Tuberkuloosi patogenees

Tuberkuloosipõletiku areng sõltub organismi reaktsioonivõimest ja selle kaitsevõime seisundist, mükobakterite tuberkuloosi virulentsusest ja nende püsivuse kestusest kopsudes. Nakkusprotsessi erinevate tegurite toime võib selgitada hingamisteede kudede ja rakkude reaktsioonide suurt mitmekesisust, kus spetsiifilised muutused on kombineeritud mittespetsiifilistega, mõjutades ühel või teisel viisil põhiprotsessi avaldumist ja tulemust.

Iga etapp on keeruline struktuurimuutuste kogum erinevates kehasüsteemides ja hingamisorganites, millega kaasnevad sügavad muutused ainevahetusprotsessides, hingamisosakonna ainevahetusreaktsioonide intensiivsuses ning see kajastub selle rakuliste ja mitterakuliste elementide morfofunktsionaalses olekus. Suur tähtsus on viimastel aastatel kindlaks tehtud tuberkuloosse põletiku arengu varaseimate mehhanismide uurimisel.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Mikrotsirkulatsiooni häired ja aerohematoloogilise barjääri seisund

24 tunni jooksul pärast Mycobacterium tuberculosis'e intravenoosset manustamist hiirte kopsudesse tekivad mikrotsirkulatsioonis iseloomulikud muutused: veresoonte kapillaaride võrgustiku profiilide laienemine, erütrotsüütide sette moodustumine polümorfonukleaarsete leukotsüütide parietaalse paigutusega. Kopsukapillaaride endoteeli limaskesta elektronmikroskoopiline analüüs näitab rakkude luminaalse pinna aktiveerumist, rakusisese turse tekke märke koos mikropinotsütootiliste vesiikulite lagunemisega ja nende sulandumisega suurteks vakuoolideks. Endoteliotsüütide turses, puhastatud tsütoplasmas paiknevad alad moodustavad kohati purjekujulised eendid, mis erinevad erinevates mikroveresoontes koguse ja suurusega. Mõnel juhul täheldatakse nende tsütoplasmaatiliste protsesside lokaalset koorumist aluskihist, viimase lõtvumist ja paksenemist.

Sõltumata tuberkuloosi mükobakteri sissetoomise meetodist, täheldatakse kõigis mudelkatsetes esimese 3-5 päeva jooksul aerohematoloogilise barjääri läbilaskvuse suurenemist, mida tõendab vedeliku kogunemine interstitsiumi, rakusisese turse teke mitte ainult endoteliotsüütides, vaid ka 1. tüüpi alveolotsüütides (A1). Muutused mõjutavad nende tsütoplasmaprotsesse, kus tekivad selged, turses tsütoplasma piirkonnad, mis on võimelised paisuma intraalveolaarsesse ruumi.

Mükobakterite tuberkuloosi üldistumise ja kopsupõletiku fookuste tekke kohtades, mononukleaarsete rakkude ja polümorfonukleaarsete leukotsüütide primaarsete granulomatoossete akumulatsioonide moodustumisel määratakse A1 tugevalt paksenenud, kohati hävinud tsütoplasmaatiliste protsessidega, paljastunud basaalmembraani piirkondadega. Paljudes II tüüpi alveolotsüütides (A2) esineb apikaalsete mikrovillide turset, mitokondriaalsete profiilide ja tsütoplasmaatilise retiikulumi ebaühtlast laienemist. Alveolaarse epiteeli hüperhüdratsiooniga kaasneb kohati vedeliku, plasmavalkude ja põletiku rakuliste elementide vabanemine intraalveolaarsesse ruumi.

Kaasaegsed mikrotsirkulatsiooni uuringud on kindlaks teinud veresoonte süsteemi juhtiva rolli põletiku algfaaside arengus. Tsütokiinide stimuleerimisel eritab endoteel bioloogiliselt aktiivseid aineid - adhesiivmolekule (selektiine, integriine), mitmesuguseid mediaatoreid (arahhidoonhappe metaboliite) ja kasvufaktoreid, hapnikuradikaale, lämmastikoksiidi jne, mis tagavad interaktsiooni endoteeli ja polümorfonukleaarsete leukotsüütide, aga ka teiste põletiku rakuliste elementide vahel. On kindlaks tehtud, et L-selektiin vahendab nn "veeruva neutrofiili" efekti, mis on nende rakkude endoteeliga adhesiooni algstaadium. Teist tüüpi selektiin, P-selektiin, pärast histamiini või hapniku metaboliitide mõju endoteelirakkudele, translokeerub nende pinnale, hõlbustades neutrofiilide adhesiooni. E-selektiini tuvastatakse ka tsütokiinide poolt aktiveeritud endoteelirakkude pinnal; see osaleb postkapillaarsete venulite endoteeli ja T-lümfotsüütide interaktsiooni protsessis.

Mono- ja polünukleaarsete rakkude poolt sekreteeritavad tsütokiinid põhjustavad endoteelirakkude tsütoskeleti struktuurilist ümberkorraldust, mis viib nende kokkutõmbumiseni ja kapillaaride läbilaskvuse suurenemiseni. Polümorfonukleaarsete leukotsüütide läbiminek läbi veresoonte seina võib omakorda kaasneda selle kahjustuse ja vedeliku- ja plasmavalkude läbilaskvuse suurenemisega ning adhesioonimolekulide koostise või aktiivsuse muutus viib monotsüütide ja lümfotsüütide migratsiooni suurenemiseni, tagades põletikulise reaktsiooni edasise arengu. Tekkides hingamisteedes vastusena Mycobacterium tuberculosis'e sissetoomisele, mõjutab see kõiki hingamisteede struktuure.

Tuberkuloosse granuloomi tekke ja küpsemise ajal, st spetsiifilise protsessi arengu teises etapis, suurenevad interalveolaarsete vaheseinte struktuuri häired. Turse, rakkude proliferatsioon ja fibrillogenees interstitsiumis muudavad oluliselt hingamisteede epiteeli morfofunktsionaalset seisundit, eriti põletikulise reaktsiooni fookuste lähedal. Mikrokeskkonna tingimuste ja alveolotsüütide elutegevuse häired mõjutavad negatiivselt aeroheemilise barjääri funktsionaalset seisundit ja gaasivahetust kopsudes.

Lisaks juba märgitud muutustele tursetsoonis asuvates interalveolaarsetes vaheseintes, äratavad tähelepanu ka alveolaarse epiteeli väljendunud destruktiivsed muutused, mida saab jälgida selle märkimisväärsel osal. Need mõjutavad mõlemat tüüpi alveotsüüte ja neil on üks suund - rakusiseste organellide turse, mis viib düsfunktsioonini ja seejärel rakusurmani. Intraalveolaarses sisus on tuvastatavad hävinud alveolotsüütide fragmente, sealhulgas A2. Siin paiknevad ka makrofaagide elemendid, polümorfonukleaarsed leukotsüüdid, samuti märkimisväärne arv erütrotsüüte ja eosinofiile, mis peegeldavad kapillaarvõrgustiku kõrget läbilaskvust. Hävinud rakkude hulgas on määratud fibriini niite ja nende konglomeraate.

Õhku kinni hoidvates alveoolides võib täheldada ka interalveolaarsete vaheseinte koe- ja rakustruktuuride turse märke. Lisaks toimuvad alveolaarse epiteeli pinnal mullide moodustumise protsessid, mis peegeldavad aerohematoloogilise barjääri hävimise ja alveoolide "üleujutuse" algstaadiumis. Tuberkuloosse põletiku arengu viimases staadiumis täheldatakse kopsu terminaalsete sektsioonide struktuurikomponentides düstroofsete ja destruktiivsete muutuste progresseeruvat suurenemist, eriti kopsuparenhüümi piirkondades, mis piirnevad kaseoos-nekrootiliste fookustega või tuberkuloosse kopsupõletiku fookustega. Mikrotsirkulatsiooni häired on laialt levinud.

Vere plasmavalkude transkapillaarne läbimine soodustab tsirkuleerivate immuunkomplekside (CIC) sisenemist kopsu interstitsiumi, soodustades selles nii immunoloogiliste kui ka sekundaarsete immunopatoloogiliste reaktsioonide teket. Viimaste roll tuberkuloosi patogeneesis on tõestatud ning selle põhjuseks on CIC-i kopsusisene ladestumine, fagotsüütide süsteemi defekt ja tsütokiinide tootmise tasakaalustamatus, mis reguleerivad rakkudevahelisi interaktsioone.

