Medikal na dalubhasa ng artikulo
Mga bagong publikasyon
Pathogenesis ng tuberculosis
Huling nasuri: 08.07.2025

Ang lahat ng nilalaman ng iLive ay medikal na nasuri o naka-check ang katotohanan upang masiguro ang mas tumpak na katumpakan hangga't maaari.
Mayroon kaming mahigpit na mga panuntunan sa pag-uukulan at nag-uugnay lamang sa mga kagalang-galang na mga site ng media, mga institusyong pang-akademikong pananaliksik at, hangga't maaari, ang mga pag-aaral ng medikal na pag-aaral. Tandaan na ang mga numero sa panaklong ([1], [2], atbp) ay maaaring i-click na mga link sa mga pag-aaral na ito.
Kung sa tingin mo na ang alinman sa aming nilalaman ay hindi tumpak, hindi napapanahon, o kung hindi pinag-uusapan, mangyaring piliin ito at pindutin ang Ctrl + Enter.
Ang pag-unlad ng pamamaga ng tuberculosis ay nakasalalay sa reaktibiti ng organismo at ang estado ng mga depensa nito, ang virulence ng mycobacteria tuberculosis at ang tagal ng kanilang pagtitiyaga sa mga baga. Ang pagkilos ng iba't ibang mga kadahilanan ng nakakahawang proseso ay maaaring ipaliwanag ang mahusay na pagkakaiba-iba ng mga reaksyon ng tisyu at cellular ng departamento ng paghinga, kung saan ang mga tiyak na pagbabago ay pinagsama sa mga di-tiyak, sa isang paraan o iba pang nakakaimpluwensya sa pagpapakita at kinalabasan ng pangunahing proseso.
Ang bawat yugto ay isang kumplikadong hanay ng mga pagbabago sa istruktura sa iba't ibang mga sistema ng katawan at mga organ ng paghinga, na sinamahan ng malalim na pagbabago sa mga proseso ng metabolic, intensity ng metabolic reaksyon ng departamento ng paghinga, at makikita sa morphofunctional na estado ng mga cellular at non-cellular na elemento nito. Ang pinakamahalaga ay ang pag-aaral ng mga pinakaunang mekanismo ng pag-unlad ng tuberculous na pamamaga, na itinatag sa mga nakaraang taon.
Mga karamdaman sa microcirculation at ang estado ng aerohematic barrier
Sa loob ng 24 na oras pagkatapos ng intravenous administration ng Mycobacterium tuberculosis sa baga ng mga daga, nangyayari ang mga pagbabago sa katangian sa microcirculatory bed: ang pagpapalawak ng mga profile ng vascular capillary network, ang pagbuo ng putik ng mga erythrocytes na may parietal arrangement ng polymorphonuclear leukocytes ay maaaring sundin. Ang electron microscopic analysis ng endothelial lining ng pulmonary capillaries ay nagpapakita ng pag-activate ng luminal surface ng mga cell, mga palatandaan ng intracellular edema development na may disorganization ng micropinocytotic vesicles at ang kanilang pagsasanib sa malalaking vacuoles. Ang mga lugar ng edematous, na-clear na cytoplasm ng mga endotheliocytes sa mga lugar ay bumubuo ng mga protrusions na hugis ng layag, na naiiba sa dami at laki sa iba't ibang mga microvessel. Sa ilang mga kaso, ang lokal na pag-exfoliation ng kanilang mga cytoplasmic na proseso mula sa pinagbabatayan na basal layer, ang pag-loosening at pagpapalapot ng huli ay sinusunod.
Anuman ang paraan ng pagpapakilala ng tuberculosis mycobacterium, sa lahat ng mga eksperimento ng modelo sa unang 3-5 araw, ang pagtaas sa permeability ng aerohematic barrier ay sinusunod, bilang ebidensya ng akumulasyon ng likido sa interstitium, ang pagbuo ng intracellular edema hindi lamang ng mga endotheliocytes, kundi pati na rin ng mga alveolocytes ng 1 (A1). Ang mga pagbabago ay nakakaapekto sa kanilang mga proseso ng cytoplasmic, kung saan lumilitaw ang mga lugar ng malinaw, edematous na cytoplasm, na may kakayahang bumukas sa intraalveolar space.
Sa mga lugar ng generalization ng mycobacterium tuberculosis at pag-unlad ng pneumonic foci, pagbuo ng pangunahing granulomatous accumulations ng mononuclear cells at polymorphonuclear leukocytes, A1 ay tinutukoy na may malakas na thickened, sa mga lugar na nawasak cytoplasmic proseso, mga lugar ng nakalantad basement lamad. Sa maraming mga alveolocytes ng ika-2 uri (A2), nangyayari ang pamamaga ng apical microvilli, hindi pantay na pagpapalawak ng mga profile ng mitochondrial at cytoplasmic reticulum. Ang hyperhydration ng alveolar epithelium ay sinamahan sa mga lugar sa pamamagitan ng paglabas ng likido, mga protina ng plasma at mga elemento ng cellular ng pamamaga sa intra-alveolar space.
Ang mga modernong pag-aaral ng microcirculation ay nagtatag ng nangungunang papel ng vascular system sa pagbuo ng mga unang yugto ng pamamaga. Pinasigla ng mga cytokine, ang endothelium ay nagtatago ng mga biologically active substance - mga malagkit na molekula (selectins, integrins). iba't ibang mga mediator (arachidonic acid metabolites) at mga kadahilanan ng paglago, oxygen radical, nitric oxide, atbp., na nagbibigay ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng endothelium at polymorphonuclear leukocytes, pati na rin sa pagitan ng iba pang mga cellular na elemento ng pamamaga. Ito ay itinatag na ang L-selectin ay namamagitan sa tinatawag na "rolling neutrophil" na epekto, na siyang unang yugto ng pagdirikit ng mga selulang ito sa endothelium. Ang isa pang uri ng selectin, P-selectin, pagkatapos ng epekto ng histamine o oxygen metabolites sa mga endothelial cells, ay inilipat sa kanilang ibabaw, na pinapadali ang pagdirikit ng mga neutrophil. Ang E-selectin ay nakita din sa ibabaw ng cytokine-activated endothelial cells; Ito ay kasangkot sa proseso ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng endothelium ng postcapillary venules at T-lymphocytes.
Ang mga cytokine na itinago ng mga mono- at polynuclear na mga cell ay nagdudulot ng muling pagsasaayos ng istruktura ng cytoskeleton ng mga endothelial cells, na humahantong sa kanilang pag-urong at pagtaas ng pagkamatagusin ng mga capillary. Sa turn, ang pagpasa ng polymorphonuclear leukocytes sa pamamagitan ng pader ng mga daluyan ng dugo ay maaaring sinamahan ng pinsala nito at pagtaas ng pagkamatagusin para sa mga protina ng likido at plasma, at ang pagbabago sa komposisyon o aktibidad ng mga molekula ng malagkit ay humahantong sa pagtaas ng paglipat ng mga monocytes at lymphocytes, na tinitiyak ang karagdagang pag-unlad ng nagpapasiklab na reaksyon. Lumalabas sa mga organ ng paghinga bilang tugon sa pagpapakilala ng Mycobacterium tuberculosis, nakakaapekto ito sa lahat ng mga istruktura ng seksyon ng paghinga.
Sa panahon ng pagbuo at pagkahinog ng tuberculous granulomas, ibig sabihin, sa ikalawang yugto ng pag-unlad ng tiyak na proseso, ang mga kaguluhan sa istraktura ng interalveolar septa ay tumaas. Ang edema, paglaganap ng cell at fibrillogenesis sa interstitium ay makabuluhang nagbabago sa morphofunctional na estado ng respiratory epithelium, lalo na malapit sa foci ng nagpapasiklab na reaksyon. Ang mga kaguluhan sa mga kondisyon ng microenvironment at ang mahahalagang aktibidad ng mga alveolocytes ay negatibong nakakaapekto sa functional na estado ng aerohematic barrier at gas exchange sa mga baga.
Kasama ang nabanggit na mga pagbabago sa interalveolar septa sa edema zone, binibigkas ang mga mapanirang pagbabago sa alveolar epithelium, na maaaring masubaybayan sa isang makabuluhang bahagi nito, nakakaakit ng pansin. Nakakaapekto ang mga ito sa parehong uri ng alveolocytes at may isang direksyon - edematous na pamamaga ng intracellular organelles, na humahantong sa dysfunction at pagkatapos ay cell death. Ang mga fragment ng nawasak na alveolocytes, kabilang ang A2, ay maaaring makita sa intraalveolar content. Ang mga elemento ng macrophage, polymorphonuclear leukocytes, pati na rin ang isang makabuluhang bilang ng mga erythrocytes at eosinophils, na sumasalamin sa mataas na permeability ng capillary network, ay matatagpuan din dito. Ang mga fibrin thread at ang kanilang mga conglomerates ay tinutukoy sa mga nasirang cell.
