Апоптоз и туберкулезное воспаление

С позиций сегодняшних знаний принято различать две основные формы клеточной гибели: апоптоз и некроз. Апоптоз (от греч. άπό — «от, из, с» и πτωσις — «падение», в сочетании означающих опадание лепестков цветка или листьев деревьев) представляет собой запрограммированную форму клеточной гибели — в отличие от некроза [195].

воспаления и не вызывает повреждений соседних клеток и тканей организма [78]. Таким образом, наличие или отсутствие воспалительного процесса у животных может служить признаком гибели клеток посредством апоптоза или некроза [140].

Важность апоптоза для формирования и сохранения структуры многоклеточного организма не вызывает сомнений, однако он играет существенную роль и в защите от бактериальных и вирусных инфекций: инфицированные клетки, совершая суицид, уменьшают общую популяцию патогенных микроорганизмов. При этом необходимо отметить, что апоптоз — достаточно быстрый процесс, весь цикл изменений клетка может пройти всего за 30 минут. Впервые важность формы клеточной гибели для защиты от микобактерий была показана в 1994 г. на культурах моноцитов/макрофагов, инфицированных БЦЖ (1 бактерия на клетку), усиление апоптоза добавлением АТФ снижало количество жизнеспособных бактерий в культуре, усиление некроза не давало такого эффекта [1163].

Основная часть исследований взаимодействия микобактерий с клетками выполнена на макрофагах, полученных культивированием в течение 4—8 дней моноцитов крови. Вместе с тем особого внимания заслуживают альвеолярные макрофаги, которые являются главным убежищем для сокрытия и развития M. tuberculosis, поэтому естественно, что их функциональное состояние и жизнеспособность влияют на развитие туберкулеза [923]. Апоптоз альвеолярных макрофагов прерывает внутриклеточный рост микобактерий, а также предотвращает распространение инфекции в результате заточения и разрушения патогена в апоптотических тельцах [619]. Исследование действия микобактерий в культуре альвеолярных макрофагов от здоровых людей показало, что слабовирулентные штаммы (M. tuberculosis H37Ra, M. bovis BCG, M. kansasii) индуцировали апоптоз, в то время как вирулентные штаммы (M. tuberculosis H37Rv, Erdman, выделенные из клинического материала M. tuberculosis BMC96,1 и M. bovis) не влияли или незначительно снижали жизнеспособность клеток [619, 874].

В развитии апоптоза и микробицидном действии фагоцитирующих клеток важную роль играют цитокины. В ответ на инфицирование M. tuberculosis альвеолярные макрофаги продуцируют фактор некроза опухолей-α (ФНО-α), росттрансформирующий фактор (TGF-β), интерлейкины (ИЛ) ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10 и ряд других цитокинов. Провоспалительные цитокины ФНО-α, ИЛ-ф и синтезируемый Т-лимфоцитами ин- терферон-γ вызывают экспрессию индуцибельной NO-синтазы и усиливают продукцию NO· [75, 961]. Существует обратная взаимосвязь: NO-радикалы в альвеолярных макрофагах вызывают экспрессию синтеза ИЛ-Ιβ и ФНО-α, возможно, через активацию фактора транскрипции NF-kB [1715]. Содержание провоспалительных цитокинов значительно увеличено в бронхоальвеолярной жидкости больных туберкулезом: в 33 раза — ФНО-α, в 18 раз — ИЛ-ф и в 11 раз — ИЛ-6 по сравнению со здоровыми людьми; в сыворотке уровень ФНО-α был повышен в 26 раз и ИЛ-6 — в 7 раз [1655]; рост содержания в сыворотке ФНО-α и ИЛ-6 при туберкулезе был неспецифичным и наблюдался при других хронических бактериальных инфекциях, в то время как повышение уровня интерферона-γ было более специфичным [1343]. Экзогенный ФНО-α в концентрации 100 ЕД/мл не влиял на жизнеспособность альвеолярных макрофагов в культуре, но усиливал апоптоз инфицированных M. tuberculosis H37Ra и M. tuberculosis H37Rv [873]. При низких соотношениях бактерии/фагоцит микобактерии индуцировали синтез ФНО-α, который ингибировал апоптоз моноцитов человека [564], в то время как высокие концентрации бактерий усиливали апоптоз [1333].