Õhulise kopsuparenhüümi pindala on vähenenud 30%-ni sektsiooni pindalast, selle alad vahelduvad väljendunud intraalveolaarse turse, distelektaasi ja atelektaasi ning alveoolide emfüsematoosse laienemisega piirkondadega. Vaatamata ravimata tuberkuloosse põletiku progresseeruvale iseloomule toimuvad koldevabas kopsuparenhüümis kompenseerivad ja taastavad protsessid. Nagu meie uuringud on näidanud, on põletiku perifokaalses tsoonis A2 funktsionaalne aktiivsus suunatud peamiselt alveolaarse epiteeli terviklikkuse säilitamisele, A1 populatsiooni taastamisele, mis on tuberkuloosprotsessi faktorite toime suhtes kõige tundlikum. A2 osalemine regeneratsiooniprotsessides hingamisteede epiteeli rakulise allikana on tänapäeval üldiselt tunnustatud. A2 proliferatiivse aktiivsuse märkimisväärset suurenemist nendes tsoonides näitab 6-10 noore alveolotsüüdi tuvastamine läheduses - "kasvupungad", millel on ühtlane hästi arenenud tuumastruktuur, märkimisväärne mitokondrite ja polüribosoomide sisaldus tsütoplasmas, väike arv sekretoorseid graanuleid. Mõnikord võib nendes rakkudes näha mitootilisi figuure. Samal ajal on äärmiselt haruldased vahepealse tüüpi alveotsüüdid, mis peegeldavad A2 muundumist A1-ks. Elundi gaasivahetusfunktsioon säilib alveolaarse hüpertroofia, kasvupunktide moodustumise ja A2 muundumise A1-ks tõttu kopsuparenhüümi kaugemates piirkondades. Siin on täheldatud ka A2 aktiivse sekretoorse funktsiooni ultrastruktuurilisi märke.

Need andmed korreleeruvad kirurgilise materjali alveolaarepiteeli elektronmikroskoopilise uuringu tulemustega. Tuberkuloosi infektsioonikollete paranemisega patsientidel tekivad adenomatoossed struktuurid, mis meenutavad alveolaarjuhasid. Neid vooderdavatel rakkudel on A2 ultrastruktuur, säilitades üksikud sekretoorsed graanulid. Iseloomulik on see, et A2 transformatsiooni A1-ks ei toimu (vahepealseid alveolotsüüte ei tuvastata), mis ei võimalda neid struktuure klassifitseerida äsja moodustunud alveoolideks, nagu mõned autorid on märkinud.

Hingamisteede epiteeli taastumisprotsesse, üleminekualveolotsüütide moodustumist täheldatakse ainult kaugemas kopsuparenhüümis, kus määratakse alveolotsüütide sõlmelised kasvud, mis vastavad "kasvupungadele". Siin toimub ka kopsude peamine gaasivahetusfunktsioon, aerohematoloogilise barjääri rakkudel on hästi arenenud ultrastruktuur suure hulga mikropinotsüütiliste vesiikulitega.

Tuberkuloosse põletiku erinevate mudelite uuring näitas, et spetsiifilise põletiku teke kopsudes on seotud mitte ainult teatud destruktiivsete muutustega hingamisteedes otse infektsioonikolletes, vaid mõjutab kogu kopsu parenhüümi, kus täheldatakse mikrotsirkulatsiooni häire märke. suurenenud läbilaskvus interalveolaarsete vaheseinte veresoontes. Põletikulise protsessi progresseerumisega süvenevad turse nähtused, mis mõjutavad alveolotsüütide, eriti A1, seisundit. Paljude alveoolide valendikud on osaliselt või täielikult täidetud põletiku vedeliku ja rakuliste elementidega. Hüpoksia ja kiulised muutused interalveolaarsetes vaheseintes mõjutavad aerohematoloogilise barjääri gaasivahetusfunktsiooni, viivad hingamispuudulikkuse tekkeni ja katseloomade surmani.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Kopsu makrofaagide roll

Kopsumarafaagid on osa mononukleaarsest fagotsüütide süsteemist, mis on ühine kogu kehale ja pärineb luuüdi pluripotentsetest tüvirakkudest. Tüvirakkude jagunemise käigus tekivad monotsüütide eellasrakud - monoblastid ja promonotsüüdid. Monotsüüdid ringlevad veres ja sisenevad osaliselt kopsude interstitsiaalsesse koesse, kus nad võivad mõnda aega passiivseks jääda. Diferentseerumise indutseerijate juuresolekul nad aktiveeruvad, liiguvad hingamisteede ja bronhide epiteeli pinnale, kus nad läbivad mitu küpsemise etappi, muutudes vastavalt alveolaarseteks ja bronhide makrofaagideks. Nende rakkude peamine funktsioon - imendumine - on seotud nende võimega fagotsüteerida võõrkehi. Olles üks organismi loomuliku vastupanuvõime tegureid, kaitsevad nad kopsude neid piirkondi, mis puutuvad esimesena kokku mikroobide ja abiogeensete ainetega, st säilitavad kopsude epiteeli vooderdise steriilsust kogu selle pikkuses. Suurem osa võõrmaterjalist, samuti hävinud rakuliste elementide fragmendid, lagundatakse peaaegu täielikult pärast makrofaagi (nekrofaag, hemosiderofaag) fagosomaalse vakuooli konjugeerimist proteolüütilisi ensüüme sisaldavate lüsosoomidega. Kopsumakrofaage iseloomustab happelise fosfataasi, mittespetsiifilise esteraasi, katepsiinide, fosfolipaas A2 ja Krebsi tsükli ensüümide, eriti suktsinaatdehüdrogenaasi kõrge sisaldus. Samal ajal on teada, et paljude nakkushaiguste patogeenid ja eelkõige M. tuberculosis võivad alveolaarsete makrofaagide tsütoplasmas pikka aega püsida, kuna neil on väga resistentsed rakuseinad, mis on lüsosomaalsete ensüümide toimele vastupidavad. Ravimata loomadega tehtud mudelkatsetes võib hoolimata happelise fosfataasi ja teiste hüdrolaaside väljendunud aktiveerimisest täheldada alveolaarsete makrofaagide tsütoplasmas Mycobacterium tuberculosis'e teatud proliferatiivset aktiivsust ja patogeeni poolt väikeste kolooniataoliste klastrite moodustumist.

Kopsu makrofaagide madal mikrobitsiidne aktiivsus on seotud fagotsüütide organispetsiifiliste iseärasustega, kuna nad toimivad kõrge hapnikusisaldusega keskkonnas. Nende tsütoplasmas toimuvaid energiaprotsesse toetab peamiselt lipoproteiinide oksüdatiivne fosforüülimine, mille katabolismiga on seotud nende rakkude, mis on osa kopsu pindaktiivsete ainete süsteemist, üks peamisi funktsioone. Energia ammutamine ja oksüdatiivsete protsesside lokaliseerimine mõjutavad mitokondriaalset süsteemi, mille areng on korrelatsioonis fagotsüütide funktsionaalse olekuga. Siin lokaliseerub ka superoksiiddismutaas - antioksüdantne kaitseensüüm, mis katalüüsib hingamisahelas elektronide läbimisel tekkivate singletsete hapnikuühendite dismutatsiooni. See eristab kopsu makrofaage põhimõtteliselt polümorfonukleaarsetest leukotsüütidest, mis saavad hapnikku ja bioenergiat peamiselt glükolüüsi kaudu. Viimasel juhul toimub substraadi lõhustumine otse tsütosoolis ning müeloperoksidaasi abil moodustunud aktiveeritud hapnik ja vesinikperoksiid moodustavad peamise bakteritsiidse potentsiaali bakteritele.