Sa alveoli na nagpapanatili ng hangin, ang mga palatandaan ng edema ng tissue at mga cellular na istruktura ng interalveolar septa ay maaari ding maobserbahan. Bilang karagdagan, sa ibabaw ng alveolar epithelium, nangyayari ang mga proseso ng pagbuo ng bula, na sumasalamin sa mga unang yugto ng pagkasira ng aerohematic barrier at "pagbaha" ng alveoli. Sa huling yugto ng pag-unlad ng tuberculous na pamamaga, ang isang progresibong pagtaas sa dystrophic at mapanirang pagbabago sa mga bahagi ng istruktura ng mga seksyon ng terminal ng baga ay sinusunod, lalo na sa mga lugar ng pulmonary parenchyma na karatig ng caseous-necrotic foci o foci ng tuberculous pneumonia. Ang mga microcirculatory disorder ay laganap.
Ang transcapillary na pagpasa ng mga protina ng plasma ng dugo ay nagtataguyod ng pagpasok ng mga nagpapalipat-lipat na immune complex (CIC) sa interstitium ng baga, na nagtataguyod ng pagbuo ng parehong immunological at pangalawang immunopathological na mga reaksyon dito. Ang papel ng huli sa pathogenesis ng tuberculosis ay napatunayan, at ito ay sanhi ng intrapulmonary deposition ng CIC, isang depekto sa phagocyte system, at isang kawalan ng timbang sa paggawa ng mga cytokine, na kinokontrol ang mga intercellular na pakikipag-ugnayan.
Ang lugar ng air pulmonary parenchyma ay nabawasan sa 30% ng lugar ng seksyon, ang mga lugar nito ay kahalili sa mga lugar ng binibigkas na intraalveolar edema, distelectasis at atelectasis, emphysematous expansion ng alveoli. Sa kabila ng progresibong katangian ng pag-unlad ng untreated tuberculous na pamamaga, ang mga compensatory at restorative na proseso ay nagaganap sa pulmonary parenchyma na walang foci. Tulad ng ipinakita ng aming mga pag-aaral, sa perifocal zone ng pamamaga, ang functional na aktibidad ng A2 ay naglalayong pangunahin sa pagpapanatili ng integridad ng alveolar epithelium, pagpapanumbalik ng populasyon ng A1, na pinaka-sensitibo sa pagkilos ng tuberculous process factor. Ang katotohanan ng pakikilahok ng A2 sa mga proseso ng pagbabagong-buhay bilang isang cellular source ng respiratory epithelium ay karaniwang kinikilala ngayon. Ang isang minarkahang pagtaas sa proliferative na aktibidad ng A2 sa mga zone na ito ay ipinahiwatig sa pamamagitan ng pagtuklas ng 6-10 batang alveolocytes na matatagpuan sa malapit - "growth buds" na may isang pare-parehong mahusay na binuo nuclear na istraktura, isang makabuluhang nilalaman ng mitochondria at polyribosomes sa cytoplasm, isang maliit na bilang ng mga secretory granules. Minsan ang mga mitotic figure ay makikita sa mga cell na ito. Kasabay nito, ang mga intermediate-type na alveolocytes, na sumasalamin sa pagbabago ng A2 sa A1, ay napakabihirang. Ang pagpapaandar ng gas exchange ng organ ay pinananatili dahil sa alveolar hypertrophy, ang pagbuo ng mga punto ng paglago at ang pagbabago ng A2 sa A1 sa mga malalayong lugar ng pulmonary parenchyma. Ang mga ultrastructural na palatandaan ng aktibong secretory function ng A2 ay sinusunod din dito.
Ang mga datos na ito ay nauugnay sa mga resulta ng electron microscopic na pagsusuri ng alveolar epithelium sa surgical material. Sa mga pasyente na may pagpapagaling ng tuberculosis infection foci, ang mga adenomatous na istruktura ay nabuo na kahawig ng mga alveolar duct. Ang mga cell na lining sa kanila ay may A2 ultrastructure, na pinapanatili ang solong secretory granules. Ito ay katangian na ang pagbabagong-anyo ng A2 sa A1 ay hindi nagaganap (ang mga intermediate-type na alveolocytes ay hindi nakita), na hindi nagpapahintulot sa mga istrukturang ito na maiuri bilang bagong nabuong alveoli, tulad ng nabanggit ng ilang mga may-akda.
Ang mga proseso ng pagpapanumbalik ng respiratory epithelium, ang pagbuo ng transitional alveolocytes ay sinusunod lamang sa mas malayong pulmonary parenchyma, kung saan ang mga nodular growth ng alveolocytes na naaayon sa "growth buds" ay tinutukoy. Ang pangunahing pagpapaandar ng gas exchange ng mga baga ay isinasagawa din dito, ang mga cell ng aerohematic barrier ay may mahusay na binuo ultrastructure na may isang malaking bilang ng mga micropinocytic vesicle.
Ang pag-aaral ng iba't ibang mga modelo ng tuberculous na pamamaga ay nagpakita na ang pag-unlad ng tiyak na pamamaga sa mga baga ay nauugnay hindi lamang sa ilang mga mapanirang pagbabago sa seksyon ng paghinga nang direkta sa foci ng impeksiyon, ngunit nakakaapekto sa buong pulmonary parenchyma, kung saan ang mga palatandaan ng kapansanan sa microcirculation ay sinusunod. nadagdagan ang pagkamatagusin ng mga sisidlan ng interalveolar septa. Sa pag-unlad ng proseso ng nagpapasiklab, ang mga phenomena ng edema ay tumaas, na nakakaapekto sa estado ng mga alveolocytes, lalo na ang A1. Ang lumens ng maraming alveoli ay bahagyang o ganap na puno ng likido at cellular na mga elemento ng pamamaga. Ang hypoxia at fibrous na pagbabago sa interalveolar septa ay nakakaapekto sa pagpapaandar ng gas exchange ng aerohematic barrier, na humantong sa pag-unlad ng respiratory failure at pagkamatay ng mga eksperimentong hayop.
Ang papel ng mga macrophage sa baga
Ang mga lung macrophage ay isang bahagi ng mononuclear phagocyte system, na karaniwan sa buong katawan at nagmula sa pluripotent stem cell ng bone marrow. Sa panahon ng paghahati ng stem cell, ang mga monocyte precursor ay ginawa - mga monoblast at promonocytes. Ang mga monocytes ay umiikot sa dugo at bahagyang pumapasok sa interstitial tissue ng mga baga, kung saan maaari silang manatiling hindi aktibo sa loob ng ilang panahon. Sa pagkakaroon ng mga inducer ng pagkita ng kaibhan, sila ay isinaaktibo, lumipat sa ibabaw ng respiratory at bronchial epithelium, kung saan sumasailalim sila sa ilang mga yugto ng pagkahinog, na nagiging alveolar at bronchial macrophage, ayon sa pagkakabanggit. Ang pangunahing pag-andar ng mga cell na ito - sumisipsip - ay nauugnay sa kanilang kakayahang mag-phagocytose ng dayuhang materyal. Bilang isa sa mga salik ng natural na resistensya ng katawan, pinoprotektahan nila ang mga rehiyon ng baga na unang nakipag-ugnayan sa mga microbes at abiogenic agent, ibig sabihin, pinapanatili nila ang sterility ng epithelial lining ng baga sa buong haba nito. Karamihan sa mga dayuhang materyal, pati na rin ang mga fragment ng nawasak na mga elemento ng cellular, ay halos ganap na natutunaw pagkatapos ng conjugation ng phagosomal vacuole ng macrophage (necrophage, hemosiderophage) na may mga lysosome na naglalaman ng proteolytic enzymes. Ang mga macrophage ng baga ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na nilalaman ng acid phosphatase, nonspecific esterase, cathepsins, phospholipase A2, at mga enzyme ng Krebs cycle, lalo na ang succinate dehydrogenase. Kasabay nito, alam na ang mga pathogens ng isang bilang ng mga nakakahawang sakit, at higit sa lahat M. tuberculosis, ay maaaring magpatuloy sa loob ng mahabang panahon sa cytoplasm ng alveolar macrophage, dahil mayroon silang mataas na lumalaban na mga pader ng cell na lumalaban sa pagkilos ng lysosomal enzymes. Sa mga eksperimento ng modelo sa mga hindi ginagamot na hayop, sa kabila ng binibigkas na pag-activate ng acid phosphatase at iba pang hydrolases, ang isang tiyak na proliferative na aktibidad ng Mycobacterium tuberculosis at ang pagbuo ng mga maliliit na colony-like cluster ng pathogen ay maaaring maobserbahan sa cytoplasm ng alveolar macrophage.
