Активация макрофагов
Макрофаги и моноциты являются полипотентными клетками, по способности изменять функциональные показатели мононуклеарные фагоциты можно смело поставить на второе место вслед за стволовыми клетками.
Уже выходящие из костного мозга в кровоток моноциты создают обширную гетерогенную популяцию клеток разной степени зрелости [141]. Попадая в ткани, моноциты приобретают черты среды обитания, дифференцируясь в органо- и тканеспецифические макрофаги [1578]. В свою очередь, в тканях под действием цитокинов, гормонов или факторов экзогенного происхождения макрофаги значительно изменяют свое функциональное состояние посредством примирования, активации или деактивации [1063, 1175]. Захватив большие количества модифицированных липопротеинов в области атеросклеротической бляшки, макрофаг может трансформироваться в пенистую клетку [674]. Однако наиболее впечатляющие видоизменения этих клеток можно увидеть в области гранулематозного воспаления, где макрофаги из агрессивных охотников за микробами могут превратиться в инертные по ряду показателей эпителиоидные клетки, в гигантские многоядерные клетки или дендритные клетки, эффективно представляющие антигены [141, 462, 1578].Высокая морфофункциональная гетерогенность мононуклеарных фагоцитов значительно осложняет выявление взаимосвязи их состояния с определенными этапами и особенностями течения воспалительного процесса, в котором они, несомненно, играют ключевую роль. Это также касается персистенции внутриклеточных микроорганизмов, в частности Mycobacterium tuberculosis или M. avium, которая во многом зависит от состояния клетки хозяина. Сложность и неясность механизмов биотрансформаций макрофагов заставляет исследователей идти на определенные упрощения и из всей многогранности и многоликости мононуклеарных фагоцитов вычленять какие-то главные элементы, которые можно было бы связать с течением конкретного патологического процесса.
Сегодня признается существование по крайней мере трех разных механизмов изменения функционального состояния макрофагов в результате воздействия цитокинов, гормонов и микроорганизмов, из них наиболее хорошо исследованы классический и альтернативный пути активации, а также процесс деактивации [1063, 1152, 1175].Активация макрофагов (классический путь) и их способность изменять свою микро- бицидную эффективность под действием бактериальных антигенов и факторов гуморального иммунитета была показана в 1960-х гг. при изучении повышенной резистентности мышей к инфицированию одними внутриклеточными микробами (Listeria monocytogenes, Brucella abortus, M. tuberculosis) после их предварительной иммунизации другими [1067]. Взаимодействие с бактериями или низкими концентрациями бактериальных липополисахаридов (ЛПС) и пептидогликанов активирует макрофаги и повышает их микроби- цидный потенциал. Аналогичное действие оказывают цитокины 1 типа: интерферон-γ, фактор некроза опухолей-α (ФНО-α), интерлейкин-ф (ИЛ-ф), гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ), ИЛ-12, ИЛ-18, ИЛ-23, которые активируют макрофаги и переводят их в так называемое состояние M1 [712, 1063, 1152]. Классическими активаторами считаются интерферон-γ и ФНО-α, при этом процесс носит дискретный характер, т. е. интерферон-γ примирует макрофаги, а ФНО-α уже активирует их [1175]. Эффект ИЛ-12, ИЛ-18 и ИЛ-23 на макрофаги может быть опосредован усилением синтеза интерферона-γ. В результате перехода макрофагов в активное состояние М1 изменяется экспрессия около 25 % определяемых генов. При классической активации значительно повышается микробицидный потенциал макрофагов за счет усиления синтеза активных форм кислорода и азота (О2 и NO·), которые, как известно, на 90 % определяют цитотоксическое действие фагоцитирующих клеток [142, 147].
Концепция альтернативной активации макрофагов была предложена в 1992 г. с целью показать фенотипические отличия макрофагов, полученных при активирующем действии ИЛ-4 и деактивирующем действии ИЛ-10 [1560].
