CC BY
304
ОБЗОРЫ
target in malnutrition and infection. Br. J. Nutr. 2007; 98 (1): 11-6.
61. Miyamoto M.S., Miyamoto Y., Hosokawa T. Morphological changes of the thymus under stress caused by water immersion and restraint in SAMP1 mice. Excepta Med. Int. Congr. Ser. 2004; 1260: 199-202.
62. Imachi H., Murao K.l, Hiramine C. et al. Human scavenger receptor B1 is involved in recognition of apoptotic thymocytes by thymic nurse cells. Lab. Invest. 2000; 80 (2):m 263-70.
63. Malpuech-Brugere C., Nowacki W., GueuxE. Accelerated thymus involution in magnesium-deficient rats is related to enhanced apoptosis and sensitivity to oxidative stress. Br. J. Nutr. 1999; 81 (5): 405-11.
64. Kato S., Schoefl G.I. Microvasculature of normal and involuted mouse thymus light- and electron-microscopic study. Acta Anat. 1989; 135 (1): 1-11.
65. Popa I., Zubkova I., Medvedovic M. et al. Regeneration of the adult thymus is preceded by the expansion of K5+K8+ epithelial cell progenitors and by increased expression of Trp63, cMyc and Tcf3 transcription factors in the thymic stroma. Int. Immunol. 2007; 19 (11): 1249-60.
66. Kadish J.L., Basch R.S. Thymic regeneration after lethal irradiation: evidence for an intra-thymic radioresistant T cell precursor. J. Immunol. 1975; 114 (1): 452-8.
67. Marinova T., Philipov S., Aloe L. Nerve growth factor immunoreac-tivity of mast cells in acute involuted human thymus. Inflammation. 2007; 30 (1-2): 38-43.
68. BellR.G., HazelL.A. The influence of dietary protein insufficiency on the murine thymus. Evidence for an intrathymic pool of progenitor cells capable of thymus regeneration after severe atrophy. AJEBMS.
1977; 55 (5): 571-84.
69. Kalinina N.M., Davydova N.I., Drygina L.B. et al. The role of immune system in the formation of pathology in liquidators. In: Nikiforov A.M., ed. Pathology of distant period in liquidators of the Chernobyl accident. SPb.: Binom; 2002: 82-94 (in Russian).
70. Shanley D.P., Aw D., Manley N.R. et al. An evolutionary perspective on the mechanisms of immunosenescence. Trends Immunol. 2009; 30 (7): 374-81.
71. French R.A. Age-associated loss of bone marrow hematopoietic cells is reversed by GH and accompanies thymic reconstitution. Endocrinology. 2002; 143 (2): 345-50.
72. Greenstein B.D., FitzpatrickF.T., KendallM.D. et al. Regeneratio-in of the thymus in old male rats treated with a stable analogue of LHRH. J. Endocr. 1987; 112 (3): 345-50.
73. Henderson J. On the relationship of the thymus to the sexual organs. J. Physiol. 1904; 30 m(31): 222-9.
74. RaicaM., Cimpean A.M., EncicaS. et al. Involution of the thymus: a possible diagnostic pitfall. Rom. J. Morphol. Embryol. 2007; 48 (2): 101-6.
75. Kolaeva S.G., Novoselova E.G., Amerkhanov Z.G. et al. The annual involution and regeneration of the thymus in hibernating animals and perspectives of its studies in gerontology and stem cell proliferation. Tsitololgiia. 2003; 45 (7): 628-34.
76. Vacchio M.S. Thymus in Encyclopedia of stress. 2nd ed. New York: Academic Press; 2007; 3: 738-42.
Поступила 20.09.12
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 612.017.1.063:612.115
М.М. Зиганшина1, Н.В. Бовин2, Г.Т. Сухих1
естественные антитела как ключевой элемент механизма, поддерживающего гомеостаз в иммунной системе
1ФГБУ Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. В.И. Кулакова Минздрава России, 117997, г. Москва; 2ФгУ Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН, 117997, г. Москва
Tак называемые естественные антитела (ЕАТ) являются частью гуморальной составляющей врожденного иммунитета, представленной в основном низкоаффинными антителами, присутствующими в организме без явной антигенной стимуляции. Мишенями ЕАТ являются как экзо-, так и эндогенные антигены, в том числе и бактериального происхождения, что определяет функцию ЕАТ как элементов первой линии иммунной защиты против патогенов. Кроме того, показано участие ЕАТ в клиренсе продуктов катаболизма. Уровень ЕАТ в крови довольно высок, а репертуар стабилен в течение всей жизни; отклонения свидетельствуют о развитии патологии. Все это указывает на важную роль ЕАТ в гомеостазе. ЕАТ являются важным регуляторным компонентом сети идиотип-антиидиотипических взаимодействий, оказывающим стимулирующее или супрессорное влияние на все звенья иммунной системы. В обзоре рассматриваются гипотезы образования ЕАТ, их функции, роль в иммунном ответе, а также значение при некоторых патологиях.
Ключевые слова: естественные антитела, тканевой гомеостаз, иммунорегуляция, идиотип-антиидиотипичес-кие взаимодействия, естественные скрытые антитела
M.M. Ziganshina1, N.V.Bovin2, G.T.Sukhikhl
NATURAL ANTIBODIES AS A KEY ELEMENT OF THE MECHANISM SUPPORTING HOMEOSTASIS IN IMMUNE SYSTEM
1 Kulakov V.I.Federal Scientific Centre of Obstetrics, Gynecology and Perinatology, 117997, Moscow, Russia; 2M.M. Shem-yakin and Y.A. Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia The so-called "natural antibodies" (EAT) are the part of a humoral component of innate immunity presented generally by low-affine antibodies found in an organism without obvious stimulation. Targets of EAT are both exogenous and endogenous antigens including bacterial origin that defines the EAT function as elements of the first line of immune protection against pathogens. Besides, participation of EAT in clearance of products of a catabolism is shown. The EAT level in blood is quite high, and the repertoire is stable during the life time; deviations testify of the pathology development. All this indicates at an important role of EAT in a homeostasis. EAT are an important regulatory component of a network of the idiotype-antiidiotypic interactions, having stimulating or supressorny impact on all links of immune system. In the review hypotheses of formation of EAT, their function, the role in the immunity response, and value are considered in some pathologies.
