Особенности дифференцировки лимфоцитов CD4 у больных туберкулезом легких Никитина, Ирина Юрьевна

Введение к работе

Актуальность проблемы

Туберкулез (ТБ) является одним из наиболее распространенных инфекционных заболеваний в мире [Хоменко А.Г.,1996; WHO, 2009]. Предупреждение распространения ТБ требует разработки новых эффективных методов диагностики, профилактики и лечения этого заболевания, что невозможно без понимания механизмов формирования протективного противотуберкулезного иммунитета и патогенеза развития заболевания.

Считается, что основную роль в развитии протективного иммунитета при ТБ играют лимфоциты CD4 типа Th1. Одной из основных характеристик лимфоцитов Th1 является способность к продукции ИФН-у-цитокина, который вызывает активацию макрофагов и значительно увеличивает их антимикобактериальную активность [Перельман М.И., 2007; Kaufmann S.H., 2001]. Многочисленные исследования, посвященные изучению Т-клеточного иммунитета при инфекции Mycobacterium tuberculosis (Mtb), показали, что дефицит лимфоцитов CD4 типа Th1 и (или) недостаточность продукции этими клетками ИФН-у значительно увеличивают восприимчивость к инфекции и приводят к крайне тяжелому течению ТБ [Casanova J.L., Abel L., 2002; Ottenhoff T.H. et al., 2002; Ottenhoff T.H., Kaufmann S.H., 2012]. Таким образом, эффективность образования и функционирования лимфоцитов CD4 типа Th1 в значительной степени определяет исход инфицирования Mtb. В связи с этим, понимание механизмов, обеспечивающих образование лимфоцитов Th1 при ТБ, имеет большое значение.

Лимфоциты Th1 представляют собой эффекторную популяцию клеток, которая образуется из наивных лимфоцитов CD4 в процессе антиген-зависимой дифференцировки. Начальные этапы дифференцировки происходят в лимфатических узлах (ЛУ), в которых наивные Т-лимфоциты распознают антиген, пролиферируют, приобретают эффекторные функции и фенотип, характерный для эффекторных клеток (CD62L^-CCR7^-CD44+CD45RO+) [von Andrian U.H., Mackay C.R., 2000]. Образованные в ЛУ эффекторные лимфоциты мигрируют в периферические ткани, в которых дифференцировка продолжается: клетки претерпевают дальнейшие изменения поверхностного фенотипа и функциональной активности [Лядова И.В., 2008; Kaech S.M. et al., 2002; Kunkel E.J. et al., 2002; Roman E. et al., 2002; Kapina M.A. et al., 2007; Appay V. et al., 2008].

Исследования поздних этапов дифференцировки Т-лимфоцитов CD8, проведенные при вирусных инфекциях, показали, что на этих этапах Т- лимфоциты последовательно меняют экспрессию поверхностных маркеров CD28, CD27, CD57 [Papagno L. et al., 2004; Appay V. et al., 2008], переходя от состояния CD28⁺CD27⁺CD57^- к состоянию CD28^-CD27^-CD57^- и затем - CD28^- CD27^-CD57⁺ и постепенно увеличивая свой цитотоксический потенциал [Brenchley J.M. et al., 2003, Papagno L. et al., 2004; Strioga M. et al., 2011]. Процентное содержание указанных субпопуляций эффекторных клеток отражает степень дифференцировки эффекторных лимфоцитов [Appay V., Dunbar P.R. et al., 2002]. Показано, что степень дифференцировки эффекторных лимфоцитов CD8 зависит от тяжести инфекционного процесса и ее оценка может быть использована для мониторинга за развитием заболевания [Brenchley J.M. et al., 2003; Strioga M. et al., 2011].

В то время как дифференцировка эффекторных лимфоцитов CD8 при различных вирусных инфекциях изучена достаточно подробно, дифференцировка эффекторных лимфоцитов CD4 при ТБ почти не исследована. Не ясно, какой субпопуляционный состав имеют эффекторные лимфоциты CD4, какой степени достигает дифференцировка лимфоцитов CD4, как степень дифференцировки влияет на функциональные свойства эффекторных клеток. Не исследованным также является вопрос о том, существует ли взаимосвязь между степенью дифференцировки эффекторных лимфоцитов CD4 и активностью ТБ и можно ли использовать анализ степени дифференцировки эффекторных лимфоцитов для оценки активности ТБ и мониторинга за его течением.

