Миелоидные супрессорные клетки в патогенезе критических состояний

Системное воспаление, наблюдаемое при всех вариантах критических состояний (травма, сепсис), предполагает неконтролируемый выброс про- и противовоспалительных медиаторов [1, 2]. Считается, что про- и противовоспалительный ответы развиваются одновременно, и по причине их сбалансированности или несбалансированности системное воспаление может быть абортировано или же приводить к полиорганной недостаточности (ПОН). В отношении сепсиса особенности системного воспалительного ответа достаточно изучены, в отношении слустерильного» воспаления (состояния после ишемии и реперфузии после искусственного кровообращения, тяжелой сочетанной травмы, кардиогенного шока) остается ряд вопросов [3–5].

Важнейшим компонентом формирования ПОН у пациентов в критическом состоянии является иммуносупрессия. Работы по экспериментальной и клинической иммунной супрессии доказывают развитие иммуносупрессии de novo или формирование декомпенсации наблюдавшегося до начала заболевания иммуносупрессивного состояния [6–8].

В ходе изучения экспериментального и клинического процесса роста и развития опухолей ученым для исследования и аналитики стала доступна новая популяция незрелых миелоидных клеток с иммуносупрессивными свойствами (супрессорные клетки миелоидного происхождения, или миелоидные супрессорные клетки, МСК) [9–11]. Большинство работ были посвящены роли МСК в развитии опухолей, в которых доказали, что данная популяция клеток обладает несомненным эффектом иммунной супрессии, приводящим к ухудшению иммунного надзора и нарушению противоопухолевой цитотоксичности [12, 13]. Однако последние исследования демонстрируют, что роль МСК не ограничивается онкологическим процессом, а распространяется и на хроническое или острое воспаление [14–16]. Логичен вопрос: является ли активность МСК специфичной для опухолевого роста или же любое вос-

Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0.

паление (в том числе системное воспаление в критических состояниях) вызывает активацию и выброс МСК в кровь пациента? Экспансия подобных клеток вызывает дисбаланс между усилением иммунной защиты и противовоспалительными процессами адаптивного иммунитета [17–20]. Интересным будет раскрытие роли данных клеток в условиях реанимационной патологии не только с позиции диагностики, но и вероятности использования МСК как терапевтической мишени [21].

Миелоидные супрессорные клетки названы так в соответствии с их функциональными свойствам. Иммунологической фенотипической характеристикой МСК является экспрессия на поверхности антигенов CD11b и GR1 без иных рецепторов, характерных для зрелых миелоидных клеток (таких как CD14 и антигенов основного комплекса гистосовместимости класса II). Формально гетерогенную популяцию МСК делят на моноцитарные и полиморфноядерные. Клетки имеют иммуносупрессивный фенотип. Более того, когда Gr⁺-спленоциты (фенотипически соответствующие МСК) выделяют из животного с экспериментальным сепсисом и выращивают в культуре ex vivo с ростовыми факторами, клетки быстро дифференцируются в популяцию CD11c⁺ (дендритные клетки) и макрофагов и теряют свойства иммунной супрессии и недифференци-рованности [22–25].

Многие исследователи пытались классифицировать МСК на основе относительной экспрессии CD11b+ и суперсемейства Ly6G и Ly6C, распознающихся с использованием антител GR1, по их незрелости и активности в качестве супрессорных клеток. Уровень незрелости определяли по экспрессии молекул адгезии (PECAM 1 или CD31), так как данный маркер располагается на прогениторных и бластных миелоидных клетках, в дополнение к низкой экспрессии молекул основного комплекса гистосовместимости MHC II и костимулирующих молекул CD80/86. Так, после сепсиса примерно 30% CD11b+GR1+-популяции спленоцитов экспрессируют CD31 [26].