Key words: natural antibodies; tissue homeostasis; immunoregulation; idiotype-antiidiotypic interactions; natural hidden antibodies
- 277 -
ИММУНОЛОГИЯ № 5, 2013
Введение. Традиционно аутоиммунитет ассоциируется с патологией. Однако кроме патогенетически значимых аутоантител, генерация которых происходит вследствие нарушения аутотолерантности, в организме присутствует большое количество аутоантител, относящихся к так называемым естественным антителам (ЕАТ). ЕАТ наряду с естественными киллерами, макрофагами, лектинами и другими, являются частью врожденного, или естественного, иммунитета, представляя его специфическую часть. Кроме функции распознавания чужого, реализуемой при взаимодействии с образами патогенности, они выполняют функцию распознавания своего или измененного своего, участвуя в ряде физиологических аутоиммунных реакций. В настоящее время накоплено множество фактов, позволяющих утверждать, что наряду с другими факторами иммунитета ЕАТ участвуют в поддержании гомеостаза в организме.
1. ЕАТ: характеристика, происхождение, регуляторная роль в иммунных процессах. ЕАТ - продукты Bl (CD5+) клеток, являются низкоаффинными иммуноглобулинами, обнаруживаемыми в системной циркуляции и биологических средах здоровых индивидуумов и животных, и представляют специфическую часть естественного иммунитета [1, 2]. ЕАТ способны взаимодействовать с широким спектром антигенов, что определяет их в первую линию защиты против патогенов. У человека и мыши обнаруживают ЕАТ IgG-, IgM- и IgA-класса, однако основным классом является IgM [3]. ЕАТ не способны вызывать повреждения нормальных клеток [4, 5]. Содержание ЕАТ в крови здоровых людей постоянно в течение жизни, а отклонения свидетельствуют о развитии патологии [6].
Одной из наиболее изученных функций ЕАТ является защита организма против бактериальных, вирусных инфекций и паразитов [7, 8]. Результаты исследования поликлональных ЕАТ показали, что они связываются с широким спектром патогенов РАМР (патоген-ассоциированных молекулярных паттернов), что реализуется в их непосредственной нейтрализации, активации комплемента с привлечением фагоцитов, а также в усилении гуморального иммунного ответа [9, 10]. Так, например, ЕАТ (IgM) позитивно регулируют продукцию антител (IgG), специфичных к вирусу гриппа [11]. Доказано участие ЕАТ в распознавании патогенов дендритными клетками [10]. Также показана роль ЕАТ в поляризации Т-клеточного иммунного ответа и переключении класса иммуноглобулинов при иммунном ответе. Высокие дозы ЕАТ (IgM) клона Т15 оказывают ингибирующее влияние на активацию TLR и, соответственно, на активацию фагоцитов, что выражается в супрессии воспалительного ответа in vitro и in vivo [12].
Принято считать, что ЕАТ генерируются без явной антигенной стимуляции. Существует несколько гипотез о происхождении ЕАТ и факторах, влияющих на их генерацию. Предполагается, что продукция ЕАТ происходит в ответ на антигены энтеробактерий и начинается в неонатальном периоде [3]. В то же время связывание ЕАТ с овальбумином и антигенами собственных тканей является аргументом в пользу представлений о стимуляции выработки ЕАТ аутологичными антигенами [2]. Показано, что ЕАТ присутствуют в пуповинной крови здоровых младенцев и связываются с определенным спектром аутоантигенов, причем репертуар специфичностей этих ЕАТ практически не различался между индивидуумами [13].
1.2. ЕАТ и физиологический клиренс. Участие ЕАТ в физиологическом клиренсе определяет их ключевую роль в тканевом гомеостазе и гомеостазе биологических жидкостей организма.
1. ЕАТ способны связывать антигены на функционально не активных, подвергнутых оксидативному стрессу, стареющих, апоптотических, но еще не разрушенных клетках. Это
Зиганшина Марина Михайловна (Ziganshina Marina Mikhailovna), [email protected]; Бовин Ииколай Бладимирович (Bovin Nikolaj Vladimirovich); Сухих Геннадий Тихонович (Sukhikh Gennadij Tichonovich)
предотвращает развитие и облегчает течение аутоиммунных процессов. Например, показано, что у мышей с дефектом синтеза первого компонента классического пути активации комплемента, или с дефектом функции В1-клеток, генерирующих ЕАТ, наблюдается развитие аутоиммунного заболевания, аналогичного системной красной волчанке (СКВ) у человека [14].
Множество окисленных эпитопов содержат окисленные липопротеины апоптотических клеток. Такая модификация молекулы - частный случай образования неоантигенов, которые относят к РАМР, также представленным на патогенных микроорганизмах. Окисленные эпитопы являются основной мишенью ЕАТ (IgM) [15]. Связывание и клиренс этих эпитопов обусловливает противовоспалительный эффект ЕАТ при атеросклерозе и воспалении. В контексте этого показано, что противовоспалительный эффект ЕАТ (IgG) при эндотелиальной активации in vitro, вызванной окисленными липопротеинами низкой плотности и фактором некроза опухоли а (TNFa), связан с ингибированием секреции цитокинов и экспрессии VCAM-1 клетками эндотелия [16]. Установлено, что основным механизмом действия ЕАТ (IgM) при клиренсе апоптотических клеток является активация комплемента по классическому пути с последующим фагоцитозом [17].
