Immunodepressive and pathogenetic mechanisms in infectious allergy

Full Text

Введение

Заболеваемость инфекционной аллергией растет преимущественно за счет инфицирования Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Klebsiella pneumoniae, с усилением аллергического фона дрожжеподобными грибами рода Candida. При этом почти в 90% случаев аллергических реакций ставится диагноз «атопический дерматит», поскольку при инфекционной аллергии в ряде случаев увеличивается содержание IgE [5]. Механизм патогенетического действия реагинов реализуется путем повторного связывания антигенов с фиксированными на мембранах тучных клеток и базофилов IgE, вследствие чего происходит перекрестное сшивание FcR1 и выделение вазоактивных медиаторов, ответственных за развитие ранней фазы аллергии [4]. Концентрации IgE, составляя всего 0,002% от общего содержания в крови иммуноглобулинов у практически здорового человека, могут оставаться невысокими при диагнозах «атопическая бронхиальная астма», «атопический дерматит», «аллергический риноконъюнктивит» и т. д. Концентрации IgE повышаются не только при атопии, но и при онкопатологии, аутоиммунных болезнях, общем охлаждении и дефиците содержания IgA [1, 8, 9, 10, 11]. При аллергических реакциях регистрируется увеличение содержания внеклеточного пула различных рецепторных структур [8]. Представляет интерес сравнительный анализ соотношения частоты реакций IgE и шеддинга CD23 при инфекционной аллергии различной этиологии. В связи с вышесказанным целью работы является установление роли внеклеточного пула CD23 в патогенетических механизмах инфекционной аллергии.

Материалы и методы

В исследование были включены жители Архангельской области Российской Федерации от рождения и до 30 лет. В работе представлены результаты обследования 678 практически здоровых на момент обследования человек (545 женщин и 133 мужчин) и 1481 больных с диагнозом «инфекционная аллергия». Все исследования проводились с согласия волонтеров и в соответствии с требованиями документа «Хельсинкская декларация Всемирной медицинской ассоциации. Этические принципы проведения медицинских исследований с участием человека в качестве субъекта» (1964 г., с изм. и доп. от 2013 г.).

Количество клеток лейкограммы, моноцитограммы, лимфоцитограммы, нейтрограммы подсчитывали в мазках крови, окрашенных методом по Романовскому–Гимзе; моноцитограмму определяли по О.Н. Григоровой (1956), лимфоцитограмму — по методу И.А. Кассирского (1970), нейтрограмму — по методу Й. Тодорова (1968). Фагоцитарную активность нейтрофилов изучали с помощью тест-набора химической компании «Реакомплекс» (г. Чита). Выделение мононуклеаров из периферической крови проводили по методу A. Boymn (1976), фенотипирование лимфоцитов — в непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител («МедБиоСпектр», «Сорбент», Москва) и методом проточной цитометрии с помощью аппарата Epics XL (Beckman Coulter, США), реактивами Immunotech (Beckman Coulter, Франция). В сыворотке крови методом твердофазного ИФА с соответствующими реактивами определяли концентрацию IgA, M, G, E (Seramnum Diagnostica, Германия), содержание цитокинов IL-4, IL-6, IL-10, IFNγ, TNFα (Seramnum Diagnostica, Германия), ЦИК C1Q (Bühlmann, Германия) и ЦИК C3D, С1Q (DiaMetra, Германия), внеклеточного рецептора sCD23 (Bender MedSystems, Германия) на автоматическом иммуноферментном анализаторе Evolis (Bio-Rad, Германия). Математический и статистический анализ результатов исследования проводили на компьютере IBM/AT-Pentium IV с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel 2010 и Statistica 7.0 (StatSoft, США).

Результаты

Наиболее актуальными, на наш взгляд, проблемами, создаваемыми гиперергическими иммунными реакциями, являются проблемы стафилококковой инфекции и кандидоза (табл. 1). Частота инфицирования сегодня принимает угрожающие масштабы и не имеет тенденции к снижению. Частота выделения из кала золотистого стафилококка убедительна и не вызывает сомнений в причастности его к формированию указанного в таблице симптомокомплекса. Средние концентрации IgE в случаях их незначительного повышения не превышали 145 ед/мл, в то время как при истинной атопии показатели содержания реагинов колебались в пределах 550–3560 ед/мл.