Исследования, выполненные в экспериментальной и клинической онкологии, продемонстрировали, что МСК активно продуцируют индуцибельную NO-синтазу (i-NOS), аргиназу и свободные радикалы кислорода (СРО) [27, 28]. Кроме того, все МСК ассоциируются с антиген-специфической депрессией Т-клеток. Два первых фермента действуют через L-аргинин, являющийся не только субстратом для ферментов, но и незаменимой аминокислотой, которая должна доставляться в организм из-за активного расходования в процессе стресса (такого как сепсис или травма). Многочисленные эксперименты in vivo и in vitro показали, что МСК потребляют аргинин из микроокружения за счет усиления экспрессии i-NOS и аргиназы. Ограничение доставки аргинина индуцирует дисрегуляцию передачи информации Т-клеточным рецепторам. Исследования показали, что избыточная продукция пероксинитратов приводит к прямому нитрозилированию молекул основного комплекса гистосовместимости, тем самым ограничивая взаимоотношения CD8 и Т-клеточных рецепторов, вызывая Т-клеточную анергию. Те же авторы продемонстрировали, что МСК при контакте с Т-клетками ведут к диссоциации работы комплекса Т-клеточных рецепторов, что нарушает Т-клеточный ответ [29, 30].

Несмотря на, казалось бы, доказанный иммуносупрессивный фенотип, МСК также могут усиливать собственную активность в качестве эффекторных клеток врожденного иммунного ответа. Авторы определили, что МСК в экспериментальной онкологии демонстрировали усиление продукции СРО. Другой коллектив авторов показал, что клетки с фенотипом CD11b+GR1+, изолированные от организма, усиленно продуцировали миелопероксидазу и эозинофильную пероксидазу. Подобные наблюдения, наряду с тем что iNOS и СРО являются неотъемлемыми компонентами функции эффекторных клеток врожденного иммунитета и что массивная экспансия подобных клеток характерна для опухолевого роста, травмы или сепсиса, свидетельствуют о функции МСК как о клетках-активаторах иммунитета [30, 21].

Миелоидные супрессорные клетки, полученные из организма экспериментального животного и/или пациента с опухолью, продуцируют увеличенное количество противовоспалительного и иммуносупрессивного цитокина интерлейкина 10 (ИЛ-10). Это открытие привело к предположению, что МСК могут потенцировать ИЛ-10-зависимую иммунную супрессию и поляризацию Т-хелперов, равно как и стимулировать формирование регуляторных Т-клеток. Однако имеются сведения о том, что МСК не только продуцируют ИЛ-10, но и большой набор провоспалительных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли, хемокины комплекса RANTES (регуляторные цитокины, направленные на активацию нормальной экспрессии и секреции Т-клеток) [31].

Подобные исследования подчеркивают специфическую функцию МСК, отличную от уже известной функции иммунной супрессии. В условиях неконтролируемого воспаления (таких как опухоль или сепсис) МСК и их уникальные свойства могут защитить от инфекции за счет продукции противомикробных медиаторов и снижения амплитуды ответа хозяина [33].

Определение роли МСК в острых и хронических воспалительных реакциях позволяет предполо- жить, что МСК играют роль не только в реализации патологического ответа на растущую опухоль, но и запрограммированного ответа на воспаление вне зависимости от источника. Зрелые миелоидные клетки — разнообразная популяция клеток с периодом полужизни, варьирующим от нескольких часов для нейтрофилов до месяцев для дифференцированных макрофагов и дендритных клеток. Однако во время инфекционного процесса и воспаления потребность в подобных клетках резко возрастает из-за действия DAMP (danger-associated molecular patterns) и PAMP (pathogen-associated molecular patterns) с экстремальной реорганизацией миелопоэза. Миелоидные клетки жизненно важны как для реализации врожденного иммунного ответа, так и выброса медиаторов системного воспаления и активации приобретенного иммунного ответа. В норме физиологическое количество зрелых нейтрофилов и моноцитов достигается за счет равномерного миелопоэза, тогда как в условиях острого воспаления мобилизуются как зрелые нейтрофилы, так и менее зрелые клетки из костного мозга и крови в очаг воспаления. Результатом подобного ответа является быстрое истощение резервов костного мозга, формирование ниш и выброс локальных медиаторов, что вызывает «неотложный» миелопоэз [11].

