSGN многогранен и не ограничивается перечисленным. Для него типичны антитела против разных продуктов Streptococcus pyogenes самой разной функциональной направленности. Что же касается их участия в инициации процесса, то это свойство присуще лишь антителам против аутоантигенов, входящих в состав иммунных комплексов в достаточно высокой концентрации, превышающей физиологический порог непереносимости. Мы допускаем, что масштаб начального повреждающего действия иммунных комплексов и комплемента может оказаться небольшимени Но если за этим последуют действия энзиматически активных продуктов стрептококка (SpeB, Ska) [41, 63] и «хозяина» (Pla) [86], то аутоантигенами станут белковые структуры, образующиеся в результате деструкции и дегенерации почечной ткани. В контексте этого, присутствие на бактериях IgGFc-рецепторных белков является фактором нефритогенности СГА, а анти-IgG-антитела и их иммунные комплексы, несущие по две молекулы IgG, служат его инструментом с триггерной функцией. Логика такого заключения позволяет лучше представить и понять сложную последовательность событий, ведущих к развитию патологии. Исследования, ставящие целью выявить инициирующее звено в процессе, методологически оправданы, ибо направляют мысль на поиск средств и методов терапии и профилактики, особенно когда этиопатогенез заболевания нуждается в коррекции.

На актуальность вопроса об инициирующей роли Fc-рецепции IgG в генезе АPSGN также указывает работа, в которой авторы моделировали процесс на мышах путем введения им антител к базальной мембране гломерул. Для лечения мышей использовали энзимы СГА: IgG-деградирующий фермент (IdeS) и эндогликозидазу (EndoS), гидролизующие Fc-фрагменты IgG [85]. При этом снижалась реакция воспаления за счет подавления депозиции С3-комплемента и ослабления лейкоцитарной инфильтрации гломерул [90].

Установлено, что иммунизация кроликов IgGFcR-позитивными штаммами, в отличие от негативных, сопровождается высокими титрами анти-IgG-антител [14, 22, 38, 50]. Эти антитела способны к агрегации и образованию активирующих комплемент комплексов, стимулирующих выброс провоспалительных цитокинов и простагландинов. Таким недавно виделся и патогенез ревматоидного артрита [24, 62]. Он связан с отложениями ревматоидного фактора на синовиальной оболочке суставов и последующим ее воспалением, что возможно указывает на общность отдельных звеньев в развитии АPSGN и ревматоидного артрита.

Можно выделить три подхода к моделированию APSGN in vivo:

• в первом животным вводят различными путями живые СГА; при этом идентификация действующего начала затруднена и проблему пытаются решить использованием мутантных по разным признакам линий бактерий;
• во втором — животным вводят убитые СГА, с которых предварительно удален чужеродный иммуноглобулин; при этом действующим началом могут служить лишь структурные элементы бактерий; также показано использование мутантных линий СГА;
• в третьем — животным вводят высокоочищенный микробный белок, «подозреваемый» в инициации патологического процесса.

Существуют и другие подходы. Например, гломерулонефрит индуцировали у крыс введением антител к базальной мембране гломерул (GBM) [46]. При этом цепочка реакций включала: экспрессию Fcγ-рецепторов на макрофагах; связывание анти-GBM-антител; стимуляцию лейкоцитов. В другой работе при введении анти-GBM антител АPSGN у мышей развивался с участием тканевых Fcγ-рецепторов и комплемента [71]. Поражение гломерул наступает при накоплении анти-GBM-антител, что подтверждает анализ биоптатов от больных [74]. IgG откладывался на GBM в виде серповидных или сегментарных скоплений из анти-IgG-антител; вокруг депозитов отмечались признаки воспаления, отек и лимфоцитарная инфильтрация.

Работы последних лет, несмотря на условность схем моделирования, подтвердили роль IgGFc-рецепторных белков в инициации АPSGN при введении животным убитых IgGFcR-позитивных СГА. Такой подход исключал из числа кандидатов в инициирующие факторы большую группу бактериальных внеклеточных агентов. Стрептокиназа и цистеиновая протеиназа исключались по этой причине, а плазминовый рецептор и белки SCM — в силу их предполагаемого присутствия в IgGFcR-негативных штаммах.

В 2016–2021 гг. были опубликованы крупные обзоры по проблеме патогенеза APSGN, в которых авторы выделили ряд перспективных направлений исследования по данной теме, среди которых упоминается и феномен стрептококковой IgGFc-рецепции [59, 75, 76]. Во втором обзоре B. Rodriguez-Iturbe [75] откровенно говорит о том, что зарубежная наука в этом вопросе упустила шанс сказать свое слово о реальном факторе нефритогенности и вызываемых им реакциях.

Заключение

В данном обзоре мы постарались подробнее остановиться на начальной стадии острого постстрептококкового гломерулонефрита, на природе его пусковых звеньев, рассчитывая пробудить интерес к данной проблеме с целью изучения механизмов неиммунного связывания иммуноглобулинов патогенными микроорганизмами в постинфекционной патологии. Нестандартный взгляд на патогенез постинфекционных осложнений СГА-инфекции может позволить, в отличие от иных подходов, по-новому подойти к их профилактике или лечению, что подчеркнет перспективность приведенных представлений.

 

Данный аналитический обзор посвящен памяти нашего Научного Руководителя и Учителя, Артема Акоповича Тотоляна, ушедшего из жизни 16 марта 2023 г. Идея написать такой обзор принадлежала ему.

Мы, авторы, попытались реализовать предлагаемые им теоретические обоснования механизмов развития постстрептококкового гломерулонефрита, а также выводы и заключение в виде представленного вашему вниманию обзора.

About the authors

Larisa A. Burova

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: lburova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7687-2348
Scopus Author ID: 7003982261

MD, Dr. Sci. (Med.), Leading Research Associate, Department of Molecular Microbiology

Russian Federation, 197376, St. Petersburg, Academic Pavlov str., 12

Alexander N. Suvorov

Institute of Experimental Medicine

Email: alexander_suvorov1@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2312-5589
Scopus Author ID: 7101829979

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Head Department of Molecular Microbiology

Russian Federation, 197376, St. Petersburg, Academic Pavlov str., 12

Peter V. Pigarevsky

Institute of Experimental Medicine

Email: pigarevsky@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5906-6771
Scopus Author ID: 55404484800

Dr. Sci. (Biology), Head Department of General Morphology

Russian Federation, 197376, St. Petersburg, Academic Pavlov str., 12

Artem A. Totolian

Institute of Experimental Medicine

Email: totolyan@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3310-9294
Scopus Author ID: 7004990713

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor, Academician RAS, Chief Research Associate, Department of Molecular Microbiology

Russian Federation, 197376, St. Petersburg, Academic Pavlov str., 12

References

Supplementary files