Kopsu makrofaagide madalat biotsiidsust võib pidada omamoodi hinnaks aeroobsete toimimistingimustega kohanemise eest. Ilmselt võitlevad nad seetõttu tuberkuloosi mükobakterite vastu koos polümorfonukleaarsete leukotsüütide ja eksudaatmonotsüütidega (neid nimetatakse ka põletikulisteks makrofaagideks). Patogeneetiliselt on oluline, et mitte kõik tuberkuloosi mükobaktereid kinni püüdnud kopsu makrofaagid ei eemaldata kopsudest pindaktiivse aine ja bronhide sekreedi triiviga - mõned neist arenevad interstitsiumis, mis on iseloomulike rakuklastrite - granulomatoossete moodustumist käivitavaks teguriks.

Sattudes veresoonterikkasse interstitsiumi, hakkavad mittetäieliku fagotsütoosiga kopsumakrofaagid tootma põletikulisi tsütokiine, aktiveerides külgnevat endoteeli. Viimase membraanidel suureneb immunoglobuliinide ekspressioon, mille abil toimub monotsüütide selektiivne adhesioon. Veresoonkonnast lahkudes transformeeruvad need rakud eksudaatseteks makrofaagideks, mis toodavad põletikumediaatoreid, meelitades fookusesse mitte ainult mono-, vaid ka polünukleaarseid rakke.

Samal ajal tuleb granulomatoosse reaktsiooni tekke signaal sensibiliseeritud T-lümfotsüütidelt - hilinenud ülitundlikkuse efektoritelt. Lümfokiinide hulgas, mida need rakud hakkavad tootma, on granulomatogeneesi jaoks suure tähtsusega monotsüütide migratsiooni pärssiv faktor ja IL-2. Need kiirendavad monotsüütide sissevoolu ja fikseerivad neid nakkuskoldes, reguleerivad nende transformatsiooni fagotsüütilisteks, sekreteerivateks ja antigeeni esitlevateks makrofaagideks.

Tuleb rõhutada, et kuna kopsude granulomatoosne reaktsioon tuberkuloosse põletiku korral on hingamisteede rakulise kaitse mehhanism patogeeni tungimise eest, peegeldab see lõppkokkuvõttes mononukleaarsete fagotsüütide suutmatust võidelda tuberkuloosi mükobakteritega. Seetõttu on makrofaagid sunnitud pidevalt vohama (suurendama populatsioonide arvu) ja diferentseeruma suuremateks fagotsüütideks (suurendama proteolüüsi kvaliteeti), mis on võõrkeha tüüpi hiiglaslikud rakud. Viimaste fagosoomides on elektronmikroskoobi all näha mitte ainult tuberkuloosi mükobaktereid, vaid ka suuri apoptootilisi rakke, hävinud polümorfonukleaarsete leukotsüütide fragmente. Samal ajal ei erine selliste fagotsüütide proteolüütilise aktiivsuse ultrastruktuurilised tunnused (lüsosomaalse aparaadi arenguaste) tsütoplasma pindalaühiku kohta oluliselt mononukleaarsetest. Sellega seoses meelitavad kopsumakrofaagid pidevalt kahjustuse piirkonda polümorfonukleaarseid leukotsüüte, millel on suuremad biotsiidsed omadused. Viimase aktiveerimisega kaasneb märkimisväärse koguse hüdrolaaside ja oksüdeerijate vabanemine rakuvälisesse keskkonda, mis viib kudede lagunemiseni ja kaseoosiliste masside moodustumiseni kahjustuse keskel.

Kõige väljendunumad ainevahetushäired on täheldatud ägedalt progresseeruva kopsutuberkuloosi vormiga patsientidel, kellel esineb eksudatiivse ja alternatiivse põletikulise reaktsiooni ülekaal, ning progresseeruvate kopsutuberkuloosi vormide kulgu iseloomustab reeglina väljendunud T-rakkude immunosupressioon. T-rakkude immuunsuse pärssimine, väljendunud lümfopeenia põhjustavad rakkudevaheliste interaktsioonide häireid ja granulomatoosse reaktsiooni pärssimist.

Aktiveeritud monotsüütide ja lümfotsüütide puudus koos nende morfofunktsionaalse puudulikkusega võib olla suurenenud apoptoosi tagajärg. Sellistel juhtudel tekkiv tsütokiinide tasakaalutus võib olla immuunsüsteemi defekti markeriks. Apoptoosi protsessil on iseloomulikud morfoloogilised tunnused: kromatiini kondenseerumine tuumamembraanil, tuumakese lagunemine, rakuliste fragmentide (apoptootiliste kehade) moodustumine ja nende fagotsütoos makrofaagide poolt.

Kopsu makrofaagide toimimise iseärasused on seotud nende võimega mitte ainult fagotsütoosida, vaid ka toota suurt hulka tsütokiine, mis on vajalikud paljude tuberkuloosipõletiku fookuses esinevate rakuväliste reaktsioonide ja protsesside aktiveerimiseks ja reguleerimiseks. Nende abiga viiakse läbi mononukleaarsete rakkude uuenemise ja diferentseerumise isereguleerimine, rakkudevahelised interaktsioonid ehitatakse üles konkreetse protsessi ja regeneratsiooni tingimustes.

Rakkudevaheliste interaktsioonide universaalne mediaator on IL-1, mille sihtmärkideks on lümfotsüüdid, polümorfonukleaarsed leukotsüüdid, fibroblastid, endoteliotsüüdid ja teised rakulised elemendid. Samal ajal põhineb kopsumakrofaagide sekretoorne funktsioon eneseregulatsiooni põhimõtetel, kui sama rakk sekreteerib lisaks rakuväliste protsesside regulaatoritele ka inhibiitoreid, mis blokeerivad nende toimet. Sekreteerivad makrofaagid erinevad fagotsüütilistest oluliselt oma ultrastruktuurilise korralduse poolest. Nad sisaldavad harva fagosomaalseid vakuoole ja sekundaarseid lüsosoome, kuid neil on arenenud vesikulaarne aparaat ja muud ultrastruktuurilised sekretsiooni tunnused. Eriti hästi ekspresseeruvad nad epitelioidsetes rakkudes, mis on hüperaktiivsed sekreteerivad makrofaagid.

Kopsumakrofaagide diferentseerumise teatud etapid on bronhoalveolaarse loputusmaterjali valguse ja eriti elektronmikroskoobi all selgelt jälgitavad. Sõltuvalt tuuma ja tsütoplasma struktuurilisest korraldusest määratakse nende hulgas nii noori mitteaktiveeritud ja biosünteetilisi mononukleaarseid rakke kui ka küpseid fagotsüütilisi ja sekreteerivaid makrofaage. Noored mitteaktiveeritud rakud (läbimõõduga 15-18 μm) moodustavad tavaliselt umbes 1/5 kõigist makrofaagide elementidest. Neil on ümar ja siledate kontuuridega tuum: tsütoplasma on nõrgalt basofiilne ega sisalda inklusioone. Elektronmikroskoobi all on nendes rakkudes nähtavad tsütoplasmaatilise retiikulumi ja mitokondrite haruldased profiilid, mitu väikest lüsosoomilaadset graanulit ja vabad ribosoomid.

Aktiveeritud, biosünteetilised makrofaagid on suuremad (läbimõõduga 18–25 μm), tuuma iseloomustavad lainelised kontuurid ja selgelt eristuv tuumake. Neil on basofiilne tsütoplasma, mis sisaldab arenenud pikki granulaarse tsütoplasmaatilise võrgustiku kanaleid ja arvukalt polüsoome. Lamellkompleksi elemente tuvastatakse samaaegselt kahes või kolmes tsoonis, kus akumuleeruvad primaarsed lüsosoomid. Sekundaarsed lüsosoomid on esindatud üksikute inklusioonidena; fagosoome tuvastatakse harva, mis peegeldab raku valmisolekut fagotsüütiliseks funktsiooniks.