Миелоидные супрессорные клетки, как и другие лейкоциты, происходят от самообновляющихся и длительно живущих гематопоэтических стволовых клеток (ГСК). ГСК являются прекурсорами МСК, поэтому при патологии определяется утроение процента и удвоение абсолютного числа ГСК в течение 36 ч с момента инициации генерализованной инфекции. Считается, что подобное увеличение количества ГСК невозможно объяснить традиционными путями активации врожденного иммунитета. Так, мыши с экспериментально достигнутым дефицитом толл-подобного рецептора 4 и другими рецепторными системами отвечали нормальной популяцией ГСК в ответ на индукцию сепсиса. Доказано, что провоспалительные медиаторы ИЛ-1 и ИЛ-6 увеличивают аккумуляцию МСК. Также наблюдается увеличение экспрессии NFkB, что является неспецифическим действием на выброс МСК [13, 21].

Другой нерешенный вопрос — возможность профилактики окончательной дифференциации и выброса МСК. Почему МСК накапливаются в селезенке, тогда как дифференцированные макрофаги или снижают свое количество, или остаются неизменными? Кроме того данные клетки демонстрируют иммуносупрессивный фенотип, который не характерен для клеток GR1+CD11b+, взятых от здоровых животных. Считается, что взятые от больных животных МСК быстро теряют патологический фенотип после введения в ор- ганизм здоровых животных. Ряд предположений объясняют причину недодифференциации клеток. Увеличение VEGF может предотвращать дифференциацию МСК в дендритные клетки. Белок теплового шока 27 ассоциируется с прогрессивным ростом опухоли. Повышенный уровень данного медиатора блокирует дифференциацию МСК, что может объяснять направления терапевтического воздействия [30].

Ответы МСК при сепсисе и травме (или при инфекционном и неинфекционном системном воспалительном ответах) могут отличаться. Так, при травме авторы описывают экспансию МСК в течение суток с момента травмы. При сепсисе же в течение 24 ч с момента инициации сепсиса отсутствуют изменения количества CD11b+Gr1+ в селезенке и периферических лимфатических узлах, с достоверным снижением популяции CD11b+Gr1+ в костном мозге. Допускается, что потеря этих клеток во время ранней фазы сепсиса объясняется мобилизацией прежде всего зрелых и незрелых нейтрофилов из костного мозга в ответ на микробную инвазию. Требуется от 3 до 5 дней для достижения МСК периферических лимфоузлов и селезенки [30].

Экспансия клеток не ограничивается травмой и сепсисом, но распространяется и на иные формы острого воспаления. Так, введение эндотоксина экспериментальному животному может провоцировать выброс МСК. Важно оценить, позитивным или негативным является подобный выброс МСК для организма хозяина. Авторы блокировали в эксперименте выброс МСК за счет анти-Gr1+-антител, тем самым предотвращая супрессию клеток CD4+ и CD8+ и изменяя ответ хозяина на инвазию инфекции. Сложной является экстраполяция данных эксперимента на механизмы тяжелого сепсиса или неинфекционного системного воспалительного ответа [20].

Заключение

Роль МСК в большей степени в генезе инфекционного системного воспаления и в меньшей — «стерильного» системного воспаления подтверждается как в эксперименте, так и клинике. Точная дифференциация роли МСК (иммуносупрессия или же иммунная активация) требует дальнейшего изучения. Установлено, что МСК могут быть использованы как диагностические маркеры прежде всего при развитии ранней или поздней иммунной супрессии. Потенциал МСК как терапевтической мишени до сих пор не определен.

Финансирование

Исследование не имело спонсорской поддержки.