Первоначально действие Т-хелперных цитокинов 2 типа на макрофаги при аллергических и паразитарных инфекциях рассматривалось как деактивирующее, аналогично действию ИЛ-10 и глюкокортикоидов. Однако исследования на макрофагальных культурах ясно показали, что цитокины 2 типа, такие как ИЛ-4 и ИЛ-13, активируют макрофаги и переводят их в состояние М2, отличное от состояния М1 по характеру рецепторного аппарата, метаболическим и секреторным параметрам [674, 1175]. Такой переход получил название альтернативной активации, при этом трансформацию моноцитарных клеток в состояния М1 или М2 иногда называют поляризацией [1093, 1152]. При альтернативной активации макрофаги проявляют повышенную эндоцитарную и фагоцитарную способность, однако микробицидная функция таких клеток снижена. Ряд других цитокинов 2 типа, в частности ИЛ-5, ИЛ-21, ИЛ-25 и TGF-β, могут либо прямо, либо опосредованно (через усиление синтеза ИЛ-4 и ИЛ-13) индуцировать альтернативную активацию макрофагов [674, 1313, 1397]. Геномный микроанализ позволил идентифицировать 4215 генов (32 % анализируемых генов), экспрессия которых изменялась после 24-часовой инкубации перитонеальных макрофагов мыши с ИЛ-4 [1742].Считается, что необходимое для завершения воспалительного процесса деактивирующее действие на макрофаги оказывают ИЛ-10 и глюкокортикоиды [735, 1063]. Сегодня нет достаточно четких критериев изменения путей активации макрофагов и их деактивации. Культивирование человеческих моноцитов в течение 3—4 дней или мышиных макрофагов в течение суток с разными цитокинами вызывает характерные морфологические изменения и экспрессию специфических рецепторов на клеточных мембранах, последующее культивирование с другими цитокинами приводит к изменению морфофункциональных показателей [1339, 1577]. Эти результаты позволяют утверждать, что активация макрофагов является обратимым процессом и клетки из состояния М1 могут переходить в состояние М2. При совместном культивировании человеческих моноцитов с интерфероном-γ или ЛПС и глюкокортикоидами примирующий эффект интерферона-γ и ЛПС был более выражен по сравнению с деактивирующим действием глюкокортикоидов [1591].
Сходство по многим показателям действия глюкокортикоидов с действием ИЛ-4 позволяет считать, что глюкокортикоиды вызывают альтернативную активацию макрофагов [1175]. Хотя глюкокортикоиды подобно цитокинам 2 типа ингибируют продукцию NO· [311], однако анализ синтеза компонентов внеклеточного матрикса, металлопротеиназ, а также фагоцитарной активности макрофагов человека под действием ИЛ-4 и дексаметазона показывает, что данные соединения действуют антагонистично [678]. Это означает, что активированные состояния макрофагов, полученные под действием ИЛ-4 и глюкокортикоидов, принципиально различаются.Комплексы иммуноглобулина G, действующие через рецепторы TLR (Toll-like receptor), индуцируют синтез ИЛ-10, который может как активировать мононуклеарные фагоциты по альтернативному [678] или II типу [1175], так и деактивировать их [1063]. В макрофагах из костного мозга рекомбинатный ИЛ-10 синергично с интерфероном-γ и ФНО-α усиливал экспрессию гена NO-синтазы и повышал продукцию NO· [492]. Таким образом, понятия примирования, активации и деактивации макрофагов достаточно условны, поэтому эффект многих воздействий, особенно in vivo, может быть отнесен к разным явлениям. В последних работах, посвященных данному вопросу, предлагается выделять следующие фенотипические состояния макрофагов: состояние М1, формируется по классическому пути активации при действии провоспалительных цитокинов (интерферон-γ, ФНО-α, ΗΠ-1β) и бактериальных липополисахаридов; состояние М2а, индуцируется цитокинами Th2 (ИЛ-4 и ИЛ-13); состояние М2Ь, формируется при действии агонистов к TLR-рецепторам; состояние М2с, вызывается действием ИЛ-10 и глюкокортикоидных гормонов [667, 1103].
Классический и альтернативный пути активации макрофагов различаются большим числом индуцированных и супрессированных генов. Функция многих белков, кодируемых этими генами, сегодня не ясна. При классической активации снижается количество маннозных рецепторов, которые служат для связывания концевых остатков маннозы и фукозы гликопротеинов и гликолипидов микробных мембран [1175].
При альтернативной активации, напротив, количество маннозных рецепторов возрастает, повышается также содержание скэвинджер-рецепторов классов А и В, которые служат для связывания модифицированных липопротеинов (табл. 4). В человеческих макрофагах, полученных культивированием моноцитов, интерферон-γ ингибировал экспрессию скэвинджер-рецепторов класса А и препятствовал формированию пенистых клеток [649]. Вместе с тем интерферон-γ повышал экспрессию рецепторов для нативных липопротеинов низкой плотности, в то время как TGF-β снижал [524]. Трансмембранный гликопротеин CD36 с молекулярной массой 88 кДа является скэ- винджер-рецептором класса В и связывает тромбоспондин 1, коллаген, окисленные липопротеины низкой плотности, а также подвергшиеся апоптозу нейтрофилы. Считается, что CD36 служит главным рецептором для липопротеинов, модифицированных активными формами азота [1334]. При этом цитоплазматический С-концевой домен CD36 может ингибировать активацию ядерного фактора транскрипции NF-кВ (nuclearТаблица 4