Ang mababang aktibidad ng microbicidal ng mga macrophage sa baga ay nauugnay sa mga tampok na partikular sa organ ng mga phagocytes, dahil gumagana ang mga ito sa isang kapaligiran na may mataas na nilalaman ng oxygen. Ang mga proseso ng enerhiya sa kanilang cytoplasm ay pangunahing sinusuportahan ng oxidative phosphorylation ng lipoproteins, na may catabolism kung saan ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng mga cell na ito, na bahagi ng pulmonary surfactant system, ay nauugnay. Ang pagkuha ng enerhiya, ang lokalisasyon ng mga proseso ng oxidative ay nakakaapekto sa mitochondrial system, ang pag-unlad nito ay nauugnay sa functional na estado ng phagocyte. Ang superoxide dismutase ay naisalokal din dito - isang antioxidant na proteksyon enzyme na nagpapagana sa dismutation ng singlet na oxygen na nabuo sa panahon ng pagpasa ng mga electron sa kahabaan ng respiratory chain. Ito ay pangunahing nakikilala ang mga macrophage ng baga mula sa polymorphonuclear leukocytes, na tumatanggap ng oxygen at bioenergy pangunahin dahil sa glycolysis. Sa huling kaso, ang cleavage ng substrate ay nangyayari nang direkta sa cytosol, at ang aktibong oxygen at hydrogen peroxide na nabuo sa tulong ng myeloperoxidase ay bumubuo ng pangunahing potensyal na bactericidal para sa pagkilos sa bakterya.
Ang mababang biocidality ng mga macrophage ng baga ay maaaring isaalang-alang bilang isang uri ng presyo para sa pagbagay sa aerobic na mga kondisyon ng paggana. Sa malas, samakatuwid, nilalabanan nila ang tuberculosis mycobacteria kasama ang polymorphonuclear leukocytes at exudate monocytes (tinatawag din silang inflammatory macrophage). Pathogenetically mahalaga ay na hindi lahat ng baga macrophage na nakuha tuberculosis mycobacteria ay inalis mula sa mga baga na may drift ng surfactant at bronchial pagtatago - ang ilan sa mga ito bumuo sa interstitium, na kung saan ay ang trigger para sa pagbuo ng mga katangian cell clusters - granulomas.
Ang pagpasok sa interstitium, na mayaman sa mga daluyan ng dugo, ang mga macrophage sa baga na may hindi kumpletong phagocytosis ay nagsisimulang gumawa ng mga nagpapaalab na cytokine, na nagpapagana sa katabing endothelium. Sa mga lamad ng huli, ang pagpapahayag ng mga immunoglobulin ay nagdaragdag, sa tulong ng kung saan ang pumipili na pagdirikit ng mga monocytes ay isinasagawa. Ang pag-alis sa vascular bed, ang mga cell na ito ay binago sa exudate macrophage, na gumagawa ng mga nagpapaalab na tagapamagitan, na umaakit hindi lamang mono-, kundi pati na rin ang mga polynuclear sa pokus.
Kasabay nito, ang signal para sa pagbuo ng isang granulomatous reaksyon ay nagmumula sa sensitized T-lymphocytes - effectors ng delayed-type hypersensitivity. Kabilang sa mga lymphokines na nagsisimulang gumawa ng mga cell na ito, ang kadahilanan na pumipigil sa paglipat ng mga monocytes at IL-2 ay napakahalaga para sa granulomatogenesis. Pinapabilis nila ang pag-agos at inaayos ang mga monocytes sa lugar ng impeksyon, kinokontrol ang kanilang pagbabago sa phagocytic, secreting at antigen-presenting macrophage.
Dapat itong bigyang-diin na, bilang isang mekanismo ng cellular na proteksyon ng mga organ ng paghinga mula sa pagtagos ng pathogen, ang granulomatous reaksyon ng mga baga sa tuberculous na pamamaga sa huli ay sumasalamin sa kabiguan ng mononuclear phagocytes upang labanan ang tuberculosis mycobacteria. Samakatuwid, ang mga macrophage ay pinipilit na patuloy na dumami (dagdagan ang bilang ng mga populasyon) at naiiba sa mas malalaking phagocytes (pataasin ang kalidad ng proteolysis). na mga higanteng selula ng uri ng banyagang katawan. Sa mga phagosome ng huli, sa ilalim ng isang mikroskopyo ng elektron, makikita hindi lamang ang tuberculosis mycobacteria, kundi pati na rin ang malalaking apoptotic na mga selula, mga fragment ng nawasak na polymorphonuclear leukocytes. Kasabay nito, ang mga ultrastructural na palatandaan ng aktibidad ng proteolytic (ang antas ng pag-unlad ng lysosomal apparatus) sa naturang mga phagocytes sa bawat yunit ng lugar ng cytoplasm ay hindi naiiba nang malaki mula sa mga mononuclear. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga macrophage ng baga ay patuloy na nakakaakit ng polymorphonuclear leukocytes, na may higit na biocidal properties, sa sugat. Ang pag-activate ng huli ay sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng mga hydrolases at oxidants sa extracellular na kapaligiran, na humahantong sa pagkasira ng tissue at pagbuo ng mga caseous mass sa gitna ng sugat.
Ang pinaka-binibigkas na metabolic disorder ay sinusunod sa mga pasyente na may acutely progresibong mga anyo ng pulmonary tuberculosis, na nagaganap na may isang pamamayani ng exudative at alterative inflammatory reaction, at ang kurso ng mga progresibong anyo ng pulmonary tuberculosis ay nailalarawan, bilang isang panuntunan, sa pamamagitan ng binibigkas na T-cell immunodepression. Ang pagsugpo sa T-cell immunity, ang binibigkas na lymphopenia ay humantong sa pagkagambala sa mga intercellular na pakikipag-ugnayan, pagsugpo sa granulomatous reaksyon.
Ang kakulangan ng activated monocytes at lymphocytes, na sinamahan ng kanilang morpho-functional insufficiency, ay maaaring resulta ng pagtaas ng apoptosis. Ang cytokine imbalance na nangyayari sa mga ganitong kaso ay maaaring magsilbing marker ng isang depekto sa immune system. Ang proseso ng apoptosis ay may mga katangian na morphological features: chromatin condensation sa nuclear membrane, nucleolus disintegration, pagbuo ng mga cellular fragment (apoptotic body) at ang kanilang phagocytosis sa pamamagitan ng macrophage.
Ang mga kakaibang katangian ng paggana ng mga macrophage ng baga ay nauugnay sa kanilang kakayahan hindi lamang sa phagocytosis, kundi pati na rin upang makabuo ng isang malaking bilang ng mga cytokine na kinakailangan para sa pag-activate at regulasyon ng maraming mga extracellular na reaksyon at proseso na nagaganap sa pokus ng pamamaga ng tuberculosis. Sa kanilang tulong, ang regulasyon sa sarili ng pag-renew at pagkita ng kaibhan ng mga mononuclear cell ay isinasagawa, ang mga intercellular na pakikipag-ugnayan ay itinayo sa ilalim ng mga kondisyon ng isang tiyak na proseso at pagbabagong-buhay.
Ang unibersal na tagapamagitan ng mga intercellular na pakikipag-ugnayan ay IL-1, ang target nito ay mga lymphocytes, polymorphonuclear leukocytes, fibroblast, endotheliocytes at iba pang mga elemento ng cellular. Kasabay nito, ang secretory function ng lung macrophage ay batay sa mga prinsipyo ng self-regulation, kapag ang parehong cell ay nagtatago hindi lamang ng mga regulator ng extracellular na proseso, kundi pati na rin ang mga inhibitor na humaharang sa kanilang pagkilos. Ang mga secretory macrophage ay makabuluhang naiiba sa mga phagocytic sa kanilang ultrastructural na organisasyon. Ang mga ito ay bihirang naglalaman ng mga phagosomal vacuole at pangalawang lysosome, ngunit may nabuong vesicular apparatus at iba pang ultrastructural na mga palatandaan ng pagtatago. Ang mga ito ay mahusay na ipinahayag sa mga epithelioid cells, na mga hyperactive secretory macrophage.