Küpsete kopsumakrofaagide läbimõõt varieerub suuresti (30–55 μm), olenevalt rakkude aktiivsusest ja funktsionaalsest orientatsioonist. Suurimad suurused on iseloomulikud makrofaagidele, millel on väljendunud fagotsütoosi struktuurilised tunnused. Selliste rakkude pinnale moodustub arvukalt mikrokasvu ja pikki pseudopoode. Ovaalne või ümar tuum paikneb sageli atsentriliselt, sellel on lainelised kontuurid. Märkimisväärne kogus kondenseerunud kromatiini asub tuumamembraani lähedal, tuum on väike (1–1,2 μm). Tsütoplasmas on määratud inklusioonid, granuleeritud tsütoplasmaatilise retiikulumi lühikesed kanalid, lamellkompleksi tsisternid ja vakuoolid ning vabad ribosoomid. Rakud sisaldavad märkimisväärsel hulgal mitokondreid, primaarseid (0,5–1 μm) ja sekundaarseid (1,2–2 μm) lüsosoome, samuti fagosomaalseid vakuoole, mille suurus ja arv on erinevad. Viimased sisaldavad hävinud rakuliste elementide ja tuberkuloosi mükobakterite fragmente („nekrofaagid“, „hemosiderofaagid“), fosfolipiidide lamellaarseid inklusioone („fosfolipofaagid“) ja/või neutraalse rasva graanuleid („lipofaagid“), tolmuosakesi, tubakavaigu, kaoliini („koniofaagid“, „suitsetaja makrofaagid“).

Fagotsütoosi püsiva objekti juuresolekul ilmuvad viie või enama tuumaga mitmetuumalised makrofaagid (läbimõõduga üle 70 μm). Tüüpilised võõrkeharakud - fagotsüütilise funktsiooniga makrofaagi diferentseerumise viimane etapp - määratakse tuberkuloosse fookuse granulomatoossetes kolletes ja granulatsioonkoes. Väljendunud sekretoorse aktiivsusega kopsumakrofaagidel (läbimõõduga 25-40 μm) tavaliselt tüüpilisi pseudopoode ei ole. Pinna olemust võib võrrelda õhukese pitsilise süvendiga, mis moodustub arvukatest suhteliselt lühikestest mikrokasvudest. Ümar või ovaalne tuum sisaldab väikest kogust kondenseerunud kromatiini, selget suurt tuumakest (1,5-2 μm). Läbipaistev tsütoplasma praktiliselt ei sisalda suuri inklusioone. Granulaarse tsütoplasmaatilise võrgustiku lühikesi kanaleid esindavad üksikud profiilid, samas kui lamellkompleksi hästi arenenud elemendid on arvukad vakuoolid ja vesiikulid elektronläbipaistva või osmiofiilse sisuga. Samad struktuurid tuvastatakse ektoplasmas, kus nad sulanduvad otse plasmalemmaga. Isegi pikaajalistel suitsetajatel, kellel kõik fagotsüütide rakud sisaldavad tubakatõrva iseloomulikke inklusioone, on sekreteerivatel makrofaagidel väike arv sekundaarseid lüsosoome ja üksikuid fagosoomilaadseid moodustisi, st nad praktiliselt ei ima võõrkehi. Normaalsetes tingimustes ultrastruktuuriliste sekretoorse aktiivsuse tunnustega makrofaagid moodustavad bronhoalveolaarse loputuse mahust mitte rohkem kui 4-8%. Kuna nende rakkude funktsioon on seotud paljude bioloogiliselt aktiivsete ainete metabolismi, sünteesi ja vabanemisega rakuvälisesse keskkonda, siis igasugused spetsiifilise ja mittespetsiifilise kaitse mehhanismide häired põhjustavad nende arvu suurenemist, suurenenud sekretoorse potentsiaaliga makrofaagide - epitelioidrakkude - moodustumist. Nad moodustavad sümplaste või muutuvad mittetäieliku mitootilise jagunemise tulemusena iseloomulikeks mitmetuumalisteks Pirogov-Langhansi rakkudeks - sekretoorse aktiivsusega makrofaagi lõplikuks diferentseerumiseks.

Sõltuvalt organismi vastupanuvõimest, toime iseloomust ja mikrokeskkonna tingimustest on fagotsüütilise, sekretoorse või antigeeni esitleva aktiivsuse kogunemise transformatsiooniprotsessidel omad iseärasused. On näidatud, et bronhoalveolaarses loputuses morfofunktsionaalsete makrofaagide tüüpide suhtelise protsendi arvutamine (makrofaagide valemi määramine) aitab tuberkuloosi ja teiste kopsu granulomatooside diferentsiaaldiagnoosis ning võimaldab hinnata etiotroopse ravi efektiivsust.

Aktiivselt fagotsüteerivate ja sünteesivate kopsumakrofaagide arvu suhe mitte ainult ei peegelda tuberkuloosipõletiku piirkonnas toimuva koereaktsiooni olemust, vaid võib olla ka patoloogilise protsessi aktiivsuse indikaatoriks. Samuti jääb aktuaalseks fagotsütoosi lõpuleviimise probleem tuberkuloosi korral. Meie eksperimentaalse ja kliinilise materjali uuringute tulemused näitavad, et fagotsütoosi ja patogeeni vahelise interaktsiooni tulemus sõltub makrofaagi funktsionaalsest olekust ja mikroorganismi bioloogilistest omadustest.

Pindaktiivsete ainete süsteemi olek

Kopsu pindaktiivsete ainete uurimise eksperimentaalse ja teoreetilise suuna saavutused on võimaldanud sõnastada pindaktiivse aine tänapäevase kontseptsiooni kui rakuliste ja mitterakuliste elementide mitmekomponendilist süsteemi, mille struktuuriline ja funktsionaalne ühtsus tagab hingamise normaalse biomehaanika.

Praeguseks on kogunenud teatav hulk faktilist materjali, mis annab tunnistust mitte ainult pindaktiivse süsteemi märkimisväärsest adaptiivsest võimest kopsuventilatsiooni ja hemodünaamika sügava ümberkorraldamise tingimustes, vaid ka selle komponentide väljendunud tundlikkusest tuberkuloosiprotsessi paljude ebasoodsate tegurite suhtes, mille eripära määrab patogeeni püsivuse kestus, protsessi laineline kulg ja mikrotsirkulatsiooni sügavad häired. Sellisel juhul täheldatud muutused mõjutavad mitte ainult nakkuskollete moodustumise tsoone, vaid ka kopsuparenhüümi kaugemaid, aktiivselt funktsioneerivaid piirkondi. Sellega seoses on äärmiselt oluline hinnata pindaktiivse süsteemi erinevate komponentide morfofunktsionaalset kasulikkust, et tuua esile need muutused, mida saab kasutada pindaktiivsetest ainetest sõltuvate hingamisfunktsiooni häirete diagnoosimiseks ja nende õigeaegseks korrigeerimiseks.

Kopsu surfaktandi hävimise esimesi märke võib täheldada mudelkatsetes, kus kasutatakse spetsiaalseid kopsude fikseerimise meetodeid. Tuberkuloosse põletiku arengu algstaadiumis on need lokaalsed ja avalduvad peamiselt intraalveolaarse turse tsoonides. Elektronmikroskoobi all on võimalik jälgida välise kile - surfaktandi membraani - koorumise ja hävimise erinevaid etappe tursevedeliku poolt. Need muutused avalduvad täielikult tuberkuloosse põletiku fookustes, kus hävinud surfaktandi materjali määratakse kõikjal intraalveolaarse sisu koostises.

Märgitud muutused alveoolide rakuvälise vooderdise osas esinevad mitmesuguste bakteriaalsete kopsupõletike fookustes. Sel juhul teostab osa A2-st, peamiselt perifokaalsetes alveoolides, pindaktiivsete ainete kompenseerivat tootmist. Hingamisteedes tuberkuloosse põletiku tekke ajal on pilt erinev, kuna patogeenil on kahjulik mõju rakusisese pindaktiivsete ainete sünteesi protsessidele. Tuberkuloosi mükobakterite otsene sisseviimine koerte kopsudesse (rindkere punktsioon) näitas, et tsütoplasmaatilise retiikulumi ja mitokondrite profiilide häireid täheldatakse A2-s juba esimese 15–30 minuti jooksul; mõne tunni pärast on alveotsüüdid nakkuskohas täielikult hävinud. Pindaktiivse aine defitsiidi kiire areng viib alveoolide kokkuvarisemiseni ja põletikulise protsessi kiire levikuni ümbritsevasse parenhüümi. Fookustega külgnevates alveoolides domineerivad väikesed noored A2-d, millel on üksikud väikesed sekretoorsed graanulid või suured rakud, millel on rakusiseste struktuuride vakuolisatsiooni tunnused, mõnikord täielikult hävinud tsütoplasma. Nendes alveolotsüütides, kus on arenenud tsütoplasmaatilise võrgustiku ja lamellkompleksi elemendid, tuvastatakse hiiglaslikud osmiofiilsed lamellkehad (GLB), mis näitab rakusisese pindaktiivse aine alveoolide pinnale vabanemise viivitust (inhibeerimist).