 

Таблица 1. Клиническая симптоматика стафилококковой инфекции у детей в зависимости от продолжительности болезни (месяцы)

Table 1. Clinical symptoms of staphylococcal infection in children depending on the duration of the disease (months)

Изучаемые параметры Studying parameters	Аллергодерматит Allergic dermatitis n = 586	Назофарингит Nasopharyngitis n = 453	Бронхопневмония Bronchopneumonia n = 256	Бронхиальная астма Bronchial asthma n = 186
S. aureus, % (кол-во) S. aureus, % (quantity)	91,9 (539)	92,9 (421)	88,7 (227)	87,6 (163)
S. aureus, lg/г S. aureus, lg/g	2,86±0,23	2,79±0,26	3,86±0,31	4,21±0,38
Продолжительность Duration	4,56±0,56	4,39±0,63	23,45±2,58	28,28±2,23
Возраст, месяцы Age, months	4,97±0,35	5,64±0,56	31,55±2,24	35,81±1,87
IgE > 100 МЕ/мл, % (кол-во) IgE > 100 IU/ml, % (quantity)	54,3 (318)	54,9 (249)	85,2 (218)	92,5 (172)
Средние IgE, ед/мл Average IgE, U/ml	58,6±2,24	74,2±2,65	136,5±3,23	186,8±3,51
Анемия, % (кол-во) Anemia, % (quantity)	2,39 (14)	2,43 (11)	12,50 (32)	29 (15,59)
Нейтропения, % (кол-во) Neutropenia, % (quantity)	3,93 (13)	4,64 (21)	7,42 (19)	9,14 (17)
Жидкий стул, % (кол-во) Liquid stool, % (quantity)	67,24 (394)	71,74 (325)	38,28 (98)	40,86 (76)
Запоры, % (кол-во) Constipation, % (quantity)	23,03 (135)	26,71 (121)	46,09 (118)	65,69 (122)

 

Наличие большого банка данных и значительный период наблюдений в течение 27 лет позволил нам проанализировать исходы стафилококкового инфицирования с периода новорожденности до периода полового созревания (табл. 2).

 

Таблица 2. Динамика частоты регистрации симптомокомплекса при стафилококковой инфекции (%, кол-во)

Table 2. Dynamics of symptom complex detection frequency in patients with staphylococcal infection (%, quantity)

Симптомокомплекс Symptom complex	Возраст больных в динамике болезни Age of patients in the dynamics of the disease
	до 1 года up to 1 year n = 254	2–3 года 2–3 years n = 251	10–19 лет 10–19 years n = 128	25–30 лет 25–30 years n = 63
Атопический дерматит Atopic dermatitis	74,41 (189)	70,12 (186)	67,19 (86)	39,68 (25)
Назофарингит, аденоиды Nasopharyngitis, adenoids	63,21 (15)	95,22 (239)	87,50 (112)	50,79 (32)
Бронхит Bronchitis	19,41 (29)	21,12 (53)	28,91 (37)	34,92 (22)
Бронхиальная астма Bronchial asthma	1,18 (3)	1,99 (5)	16,41 (21)	9,52 (6)
Гастрит, энтерит Gastritis, enteritis	9,84 (25)	14,34 (36)	26,45 (32)	20,63 (13)
Гастродуоденит Gastroduodenitis	3,54 (9)	8,36 (21)	38,28 (49)	39,68 (25)
Колит Colitis	5,91 (15)	9,96 (25)	21,09 (27)	34,92 (22)
Гемоглобин < 110 г/л Hemoglobin < 110 g/l	4,33 (11)	3,98 (10)	13,28 (17)	12,69 (8)
Нейтрофилы < 2,0 × 109 кл/л Neutrophils < 2.0 × 109 cells/l	7,09 (18)	8,66 (22)	11,72 (15)	14,29 (9)
Дефицит фагоцитов Phagocyte deficiency	9,84 (25)	15,14 (38)	21,11 (46)	25,39 (16)
IgА в крови < 1,2 г/л IgA in the blood < 1.2 g/l	36,22 (92)	45,02 (113)	53,13 (68)	49,21 (31)
IgE > 100 МЕ/мл IgE > 100 IU/ml	33,46 (85)	39,04 (98)	40,63 (52)	41,26 (26)
Среднее содержание IgE, МЕ/мл The average content of IgE, IU/ml	58,6±0,34	54,2±0,69	126,5±1,2	132,8±2,1
Содержание S. aureus, lg/г S. aureus, lg/g	2,34±0,05	3,82±0,09	3,68±0,11	4,21±0,13

 