Ang ilang mga yugto ng pagkita ng kaibhan ng mga macrophage ng baga ay malinaw na matutunton sa ilalim ng isang ilaw at lalo na ng isang electron microscope sa bronchoalveolar lavage material. Depende sa istrukturang organisasyon ng nucleus at cytoplasm, ang mga batang non-activated at biosynthetic mononuclears, pati na rin ang mature phagocytic at secreting macrophage ay tinutukoy sa kanila. Ang mga batang hindi aktibo na selula (15-18 μm ang lapad) ay karaniwang bumubuo ng halos 1/5 ng lahat ng elemento ng macrophage. Mayroon silang isang bilog na nucleus na may makinis na mga contour: ang cytoplasm ay mahina basophilic, ay hindi naglalaman ng anumang mga inklusyon. Sa ilalim ng electron microscope, ang mga bihirang profile ng cytoplasmic reticulum at mitochondria, ilang maliliit na lysosome-like granules, at mga libreng ribosome ay makikita sa mga cell na ito.
Ang aktibo, biosynthetic macrophage ay mas malaki sa laki (18-25 μm ang lapad), ang nucleus ay nakikilala sa pamamagitan ng mga kulot na contour at isang natatanging nucleolus. Mayroon silang basophilic cytoplasm, na naglalaman ng mahahabang kanal ng granular cytoplasmic network at maraming polysomes. Ang mga elemento ng lamellar complex ay nakikita nang sabay-sabay sa dalawa o tatlong mga zone, kung saan ang mga pangunahing lysosome ay naipon. Ang mga pangalawang lysosome ay kinakatawan ng mga solong pagsasama; Ang mga phagosome ay bihirang makita, na sumasalamin sa kahandaan ng cell para sa phagocytic function.
Ang diameter ng mature lung macrophage ay malawak na nag-iiba (30-55 μm), depende sa aktibidad at functional na oryentasyon ng mga cell. Ang pinakamalaking sukat ay katangian ng mga macrophage na may mga palatandaan ng istruktura ng binibigkas na phagocytosis. Ang ibabaw ng naturang mga cell ay bumubuo ng maraming microgrowth at mahabang pseudopodia. Ang hugis-itlog o bilog na nucleus ay madalas na matatagpuan acentrically, may kulot na mga contour. Ang isang makabuluhang halaga ng condensed chromatin ay namamalagi malapit sa nuclear membrane, ang nucleolus ay maliit (1-1.2 μm). Ang mga pagsasama, mga maiikling kanal ng butil na cytoplasmic reticulum, mga cisterns at vacuoles ng lamellar complex, at mga libreng ribosome ay tinutukoy sa cytoplasm. Ang mga cell ay naglalaman ng isang makabuluhang bilang ng mitochondria, pangunahin (0.5-1 μm) at pangalawang (1.2-2 μm) na mga lysosome, pati na rin ang mga phagosomal vacuole na nag-iiba sa laki at bilang. Ang huli ay naglalaman ng mga fragment ng nawasak na mga elemento ng cellular at tuberculosis mycobacteria ("necrophages", "hemosiderophages"), lamellar inclusions ng phospholipid nature ("phospholipophages") at/o mga butil ng neutral na taba ("lipophages"), mga particle ng alikabok, tobacco resin, kaolin ("coniophages", "macrophages"'s).
Sa pagkakaroon ng isang pare-parehong bagay ng phagocytosis, lumilitaw ang mga multinuclear macrophage (higit sa 70 μm ang lapad) na may lima o higit pang nuclei. Ang karaniwang mga banyagang selula ng katawan - ang huling yugto ng pagkita ng kaibahan ng isang macrophage na may phagocytic function - ay tinutukoy sa granulomas at granulation tissue ng tuberculous foci. Ang mga macrophage ng baga na may binibigkas na aktibidad ng pagtatago (25-40 μm ang lapad) ay karaniwang walang tipikal na pseudopodia. Ang likas na katangian ng ibabaw ay maihahambing sa isang manipis na lace indentation na nabuo ng marami, medyo maikling micro-outgrowth. Ang bilog o hugis-itlog na nucleus ay naglalaman ng isang maliit na halaga ng condensed chromatin, isang malinaw na malaking nucleolus (1.5-2 μm). Ang transparent na cytoplasm ay halos hindi naglalaman ng malalaking inklusyon. Ang mga maiikling kanal ng granular cytoplasmic network ay kinakatawan ng mga solong profile, habang ang mga mahusay na binuo na elemento ng lamellar complex ay maraming mga vacuole at vesicle na may mga electron-transparent o osmiophilic na nilalaman. Ang parehong mga istraktura ay nakita sa ectoplasm, kung saan sila ay direktang sumanib sa plasmalemma. Kahit na sa mga pangmatagalang naninigarilyo, kung saan ang lahat ng mga phagocytic na selula ay naglalaman ng mga katangian ng inklusyon ng tabako tar, ang mga macrophage na nagtatago ay may isang maliit na bilang ng mga pangalawang lysosome at nag-iisang phagosome-like formations, ibig sabihin, halos hindi sila sumisipsip ng dayuhang materyal. Ang mga macrophage na may mga ultrastructural na palatandaan ng aktibidad ng pagtatago sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay bumubuo ng hindi hihigit sa 4-8% ng bronchoalveolar lavage. Dahil ang pag-andar ng mga cell na ito ay nauugnay sa metabolismo, synthesis at pagpapalabas ng maraming biologically active substance sa extracellular na kapaligiran, ang anumang mga kaguluhan sa mga mekanismo ng tiyak at hindi tiyak na proteksyon ay humantong sa isang pagtaas sa kanilang bilang, ang pagbuo ng mga macrophage na may pagtaas ng potensyal na pagtatago - mga epithelioid cells. Bumubuo sila ng mga symplast o, bilang isang resulta ng hindi kumpletong mitotic division, nagiging katangian na multinuclear Pirogov-Langhans cells - ang pangwakas na pagkakaiba-iba ng isang macrophage na may aktibidad na secretory.
Depende sa paglaban ng katawan, ang likas na katangian ng pagkilos, at ang mga kondisyon ng microenvironment, ang mga proseso ng pagbabagong-anyo ng build-up ng phagocytic, secretory, o antigen-presenting na aktibidad ay may sariling mga katangian. Ipinakita na ang pagkalkula ng kamag-anak na porsyento ng mga morphofunctional na uri ng macrophage sa bronchoalveolar lavage (pagtukoy sa formula ng macrophage) ay nakakatulong sa differential diagnosis ng tuberculosis at iba pang pulmonary granulomatosis, at nagpapahintulot sa isa na suriin ang pagiging epektibo ng etiotropic na paggamot.
Ang ratio ng bilang ng mga aktibong phagocytic at synthesizing lung macrophage ay hindi lamang sumasalamin sa likas na katangian ng reaksyon ng tissue sa lugar ng pamamaga ng tuberculosis, ngunit maaaring magsilbi bilang isang tagapagpahiwatig ng aktibidad ng proseso ng pathological. Ang problema ng pagkumpleto ng phagocytosis sa tuberculosis ay nananatiling may kaugnayan din. Ang mga resulta ng aming mga pag-aaral ng pang-eksperimentong at klinikal na materyal ay nagpapakita na ang kinalabasan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng phagocytosis at ang pathogen ay nakasalalay sa functional na estado ng macrophage at ang mga biological na katangian ng microorganism.
Katayuan ng surfactant system
Ang mga nakamit ng pang-eksperimentong at teoretikal na direksyon sa pag-aaral ng mga surfactant ng baga ay naging posible upang mabuo ang isang modernong konsepto ng surfactant bilang isang multicomponent system ng cellular at non-cellular na mga elemento, ang istruktura at functional na pagkakaisa na nagsisiguro ng normal na biomechanics ng paghinga.