2. ЕАТ участвуют в клиренсе поврежденных и функционально не активных белков плазмы. Так, ЕАТ, имеющие специфичность к альбумину, связываются не с нативной молекулой, а с определенными паттернами на денатурированном или олигомеризованном альбумине, обеспечивая его элиминацию [18]. В циркуляции присутствуют ЕАТ (IgG) к цитокинам, в частности к интерлейкину (IL)-1a, IL-6, интерферону-а (IFNa) и некоторым другим. Предполагается, что эти ЕАТ могут связывать цитокины в циркуляции, хотя выполняемая ими функция в этом случае неясна (транспортная или физиологического клиренса) [19].
3. ЕАТ (в основном IgG-класса) могут опсонизировать белки цитоплазмы и цитоскелета, освобождаемые из мертвых или лизированных клеток (например, ЕАТ к актину, тубулину, спектрину). Опсонизированные белковые комплексы, содержащие также компоненты комплемента, транспортируются в печень, где подвергаются фагоцитозу [18, 20]. Однако на взаимодействии ЕАТ с белками цитоскелета с последующей активацией комплемента основана их способность инициировать или поддерживать воспалительную реакцию. Обычно это проявляется на фоне повреждения ткани при инфаркте или ишемии [21].
1.3. ЕАТ и противоопухолевый иммунитет. ЕАТ способны связываться с различными антигенами клеточной поверхности опухолевых клеток, преимущественно гликана-ми, экспрессия которых повышена при онкотрансформации и при дифференцировке эмбриональных клеток [22]. Такие опухолеспецифические ЕАТ обнаруживают в циркуляции у пациентов с онкологическими заболеваниями, небольшое количество содержится и в крови здоровых людей. ЕАТ дают не только прямой цитотоксический эффект на интактные опухолевые клетки, но и вспомогательный эффект в течение специфического противоопухолевого ответа [23]. ЕАТ взаимодействуют также с антигенами, которые подвергаются модификации вследствие некротических и воспалительных процессов, сопровождающих развитие опухоли. Опсониза-ция таких клеток привлекает фагоциты с последующим выведением антигенного материала. Основным механизмом участия ЕАТ (IgM) в тканевом гомеостазе является клиренс поврежденных и злокачественных клеток через комплемент-зависимый клеточный лизис и индукцию апоптоза [23, 24].
1.4. Каталитические свойства ЕАТ. Имеются данные о наличии у ЕАТ (в основном IgA-, IgM- и в меньшей степени IgG-класса) естественной протеолитической (каталитической) активности. Было показано, что ЕАТ (IgA), выделенные из слюны здоровых индивидуумов, специфически связываются с фрагментом гликопротеина gp120 вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) и катализируют его разрушение [25], что свидетельствует об их естественном микробицидном
- 278 -
ОБЗОРЫ
эффекте. Сывороточные ЕАТ (IgM и IgG) соответствующей специфичности могут являться основой естественной резистентности против ВИЧ-инфекции [18].
Каталитическую активность проявляют также ЕАТ (IgG) к фактору свертывания vIII (антигемофильный глобулин). Высокий уровень этих антител коррелирует с выживаемостью пациентов с синдромом системного воспалительного ответа и тяжелым сепсисом [18, 26, 27]. ЕАТ (IgM) проявляют каталитическую активность в отношение р-амилоидного пептида. В модели in vitro добавление этих антител блокировало агрегацию и токсический эффект р-амилоидного пептида на клетки нейрональной линии [28].
1.5. ЕАТ как функциональная и регуляторная часть идиотип-антиидиотипической сети. ЕАТ являются частью функциональной идиотипической сети, регулирующей иммунный ответ. Присутствие высокого уровня ЕАТ в сыворотке здоровых индивидуумов и высокая частота возникновения аутоиммунных идиотипов предполагают важную эффек-торную и регуляторную функцию ЕАТ [29]. Идентифицированы ЕАТ (IgM и IgG), специфически связывающиеся с TCR (Т-клеточный рецептор) и оказывающие иммунорегуляторное действие (ингибирование активации премированных Т-клеток) [18]. Иммунорегуляторный эффект описан также для антилейкоцитарных ЕАТ, о которых будет сказано далее.
ЕАТ способны регулировать В-клеточный ответ через идиотип-антиидиотипические взаимодействия. Показана способность ЕАТ ингибировать пролиферацию аутореактивных клонов В-клеток [30]. Представлены доказательства иммуносупрессивного действия ЕАТ (IgG-anti-F(ab’)2auto-AB) в отношении ауто- и аллореактивных В-клеток [31]. ЕАТ (IgM) способны регулировать селекцию В-лимфоцитов. Так, показано, что у мышей с недостаточным уровнем сывороточного IgM наблюдается экспансия В-клеток маргинальной зоны с пропорциональным уменьшением количества фолликулярных В-клеток. Введение мышам поликлональных ЕАТ (IgM) восстанавливало нормальный баланс клеток. Предполагается, что ЕАТ (IgM) регулируют развитие фолликулярных В-клеток [32].
При исследовании содержания ЕАТ IgM класса обнаружено, что из четырех клонов ЕАТ, выделенных из крови мышей, два были идиотипически комплементарны. Внутривенное введение антиидиотипов вызывает супрессию продукции идиотипов и нарушает флуктуации, наблюдаемые в динамической системе в естественных условиях, до введения. Возвращение уровня ЕАТ к исходному происходит в течение нескольких месяцев [4]. У пациентов с СКВ показано наличие клонов полиреактивных ЕАТ, относимых к функциональной сети аутоантител, имеющих полиспецифичный V-домен, способный связывать и функционально нейтрализовать V-регионы естественных и патологических антител [33]. Показано, что на фоне низкого содержания в крови ЕАТ (IgM) может происходить генерация аутоантител (IgG). Предполагается, что ЕАТ (IgM) способны оказывать супрессивное действие на продукцию IgG-аутоантител при патологиях [34]. Протективный эффект ЕАТ осуществляется через идиотип-антиидиотипическую регуляцию аутоиммунного ответа и является результатом индукции антиидиотипиче-ских антител.
