Гуморальные (связанные с антителами) механизмы иммунного повреждения клубочков

Разработка метода иммунофлюоресцентной микроскопии, а также использование с 60-х годов пункционной биопсии почек позволили выделить два иммунологических механизма развития гломерулонефрита у человека. Примерно у 5 % больных в клубочках выявляется непрерывное линейное отложение IgG вдоль стенок капилляров, соответствующее картине экспериментального нефрита, вызванного антителами к БМК. У 75—80 % пациентов обнаружено гранулярное или прерывистое отложение IgG (часто вместе с С3-компонентом системы комплемента) на клубочковых мембранах и в мезангии. У 10—15 % больных иммунные депозиты не выявляются.

Депозиты могут располагаться в различных отделах клубочковых капилляров — под эндотелием, внутри БМК, под эпителием, а также внутри мезангия.

Локализация депозитов во многом определяет морфологический и клинический тип нефрита, что, вероятно, связано с активацией различных систем медиаторов повреждения. Субэпителиальные депозиты характерны для острого постстрептококкового ГН, мембранозной нефропатии, субэндотелиальные — для мезангиокапиллярного ГН I типа, диффузного пролиферативного волчаночного нефрита; депозиты внутри БМК наблюдаются при MKTH II типа, а также при нефритах, связанных с антителами против БМК, в том числе при синдроме Гудпасчера, внутри мезангия — при IgA-нефропатии, геморрагическом васкулите Шен-лейна — Геноха.

Разделение иммунных заболеваний почек на две категории — анти-БМК-нефрит и нефрит вследствие отложения циркулирующих ИК — является упрощенным. Экспериментально доказано, что не только линейный, но и гранулярный тип иммунных депозитов может происходить от связывания антител с антигенными детерминантами собственных структур клубочков. В то же время гранулярные депозиты могут происходить вследствие не только отложения циркулирующих ИК, но и связывания антител с антигенами, которые ранее отложились в клубочке (локальное, in situ, формирование ИК).

Иммунные комплексы повреждают ткань пенек, активируя многочисленные взаимодействующие между собой системы медиаторов воспаления — гуморальные (системы комплемента, коагуляции, кининов, вазоактивных аминов, метаболитов арахидоновой кислоты) и клеточные (нейтрофилы, тромбоциты, моноциты-макрофаги, лимфоциты).

Депозиты могут формироваться различными механизмами. Экспериментально установлено, что мезангиальные и субэндотелиальные депозиты могут происходить в результате как отложения ЦИК, так и локального формирования ИК; субэпителиальные депозиты — следствие локального образования ИК, хотя не исключается, что низкомолекулярные циркулирующие ИК могут пересекать БМК и конденсироваться в депозиты в субэпителиальном пространстве капиллярной стенки клубочков.

Антительный (анти-БМК) гломерулонефрит. Антительный (анти-БМК) гломерулонефрит экспериментально воспроизводится в моделях нефротоксического нефрита у кроликов и крыс и аутоиммунного нефрита у баранов. Антитела направлены к антигену неколлагеновой части БМК (гликопротеину), часть из них также реагирует с антигенами базальной мембраны почечных канальцев и альвеол легких.

Классическая модель нефротоксического нефрита протекает в две фазы. Первая фаза (гетерологичная) развивается сразу же после соединения гетерологичных антител с антигеном БМК и связана с фиксацией и активацией комплемента и образованием хемотаксических факторов, привлекающих нейтрофилы к месту отложения антител. Активированные нейтрофилы выделяют лизосомальные протеолитические ферменты, повреждающие БМК. Вторая фаза (аутологичная) обусловлена выработкой аутологичных антител к чужеродному иммуноглобулину, фиксированному на БМК. В этой фазе наблюдаются наиболее тяжелые структурные повреждения БМК с развитием полулуний, массивной протеинурии и почечной недостаточности. Главным медиатором повреждения в этой фазе являются моноциты, которые инфильтрируют клубочки, а также формируют полулуния в полости капсулы Боумена (капсула клубочка), проникая туда вслед за фибрином через анатомические дефекты в БМК.