Sa ngayon, ang isang tiyak na halaga ng makatotohanang materyal ay naipon, na nagpapatotoo hindi lamang sa mga makabuluhang kakayahang umangkop ng surfactant system sa mga kondisyon ng malalim na pagsasaayos ng pulmonary ventilation at hemodynamics, kundi pati na rin sa binibigkas na sensitivity ng mga bahagi nito sa maraming hindi kanais-nais na mga kadahilanan ng proseso ng tuberculosis, ang tiyak na likas na katangian ng tagal ng proseso ng tuberculosis, ang tiyak na likas na katangian ng pagtitiyaga ng alon, ang tiyak na likas na katangian ng pagtitiyaga ng alon. proseso, at malalim na pagkagambala ng microcirculatory bed. Ang mga pagbabagong naobserbahan sa kasong ito ay nakakaapekto hindi lamang sa mga zone ng pagbuo ng foci ng impeksyon, kundi pati na rin sa malayo, aktibong gumaganang mga lugar ng pulmonary parenchyma. Kaugnay nito, napakahalaga na suriin ang morpho-functional na pagiging kapaki-pakinabang ng iba't ibang bahagi ng surfactant system, upang i-highlight ang mga pagbabagong iyon na maaaring magamit upang masuri ang mga surfactant-dependent disorder ng respiratory function at ang kanilang napapanahong pagwawasto.
Ang pinakamaagang mga palatandaan ng pagkasira ng pulmonary surfactant ay maaaring maobserbahan sa mga eksperimento ng modelo gamit ang mga espesyal na paraan ng pag-aayos ng baga. Sa paunang yugto ng pag-unlad ng tuberculous na pamamaga, ang mga ito ay lokal sa kalikasan at ipinahayag pangunahin sa mga zone ng intra-alveolar edema. Sa ilalim ng mikroskopyo ng elektron, ang iba't ibang yugto ng pagbabalat at pagkasira ng panlabas na pelikula - ang surfactant membrane sa pamamagitan ng edematous fluid ay maaaring sundin. Ang mga pagbabagong ito ay ganap na ipinakita sa foci ng tuberculous na pamamaga, kung saan ang materyal ng nawasak na surfactant ay tinutukoy sa lahat ng dako sa komposisyon ng mga nilalaman ng intra-alveolar.
Ang mga nabanggit na pagbabago sa extracellular lining ng alveoli ay nangyayari sa foci ng iba't ibang bacterial pneumonia. Sa kasong ito, ang bahagi ng A2, pangunahin sa perifocal alveoli, ay nagsasagawa ng compensatory production ng mga surfactant. Ang ibang larawan ay sinusunod sa mga organ ng paghinga sa panahon ng pagbuo ng tuberculous na pamamaga, dahil ang pathogen ay may masamang epekto sa mga proseso ng intracellular surfactant synthesis. Ang direktang pagpapakilala ng tuberculosis mycobacteria sa baga ng mga aso (pagbutas sa dibdib) ay nagpakita na ang disorganisasyon ng cytoplasmic reticulum at mga profile ng mitochondria ay sinusunod sa A2 na sa unang 15-30 minuto; pagkatapos ng ilang oras, ang mga alveolocyte ay ganap na nawasak sa lugar ng impeksyon. Ang mabilis na pag-unlad ng kakulangan sa surfactant ay humahantong sa pagbagsak ng alveoli at mabilis na pagkalat ng proseso ng pamamaga sa nakapalibot na parenkayma. Sa alveoli na katabi ng foci, ang maliit na batang A2 na may solong maliit na secretory granules o malalaking mga selula na may mga palatandaan ng vacuolization ng mga intracellular na istruktura, kung minsan ay may ganap na nawasak na cytoplasm, ay nangingibabaw. Sa mga alveolocytes na iyon kung saan may mga nabuong elemento ng cytoplasmic network at lamellar complex, ang mga higanteng osmiophilic lamellar bodies (GLB) ay nakita, na nagpapahiwatig ng pagkaantala (pagbabawal) sa paglabas ng intracellular surfactant sa ibabaw ng alveoli.
Ang matematikal na pagmomodelo ng secretory function ng A2 sa foci-free pulmonary parenchyma na may tumaas na functional load ay nagpakita na sa kabila ng pagtaas ng volume at numerical density ng mature secretory granules, ang reserbang potensyal ng populasyon ay hindi nagbago nang malaki. Napag-alaman na sa ilalim ng mga kondisyon ng pagtaas ng vascular permeability, pagbuo ng hypoxia at fibrous na pagbabago sa interalveolar septa, ang balanse ng mga proseso ng pagbuo at pagkahinog ng OPT ay nagambala patungo sa pamamayani ng huli. Ang pinabilis na pagkahinog ng OPT ay kadalasang humahantong sa isang pagtaas sa electron-transparent substance ng matrix sa komposisyon ng secretory granules, samantalang ang nilalaman ng osmiophilic surfactant na materyal sa mga ito ay maaaring hindi gaanong mahalaga; ang lamellar na materyal ng mga surface-active substance ay maluwag na nakaimpake, na sumasakop lamang ng 1/3-1/5 ng dami ng secretory granule. Ang hitsura ng isang makabuluhang bilang ng A2 na may vacuolated OPT ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagkagambala sa mga unang yugto ng pagbuo ng pagtatago. Ang ganitong mga cell ay karaniwang may mga ultrastructural na palatandaan ng pagkasira (pag-clear ng cytoplasmic matrix, edematous na pamamaga ng mitochondria, tubules ng cytoplasmic reticulum at lamellar complex), na nagpapahiwatig ng pagbaba sa mga proseso ng intracellular surfactant production.
Ito ay katangian na ang pagbaba sa synthesis ng surface-active phospholipids ay sinamahan ng paglitaw ng mga neutral na lipid granules sa cytoplasm ng A2. Ang isang sapat na pagmuni-muni ng mga lipid metabolism disorder sa baga na apektado ng tuberculosis ng mga eksperimentong hayop at tao ay ang akumulasyon ng macrophage-lipophages (foam cells) na may iba't ibang antas ng maturity sa alveoli at bronchoalveolar lavage material. Kaayon, ang isang maaasahang pagtaas sa nilalaman ng mga neutral na lipid at isang pagbawas sa proporsyon ng kabuuang mga phospholipid ay sinusunod sa lavage fluid.
Ang isa sa mga unang palatandaan ng pagkasira ng surfactant sa eksperimento at klinikal na larawan ng tuberculosis ng mga organ ng paghinga ay ang pagkawala ng kakayahan ng mga lamad nito na bumuo ng mga istruktura ng reserbang materyal. Sa halip, sa ibabaw ng alveoli, sa mga phagosome ng alveolar macrophage at direkta sa materyal ng bronchoalveolar lavage, makikita ng isa ang mga lamad na baluktot sa mga bola ("higanteng layered na bola") nang walang katangian na three-dimensional na organisasyon. Ang lalim ng mga mapanirang pagbabago sa surfactant system ay napatunayan din sa dalas ng pagtuklas ng discharged A2 sa washout. Ang mga datos na ito ay nauugnay sa mga resulta ng biochemical at physicochemical na pag-aaral ng mga pulmonary surfactant.
Isinasaalang-alang ang lahat ng mga natukoy na tampok, tatlong antas ng mga karamdaman nito ay kasalukuyang nakikilala upang makilala ang estado ng surfactant system: menor de edad, malubha, laganap. Ang huli ay sumasalamin sa mas mataas na panganib ng pagbuo ng surfactant-dependent respiratory failure sa mga pasyente na may malawak na mapanirang anyo ng sakit.
Ang mga resulta ng mga pag-aaral ay nagpapakita na ang batayan ng mga kaguluhan na nangyayari sa surfactant system ng mga baga sa panahon ng tuberculosis ay mga proseso na nauugnay sa isang pagtaas sa pagkamatagusin ng air-blood barrier:
- pinsala sa surfactant sa alveolar surface;
- metabolic pagbabago at pinsala sa A2;
- pagkagambala sa mga mekanismo para sa pag-alis ng surfactant ng basura mula sa alveoli.
Kasabay nito, itinatag ng mga pag-aaral na ang pangunahing mekanismo ng cytological na sumusuporta sa functional na potensyal ng surfactant system sa baga na binago ng tuberculous na pamamaga ay isang pagtaas sa bilang ng hypertrophied A2, higit sa lahat sa parenchyma ng baga na malayo sa partikular na pokus.
[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]
Mga genetic na aspeto ng pagkamaramdamin sa tuberculosis
Bago namin simulan ang aming pagsusuri sa kasalukuyang estado ng pananaliksik sa larangan ng mga mekanismo ng anti-tuberculosis immunity at tuberculosis immunogenetics, isinasaalang-alang namin na kinakailangan upang manirahan sa ilang mga pangkalahatang posisyon.