Через идиотипическую сеть ЕАТ могут усиливать специфический иммунитет и защиту против инфекций, давать супрессивный эффект на специфический иммунный ответ [2], влиять на цитотоксический ответ у мышей, они обеспечивают толерантность к собственным антигенам, предотвращая или затормаживая аутоиммунный ответ [2, 15, 35].
2. специфичность ЕАТ. Полиреактивность или полиспецифичность описана как для ЕАТ, так и для антител, генерируемых при адаптивном иммунном ответе. Под этим термином понимают способность молекулы иммуноглобулина связываться с множеством различных антигенов с низкой, но приблизительно одинаковой аффинностью. Описаны несколько механизмов полиреактивности: классические (обусловленные конформационной лабильностью антигенсвязывающих центров и возможностью связывания разных антигенов в преде-
лах одного активного центра), а также связанные с обменом HL-фрагментами между молекулами различных антител, что может приводить к образованию большого количества различных вариантов химерных иммуноглобулинов [36, 37]. Полиреактивную трансформацию иммуноглобулинов способны вызывать сдвиг значений рН в любую сторону, действие ферментов, активных форм кислорода и некоторые другие физико-химические факторы, приводящие к многократному усилению связывания иммуноглобулинов с самыми разными биологическими молекулами [38].
Трансформированная таким образом полиреактивная молекула иммуноглобулина сохраняет эффекторные свойства специфических антител. Например, полиреактивные иммуноглобулины опсонизируют объекты фагоцитоза, повышая эффективность их поглощения фагоцитами. Другим примером является блокирование связывания липополисахарида с соответствующими рецепторами эффекторных клеток, что предотвращает их активацию и синтез медиаторов воспаления [38].
Принято считать, что большинство ЕАТ полиспецифичны в отношении филогенетически (нуклеиновые кислоты, белки теплового шока, углеводы, фосфолипиды) и эволюционно (актин, миозин, тубулин и ДНК) консервативных биополимеров, хотя, по-видимому, каждый из авторов по-своему понимает и применяет термины «полиспецифичность» и «полиреактивность». ЕАТ способны связываться с CD5, CD4, CD8, HLA, IFNy и IL-2, что обуславливает их иммунорегуляторные свойства, по механизму ограничения интенсивности и продолжительности иммунного ответа [2, 39].
В то же время описаны ЕАТ (IgM), моноспецифические в отношении аутоантигенов [40]. В пуле ЕАТ выделяют антитела, специфически связывающие неодетерминанты, которые экспонированы на апоптотических клетках [40, 41], в частности фосфорилхолин. Некоторые авторы считают, что связывание фосфолипидов, в частности фосфорилсодержащих антигенов, входящих в состав мембран апоптотических, бактериальных клеток и окисленных липопротеинов, является характерным признаком ЕАТ [40, 42]. Показано связывание ЕАТ с олигосахаридами, особенно с гликанами ганглиози-дов, которые экспрессируются при эмбриогенезе фетальными клетками, или с онкофетальными антигенами опухолевых клеток в постэмбриональном периоде [15, 43].
3. скрытые ЕАТ как часть репертуара ЕАТ. Есть данные, свидетельствующие о существовании антител в кровотоке здоровых доноров, которые имеют специфичность к мембранным фосфолипидам, ДНК, гистонам, тироглобулину и некоторым другим аутоантигенам, но не взаимодействуют с данными антигенами in vivo, поэтому были названы скрытыми (hidden antibodies), или криптическими, антителами [44, 45]. Необходимо отметить, что наличие взаимодействия in vitro при полном его отсутствии in vivo необязательно связано с маскировкой антител. Причиной может быть существенно разная презентация антигена на клеточной мембране с одной стороны, и в тест-системе in vitro - с другой [46]. Как показали результаты дальнейших исследований, скрытые антитела имеют одинаковое происхождение и похожие характеристики с ЕАТ, и также предполагается их регуляторная роль в иммунных процессах [47]. Одни и те же ЕАТ могут быть явными -обнаруживаемыми в циркуляции в свободном состоянии, и скрытыми - находящимися в связанной форме [45].
Скрытые антитела in vitro можно демаскировать изменением значения рН, содержания солей, добавлением окисляющих агентов, а также повышением температуры [38, 45]. Например, скрытые антифосфолипидные антитела диссоциируют при изменении температуры, добавлении кислоты, гипермолярных буферов или при обработке фосфолипазой [48]. Интересно отметить, что те же методы используют для полиреактивной трансформации иммуноглобулинов [38], что вызывает вопросы относительно используемых терминов.
Методы детекции скрытых антител основаны на позитивной селекции с последующей элюцией с хроматографических колонок; гель-фильтрации в кислых условиях и тепловой
- 279 -
ИММУНОЛОГИЯ № 5, 2013
инактивации сыворотки. Полученные таким способом иммуноглобулины приобретают способность взаимодействовать с аутоантигенами, с которыми они не связывались в нативной сыворотке. Связывание с фосфолипидами фракции скрытых антикардиолипиновых антител, полученной после элюции с аффинной колонки, дозозависимо ингибировалось сывороткой здоровых лиц. Это предполагает возможность существования естественных ингибиторов, предотвращающих связывание скрытых ЕАТ с антигенами [47]. Также в работе I. zamulaeva и соавт. [49] из сыворотки здоровых лиц с помощью аффинной хроматографии получены фракции свободных, а после истощения и ионообменной хроматографии скрытых ЕАТ к ДНК и кардиолипину. Проточной цитометрией было показано, что скрытые иммуноглобулины, связываясь с мембраной тимоцитов крысы, вызывали гибель клеток. Свободные иммуноглобулины слабо связывались с мембраной тимоцитов и не вызывали их гибели. Такой эффект на клетки, вероятно, объясняется разной специфичностью иммуноглобулинов, поскольку методом иммуноферментного анализа установлено, что свободные и скрытые антитела имеют разную специфичность к фосфолипидам. Так, свободные антитела предпочтительно связываются с фосфотидилхолином, тогда как скрытые - с кардиолипином и фосфатидилсерином [49].