У человека анти-БМК-нефрит возникает как изолированное поражение почек или как системное заболевание с вовлечением в процесс почек и легких (синдром Гудпасчера), клинически в большинстве случаев он протекает как быстропрогрессирующий гломерулонефрит, хотя возможны и более мягкие варианты. Около 70 % больных имеют и антитела к базальной мембране почечных канальцев.

При иммунофлюоресценции антитела к БМК дают характерное линейное свечение иммуноглобулинов вдоль БМК. Преобладают антитела класса IgG, но иногда обнаруживаются IgA- или IgM-антитела. Эти же антитела обнаруживаются в циркуляции и могут быть элюированы из пораженных почек с помощью кислых буферов. Анти-БМК-антитела, выделенные из почек или сывороток больных, способны вызвать гломерулонефрит у человекообразных обезьян.

Иммунологический диагноз анти-БМК-гломерулонефрита базируется на иммунофлюоресцентном выявлении характерного отложения антител вдоль БМК. У 2/3 больных отложения иммуноглобулинов сопровождаются депозитами С3 и компонентов классического пути активации комплемента. Для исключения неспецифического связывания Ig с БМК иммунофлюоресцентный диагноз анти-БМК-гломерулонефрита должен быть подтвержден элюцией этих антител из ткани почек или их обнаружением в кровотоке. Циркулирующие антитела к БМК выявляются методом непрямой иммунофлюоресценции или более чувствительным радиоиммунным методом.

Хеймановский нефрит. Помимо антител к «классическому» антигену БМК, известны антитела к другим структурным антигенам почечных клубочков. Эти антитела обнаружены в экспериментальных моделях, но их аналоги, возможно, причастны к развитию некоторых случаев болезни человека. Хеймановский нефрит развивается спустя 6 нед после однократного введения крысам антигена, приготовленного из щеточной каемки тубулярного эпителия почек крыс (FxIA-антиген). Поражение почек проявляется нефротическим синдромом и морфологически соответствует мембранозной нефропатии человека с диффузными гранулярными депозитами IgG и С3, которые при ультраструктурном исследовании локализуются в субэпителиальном пространстве. Первоначально предполагалось, что откладываются ЦИК, образованные из FxIA и антител к нему. Однако недавно установлено, что антитела к FxIA непосредственно связываются с антигеном плазматической мембраны подоцитов, гликопротеином с молекулярной массой 330. Образующиеся в результате этого на поверхности подоцитов ИК подвергаются агрегации и сползают с мембраны клеток в субэпителиальное пространство, где конденсируются в электронно-плотные депозиты.

Анти-Thy-1-нефрит. Thy-1 — гликопротеин, присутствующий на клетках тимуса, головного мозга, а также мезангиальных клетках крыс. Введение анти-Thy-1-антител позволяет получить у крыс уникальную модель, во многом соответствующую мезангиопролиферативному ГН человека.

При однократном введении антител заболевание развивается в две фазы. Первая фаза (1—2-й дни) — повреждение и лизис мезангиальных клеток после связывания с ними антител, опосредуется комплементом (образованием МАС-комплекса мембранной атаки). Вторая фаза (4—14-й дни), соответствующая мезангиопролиферативному ГН, — выраженная пролиферация мезангиальных клеток, зависящая от инфильтрации клубочков тромбоцитами. Выявляются также нейтрофилы и моноциты, но их роль не определена. После однократного введения анти-Thy-1-антител происходит полное восстановление структуры клубочков, при повторных — очаговый гломерулосклероз.

Еще один вид антител вызывает спонтанный гломерулонефрит у кроликов. Антитела направлены к антигену, который локализуется в области контакта ножковых отростков подоцитов с БМК. Антитела с подобной специфичностью выявлены также у одного больного ГН. Антитела к ДНК непосредственно связываются с антигенными структурами в клубочках почек мышей, что позволяет предполагать аналогичный механизм образования ИК при волчаночном нефрите человека.

Иммунокомплексный нефрит. Основные сведения о патогенезе иммунокомплексного нефрита получены при изучении экспериментальных моделей сывороточной болезни.

ИК — макромолекулярные соединения, возникающие при взаимодействии антигена с антителами, которое может происходить как в кровотоке, так и в тканях. Образование и присутствие в кровотоке ЦИК — фундаментальный физиологический процесс.