- Una, ang mycobacteria ay kilala na dumami at nawasak lalo na sa mga macrophage. Napakakaunting data (at ang mga ito ay kasalungat) ay nagpapahiwatig na mayroong anumang mga kadahilanan na maaaring sirain ang mycobacteria sa extracellularly.
- Pangalawa, walang nakakahimok na ebidensya na ang neutrophil phagocyte system ay may mahalagang papel sa pagtatanggol laban sa impeksyon sa tuberculosis.
- Pangatlo, walang nakakahimok na ebidensya na ang mga anti-TB antibodies ay maaaring sirain ang mycobacteria sa extracellularly o isulong ang kanilang intracellular na pagkasira sa mga macrophage o anumang iba pang uri ng cell.
- Pang-apat, mayroong isang malaking bilang ng mga katotohanan na sumusuporta sa posisyon na ang sentral na link sa anti-tuberculosis immunity ay T-lymphocytes at na sila ay nagpapatupad ng kanilang impluwensya sa regulasyon sa pamamagitan ng phagocyte system.
- Ikalima, mayroong isang katawan ng katibayan na ang namamana na mga salik ay may mahalagang papel sa impeksiyon ng tuberculosis.
Ang data na nagpapahiwatig ng mahalagang papel ng mga genetic na kadahilanan sa pagkamaramdamin sa tuberculosis sa mga tao ay medyo nakakumbinsi. Una sa lahat, ito ay ipinahiwatig ng katotohanan na sa isang napakataas na rate ng impeksyon ng M. tuberculosis (humigit-kumulang isang-katlo ng populasyon ng may sapat na gulang ng planeta), ang sakit ay bubuo sa isang maliit na bahagi lamang ng mga tao. Ito ay ipinahiwatig din ng iba't ibang antas ng pagkamaramdamin sa impeksyon sa iba't ibang pangkat etniko at ang likas na katangian ng pagmamana ng pagkamaramdamin at paglaban sa tuberculosis sa mga pamilya na may maraming kaso ng sakit. Sa wakas, ang katibayan ng posisyon na ito ay ang makabuluhang pagtaas ng concordance ng paglitaw ng clinically expressed tuberculosis sa monozygotic (magkapareho) na kambal kumpara sa dizygotic twins.
Tradisyonal na genetic na pagsusuri para sa tuberculosis
Ang papel ng pangunahing histocompatibility complex at NRAMP*
Ang pagkakakilanlan ng mga gene at ang kanilang mga alleles, ang pagpapahayag na tumutukoy sa pagiging sensitibo o paglaban sa tuberculosis, ay hindi lamang magbibigay-daan sa malalim na pag-unawa sa mga pangunahing mekanismo ng kaligtasan sa sakit at pag-unlad ng proseso ng pathological sa tuberculosis, ngunit magdudulot din ng mas malapit sa katotohanan ang paggamit ng mga genetic na pamamaraan ng pag-type upang makilala ang mga indibidwal sa mga malusog na tao na may genetically na pagtaas ng panganib ng pagkontrata ng tuberculosis sa partikular na paraan, upang maiwasan ang partikular na pagsukat sa tuberculosis, pagbabakuna.
* - Natural na paglaban na nauugnay sa macrophage na protina - macrophage na protina na nauugnay sa natural na resistensya.
Mayroong isang makabuluhang bilang ng mga eksperimentong pag-aaral na nagpapakita ng papel ng isang bilang ng mga genetic system at indibidwal na mga gene (H2, BCG1, Tbc1, xid, atbp.) sa paglaban (sensitivity) sa tuberculosis sa mga daga. Sa mga tao, ang pinaka-pinag-aralan na mga gene ay kinabibilangan ng mga pangunahing histocompatibility complex (MHC) class II genes, kung saan ang allele complex ng HLA-DR2 family (tao) ay nagpapakita ng medyo mataas na antas ng kaugnayan sa pagtaas ng morbidity sa ilang mga etnikong malayong populasyon, at ang mga alleles ng HLA-DQ locus ay nakakaapekto sa klinikal na larawan ng tuberculosis. Kamakailan lamang, ang mga unang tagumpay ay nakamit sa pagsusuri ng koneksyon ng NRAMP1 gene na may tuberculosis sa mga tao. Ang mga datos na ito ay partikular na kapansin-pansin dahil ang gene na ito ay may mataas na antas ng homology na may NRAMP1 gene (dating tinatawag na BCG 1, dahil kinokontrol nito ang pagkamaramdamin sa M. bovisBCG), na piling ipinahayag sa mga macrophage ng mouse at walang alinlangan na nakakaimpluwensya sa pagkamaramdamin sa mga intracellular pathogens (kabilang ang mycobacteria).
Loss-of-function mutations
Natukoy ang ilang mga gene, mga pagbabago kung saan, na humahantong sa kumpletong pagkawala ng kakayahang mag-code ng isang functionally active na produkto (gene knockout), partikular na naapektuhan ang kakayahan ng mga daga na bumuo ng isang proteksiyon na tugon sa immune sa impeksyon ng mycobacteria. Ito ang mga gene na naka-encode ng IFN-γ, IL-12, TNFα, pati na rin ang mga receptor ng immune system cells sa mga nakalistang cytokine. Sa kabilang banda, sa isang knockout ng mga gene na naka-encode ng IL-4 at IL-10, ang kurso ng impeksyon sa tuberculosis ay halos hindi naiiba mula sa mga ligaw na uri (paunang) daga. Kinumpirma ng mga datos na ito sa genetic level ang pangunahing proteksiyon na papel sa tuberculosis ng kakayahan ng immune system (pangunahin ang T1 lymphocytes) na tumugon sa impeksyon sa pamamagitan ng paggawa ng type 1 cytokines, ngunit hindi type 2.
Ang kakayahang magamit ng mga datos na ito sa mga impeksyong mycobacterial sa mga tao ay ipinakita. Sa napakabihirang mga pamilya kung saan ang mga bata ay nagdusa mula sa paulit-ulit na mycobacterial infection at salmonellosis mula sa isang maagang edad, ang napakataas na pagkamaramdamin ay dahil sa homozygous non-conservative mutations sa mga gene na nag-encode ng mga cell receptor para sa IFN-γ at IL-12, na minana mula sa mga magulang na heterozygous para sa mga mutasyon na ito; tulad ng inaasahan, sa gayong pamana ng mga bihirang mutasyon, ang mga pag-aasawa ay naging malapit na nauugnay. Gayunpaman, ang gayong mga malalaking paglabag ay humahantong sa napakataas na pagkamaramdamin sa mga impeksyon na halos hindi nila pinapayagan ang bata na mabuhay nang higit sa ilang taon, at pagkatapos ay sa halos sterile na mga kondisyon lamang.
Ang parehong mga pagsasaalang-alang na ito ay nagbubunga ng isang medyo may pag-aalinlangan na pagtatasa ng diskarte ng pagmomodelo ng mga impeksyon sa mga hayop na may knockout mutations sa mga gene na gumaganap ng pangunahing papel sa pagprotekta laban sa mga impeksyong ito. Ang ganitong mga mutasyon ay humahantong sa pagpapahayag ng mga phenotype na walang pagkakataon na mabuhay sa ilalim ng normal na mga kondisyon at mabilis na maaalis sa pamamagitan ng pagpili. Kaya, ang mga daga na hindi nagpapahayag ng mga produkto ng MHC class II at, bilang resulta, ay walang normal na pool ng CD4 lymphocytes ay namamatay mula sa disseminated infection sa maikling panahon pagkatapos ng impeksyon sa M. tuberculosis. Ang isang katulad na kurso ng tuberculosis sa mga tao ay sinusunod na may binibigkas na pagbaba sa bilang ng mga selula ng CD4 sa mga huling yugto ng AIDS. Kapag nilulutas ang mga isyu ng genetic na pagpapasiya ng mga pangkat ng peligro at, sa pangkalahatan, para sa pag-unawa sa mga genetic na sanhi ng pagtaas ng pagkamaramdamin sa loob ng normal na distribusyon ng populasyon, ang mananaliksik ay nakikitungo sa mga indibidwal na, bagaman hindi pinakamainam (ayon sa tampok na ito), ngunit medyo mabubuhay. Ang aspetong ito ng problema ay nagsasalita pabor sa paggamit ng higit pang tradisyonal na mga eksperimentong modelo para sa genetic analysis, halimbawa, mga interlinear na pagkakaiba sa kurso ng tuberculosis sa mga daga.