Выявление скрытых аутоантител возможно, например, при непродолжительной инкубации in vitro крови здоровых лиц, негативных по антителам в присутствии гемина, который вызывает изменение редокс-потенциала крови. Такие антитела называют редокс-антителами и относят к скрытым ЕАТ. Так, антифосфолипидные антитела могут выявляться при добавлении гемина к фракции IgG, и их связывание может ингибироваться в присутствии сыворотки здоровых лиц. Эти наблюдения предполагают, что гемин вызывает изменения молекулы IgG вследствие окислительно-восстановительных взаимодействий [50] с остатками тирозина в гипервариабельной или антигенсвязы-вающей области антитела [51]. Предполагается, что скрытые аутоантитела, являющиеся частью пула ЕАТ, выполняющих регуляторную функцию в организме, могут участвовать как в физиологических, так и в патофизиологических процессах [35, 51]. Одной из гипотез проявления биологической активности этих антител являются процессы дестабилизации и денатурации молекулы иммуноглобулинов, происходящие в воспаленных тканях. Воспаление вызывает сдвиг как гомеостатических показателей крови, так и местного тканевого гомеостаза, что создает условия для демаскирования антител.
Скрытые антитела присутствуют также в виде комплексов с иммуноглобулинами, функционируя, таким образом, как часть идиотип-антиидиотипической иммунной сети [45].
4. Гомеостатическая функция ЕАТ при некоторых патологиях. В литературе описано множество подтверждений регуляторной роли ЕАТ в процессах иммунного гомеостаза и протективных свойств этих антител при аутоиммунных и воспалительных процессах. Так, в клинических исследованиях показано, что в крови пациентов с СКВ, имеющих низкую степень активности болезни и меньшую степень поражения внутренних органов, ЕАТ (IgM), связывающие неоантигены на апоптотических клетках, представлены в более высоком титре [40]. Примечательным фактом является то, что ЕАТ, выделенные из крови здоровых индивидуумов, имеют более консервативный репертуар специфичностей по сравнению с ЕАТ больных СКВ, что подтверждает генерацию неоантигенов при патологических процессах [52]. Опубликованы данные, которые свидетельствуют о протективной роли ЕАТ, направленных к фосфорилхолину при СКВ и атеросклерозе. Показано супрессивное влияние ЕАТ против фосфорилхоли-на на экспрессию маркеров эндотелиальной активации, сопровождающую сосудистое воспаление в тканях и органах [53].
ЕАТ (IgM и IgG), специфичные в отношении окисленных липопротеинов низкой плотности, предлагают в качестве суррогатных маркеров сердечно-сосудистых заболеваний. Однако отмечают, что ЕАТ (IgM) оказывают атеропротектив-ное действие, тогда как антитела IgG-класса (до конца непо-
нятно, являются они естественными или адаптивными) обладают проатерогенными свойствами [54, 55].
Предполагается, что нейропротективный эффект препаратов иммуноглобулинов для внутривенного введения при болезни Альцгеймера связан с присутствием в их составе ЕАТ (IgM и IgG), которые связывают эпитопы на неправильно свернутых и агрегированных белках, в том числе и на р-амилоиде [56]. Недавно была охарактеризована эпитопная специфичность антиамилоидных ЕАТ и установлено, что протективный эффект связан с ингибированием олигомеризации и депонирования р-амилоидного пептида [57]. Антиамилоидные ЕАТ в модели in vitro оказывают также ингибирующее действие на апоптоз клеток линии N2A нейробластомы человека, индуци-рованый действием р-амилоидного пептида [58].
Содержание (титр) антилейкоцитарных ЕАТ повышается при воспалительных процессах как инфекционной, так и неинфекционной природы. Высокий уровень антилейкоцитарных ЕАТ IgM-класса детектируют у пациентов, имеющих меньшую частоту эпизодов острого отторжения трансплантанта. В экспериментах in vitro очищенные поликлональные IgM в физиологической дозе обладают высоким сродством к CD3, CD4, хемокиновым рецепторам Т-лимфоцитов и оказывают ингибирующее действие на активацию, пролиферацию и хемотаксис Т-клеток в ответ на аллоантигены [59]. Также антилейкоцитарные ЕАТ (IgM) ингибируют инфицирование клеток вирусом ВИЧ в экспериментах in vitro. Предполагается, что в клинических исследованиях применение препаратов иммуноглобулинов, обогащенных антилейкоцитарными ЕАТ (IgM), поможет пролонгировать бессимптомную стадию болезни у ВИЧ-инфицированных пациентов [60]. Показан противовоспалительный эффект этих антител в моделях ишемии-реперфузии у мышей; эффект связывают с ингибированием провоспалительных сигнальных путей и дифференцировкой Т-клеток в Th1- и ТЫ7-клетки [61].