Так как в настоящее время АКМ рассматриваются как один главных внутриклеточных регуляторов пролиферации и апоптоза [36], то это значит, что либо вирулентные микобактерии имеют эффективные механизмы ингибирования АКМ, либо они влияют на ключевые процессы развития апоптоза.

В альвеолярных макрофагах митохондрии являются главными внутриклеточными источниками АКМ и участвуют в индукции апоптоза [195]. Анализ влияния вирулентных M. tuberculosis H37Rv и слабо вирулентных M. tuberculosis H37Ra микобактерий на функциональное состояние и морфологию митохондрий мышиных макрофагов показал, что в первые 24 часа после инфицирования в клетках повышался уровень АТФ, снижался внутримитохондриальный потенциал, одновременно на электронных фотографиях наблюдалось набухание митохондрий, снижалось в них содержание крист и плотности внутреннего матрикса [224]. Одновременно с этими изменениями при действии вирулентных H37Rv наблюдался выход из митохондрий цитохрома с. Белки семейства Bcl-2 защищают митохондрии от токсического действия АКМ и регулируют открытие мембранных пор. Инфицирование промоноцитарных клеток человека линии ТНР-1 и моноцитов человека M. tuberculosis H37Rv повышало синтез белка Mcl-1 из семейства Bcl-2, при этом максимальные значения (около 500 %) достигались при соотношениях бактерия/клетка от 0,4 до 4,0 и времени инкубации 24 часа [1535]. Инфицирование клеток слабовирулентным штаммом бактерий M. tuberculosis H37Ra, убитыми нагреванием бактериями M. tuberculosis H37Rv или частицами латекса не сопровождалось повышением экспрессии гена Mcl-1 и увеличением синтеза Mcl-1. Ингибирование антисенсом репликации мРНК белка Mcl-1 значительно усиливало апоптоз клеток в ответ на инфицирование M. tuberculosis H37Rv и снижало внутриклеточное размножение микобактерий.

Нейтрофилы играют важную роль при развитии острой туберкулезной инфекции, они первыми мигрируют в очаг инфекции, фагоцитируют и убивают микобактерии, синтезируют цитокины и хемокины, привлекающие и активирующие другие клетки иммунной системы. В отличие от макрофагов спонтанный апоптоз нейтрофилов человека в равной степени усиливался как вирулентными (штамм ffi7Rv), так и ослабленными (штамм ffi7Ra) M. tuberculosis [1312]. Индуцированный микобактериями апоптоз нейтрофилов сопровождался активацией каспазы-3 и увеличением соотношения про- и антиапоптогенных Bcl-2 белков (Bax/Bcl-x_L), ингибирование дифенилениодони- ем NADPH-оксидазы и введение в среду низкомолекулярных антиоксидантов (глутатион, N-ацетилцистеин) снижало индуцированный апоптоз. Интересной особенностью индуцированного M. tuberculosis апоптоза нейтрофилов являлось то, что фагоцитоз макрофагами апоптотических телец значительно повышал продукцию ФНО-α, чего не наблюдалось при поглощении телец после УФ-индуцированного апоптоза [1312]. В нейтрофилах больных активным туберкулезом легких наблюдалось двукратное снижение глутатионпероксидазы, активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы была снижена на 45 % по сравнению с группой здоровых лиц, в то же время активности глутатионредуктазы и супероксиддисмутазы изменялись незначительно [150]. Снижение активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы может являться причиной изменения спонтанной и стимулированной продукции АКМ, так спонтанная хемилюминесценция с люминолом нейтрофилов группы больных туберкулезом была 31,5 ± 5,6 мВ, в группе здоровых людей она составляла 79 ± 11,3 мВ, стимулированная зимозаном хемилюминесценция у больных была снижена на 40 % [150].