Цель настоящей работы - исследование субпопуляционного состава, функциональной активности и особенностей дифференцировки эффекторных лимфоцитов CD4 при туберкулезе легких.

Задачи исследования:

1. Проанализировать экспрессию различных дифференцировочных маркеров на лимфоцитах CD4 у больных туберкулезом. Выявить комбинации маркеров, позволяющие идентифицировать отдельные субпопуляции и определять степень дифференцировки эффекторных лимфоцитов CD4.

2. Охарактеризовать функциональную активность (продукцию ИФН-у, экотрессию маркеров активации CD69 и CD40L) эффекторных лимфоцитов CD4, находящихся на разных стадиях дифференцировки.

3. Сравнить степень дифференцировки эффекторных лимфоцитов CD4 у больных туберкулезом и здоровых людей (на основе экспрессии маркеров CD27, CD28, CD57).

4. Сравнить степень дифференцировки эффекторных лимфоцитов CD4, специфичных к антигенам микобактерий, у больных туберкулезом, здоровых людей, имеющих контакт с больными туберкулезом, и здоровых людей без установленного контакта с больными (на основе экспрессии маркера CD27).

5. Оценить степень дифференцировки общей популяции лимфоцитов CD4 и лимфоцитов CD4, специфичных к антигенам микобактерий, у больных c различными особенностями течения туберкулеза.

6. Исследовать изменения степени дифференцировки эффекторных лимфоцитов CD4, специфичных к антигенам микобактерий, в процессе лечения туберкулеза.

Научная новизна

Показано, что анализ ко-экспрессии маркеров CD27, CD28 и CD57 на поверхности эффекторных лимфоцитов CD4 позволяет идентифицировать отдельные субпопуляции эффекторных лимфоцитов CD4 и определять отдельные стадии их дифференцировки: CD27+CD28+CD57^-, CD27^-CD28+CD57^-, CD27-CD28-CD57-, CD27^-CD28^-CD57+.

Продемонстрировано, что туберкулез сопровождается накоплением в крови высокодифференцированных эффекторных лимфоцитов CD4, имеющих фенотип CD27^-, и их субпопуляции - CD27^-CD28+CD57^-.

Выявлено снижение протективных свойств и способности к активации эффекторных лимфоцитов CD4, находящихся на терминальных стадиях дифференцировки (CD27^-CD28^-CD57^-, CD27^-CD28^-CD57+).

Показано, что туберкулез сопровождается накоплением в крови Mtb- специфичных лимфоцитов CD4, имеющих фенотип CD27^-. Определено пороговое значение процентного содержания данной популяции, отличающее больных туберкулезом от лиц с инфицированием Mtb (31.2%, чувствительность - 82%; специфичность - 90%).

Впервые выявлена ассоциация между накоплением Mtb-специфичных лимфоцитов CD27^- в крови больных туберкулезом и степенью деструкции легочной ткани. Продемонстрировано, что определение процентного содержания Mtb-специфичных лимфоцитов CD27^- в крови позволяет оценивать степень деструкции легочной ткани и ее репарацию в процессе лечения туберкулеза: содержание Mtb-специфичных лимфоцитов CD27^- выше 47% является признаком высокой степени деструкции легочной ткани (чувствительность - 89%, специфичность - 74%); уменьшение содержания данных клеток в процессе лечения туберкулеза является признаком репарации (заживления) легочной деструкции.

Практическая значимость

Полученные в работе результаты важны для понимания общих закономерностей развития протективного Т-клеточного ответа при туберкулезе, а также для разработки новых подходов к диагностике и мониторингу туберкулеза. В работе получены данные о накоплении в крови больных туберкулезом популяции Mtb-специфичных лимфоцитов CD27^-, и установлены пороговые значения процентного содержания данной популяции, отличающие больных туберкулезом от лиц с инфицированием Mtb; больных туберкулезом с высокой степенью деструкции легочной ткани от больных с менее выраженными деструктивными изменениями. Эти результаты могут быть использованы в клинической практике для дифференциальной диагностики активного туберкулеза и инфицирования Mtb, мониторинга за репарацией легочной ткани в процессе лечения туберкулеза.