Показано присутствие ЕАТ к антигенам эндотелиальных клеток (естественные антиэндотелиальные антитела - ЕАЭАТ) в общей фракции IgG человека. Эти антитела связываются с эндотелиоцитами, быстро интернализуются путем сходного с лигандрецепторным эндоцитозом процесса и вызывают модификации эндотелиального фенотипа с активацией сигнальных противовоспалительных путей [16]. ЕАЭАТ участвуют в сохранении гомеостаза эндотелиоцитов, оказывая протективное действие от патологических АЭАТ [62]. Идентифицированные мишени ЕАЭАТ на эндотелиальных клетках включают белки цитоскелета (Р-актин, виментин, а-тубулин), р-субъединицу поли-4-гидроксилазы, гликолитические ферменты (а-енолаза и глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназа). Взаимодействуя с этими мишенями, ЕАЭАТ оказывают влияние на регуляцию клеточного цикла, функционирование цитоскелета, экспорт ядерной РНК, репликацию и репарацию ДНК [39]. Связывание ЕАЭАТ с гликолитическими ферментами оказывает регулирующее влияние на активацию плазминогена, экспрессию индуцируемого гипоксией транскрипционного фактора HIF-a, регуляцию роста клеток [39, 63].
В исследованиях N. Ronda и соавт. [64] при сравнении активности очищенной фракции ЕАЭАТ (IgG) с сывороткой крови показано, что у здоровых лиц наблюдалась более выраженная активность очищенной фракции по сравнению с таковой сыворотки, тогда как у больных СКВ активность очищенных и сывороточных иммуноглобулинов не отличалась. Вероятно, молекулы иммуноглобулинов у здоровых лиц в большей степени подвержены полиреактивной трансформации, чем иммуноглобулины у больных СКВ. Не исключается также наличие факторов, регулирующих активность ЕАЭАТ у здоровых лиц. Также показано, что индивидуальный профиль специфичностей ЕАЭАТ варьирует между пациентами. Предполагается нарушение регуляции экспрессии генов, ответственных за формирование репертуара аутореактивных В-клеток, что реализуется в экспансии клонов со специфичностью к аутоантигенам при аутоиммунных заболеваниях [64].
Отмечают повышение уровня ЕАЭАТ (IgM и IgG) в циркуляции при физиологической беременности по сравнению
- 280 -
ОБЗОРЫ
с таковым у здоровых небеременных женщин. Однако уровень IgM-ЕАЭАТ при беременности, осложненной СКВ, был значимо ниже, чем у здоровых беременных пациенток, но не отличался от значений у здоровых небеременных женщин. Предполагается, что IgM-ЕАЭАТ могут оказывать протективное действие на плацентарные сосуды, поскольку самый низкий уровень антител обнаружен при беременности, осложненной СКВ в ассоциации с преэклампсией [65]. С этим согласуются данные о регуляции ЕАЭАТ-секреции клетками эндотелия тромбоксана и эндотелина-1, а также ингибирование секреции металлопротеиназы-9 при активации в ответ на TNFa [16]. Причем возрастание уровня ЕАЭАТ связывают с беременностью, поскольку не обнаружено различий в уровне ЕАЭАТ между мужчинами и женщинами вне беременности. Предполагается, что мишенями ЕАЭАТ при беременности могут быть молекулы HLA I класса, экспрессированные на клетках инвазивного трофобласта [65]. Также показано, что фракция IgM, выделенная из сыворотки много-рожавших женщин, ингибирует реактивность аутологичных IgG, направленных против молекул HLA I класса, через идио-типические взаимодействия, что показывает возможность регуляции экспрессии IgG аутологичными IgM [65, 66].
Заключение. Основная функция иммунной системы заключается в защите организма от биологической агрессии, источником которой являются как экзогенные патогены, так и эндогенные молекулы. При нарушении иммунного гомеостаза развертывается комплекс неспецифических (относящихся к врожденному иммунитету) и далее специфических (адаптивных) иммунных реакций, направленных на восстановление этого равновесия. Благодаря широкому репертуару ЕАТ способны реагировать с большим количеством разнообразных эпитопов, обеспечивая реализацию главного механизма врожденного иммунитета - фагоцитоза, посредством которого обеспечивается защита от чужеродных агентов и тканевой гомеостаз. В то же время ЕАТ являются компонентом иммунной сети, регулирующей функции клеток, которые участвуют в адаптивном иммунном ответе. Генерация адаптивных антител происходит на фоне изначально существующего пула ЕАТ, оказывающего регуляторное действие через идиотип-антиидиотипические взаимодействия. Таким образом, постоянный уровень ЕАТ способствует поддержанию естественной толерантности; направленное изменение этого уровня открывает возможности для управления иммунным ответом.
Благодарность
Авторы выражают глубокую признательность и благодарность сотрудникам лаборатории клинической иммунологии ФГБУ Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. В.И. Кулакова Минздрава России д-ру мед. наук, проф. Л.В. Ванько и д-ру биол. наук М.А. Николаевой за помощь в подготовке данной работы.
ЛИТЕРАТУРА
6. Полетаев А.Б. Физиологическая иммунология (естественные аутоантитела и проблемы на-номедицины). М.: МИ-КЛОШ; 2010.
37. Седых С.Е. Полиреакривность иммуноглобулинов молока человека как результат обмена их структурными компонентами: Дис. ... канд. биол. наук. Новосибирск; 2012.
38. Химич Н.В. Полиреактивность как одно из свойств молекулы иммуноглобулинов. Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2012; 2 (1-2): 159-62.
references
1. Coutinho A. Trends. Immunol. 2003; 24 (2): 53-4.
2. Parmentier H.K., De Vries Reilingh G., Lammers A. Poult. Sci. 2008; 87 (5): 918-26.
3. Haghighi H.R., Gong J., Gyles C.L., Hayes M.A., Zhou H., Sanei B. et al. Clin. Vaccine Immunol. 2006; 13 (9): 975-80.
4. Lundkvist I., Coutinho A., Varela F., Holmberg D. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989; 86 (13): 5074-8.