С ним связаны важнейшие биологические функции — избавление организма от биологически чужеродных антигенов (экзогенных, проникающих через дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт) и эндогенных (образующихся в результате старения, разрушения и опухолевых мутаций клеток организма), а также регуляция иммунного ответа. В патологических условиях (инфекции, воспаление, ишемическое или травматическое повреждение тканей, опухолевый процесс) количество ЦИК резко возрастает. Регуляция иммунного ответа, его усиление или ослабление осуществляются взаимодействием ЦИК с рецепторами, расположенными на клеточных мембранах лимфоцитов и моноцитов-макрофагов.

Из кровотока ЦИК удаляются фиксированными мононуклеарными фагоцитами, тканевыми макрофагами. ЦИК соединяются с Fe- и СЗb-или CR1-рецепторами, расположенными на мембране фагоцитов, затем происходит их поглощение и внутриклеточное разрушение. Для быстрого удаления из кровотока ЦИК должны быть растворимыми, а также содержать в своем составе достаточное количество С3b-фраг-ментов комплемента, необходимых для прикрепления к С3b-рецепторам эритроцитов и мононуклеарных фагоцитов. СR1-рецепторы эритроцитов представляют собой систему, обеспечивающую транспорт ЦИК к мононуклеарным фагоцитам печени, а также снижающую противовоспалительный потенциал ЦИК.

Накоплению ИК в тканях препятствует активация комплемента. Активация комплемента по классическому пути в момент образования ИК подавляет взаимодействие между Fc-фраг-ментами антител, чем предупреждает формирование крупных нерастворимых преципитатов. Если образование нерастворимых иммунных агрегатов все же произошло, то активация комплемента через альтернативный путь до определенного времени способна растворить преципитат с образованием С3b-содержащих ИК. Поддерживая ИК в растворенном состоянии, комплемент позволяет ИК диффундировать из места их образования в кровоток, снижая тем самым возможность локального воспаления. Содержащие СЗb-фрагменты комплемента растворимые ЦИК связываются с CR1-рецепторами и в таком виде транспортируются в печень, где «передаются» печеночным макрофагам. ИК, локально сформированные в клубочках почек, обладают выраженной повреждающей активностью, так как активируют весь каскад системы комплемента.

В физиологических условиях почти все ЦИК удаляются из кровотока мононуклеарными фагоцитами печени, но небольшая их часть проникает в ткани, где они откладываются, но затем удаляются местными макрофагами или вымываются током плазмы, не вызывая каких-либо патологических последствий. В почечных клубочках в физиологических условиях ЦИК откладываются в мезангии, где они фагоцитируются резидентными мезангиальными фагоцитами или приходящими из циркуляции моноцитами-макрофагами, а также растворяются за счет местной активации комплемента.

Особая по сравнению с другими органами предрасположенность почечных клубочков к избыточному отложению ЦИК обусловлена их уникальной структурой и функцией.

Кровоток через почки значительно превышает кровоток через мышечные капилляры и составляет до 25 % сердечного выброса крови. Из просвета гломерулярных капилляров плазма через отверстия (фенестры) в эндотелии с высокой скоростью движется в двух направлениях: через стенку капилляра клубочка в мочевое пространство и через мезангиальную зону в интерстиций и лимфатическую систему почки.

Избыточному отложению ЦИК в мезангии способствуют три группы факторов:

1. Свойства самих ЦИК, в первую очередь их размер и растворимость, в значительной степени зависящая от их размера и состояния системы комплемента. Размер ЦИК определяется размером молекулы антигена и антитела (молекула IgM в 5 раз больше молекулы IgG), соотношением молекул антигена и антител и их концентрацией в кровотоке, авидностью антител, т.е. силой, с которой они связывают антиген. Крупномолекулярные комплексы более прочны, хуже растворяются и соответственно плохо удаляются системой мононуклеарных фагоцитов (СМФ); комплексы очень малого размера также не захватываются мононуклеарными фагоцитами печени из-за недостатка С3b-и Fc-фрагментов; плохо удаляются ЦИК любого размера, содержащие IgE и IgA, не активирующие или слабо активирующие комплемент.