A2 sekretoorse funktsiooni matemaatiline modelleerimine suurenenud funktsionaalse koormusega koldevabas kopsuparenhüümis näitas, et vaatamata küpsete sekretoorsete graanulite mahu ja arvulise tiheduse suurenemisele ei muutunud populatsiooni reservpotentsiaal oluliselt. Leiti, et suurenenud veresoonte läbilaskvuse, hüpoksia tekke ja interalveolaarsete vaheseinte fibroossete muutuste tingimustes on OPT moodustumise ja küpsemise protsesside tasakaal häiritud viimaste domineerimise suunas. OPT kiirenenud küpsemine viib sageli maatriksi elektronläbipaistva aine suurenemiseni sekretoorsete graanulite koostises, samas kui osmiofiilse pindaktiivse materjali sisaldus neis võib olla ebaoluline; pindaktiivsete ainete lamellaarne materjal on lõdvalt pakitud, hõivates vaid 1/3-1/5 sekretoorse graanuli mahust. Märkimisväärse hulga A2 ilmnemist vakuoliseeritud OPT-ga saab seletada sekreedi moodustumise algstaadiumide häirimisega. Sellistel rakkudel on tavaliselt ultrastruktuurilised hävimisnähud (tsütoplasmaatilise maatriksi puhastamine, mitokondrite ödematoosne turse, tsütoplasmaatilise retiikulumi tuubulid ja lamellkompleks), mis näitab rakusisese pindaktiivse aine tootmise protsesside vähenemist.

Iseloomulik on, et pindaktiivsete fosfolipiidide sünteesi vähenemisega kaasneb neutraalsete lipiidgraanulite ilmumine A2 tsütoplasmasse. Katseloomade ja inimeste tuberkuloosist mõjutatud kopsude lipiidide ainevahetushäirete piisav peegeldus on erineva küpsusastmega makrofaagide-lipofaagide (vahtrakkude) kogunemine alveoolidesse ja bronhoalveolaarsesse loputusmaterjali. Paralleelselt täheldatakse loputusvedelikus neutraalsete lipiidide sisalduse usaldusväärset suurenemist ja fosfolipiidide koguhulga vähenemist.

Üks pindaktiivsete ainete hävimise varajasi märke hingamisteede tuberkuloosi eksperimendis ja kliinilises pildis on membraanide võime kadumine moodustada reservmaterjali struktuure. Selle asemel võib alveoolide pinnal, alveolaarsete makrofaagide fagosoomides ja otse bronhoalveolaarse loputusmaterjali sees näha pallideks ("hiiglaslikud kihilised pallid") keerdunud membraane, millel puudub iseloomulik kolmemõõtmeline organisatsioon. Pindaktiivsete ainete süsteemi hävitavate muutuste sügavust näitab ka eritunud A2 tuvastamise sagedus loputusvedelikus. Need andmed korreleeruvad kopsupindaktiivsete ainete biokeemiliste ja füüsikalis-keemiliste uuringute tulemustega.

Võttes arvesse kõiki tuvastatud tunnuseid, eristatakse pindaktiivse süsteemi seisundi iseloomustamiseks praegu kolme häireastet: kerge, raske ja laialt levinud. Viimane peegeldab pindaktiivsest ainest sõltuva hingamispuudulikkuse suurenenud riski patsientidel, kellel on haiguse laialt levinud destruktiivne vorm.

Uuringute tulemused näitavad, et tuberkuloosi ajal kopsude pindaktiivsete ainete süsteemis esinevate häirete aluseks on protsessid, mis on seotud õhu-vere barjääri läbilaskvuse suurenemisega:

• alveolaarse pinna pindaktiivse aine kahjustus;
• ainevahetuslikud muutused ja A2 kahjustus;
• alveoolidest pindaktiivsete ainete eemaldamise mehhanismide häirimine.

Samal ajal on uuringud kindlaks teinud, et peamine tsütoloogiline mehhanism, mis toetab tuberkuloosse põletiku poolt muudetud kopsu pindaktiivse süsteemi funktsionaalset potentsiaali, on hüpertrofeerunud A2 arvu suurenemine, peamiselt kopsu parenhüümis, mis asub spetsiifilisest fookusest eemal.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Tuberkuloosi suhtes vastuvõtlikkuse geneetilised aspektid

Enne kui alustame tuberkuloosivastase immuunsuse mehhanismide ja tuberkuloosi immunogeneetika valdkonna uuringute hetkeseisu analüüsimist, peame vajalikuks peatuda mõnel üldisel seisukohal.

• Esiteks on teada, et mükobakterid paljunevad ja hävivad peamiselt makrofaagides. Väga vähesed (ja vastuolulised) andmed viitavad teguritele, mis võivad mükobaktereid rakuväliselt hävitada.
• Teiseks puuduvad veenvad tõendid selle kohta, et neutrofiilide fagotsüütide süsteemil oleks oluline roll tuberkuloosiinfektsiooni vastases kaitses.
• Kolmandaks puuduvad veenvad tõendid selle kohta, et tuberkuloosivastased antikehad suudaksid mükobaktereid hävitada rakuväliselt või soodustada nende rakusisest hävimist makrofaagides või muudes rakutüüpides.
• Neljandaks, on olemas suur hulk fakte, mis toetavad seisukohta, et tuberkuloosivastase immuunsuse keskne lüli on T-lümfotsüüdid ja et nad avaldavad oma regulatiivset mõju fagotsüütide süsteemi kaudu.
• Viiendaks, on olemas hulk tõendeid selle kohta, et pärilikud tegurid mängivad tuberkuloosiinfektsioonis olulist rolli.

Andmed, mis näitavad geneetiliste tegurite olulist rolli inimeste tuberkuloosi suhtes vastuvõtlikkuses, on üsna veenvad. Esiteks näitab seda asjaolu, et M. tuberculosis'e äärmiselt kõrge nakatumismäära korral (umbes kolmandik planeedi täiskasvanud elanikkonnast) tekib haigus vaid väikesel osal inimestest. Sellele viitab ka nakkusele vastuvõtlikkuse erinev tase erinevates etnilistes rühmades ning tuberkuloosi suhtes vastuvõtlikkuse ja resistentsuse pärilikkuse iseloom peredes, kus on mitu haiguse juhtumit. Lõpuks on selle seisukoha tõestuseks kliiniliselt väljendunud tuberkuloosi esinemise oluliselt suurenenud kooskõla monosügootsetel (identsetel) kaksikutel võrreldes disügootsete kaksikutega.

Traditsiooniline tuberkuloosi geneetiline testimine

Peamise histosobivuskompleksi ja NRAMP* roll

Geenide ja nende alleelide identifitseerimine, mille ekspressioon määrab tuberkuloosi suhtes tundlikkuse või resistentsuse, võimaldaks mitte ainult sügavat ülevaadet immuunsuse põhimehhanismidest ja tuberkuloosi patoloogilise protsessi arengust, vaid tooks ka lähemale reaalsusele geneetilise tüpiseerimise meetodite kasutamise, et tuvastada isikuid tervete inimeste seas, kellel on geneetiliselt suurenenud tuberkuloosi nakatumise risk, mis nõuab prioriteetseid ennetusmeetmeid, eelkõige spetsiaalset lähenemist vaktsineerimisele.

* - Loodusliku resistentsusega seotud makrofaagvalk - loomuliku resistentsusega seotud makrofaagvalk.