Pag-screen ng genome at dati nang hindi kilalang tuberculosis susceptibility genes
Noong 1950s at 1960s, ipinakita na ang pagmamana ng mga katangian ng pagkamaramdamin at paglaban sa tuberculosis sa mga hayop sa laboratoryo ay kumplikado at polygenic. Sa sitwasyong ito, una, ito ay kinakailangan upang piliin ang malinaw na ipinahayag, "napakaibang" phenotypes sa pagitan ng madaling kapitan at lumalaban hayop o indibidwal, ie mga katangian ng sakit, at pagkatapos ay pag-aralan ang likas na katangian ng kanilang mana. Pangalawa, kinakailangang isaalang-alang na ang isang priori ay wala tayong ideya kung gaano karaming mga gene ang kasangkot sa pagkontrol ng sakit at kung paano sila matatagpuan sa genome. Samakatuwid, kinakailangan na bawasan nang maaga ang pagkakaiba-iba ng genetic sa populasyon na pinag-aaralan, paghiwalayin ayon sa katangiang pinag-aaralan, gamit ang mga genetic na diskarte (na posible lamang sa mga eksperimento ng hayop), o i-screen ang buong genome gamit ang mga istatistikal na pamamaraan ng quantitative genetics kaysa sa Mendelian genetics, o upang pagsamahin ang mga diskarteng ito. Matapos ang pagbuo ng mga pamamaraan ng pag-scan ng genome gamit ang PCR para sa mga rehiyon ng microsatellite DNA at pagpoproseso ng istatistika at interpretasyon ng mga resulta, nagsimula ang genetic analysis ng pagkamaramdamin sa tuberculosis sa isang bagong antas.
Ang mga pamamaraang nabanggit sa itaas ay matagumpay na nailapat kamakailan sa mga genetic na eksperimento sa mga linear na daga ng dalawang grupo ng mga mananaliksik. Isang pangkat ng mga may-akda mula sa Central Research Institute of Tuberculosis, Russian Academy of Medical Sciences, kasama ang mga kasamahan mula sa Center for the Study of Host Resistance sa McGill University (Montreal, Canada) at ang Royal Stockholm Institute ang unang nagsagawa ng genomic screen para sa pagmamana ng kalubhaan ng sakit na dulot ng intravenous administration ng mataas na dosis ng M. tuberculosis ng M.37Rosis. Ang mga linyang A/Sn (lumalaban) at I/St (sensitibo) ay ginamit bilang mga linya ng magulang na may kabaligtaran na pagkamaramdamin sa tuberculosis. Ang isang maaasahang linkage ng pagkamaramdamin sa mga babae ay natagpuan sa hindi bababa sa tatlong magkakaibang loci na matatagpuan sa chromosome 3, 9 at 17. Kamakailan, ang linkage sa loci sa proximal na bahagi ng chromosome 9 at ang gitnang bahagi ng chromosome 17 ay ipinakita din para sa mga lalaki. Ang pinakamatibay na pagkakaugnay sa pagkamaramdamin ay natagpuan para sa locus sa chromosome 9. Isa pang grupo ng mga mananaliksik sa Estados Unidos ang nag-screen ng mouse genome upang matukoy ang pattern ng pagmamana ng susceptibility trait sa M. tuberculosa strain Erdman. Sa isang kumbinasyon ng C57BL/6J (lumalaban sa kanilang modelo) at C3HeB/FeJ (sensitive) na mga linya ng mouse, isang locus sa gitnang bahagi ng chromosome 1 na kumokontrol sa kalubhaan ng sakit ay na-map sa pagsusuri ng F2 hybrids at pagkatapos ay BC1 supling. Matapos ang paunang pagma-map, ang isang mas tumpak na lokalisasyon ng locus ay nakamit gamit ang pagsusuri ng recombination, at ang epekto nito sa isang mahalagang katangian ng phenotypic dahil ang kalubhaan ng pagkasira ng tissue ng granulomatous baga ay itinatag sa mga backcrossed na daga (generation BC3), ibig sabihin, pagkatapos ng pagkakaiba-iba ng genetic sa mga hayop sa ilalim ng pag-aaral ay makabuluhang nabawasan gamit ang mga genetic na pamamaraan. Mahalagang tandaan na ang nakamapang locus. itinalagang sst1 (pagkamaramdamin sa tuberculosis 1), bagaman matatagpuan sa chromosome 1, ay malinaw na hindi magkapareho sa NRAMP1 locus. Ito ay pinatunayan ng parehong lokalisasyon nito sa chromosome at ang katotohanan na ang C57BL/6 na mga daga ay nagdadala ng allele ng sensitivity sa BCG para sa NRAMP1 gene, ngunit ang allele ng paglaban sa M tuberculosis para sa sst1 locus.
Ang data na nai-publish sa mga nakaraang taon sa presensya sa mouse genome ng loci na pangunahing nakakaimpluwensya sa likas na katangian ng proseso ng tuberculosis ay nagpapahintulot sa amin na umasa para sa makabuluhang pag-unlad sa lugar na ito at sa pagsusuri ng genetic na pagkamaramdamin sa mga tao. Ang napakabilis na pag-unlad sa pagsusuri ng genomic ay malamang na gawing posible ang paglipat mula sa genetics ng mouse tuberculosis sa genetics ng human tuberculosis nang napakabilis, dahil ang kumpletong pagkakasunud-sunod ng genome ng parehong mga tao at mga daga ay halos natukoy na.
Pakikipag-ugnayan ng Macrophage-mycobacterium
Ang mga macrophage ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa pagtatanggol laban sa impeksyon sa tuberculosis kapwa sa yugto ng pagkilala sa antigen at pag-aalis ng mycobacteria.
Matapos makapasok ang mycobacteria sa mga baga, ang sitwasyon ay maaaring umunlad ayon sa apat na pangunahing pattern:
- ang pangunahing tugon ng host ay maaaring sapat upang ganap na maalis ang lahat ng mycobacteria, sa gayon ay inaalis ang posibilidad ng tuberculosis;
- Sa kaso ng mabilis na paglaki at pagpaparami ng mga microorganism, isang sakit na kilala bilang pangunahing tuberculosis ay bubuo;
- sa nakatagong impeksyon, ang sakit ay hindi bubuo, ngunit ang mycobacteria ay nananatili sa katawan sa isang tinatawag na dormant na estado, at ang kanilang presensya ay ipinakita lamang sa anyo ng isang positibong reaksyon ng balat sa tuberculin;
- Sa ilang mga kaso, ang mycobacteria ay maaaring lumipat mula sa isang natutulog na estado sa isang yugto ng paglaki, at ang nakatagong impeksyon ay pinapalitan ng muling pag-activate ng tuberculosis.
Ang unang linya ng depensa laban sa impeksyon, pagkatapos maabot ng mycobacteria ang lower respiratory tract, ay mga alveolar macrophage. Ang mga cell na ito ay may kakayahang direktang sugpuin ang paglaki ng bakterya sa pamamagitan ng phagocytizing sa kanila. Lumahok din sila sa isang malawak na hanay ng mga reaksyon ng kaligtasan sa cellular anti-tuberculosis - sa pamamagitan ng pagtatanghal ng antigen, pagpapasigla ng akumulasyon ng T-lymphocyte sa lugar ng pamamaga, atbp. Mahalagang tandaan na ang mga tiyak na mekanismo ng pagbubuklod ng virulent at medyo avirulent strains ng mycobacteria sa phagocytes ay maaaring magkakaiba.
May sapat na katibayan upang ipahiwatig na ang proseso ng pagbuo ng vacuole o phagosome sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng M. tuberculosis sa isang mononuclear phagocyte ay pinapamagitan ng pagkakabit ng microorganism upang umakma sa mga receptor (CR1, CR3, CR4), mannose receptor, o iba pang mga cell surface receptor. Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga mannose receptors ng phagocytic cells at mycobacteria ay pinagsama, tila, sa pamamagitan ng glycoprotein ng mycobacterial cell wall - lipoarabinomannan.
Ang mga cytokine ng T-helpers type 2 - prostaglandin E2 at IL-4 - ay nagpapasigla sa pagpapahayag ng CR at MR, at ang IFN-γ, sa kabaligtaran, ay pinipigilan ang pagpapahayag at pag-andar ng mga receptor na ito, na humahantong sa pagbawas sa pagdirikit ng mycobacteria sa macrophage. Ang data sa pakikilahok ng mga receptor para sa mga surfactant na protina sa pagkakabit ng bakterya sa mga selula ay patuloy ding naiipon.