5. Jayasekera J.P., Moseman E.A., CarrollM.C. J. Virol. 2007; 81 (7): 3487-94.
6. Poletaev A.B. Immunophysiology (problems of nanomedicine and natural antibodies). Moscow; 2010 (in Russian).
7. Rapaka R.R., Ricks D.M., Alcorn J.F., Chen K., Khader S.A., ZhengM. et al. J. Exp. Med. 2010; 207 (13): 2907-19.
8. PerdomoM.F., LeviM., SallbergM., Vahlne A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008; 105 (34): 12515-20.
9. Zhou Z.H., Zhang Y., Hu Y.F., WahlL.M., Cisar J.O., Notkins A.L. Cell. Host. Mic. 2007; 1 (1): 51-61.
10. Kaveri S.V, Silverman G.J., Bayry J. J. Immunol. 2012; 188 (3): 939-45.
11. Fernandez Gonzalez S., Jayasekera J.P., Carroll M.C. Vaccine. 2008; 26 (Suppl.8): 186-93.
12. Chen Y., Khanna S., Goodyear C.S., Park Y.B., Raz E., Thiel S., et al. J. Immunol. 2009; 183 (2): 1346-59.
13. Merbl Y., Zucker-ToledanoM., Quintana F.J., Cohen I.R. J. Clin. Invest. 2007; 117(3): 712-8.
14. LutzH.U. J. Autoimmunology. 2007; 29 (4): 287-94.
15. Schwartz-Albiez R., Monteiro R.C., Rodriguez M., Binder C.J., Shoenfeld Y. Clin. Exp. Immunol. 2009; 158 (Suppl.1): 43-50.
16. Ronda N., Bernini F., Giacosa R., Gatti R., Baldini N., Buzio C. et al. Clin. Exp. Immunol. 2003; 133 (2): 219-26.
17. QuartierP., Pottre P.K., EhrensteinM.R., WalportM.J., BottoM. Eur. J .Immunol. 2005; 35 (1): 252-60.
18. LutzH.U., Binder C.J., KaveriS. Trends Immunol. 2008; 30 (1): 43-51.
19. SvensonM., HansenM., Ross C., DiamantM., RieneckK., Nielsen H. et al. Blood. 1998; 91 (6): 2054-61.
20. Elkon K.B., Silverman G.J. Adv. Exp. Med. Biol. 2021; 750: 27-43.
21. Stahl G.L., Xu Y., Hao L., Miller M., Buras J.A., Fung M. et al. Amer. J. Pathol. 2003; 162 (2): 449-55.
22. Pal S., Chatterjee M., Bhattecharya D.K., Bandhyohadhyay S., Mandal C. Glycobiology. 2000; 10 (6): 539-49.
23. Schwartz-AlbiezR., Laban S., Eichmueller S., KirschfinkM. Au-toimmun. Rev. 2008; 7 (6): 491-5.
24. David K., Ollert M.W., Vollmert C., Heiligtag S., Eickhoff B., Erttmann R. et al. Cancer Res. 1999; 59 (15): 3768-75.
25. Planque S., Mitsuda Y., Taquchi H., Salas M., Morris M.K., Nishiyama Y. et al. AIDS Res. Hum. Retrovir. 2007; 23 (12): 1541-54.
26. Lacroix-Desmazes S., Bayry J., Kaveri S.V., Hayon-Sousino D., Thorenoor N., Charpentier J. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005; 102 (11): 4109-13.
27. Lacroix-Desmazes S., Wootla B., Dasgupta S., Deligupta S., Bayry J., Reinbolt J. et al J. Immunol. 2006; 177 (2): 1355-63.
28. Taguchi H., Planque S., Nishiyama Y., Symersky J., Boivin S., Szabo P. et al. J. Biol. Chem. 2008; 283 (8): 4714-22.
29. Quan C.P., Berneman A., Pires R., Avrameas S., Bouvet J.P. Infect. and Immun. 1997; 65 (10): 3997-4004.
30. Kazatchkine M.D., Kaveri S.V N. Engl. J. Med. 2001; 345 (10): 747-55.
31. Terness P.I., Navolan D., Dufter C., Welschof M., Opelz G. Cell. Mol. Biol. 2002; 48 (3): 271-8.
32. Balker N., Ehrenstein M.R. J. Immunol. 2002; 169 (12): 6686-90.
33. Melero J., Tarrago D., Nunez-Roldan A., Sanchez B. Scand. J. Immunol. 1997; 45 (4): 393-400.
34. Ehrenstein M.R., Cook H.T., Neuberger M.S. J.Exp.Med. 2000; 191 (7): 1253-8.
35. Nemeth P., Simon D. Natural and pathologic autoantibodies. In: Harrsion A., ed. Insights and perspectives in rheumatology. Hard cover: InTech; 2012: 3-20.
36. Notkins A.L. Trends Immunol. 2004; 25 (4): 174-9.
37. Sedyh S.E. Diss. Novosibirsk; 2012 (in Russian).
38. Himich N.V Krymskiy zhurnal eksperimental’noy i klinicheskoy mediciny. 2012; 2 (1-2): 159-62 (in Russian).
- 281 -
ИММУНОЛОГИЯ № 5, 2013
39. Servettaz A., Guilpain P., Tamas N., Kaveri S.V, Camoin L., Mouthon L. Autoimmun. Rev. 2008; 7 (6): 426-30.
40. Gronwal C., Vas J., Silverman G.J. Front. Immunol. 2012; 3 (66): doi: 10.3389/fimmu.2012.00066
41. Chou M.Y., FogelstrandL., Hartvigsen K., Hansen L.F., Woelk-ers D, Shaw P.X. et al. J. Clin. Invest. 2009; 119 (5): 1335-49.
42. Shaw PX., Horkko S., Chang M.K., Curtiss L.K., Palinski W., Silverman G.J. et al. J. Clin. Invest. 2000; 105 (12): 1731-40.