Märkimisväärne hulk eksperimentaalseid uuringuid näitab mitmete geneetiliste süsteemide ja üksikute geenide (H2, BCG1, Tbc1, xid jne) rolli hiirte tuberkuloosiresistentsuses (tundlikkuses). Inimestel on enim uuritud peamise histosobivuskompleksi (MHC) II klassi geenid, mille hulgas HLA-DR2 perekonna alleelikompleks (inimesel) näitab üsna suurt seost suurenenud haigestumusega mitmes etniliselt kaugel asuvas populatsioonis ning HLA-DQ lookuse alleelid mõjutavad tuberkuloosi kliinilist pilti. Hiljuti on saavutatud esimesi edusamme NRAMP1 geeni ja tuberkuloosi seose analüüsimisel inimestel. Need andmed on eriti tähelepanuväärsed, kuna sellel geenil on kõrge homoloogiaaste NRAMP1 geeniga (varem nimetatud BCG 1, kuna see kontrollib vastuvõtlikkust M. bovisBCG suhtes), mida ekspresseeritakse selektiivselt hiire makrofaagides ja mis kahtlemata mõjutab vastuvõtlikkust rakusisestele patogeenidele (sealhulgas mükobakteritele).

Funktsioonikaotuse mutatsioonid

Identifitseeriti mitu geeni, mille muutused, mis viisid funktsionaalselt aktiivse produkti kodeerimise võime täieliku kadumiseni (geeni väljalülitamine), mõjutasid eriti hiirte võimet arendada kaitsvat immuunvastust mükobakterite infektsioonile. Need on IFN-γ, IL-12, TNFα kodeerivad geenid, samuti immuunsüsteemi rakkude retseptorid loetletud tsütokiinidele. Teisest küljest, IL-4 ja IL-10 kodeerivate geenide väljalülitamisega ei erinenud tuberkuloosiinfektsiooni kulg praktiliselt metsiktüüpi (esialgsete) hiirte omast. Need andmed kinnitasid geneetilisel tasandil immuunsüsteemi (peamiselt T1-lümfotsüütide) võime esmast kaitsvat rolli tuberkuloosi puhul reageerida infektsioonile 1. tüüpi tsütokiinide, kuid mitte 2. tüüpi tsütokiinide tootmisega.

Nende andmete rakendatavust mükobakteriaalsete infektsioonide korral inimestel on tõestatud. Väga haruldastes peredes, kus lapsed kannatasid varases eas korduvate mükobakteriaalsete infektsioonide ja salmonelloosi all, on äärmiselt kõrge vastuvõtlikkus tingitud homosügootsetest mittekonservatiivsetest mutatsioonidest IFN-γ ja IL-12 rakuretseptoreid kodeerivates geenides, mis on päritud nende mutatsioonide suhtes heterosügootsetelt vanematelt; nagu oodatud, osutusid haruldaste mutatsioonide sellise pärilikkuse korral abielud omavahel tihedalt seotud. Sellised jämedad rikkumised viivad aga nii suure vastuvõtlikkuseni infektsioonidele, et need praktiliselt ei võimalda lapsel elada kauem kui paar aastat ja sedagi ainult peaaegu steriilsetes tingimustes.

Samad kaalutlused annavad alust mõnevõrra skeptiliseks hinnanguks lähenemisviisile, mille kohaselt modelleeritakse nakkusi loomadel, kellel on geenides, millel on esmane roll nende nakkuste eest kaitsmisel, väljalülitusmutatsioonid. Sellised mutatsioonid viivad selliste fenotüüpide ekspressioonini, millel normaalsetes tingimustes puudub ellujäämisvõimalus ja mis selektsiooni teel kiiresti elimineeritakse. Seega surevad hiired, kes ei ekspresseeri MHC II klassi tooteid ja kellel seetõttu puudub normaalne CD4 lümfotsüütide kogum, dissemineerunud nakkuse tagajärjel lühikese aja jooksul pärast M. tuberculosis'ega nakatumist. Väga sarnast tuberkuloosi kulgu täheldatakse ka inimestel, kus AIDSi hilisemas staadiumis on CD4 rakkude arv järsult langenud. Riskirühmade geneetilise määramise küsimuste lahendamisel ja üldiselt normaalse populatsioonijaotuse piires suurenenud vastuvõtlikkuse geneetiliste põhjuste mõistmisel tegeleb teadlane isenditega, kes on küll mitte optimaalsed (selle tunnuse järgi), kuid üsna elujõulised. Probleemi see aspekt räägib traditsioonilisemate eksperimentaalsete mudelite kasutamise kasuks geneetilises analüüsis, näiteks hiirte tuberkuloosi kulgemise interlineaarsed erinevused.

Genoomi skriining ja varem tundmatud tuberkuloosi suhtes vastuvõtlikud geenid

Juba 1950. ja 1960. aastatel näidati, et tuberkuloosi suhtes vastuvõtlikkuse ja resistentsuse tunnuste pärilikkus laboriloomadel on keeruline ja polügeenne. Sellises olukorras on esiteks vaja valida vastuvõtlike ja resistentsete loomade või isendite vahel selgelt väljendunud, "äärmiselt erinevad" fenotüübid ehk haiguse tunnused ning seejärel uurida nende pärilikkuse olemust. Teiseks on vaja arvestada, et a priori pole meil aimugi, kui palju geene on haiguse tõrjes kaasatud ja kuidas need genoomis paiknevad. Seetõttu on vaja kas eelnevalt vähendada uuritava populatsiooni geneetilist mitmekesisust, eraldades uuritava tunnuse järgi, kasutades geneetilisi tehnikaid (mis on võimalik ainult loomkatsetes), või skriinida kogu genoomi kvantitatiivse geneetika statistiliste meetodite, mitte Mendeli geneetika abil, abil või kombineerida neid tehnikaid. Pärast genoomi skaneerimise meetodite väljatöötamist, mis kasutavad PCR-i mikrosatelliit-DNA piirkondade määramiseks ning tulemuste statistilist töötlemist ja tõlgendamist, algas tuberkuloosi suhtes vastuvõtlikkuse geneetiline analüüs uuel tasemel.

Eespool mainitud lähenemisviise on hiljuti edukalt rakendanud kaks teadlaste rühma lineaarsete hiirte geneetilistes katsetes. Venemaa Meditsiiniteaduste Akadeemia Tuberkuloosi Uurimisinstituudi autorite rühm koos McGilli Ülikooli (Montreal, Kanada) Peremeesorganismi Resistentsuse Uurimiskeskuse ja Stockholmi Kuningliku Instituudi kolleegidega viisid esimestena läbi genoomse skriiningu M. tuberculosis tüve H37Rv suure annuse intravenoosse manustamise põhjustatud haiguse raskusastme pärilikkuse määramiseks hiirtel. A/Sn (resistentne) ja I/St (tundlik) liinid kasutati vanemliinidena, millel oli vastupidine tuberkuloosi vastuvõtlikkus. Emastel leiti usaldusväärne seos vastuvõtlikkuse vahel vähemalt kolme erineva lookusega, mis paiknesid 3., 9. ja 17. kromosoomil. Hiljuti näidati ka isastel seos lookustega 9. kromosoomi proksimaalses osas ja 17. kromosoomi keskosas. Tugevaim seos vastuvõtlikkusega leiti 9. kromosoomi lookuse puhul. Teine teadlaste rühm Ameerika Ühendriikides skriinis hiire genoomi, et määrata vastuvõtlikkuse tunnuse pärilikkuse mustrit M. tuberculosa tüves Erdman. C57BL/6J (oma mudelis resistentne) ja C3HeB/FeJ (tundlik) hiireliinide kombinatsioonis kaardistati F2 hübriidide ja seejärel BC1 järglaste analüüsis 1. kromosoomi keskosas lookus, mis kontrollib haiguse raskusastet. Pärast esialgset kaardistamist saavutati rekombinatsioonanalüüsi abil lookuse täpsem lokaliseerimine ning selle mõju sellisele olulisele fenotüübilisele tunnusele nagu granulomatoosse kopsukoe kahjustuse raskusaste tehti kindlaks tagasiristatud hiirtel (põlvkond BC3), st pärast seda, kui geneetilist mitmekesisust uuritavate loomade seas oli geneetiliste tehnikate abil oluliselt vähendatud. Oluline on märkida, et kaardistatud lookus, mis on tähistatud kui sst1 (tuberkuloositundlikkus 1), kuigi asub 1. kromosoomis, ei ole selgelt identne NRAMP1 lookusega. Seda tõendab nii selle lokaliseerimine kromosoomis kui ka asjaolu, et C57BL/6 hiirtel on NRAMP1 geeni suhtes BCG-tundlikkuse alleel, kuid sst1 lookuse suhtes M. tuberculosis'e resistentsuse alleel.