Как видно из представленных в таблице данных, проблемы инфекционной аллергии возникают у большинства обследуемых больных с хронической стафилококковой инфекцией, но характерные для атопии, очень высокие уровни содержания реагинов регистрируются исключительно редко. Повышение концентрации IgE ассоциировано с дефицитом IgА, что нами было показано ранее при различных проявлениях аллергии. Опасность заключается в том, что с продолжительностью болезни нарастает частота дефицита фагоцитарной защиты, нейтропении и анемии. Притом течение болезни усугубляется более тяжелыми формами клинического проявления от назофарингита к бронхопневмонии и бронхиальной астме. Золотистый стафилококк не просто сохраняется в кишечнике, он накапливается там и активно размножается. И если в первые годы течения болезни дело ограничивается периодическими нарушениями стула и болями в животе, то в более поздние сроки формируется стойкий симптомокомплекс гастродуоденита, а частота проявлений колита повышается практически в 4 раза. И в то же время сегодня широко распространена идея бессимптомного носительства золотистого стафилококка. Известно, что IgE являются типичными секреторными антителами, поэтому в период дефицита IgА происходит их компенсация реагинами [16].

Увеличение концентрации IgE при повышенных уровнях содержания CD23⁺ (> 0,6 × 10⁹ кл/л; в среднем 137,20±3,26 МЕ/мл) выше в 2 раза по сравнению с контролем (78,92±7,87 МЕ/мл) и в 5,4 раза выше (25,2±3,6 МЕ/мл) по сравнению с данными при низком уровне лимфоцитов CD23⁺ (менее 0,2 × 10⁹ кл/л, p < 0,05). Патологическим реакциям при инфекционной аллергии сопутствует резкое увеличение содержания sCD23 с аномально высокими их концентрациями (> 200 нг/мл) в 51,7% случаев, что сопровождается увеличением содержания в крови IL-10 и реагинов соответственно в 21,43 и 35,7% случаев на фоне дефицита фагоцитарной защиты в 85,7% и накопления ЦИК в 92,86%. Увеличение концентрации sCD23 (с 46,53±3,53 до 189,45±8,95 нг/мл) при инфекционной аллергии ассоциировано с повышением содержания лейкоцитов (c 5,40±0,59 до 7,08±0,30 × 10⁹ кл/л; p < 0,001) в периферической венозной крови за счет нейтрофилов (2,88±0,49 до 3,97±0,22 × 10⁹ кл/л; p < 0,001), моноцитов (c 0,26±0,05 до 0,46±0,04 × 10⁹ кл/л; p < 0,001), эозинофилов (c 0,10±0,04 до 0,31±0,08 × 10⁹ кл/л; p < 0,001) и базофилов (c 0,01±0,001 до 0,05±0,03 × 10⁹ кл/л; p < 0,001) без существенных отличий со стороны лимфоцитов (2,15±0,17 и 2,29±0,12 × 10⁹ кл/л). И только при повышении концентраций свободного рецептора к Fc-фрагменту увеличивается содержание IgE (с 78,92±7,87 до 137,20±3,26 МЕ/мл), Т-хелперов (c 0,49±0,05 до 0,63±0,03 × 10⁹ кл/л; p < 0,001), активированных Т-клеток с рецептором к IL-2 (c 0,37±0,04 до 0,76±0,04 × 10⁹ кл/л; p < 0,001) и молекул главного комплекса гистосовместимости класса II (c 0,44±0,04 до 0,70±0,03 × 10⁹ кл/л; p < 0,001), но снижается концентрация цитотоксических Т-лимфоцитов в 1,5 раза (c 0,57±0,07 до 0,37±0,07 × 10⁹ кл/л; p < 0,001).

Повышенные концентрации реагинов при инфекционной аллергии регистрировали у 35,71% больных, увеличение содержания CD23⁺ и sCD23 отмечено во всех этих случаях.

Обсуждение

Золотистый стафилококк является, безусловно, патогенным, вырабатывает сильнейшие экзотоксины, обладающие свойствами цитолизина, способного нарушить целостность любой клеточной стенки, разрушает эпителиоциты, повреждая слизистые оболочки любых органов, в том числе и кишечника, в котором накапливается при любой локализации стафилококкового воспаления. Нарастание частоты регистрации активизации антителообразования иммуноглобулинов данного класса происходит по мере увеличения продолжительности стафилококковой инфекции и прямо указывает на зависимость активизации реагинового механизма защиты от длительности инфекции. Частота регистрации анемии нарастает также в зависимости от длительности заболевания и концентрации золотистого стафилококка в кишечнике. Гемолитические свойства золотистого стафилококка известны, появление специфических IgE к энтеротоксинам А и В стафилококка установлено у 50% обследованных детей с атопией [12].