2. Снижение активности системы мононуклеарных фагоцитов печени и селезенки и транспортной (CR1) системы эритроцитов вследствие перенасыщения СМФ большим количеством ЦИК, например при хронических инфекциях, опухолях. Возможна генетически низкая активность клеток СМФ: малая плотность мембранных рецепторов для ЦИК, нарушение внутриклеточного переваривания и т.д.

3. Местные почечные факторы: повышение или снижение клубочковой гемодинамики, снижение активности мезангиальных гладкомышечных клеток и резидентных макрофагов. Внутриклубочковая гемодинамика контролируется рядом внепочечных нервных и гуморальных факторов, а также внутрипочечными регуляторными механизмами (система ренин — ангиотензин, кинины, вазоактивные простагландины). При иммунных реакциях в области почечных клубочков выделяются вазоактивные факторы. Источником гистамина и серотонина являются тромбоциты, базофилы, тучные клетки, источником простагландинов — тромбоциты и моноциты-макрофаги. Важную роль в регуляции гломерулярной гемодинамики играют мезангиальные клетки, по строению напоминающие гладкомышечные клетки кровеносных сосудов и способные сокращаться или выделять простагландины под влиянием ЦИК и других продуктов иммунных реакций. При повышении капиллярного плазмотока, вызываемом расширением афферентной артериолы клубочка под влиянием, например, почечных простагландинов, и повышении внутрикапиллярного гидростатического давления, вызываемом сокращением эфферентной артериолы под влиянием ангиотензина II, гистамина, серотонина, усиливается поступление ЦИК в мезангий. При снижении капиллярного кровотока проницаемость капиллярной стенки резко возрастает, крупные молекулярные ЦИК под действием силы диффузии устремляются через фенестры в БМК и задерживаются в субэндотелиальном пространстве.

Отложившиеся в мезангии ЦИК фагоцитируются резидентными мезангиальными макрофагами, являющимися частью СМФ или приходящими из циркуляции моноцитами-макрофагами. При эффективной работе этого механизма мезангий справляется с нагрузкой ЦИК или антигенными макромолекулами плазмы и быстро очищается. Если же количество отложившихся ЦИК превышает очищающую способность мезангия, ЦИК длительно персистируют в мезангии, подвергаются агрегации с образованием крупных нерастворимых ИК.

В условиях продолжающегося иммунного ответа в состав ИК включаются новые антитела (в том числе антиидиотипические антитела, ревматоидные факторы и др.), создавая условия для фиксации и повреждающей активации всего каскада комплемента. Новые порции ЦИК, поступающие в уже перегруженный мезангий, заполняют сначала субэндотелиально-мезангиальную зону, а затем распространяются по субэндотелиальному пространству на периферию капиллярной петли, формируя субэндотелиальные депозиты ИК.

Депозиты ИК могут формироваться в клубочках и другим путем — локально (in situ) с отложением в клубочках сначала антигена, а затем антител, которые соединяются с антигеном.

При повышении проницаемости капиллярной стенки молекулы антигенов и антител под влиянием силы диффузии могут пересекать БМ и в субэпителиальном пространстве соединяться друг с другом, локально формируя депозиты ИК.

Отрицательный заряд БМК способствует «имплантации» в капиллярную стенку положительно заряженных антигенных молекул (бактериальных, вирусных, опухолевых антигенов, лекарственных гаптенов и т.д.) с последующим формированием ИК in situ. Нейтрализация отрицательного заряда БМК ведет к повышению ее проницаемости и отложению в субэндотелиальном пространстве отрицательно и нейтрально заряженных антигенов. Нейтрализация заряда БМК — следствие иммунных реакций, которые вызывают активацию тромбоцитов и нейтрофилов с выбросом их катионных (положительно заряженных) белков. К образованию ИК in situ предрасполагает выработка низкоавидных антител. ЦИК, образованные из этих антител, нестойкие, легко диссоциируют с отщеплением антигенов, которые независимо от антител откладываются в клубочке. Выработка низкоавидных антител — генетически детерминированное свойство иммунной системы.