Viimastel aastatel avaldatud andmed hiire genoomis leiduvate lookuste kohta, mis mõjutavad oluliselt tuberkuloosiprotsessi olemust, lubavad loota märkimisväärsetele edusammudele selles valdkonnas ja inimeste geneetilise eelsoodumuse analüüsimisel. Genoomse analüüsi fantastiliselt kiire areng võimaldab suure tõenäosusega väga kiiresti üle minna hiire tuberkuloosi geneetikalt inimese tuberkuloosi geneetikale, kuna nii inimese kui ka hiire genoomi täielik järjestus on praktiliselt dešifreeritud.

Makrofaagide ja mükobakterite interaktsioon

Makrofaagidel on äärmiselt oluline roll tuberkuloosivastases kaitses nii antigeeni äratundmise kui ka mükobakterite elimineerimise faasis.

Pärast mükobakterite sisenemist kopsudesse võib olukord areneda nelja peamise mustri järgi:

• esmane peremeesorganismi reaktsioon võib olla piisav kõigi mükobakterite täielikuks hävitamiseks, välistades seeläbi tuberkuloosi tekkimise võimaluse;
• Mikroorganismide kiire kasvu ja paljunemise korral tekib haigus, mida nimetatakse primaarseks tuberkuloosiks;
• latentse infektsiooni korral haigus ei arene, kuid mükobakterid püsivad organismis nn uinunud olekus ja nende esinemine avaldub ainult positiivse nahareaktsiooni vormis tuberkuliinile;
• Mõnel juhul on mükobakterid võimelised üle minema uinunud olekust kasvufaasi ja latentse infektsiooni asendub tuberkuloosi taasaktiveerumisega.

Pärast mükobakterite jõudmist alumistesse hingamisteedesse on esimene kaitseliin infektsiooni vastu alveolaarsed makrofaagid. Need rakud on võimelised bakterite kasvu otseselt pärssima, fagotsüteerides neid. Samuti osalevad nad laias valikus rakulistes tuberkuloosivastastes immuunsusreaktsioonides – antigeeni esitlemise, T-lümfotsüütide akumuleerumise stimuleerimise kaudu põletikukohas jne. Oluline on märkida, et virulentsete ja suhteliselt avirulentsete mükobakteritüvede fagotsüütidega seondumise spetsiifilised mehhanismid võivad erineda.

On piisavalt tõendeid selle kohta, et vakuoolide või fagosoomide moodustumise protsess M. tuberculosis'e ja mononukleaarse fagotsüüdi interaktsiooni ajal toimub mikroorganismi kinnitumise kaudu komplemendi retseptoritele (CR1, CR3, CR4), mannoosi retseptoritele või teistele rakupinna retseptoritele. Fagotsüütiliste rakkude mannoosi retseptorite ja mükobakterite interaktsiooni vahendab ilmselt mükobakteriaalse rakuseina glükoproteiin - lipoarabinomannaan.

T-abistajarakkude 2. tüüpi tsütokiinid - prostaglandiin E2 ja IL-4 - stimuleerivad CR ja MR ekspressiooni ning IFN-γ vastupidiselt pärsib nende retseptorite ekspressiooni ja funktsiooni, mis viib mükobakterite adhesiooni vähenemiseni makrofaagidele. Samuti kogunevad jätkuvalt andmed pindaktiivsete valkude retseptorite osalemise kohta bakterite rakkudele kinnitumisel.

CD14 molekuli (fagotsüütide marker) rolli demonstreeriti mükobakterite ja mikrogliia, ajukoe residentsete fagotsüütide, interaktsioonimudeli abil. Leiti, et CD14 vastased antikehad takistasid mikrogliiarakkude nakatumist virulentse laboritüvega H37Rv. Kuna CD14 molekul ei tungi läbi rakumembraani ja seega puudub sellel otsene kontakt tsütoplasmaga, ei suuda see lipoproteiinide indutseeritud signaali iseseisvalt edastada, vaid vajab rakusiseste signaaliülekande radade aktiveerimiseks koreretseptorit. Selliste koreretseptorite kõige tõenäolisemad kandidaadid on Toll-tüüpi retseptorite perekonna esindajad. Mikroobsed lipoproteiinid võivad nende retseptorite aktiveerimise kaudu ühelt poolt võimendada peremeesorganismi kaitsemehhanisme ja teiselt poolt põhjustada koekahjustusi apoptoosi indutseerimise kaudu. Samal ajal on apoptoos võimeline pärssima immuunvastust, elimineerides immuunreaktsioonides osalevaid rakke, vähendades seeläbi kudedele tekitatud kahjustusi.

Lisaks eeltoodule tundub üsna tõenäoline, et mükobakterite fagotsüütidele kinnitumise protsessis mängivad olulist rolli nn "püüdja" retseptorid, mis asuvad makrofaagide pinnal ja millel on afiinsus paljude ligandide suhtes.

M. tuberculosis'e saatus pärast fagotsütoosi seisneb selle kasvu pärssimises makrofaagide poolt. Pärast fagosoomi sisenemist puutuvad patogeensed bakterid kokku mitmete teguritega, mille eesmärk on nende hävitamine. Selliste tegurite hulka kuuluvad fagosoomi sulandumine lüsosoomidega, reaktiivsete hapnikuradikaalide süntees ja reaktiivsete lämmastikradikaalide, eriti lämmastikoksiidi süntees. Mükobakterite surm makrofaagis võib toimuda mitme mehhanismi kaudu lümfotsüütide ja fagotsüütide keeruliste tsütokiinide vahendatud interaktsioonide tulemusena. On võimalik, et mükobakterite võime vältida reaktiivsete hapniku- ja lämmastikradikaalide toksilisi toimeid on võtmeetapp üleminekul infektsiooni latentse staadiumini. Makrofaagi võime pärssida M. tuberculosis'e kasvu sõltub oluliselt rakkude aktivatsiooni staadiumist (vähemalt osaliselt) ja tsütokiinide tasakaalust (peamiselt, tõenäoliselt, trombotsüütidest pärinev kasvufaktor alfa (TGF-α) ja IFN-γ).

Makrofaagide antimükobakteriaalse aktiivsuse mehhanismi oluline komponent on ilmselt apoptoos (programmeeritud rakusurm). M.bovis BCG kultiveerimise mudelis monotsüütides näidati, et makrofaagide apoptoosiga (kuid mitte nekroosiga) kaasneb fagotsütoosiga omastatud mükobakterite elujõulisuse vähenemine.

T-lümfotsüütide roll tuberkuloosivastases immuunsuses

T-lümfotsüüdid on teadaolevalt omandatud immuunsuse peamine komponent tuberkuloosiinfektsiooni korral. Katseloomade immuniseerimisega mükobakteriaalsete antigeenidega, samuti tuberkuloosiinfektsiooni kulguga kaasneb antigeenispetsiifiliste CD4 ⁺ ja CD8 ⁺ lümfotsüütide teke.