Известно, что многие патогенные бактерии, в то числе и Staphylococcus aureus, обусловливают антителообразование Ig данного класса. Повышение концентрации sCD23 ассоциируется со снижением содержания CD8⁺ и повышением концентраций IL-10, что, вероятно, и взаимосвязано. IL-10 считается основным естественным ингибитором иммунной реакции путем снижения экспрессии гена дифференцировочных молекул Т-, В-лимфоцитов и других клеток [13]. Параллельное повышение внеклеточного sCD23 и IgE объясняется тем, что мембранные формы рецептора сбрасываются только активированными клетками, а, следовательно, продуцентами реагинов. Активизация реагинового механизма усиливает иммунные реакции воспаления участием вазомоторных аминов базофилов и сильнейшего цитотоксического потенциала эозинофилов [12]. На активизацию секреции IgE реагируют нейтрофильные гранулоциты и моноциты, повышаются концентрации ЦИК [C1Q (IgG+IgM) и C3D] с активизацией системы комплемента и хемотаксиса в 92,86% случаев. Другими словами, проявляются все признаки воспаления. Во всех случаях аномально повышенных концентраций sCD23 установлен дефицит фагоцитарной защиты, в общем дефицит активно фагоцитирующих клеток выявлен в 85,71%. Известно, что дефектно низкий хемотаксис выявляется при повышенных уровнях сывороточных реагинов [14] за счет дефекта опсонизации. Реагины как цитофильные антитела ассоциированы преимущественно с секреторной активностью клеток, в том числе нейтрофилов и моноцитов [16]. ЦИК активируют участок, к которому присоединяется С3-компонент, образующиеся при этом С5а вызывают аккумуляцию и активизацию моноцитов, гранулоцитов, в том числе нейтрофилов, что приводит к высвобождению лизосомальных ферментов и продуктов перекисного окисления [3]. При контакте с кластерами миелоидного ряда происходит освобождение различных протеолитических ферментов и активных форм кислорода [7, 18], а также кислых гидролаз, катепсинов и коллагеназ [2]. Биологический смысл этого процесса, вероятно, заключается в удалении с поверхности клеток иммунных комплексов, реагинов, различных аутоантигенов и в данном случае — во включении внеклеточного пула рецептора к Fc sCD23 в механизм утилизации избытка IgЕ и ЦИК. Чрезмерная активизация указанных реакций приводит к некрозу клеток и формированию воспаления.

Заключение

Итак, у больных со стафилококковой инфекцией по мере продолжительности нахождения патогенного стафилококка в организме происходит значительное усугубление симптомокомплекса патологических реакций, формирование анемии, нейтропении и дефицита фагоцитарной защиты. При этом нарушение возрастного формирования иммунологической реактивности обусловлено реакцией естественного иммунодепрессанта IL-10 и проявляется дефицитом IgA, низким уровнем активности клеточно-опосредованной цитотоксичности Т-лимфоцитов. Реакции со стороны IgE можно рассматривать в качестве компенсирующих дефицит IgA и недостаточность цитотоксичности CD8⁺ способностью реагинов усиливать цитотоксичность антитело-зависимым путем. Повышение активности сбрасывания мембранных рецепторов активированными клетками объясняет увеличение внеклеточного пула рецепторных структур и формирование аномально высоких концентраций внеклеточных ЦИК. Необходимо учитывать, что sCD23 блокируют гуморальные IgE, что способствует агломерации клеток, привлечению фагоцитов и активизации системы комплемента [15]. Указанная реакция может быть дополнительным, а иногда и главным, патогенетическим механизмом [17].

About the authors

Liliya K. Dobrodeeva

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: ldobrodeeva@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-5080-6502

PhD, MD (Medicine), Professor, Honored Worker of Science, Head Researcher, Laboratory of Immunity Regulatory Mechanisms, Director

Russian Federation, 163000, Arkhangelsk, Lomonosov pr., 249

A. V. Samodova

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: annapoletaeva2008@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9835-8083

PhD (Biology), Leading Researcher, Head of the Laboratory of Immunity Regulatory Mechanisms, Institute of Natural Adaptations Physiology

Russian Federation, 163000, Arkhangelsk, Lomonosov pr., 249

References

Supplementary files