Положения выносимые на защиту

1. Анализ ко-экспрессии маркеров CD62L, CD27, CD28, CD57 позволяет выявить четыре основные субпопуляции эффекторных лимфоцитов CD4 при туберкулезе: CD27⁺CD28⁺CD57^-, CD27^-CD28⁺CD57^-, CD27^-CD28^-CD57^-, CD27^- CD28^-CD57+. Наибольшей способностью отвечать на антигены микобактерий активацией и продукцией ИФН-у обладают субпопуляции CD27+CD28+CD57^- и CD27^-CD28⁺CD57^-.

6. 1. Туберкулез сопровождается накоплением в крови больных Mtb- специфичных лимфоцитов CD4 c фенотипом CD27^-. Определение процентного содержания Mtb-специфичных лимфоцитов CD4, имеющих фенотип CD27^-, позволяет дифференцировать больных активным туберкулезом от лиц с инфицированием Mtb.

   2. У больных туберкулезом накопление Mtb-специфичных лимфоцитов CD4, имеющих фенотип CD27^-, ассоциировано со степенью деструкции легочной ткани. Определение процентного содержания данных клеток позволяет отличить больных с высокой степенью деструкции легочной ткани от больных с менее выраженными деструктивными изменениями и проводить мониторинг за заживлением легочной ткани в процессе лечения.

   Внедрение результатов исследования

   По материалам диссертационной работы получен патент «Способ оценки эффективности лечения и динамики деструктивных изменений в легочной ткани при туберкулезе легких» (патент на изобретение №2447445; зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10 апреля 2012 г). Получено положительное решение о выдаче двух патентов на изобретение: «Способ оценки эффективности лечения туберкулеза легких» (от 07.12.2011, регистрационный номер 2011149566); «Способ оценки активности туберкулезного процесса и степени деструкции легочной ткани» (от 07.12.2011, регистрационный номер 2011149565).

   Результаты диссертационного исследования используются в отделе фтизиатрии ФГБУ «ЦНИИТ» РАМН для оценки активности туберкулеза и мониторинга заболевания; материалы диссертации используются в курсе лекций для ординаторов и аспирантов ФГБУ «ЦНИИТ» РАМН.

   Апробация работы

   Апробация работы состоялась на научной конференции отдела иммунологии ФГБУ «ЦНИИТ» РАМН (протокол №1 4 от 12 декабря 2012 года). Основные положения диссертации были представлены на Всероссийском научном форуме «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (Санкт-Петербург, 2011), Научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 90- летию ЦНИИТ РАМН и Всемирному дню борьбы с туберкулезом (Москва, 2011, 2012 г.г.), X Конференции иммунологов Урала (Тюмень, 2012), III Европейском конгрессе по иммунологии (Глазго, Великобритания, 2012).

   Публикации

   По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 8 в рецензируемых изданиях.

   Структура и объем работы

   Похожие диссертации на Особенности дифференцировки лимфоцитов CD4 у больных туберкулезом легких

   Исследование возможности индукции экстратимической дифференцировки Т-лимфоцитов при беременностиГлебездина, Наталья Сергеевна

   

   Дифференцировка Т-лимфоцитов в динамике беременностиКадырова Людмила Викторовна

   Дифференцировка цитотоксических Т-лимфоцитов и их функциональная активность при гипертензивных расстройствах во время беременностиЛазарева, Юлия Юрьевна

   

   Восстановление CD4+ Т-лимфоцитов при проведении антиретровирусной терапии у ВИЧ-инфицированных пациентовШмагель, Надежда Геннадьевна

   Особенности пролиферации и дифференцировки лимфоцитов при хроническом лимфолейкозе человекаКогарко, Иветта Николаевна

   

   Роль галектина-1 в механизмах дисрегуляции апоптоза и дифференцировки CD4+ лимфоцитовЯкушина Валентина Дмитриевна

   Клинико-эпидемиологические особенности туберкулеза органов дыхания у больных в трех районов крупного города [Электронный ресурс]Дмитриева Мария Павловна

   

   Патофизиологические и клинические особенности туберкулеза в биогеохимических субрегионах Чувашской РеспубликиАкугинова Зоя Дмитриевна

   

   Клинико-эпидемиологические особенности туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью и причины его распространения в Республике КарелияМаркелов, Юрий Михайлович

   Особенности туберкулеза легких у больных с многолетним типом течения шизофренииШаманова, Наталья Валерьевна