CD4 ja vähemal määral CD8 lümfotsüütide puudulikkus, mida täheldatakse CD4, CD8, MHCII, MHCI geeni väljalülitusega hiirtel, samuti CD4 või CD8 antigeenide suhtes spetsiifiliste antikehade manustamisel, viib hiirte resistentsuse olulise vähenemiseni M. tuberculosis infektsiooni suhtes. On teada, et AIDS-i patsientidel, keda iseloomustab CD4 ^{+ lümfotsüütide puudulikkus, on tuberkuloosi suhtes äärmiselt kõrge tundlikkus. CD4+} ja CD8 + lümfotsüütide suhteline panus ^{kaitsvasse immuunvastusesse võib infektsiooni erinevates etappides muutuda. Seega M. bovis BCG-ga nakatunud hiirte kopsu granuloomides} domineerivad infektsiooni algstaadiumis (2-3 nädalat) CD4 ^{+ T-lümfotsüüdid, samas kui CD8+} lümfotsüütide sisaldus suureneb hilisemates etappides. Adoptiivse ülekande ajal on CD8 ^{+ lümfotsüütidel, eriti nende CD44hl} alampopulatsioonil, kõrge kaitsev aktiivsus. Lisaks CD4 ⁺ ja CD8 ⁺ lümfotsüütidele on ka teistel lümfotsüütide alampopulatsioonidel, eriti γδ ja CD4 ⁺ CD8 ^{+ lümfotsüütidel,}, mida piiravad MHC klassi CD1 mittepolümorfsed molekulid. Ilmselt aitavad need kaasa ka kaitsvale immuunsusele tuberkuloosiinfektsiooni vastu. T-lümfotsüütide efektortoime mehhanismid taanduvad peamiselt kas lahustuvate faktorite (tsütokiinide, kemokiinide) tootmisele või tsütotoksilisusele. Mükobakteriaalsete infektsioonide korral toimub valdavalt T1 moodustumine, mille iseloomulikeks tunnusteks on tsütokiinide IFN-γ ja TNF-α tootmine. Mõlemad tsütokiinid on võimelised stimuleerima makrofaagide antimükobakteriaalset aktiivsust, mis vastutab peamiselt CD4 lümfotsüütide kaitsva toime eest. Lisaks on IFN-γ võimeline pärssima kopsude põletikuliste reaktsioonide raskust ja seeläbi vähendama tuberkuloosiinfektsiooni raskust. TNF-α on vajalik granuloomide moodustumiseks, makrofaagide ja lümfotsüütide täielikuks koostööks ning kudede kaitsmiseks nekrootiliste muutuste eest. Lisaks kaitsvale toimele on TNF-α-l ka "patoloogiline" toime. Selle tootmine võib põhjustada palavikku, kaalulangust ja koekahjustusi - tuberkuloosiinfektsioonile iseloomulikke sümptomeid. T-lümfotsüüdid ei ole ainus TNF-α allikas. Selle peamised tootjad on makrofaagid. TNF-α mõju määrab suuresti teiste 1. ja 2. tüüpi tsütokiinide tootmise tase põletikukoldes. 1. tüüpi tsütokiinide domineeriva tootmise ja 2. tüüpi tsütokiinide tootmise puudumise tingimustes on TNF-α-l kaitsev toime ning 1. ja 2. tüüpi tsütokiinide samaaegse tootmise korral on sellel destruktiivne toime. Kuna, nagu eespool märgitud, stimuleerivad mükobakterid peamiselt T1-lümfotsüüte, ei kaasne mükobakteriaalsete infektsioonide kulgu tavaliselt IL-4 ja IL-5 tootmise suurenemisega. Samal ajal võib raskete infektsioonivormide ja ka selle hilisemates staadiumides esineda IL-4 ja IL-5 tootmise lokaalne ja süsteemne suurenemine. Ei ole selge, kas 2. tüüpi tsütokiinide suurenenud tootmine on raskema tuberkuloosiinfektsiooni põhjus või tagajärg.

Tsütotoksilisust nakatunud sihtrakkude suhtes näitavad nii CD8 ⁺ rakud kui ka CDlb molekulide poolt piiratud "mitteklassikalised" CD8 ^{+ lümfotsüüdid, CD4+} CD8 ⁺ lümfotsüüdid ja CD4 ⁺ lümfotsüüdid. Tsütotoksilisuse olulisust tuberkuloosivastases kaitses näitab CD8 ⁺ lümfotsüütide tsütotoksilise aktiivsuse ja perforiini sisalduse vähenemine tuberkuloosihaigetel võrreldes tervete doonoritega. Oluline on vastata küsimusele, kuidas nakatunud sihtrakkude lüüs võib mõjutada nakkusprotsessi kulgu: kas see viib mükobakterite, mis on rakusisesed parasiidid, paljunemise intensiivsuse vähenemiseni või vastupidi, kas see soodustab mükobakterite vabanemist nakatunud makrofaagidest ja uute rakkude nakatumist? S. Strongeri (1997) andmed näivad aitavat selle probleemi mõistmisele kaasa. Autorid näitasid, et tsütotoksilised lümfotsüüdid sisaldavad granulüsiini molekule, millel on bakteritsiidne toime mükobakteritele. Selleks, et granulüsiin tungiks nakatunud rakkudesse, peavad lümfotsüüdid eritama valke, mis moodustavad sihtrakkude membraanis poorid. Seega saadi esmakordselt andmeid mükobakterite (makrofaagides) otsese hävitamise kohta T-lümfotsüütide poolt, näidates seeläbi T-lümfotsüütide otsese osalemise võimalust kaitses mükobakteriaalsete infektsioonide eest.

T-rakkude immuunvastuse regulatsioon

T-lümfotsüütide vastust ja efektortsütokiinide tootmist reguleerivad antigeeni esitlevate rakkude, sealhulgas nakatunud makrofaagide poolt toodetud tsütokiinid. IL-12 nihutab T-lümfotsüütide diferentseerumist Th1-rakkude moodustumise suunas ja stimuleerib IFN-γ tootmist. Hiirte nakatumine IL-12 ^% M.bovis BCG-ga viib infektsiooni progresseeruva arenguni, mükobakterite suurenenud levikuni ja sellega kaasneb granulomatoosse moodustumise puudumine kopsudes. IL-12p-ga hiirtel, kes on 40 ^% ulatuses nakatunud M. tuberculosis'ega, täheldatakse mükobakterite kontrollimatut kasvu, mis on seotud nii loomuliku kui ka omandatud immuunsuse häirega ning mille põhjuseks on põletikku soodustavate tsütokiinide IFN-γ ja TNF-β tootmise oluline vähenemine. Seevastu rekombinantse IL-12 manustamine hiirtele, millele järgneb nakatumine M. tuberculosis Erdmann'iga, suurendab nende infektsioonikindlust.

IL-10 on regulatiivne tsütokiin, mis stimuleerib humoraalsete immuunsusreaktsioonide teket ja pärsib paljusid rakulise immuunsuse reaktsioone. Arvatakse, et IL-10 mõju T-rakkude vastusele võib olla vahendatud selle toime kaudu makrofaagidele: IL-10 pärsib antigeenide esitlemist makrofaagide poolt ja pärsib makrofaagide poolt põletikuliste tsütokiinide TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 ja IL-12, GM-CSF, G-CSF sünteesi. IL-10-l on ka antiapoptootiline toime. Selline toimespekter peaks näiliselt määrama IL-10 olulise mõju tuberkuloosivastase immuunsuse intensiivsusele, kuid andmed kaitsva immuunsuse sõltuvuse kohta IL-10 tootmisest on äärmiselt vastuolulised.

TGF-β on ainulaadne faktor rakulise immuunsuse pärssimisel. Selle tootmise tase korreleerub tuberkuloosi raskusastmega ning TGF-β-vastaste antikehade või looduslike TGF-β inhibiitorite manustamine M. tuberculosis'ega nakatunud hiirtele korrigeerib vähenenud T-rakkude vastust.

Tuleb märkida, et T-lümfotsüütide efektorroll ei piirdu ainult tsütokiinide tootmise ja rakulise tsütotoksilisusega. Teised protsessid, mis toimuvad T-lümfotsüütide ja makrofaagide vahelise otsese kontakti loomisel, samuti T-lümfotsüütide poolt kemokiinide tootmine, võivad oluliselt kaasa aidata lokaalsete põletikuliste reaktsioonide tekkele. Viimaseid omakorda ei põhjusta mitte ainult makrofaagide ja T-lümfotsüütide reaktsioon. Neutrofiilid, eosinofiilid, fibroblastid, epiteeli- ja teised rakud võivad tuberkuloosiinfektsiooni ajal kopsudes toimuvates protsessides aktiivselt osaleda.

Granuloomide moodustumise protsessi morfoloogilised uuringud, samuti spetsiifilise T-rakulise vastuse tekke dünaamika määramise tulemused võimaldavad meie arvates eristada mükobakterite ja makroorganismi interaktsiooni mitut etappi. Esimest iseloomustab mükobakterite progresseeruv proliferatsioon T-lümfotsüütide spetsiifilise vastuse puudumisel ja see kestab umbes 2-3 nädalat. Teine toimub pärast küpsete T-lümfotsüütide moodustumist ja seda iseloomustab mükobakterite kasvu stabiliseerumine. Reeglina järgneb sellele dekompensatsioonistaadium, mis langeb ajaliselt kokku lümfoidsete moodustiste hävimise ja nekrootiliste muutuste ilmnemisega kopsudes. Vaktsiini toime võib olla tingitud vastuse esimese faasi vähenemisest.