43. Vollmers P.H., Brandlein S. Adv. Drug Deliv. Rev. 2006; 58 (5-6): 755-65.
44. Abu-Shakra M., Shoenfeld Y. IMAJ. 2007; 9 (10): 748-9.
45. Cheng H.M., Chamley L. Autoimmun. Rev. 2008; 7 (6): 431-4.
46. Bovin N., ObukhovaP., Shilova N., RapoportE., Popova I., Navak-ouski M. et al. Biochim. Biophys. Acta. 2012; 1820 (9): 1373-82.
47. LoberM., Shoenfeld Y. Clin. Rev. Allergy.Immunol. 2000; 18 (1): 51-8.
48. Cabiedes J., Cabras A.R., Alarcon-Segovia D. Europ. J. Immunol. 1998; 28 (7): 2108-14.
49. Zamulaeva I.A., Lekakh I.V., Kiseleva V.I., Gabai V.L., Saenko A.S., ShevchenkoA.S. et al. FEBS Lett. 1997; 413 (2): 231-5.
50. McIntyre J.A, WagenknechtD.R, Faulk W.P. J. Autoimmun. 2005; 24 (4): 311-7.
51. McIntyre J.A., Wagenknecht D.R., Faulk W.P. Autoimmun. Rev. 2006; 5 (1): 76-83.
52. Ronda N., HauryM., Nobrega A., Kaveri S.V., Coutinho A., Ka-zatchkine M.D. Inter. Immunol. 1994; 6 (11): 1651-60.
53. Su J., HuaX., Concha H., Svenungsson E., Cederholm A., Frost-egard J. Rheumatology. 2008; 47 (8): 1144-50.
54. Binder C.J., Shaw PX., ChangM.K., Boullier A., Hartviqsen K., Horkko S. et al. J. Lipid Res. 2005; 46 (7): 1353-63.
55. Tismiksa S., Brilakis E.S., Lennon R.J., Miller E.R., Witzum J.L., McConnell J.P. et al. J. Lipid Res. 2007; 48 (2): 425-33.
56. Dodel R, Hampel H, Depboylu C., Lin S., Gao F., Schock S. et al. Ann. Neurol. 2002; 52 (2): 253-6.
57. Dodel R., Balakrishnan K., Keyvani K., Deuster O., Neff F., An-drei-SelmerL.S. et al. J. Neurosci. 2011; 31 (15): 5847-54.
58. Szabo P., Relkin N., Weksler M.E. Autoimmun. Rev. 2008; 7 (6): 415-20.
59. Lobo P.I., Schlegel K.H., Spencer C.E., Okusa M.D., Chisholm C., Mc-Hedlishvili N. et al. J. Immunol. 2008; 180 (3): 1780-91.
60. Lobo P.I., Shlegel K.H., Yuan W., Townsend G.C., White J.A. J. Immunol. 2008; 180 (3): 1769-79.
61. Lobo P.I., Bajwa A., Schlegel K.H., Vengal J., Lee S.J., Huang L. et al. J. Immunol. 2012; 188 (4): 1675-85.
62. Meroni P., Ronda N., Raschi E., Borghi M.O. Trends Immunol. 2005; 26 (5): 275-81.
63. Myllyharju J. Ann.Med. 2008; 40 (6): 402-17.
64. Ronda N., Haury M., Nobrega A., Kaveri S.V., Coutinho A., Ka-zatchkine M.D. Inter. Immunol. 1994; 6 (11): 1651-60.
65. Mendonca L.F., Khamashta M.A., Cuadrado M.J., Bertolaccini M.L., Huges G.R. Arthr. Rheum. 2000; 43 (7): 1511-5.
66. Urlacher A., Tongio M.M., Pasquali J.L. Clin. Exp. Immunol. 1991; 83 (1): 116-20.
Поступила 14.02.13
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 616-006.04:001.891.57
И.В. Холоденко, И.И. Доронин, Р.В. Холоденко
опухолевые модели в изучении онкологических заболеваний
ФГБУН Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, 117997, г Москва
Рак наряду с сердечно-сосудистыми и цереброваскулярными заболеваниями, является наиболее опасной патологией в современном мире. Для изучения молекулярных механизмов развития онкологических заболеваний и разработки новых противораковых агентов крайне важными являются исследования, проводимые на животных моделях. Такие модели должны быть максимально релевантны соответствующему заболеванию человека, для того, чтобы протестированные на них препараты после попадания в клинику были не только эффективны, но и безопасны. В представленном обзоре собрана информация о наиболее актуальных в доклинических исследованиях мышиных моделях онкологических заболеваний, их недостатках и преимуществах.
Ключевые слова: онкологические заболевания, мышиные модели, рак
I.V Kholodenko, I.I. Doronin, R.V Kholodenko
TUMOR MODELS IN THE STUDY OF CANCER DISEASES
Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 117997, Moscow, Russian Federation
Today cancer is the most dangerous disorder in the world along with cardiovascular and cerebrovascular diseases. To study the molecular mechanisms of cancer progression and to develop new anticancer agents is extremely important studies conducted in animal models. Such models should be as relevant to the corresponding human disease, and drugs tested on them after entering the clinical practice were not only effective, but safe. This review contains information about the most actual mouse models of cancer, their advantages and disadvantages.
Key words: oncological diseases, mouse models, cancer
Введение. Рак - крайне распространенное заболевание. В развивающихся странах каждый третий заболевший умирает от рака, и зачастую от момента постановки диагноза до гибели пациента проходит очень мало времени (например,
Холоденко Роман Васильевич (Kholodenko Roman Vasil’evich): e-mail [email protected]
95% пациентов с карциномой поджелудочной железы умирают в течение первых пяти лет после постановки диагноза) [1]. Для изучения молекулярных механизмов развития онкологических заболеваний и разработки новых противораковых агентов крайне важны исследования, проводимые на животных моделях. Пригодность in vivo моделей рака зависит от того, насколько точно они имитируют человеческие заболевания. Идеальная опухолевая модель должна со-
- 282 -