Ang papel ng CD14 molecule (phagocyte marker) ay ipinakita gamit ang isang modelo ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mycobacteria at microglia, mga residenteng phagocytes ng tisyu ng utak. Napag-alaman na ang mga antibodies sa CD14 ay humadlang sa impeksyon ng mga microglial cells na may malalang laboratory strain H37Rv. Dahil ang molekula ng CD14 ay hindi tumagos sa lamad ng cell at sa gayon ay walang direktang pakikipag-ugnay sa cytoplasm, hindi nito mai-transmit ang signal na dulot ng lipoprotein nang nakapag-iisa, ngunit nangangailangan ng isang coreceptor upang maisaaktibo ang mga intracellular signal transmission pathways. Ang pinaka-malamang na mga kandidato para sa naturang mga coreceptor ay mga kinatawan ng Toll-like receptor family. Ang mga microbial lipoprotein, sa pamamagitan ng pag-activate ng mga receptor na ito, ay maaaring, sa isang banda, ay magpapalakas sa mga mekanismo ng depensa ng host organism, at, sa kabilang banda, ay nagdudulot ng pinsala sa tissue sa pamamagitan ng induction ng apoptosis. Kasabay nito, nagagawang pigilan ng apoptosis ang immune response sa pamamagitan ng pag-aalis ng mga cell na kasangkot sa mga immune reaction, at sa gayon ay binabawasan ang pinsalang dulot ng mga tisyu.
Bilang karagdagan sa nabanggit, tila malamang na ang isang mahalagang papel sa proseso ng pag-attach ng mycobacteria sa mga phagocytic cells ay nilalaro ng tinatawag na "scavenger" na mga receptor, na matatagpuan sa ibabaw ng mga macrophage at may kaugnayan sa isang bilang ng mga ligand.
Ang kapalaran ng M. tuberculosis pagkatapos ng phagocytosis ay pagsugpo sa paglaki nito ng mga macrophage. Matapos makapasok sa phagosome, ang mga pathogen bacteria ay nakalantad sa isang bilang ng mga kadahilanan na naglalayong sirain ang mga ito. Kasama sa mga naturang kadahilanan ang pagsasanib ng phagosome na may mga lysosome, synthesis ng mga reaktibo na radikal na oxygen at synthesis ng mga reaktibo na radikal na nitrogen, lalo na ang nitric oxide. Ang pagkamatay ng mycobacteria sa loob ng macrophage ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng ilang mga mekanismo bilang isang resulta ng mga kumplikadong cytokine-mediated na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga lymphocytes at phagocytes. Posible na ang kakayahan ng mycobacteria na maiwasan ang mga nakakalason na epekto ng reaktibo na oxygen at nitrogen radical ay isang mahalagang hakbang sa paglipat sa nakatagong yugto ng impeksyon. Ang kakayahan ng macrophage na sugpuin ang paglago ng M. tuberculosis ay makabuluhang nakasalalay sa yugto ng pag-activate ng cell (hindi bababa sa bahagyang) at sa balanse ng mga cytokine (pangunahin, marahil, platelet-derived growth factor alpha (TGF-α) at IFN-γ).
Ang isang mahalagang bahagi ng mekanismo ng aktibidad ng antimycobacterial ng macrophage ay tila apoptosis (programmed cell death). Sa modelo ng paglilinang ng M.bovis BCG sa mga monocytes, ipinakita na ang apoptosis (ngunit hindi nekrosis) ng mga macrophage ay sinamahan ng pagbawas sa posibilidad na mabuhay ng phagocytosed mycobacteria.
Ang papel ng T-lymphocytes sa anti-tuberculosis immunity
Ang mga T-lymphocytes ay kilala bilang pangunahing bahagi ng nakuhang kaligtasan sa sakit sa impeksyon sa tuberculosis. Ang pagbabakuna ng mga eksperimentong hayop na may mycobacterial antigens, pati na rin ang kurso ng impeksyon sa tuberculosis, ay sinamahan ng pagbuo ng antigen-specific lymphocytes CD4 + at CD8 +.
Kakulangan ng CD4 at, sa isang mas mababang lawak, CD8 lymphocytes na-obserbahan sa CD4, CD8, MHCII, MHCI gene knockout mice, pati na rin sa pangangasiwa ng mga antibodies na tiyak sa CD4 o CD8 antigens, ay humantong sa isang makabuluhang pagbaba sa paglaban ng mga daga sa M. tuberculosis impeksiyon. Alam na ang mga pasyente ng AIDS, na nailalarawan sa kakulangan ng CD4 + lymphocytes, ay may napakataas na sensitivity sa tuberculosis. Ang kamag-anak na kontribusyon ng CD4 + at CD8 + lymphocytes sa proteksiyon na immune response ay maaaring magbago sa iba't ibang yugto ng impeksiyon. Kaya, sa mga granuloma ng baga ng mga daga na nahawaan ng M. bovis BCG, ang mga CD4+ T lymphocytes ay nangingibabaw sa mga unang yugto ng impeksiyon (2-3 na linggo), habang ang nilalaman ng CD8 + lymphocytes ay tumataas sa mga huling yugto. Sa panahon ng adoptive transfer, ang mga CD8 + lymphocytes, lalo na ang kanilang CD44hl subpopulasyon, ay may mataas na aktibidad sa proteksyon. Bilang karagdagan sa CD4 + at CD8 + lymphocytes, iba pang mga subpopulasyon ng lymphocyte, sa partikular na γδ at CD4 + CD8 + lymphocytes,, pinaghihigpitan ng mga non-polymorphic na molekula ng klase ng MHC CD1. din, tila, nag-aambag sa proteksiyon na kaligtasan sa sakit laban sa impeksyon sa tuberculosis. Ang mga mekanismo ng pagkilos ng effector ng T-lymphocytes ay nababawasan pangunahin sa alinman sa paggawa ng mga natutunaw na kadahilanan (cytokines, chemokines) o cytotoxicity. Sa mga impeksyon sa mycobacterial, nangyayari ang nangingibabaw na pagbuo ng T1, ang mga katangian na katangian nito ay ang paggawa ng mga cytokine na IFN-γ at TNF-α. Ang parehong mga cytokine ay may kakayahang pasiglahin ang aktibidad ng antimycobacterial ng macrophage, na pangunahing responsable para sa proteksiyon na epekto ng CD4 lymphocytes. Bilang karagdagan, ang IFN-γ ay may kakayahang sugpuin ang kalubhaan ng mga nagpapaalab na reaksyon sa mga baga at sa gayon ay binabawasan ang kalubhaan ng impeksyon sa tuberculosis. Ang TNF-α ay kinakailangan para sa pagbuo ng granuloma, buong kooperasyon ng mga macrophage at lymphocytes, at proteksyon ng tissue mula sa mga necrotic na pagbabago. Bilang karagdagan sa proteksiyon na epekto nito, ang TNF-α ay mayroon ding "pathological" na epekto. Ang produksyon nito ay maaaring humantong sa lagnat, pagbaba ng timbang, at pagkasira ng tissue - mga sintomas na katangian ng impeksyon sa tuberculosis. Ang mga T lymphocytes ay hindi lamang ang pinagmumulan ng TNF-α. Ang mga pangunahing producer nito ay mga macrophage. Ang epekto ng TNF-α ay higit na tinutukoy ng antas ng paggawa ng iba pang mga cytokine ng mga uri 1 at 2 sa focus ng pamamaga. Sa mga kondisyon ng nangingibabaw na produksyon ng mga cytokine ng uri 1 at ang kawalan ng paggawa ng mga cytokine ng uri 2, ang TNF-α ay may proteksiyon na epekto, at sa sabay-sabay na paggawa ng mga cytokine ng mga uri 1 at 2, mayroon itong mapanirang epekto. Dahil, tulad ng nabanggit sa itaas, ang mycobacteria ay pangunahing pinasisigla ang T1 lymphocytes, ang kurso ng mga impeksyon sa mycobacterial ay karaniwang hindi sinamahan ng pagtaas sa produksyon ng IL-4 at IL-5. Kasabay nito, sa malubhang anyo ng impeksyon, pati na rin sa mga huling yugto nito, maaaring magkaroon ng lokal at sistematikong pagtaas sa produksyon ng IL-4 at IL-5. Kung ang pagtaas ng produksyon ng mga type 2 cytokine ay isang sanhi ng mas matinding impeksyon sa tuberculosis o ang kahihinatnan nito ay hindi malinaw.
Ang cytotoxicity patungo sa mga nahawaang target na cell ay ipinapakita ng mga cell ng CD8 + gayundin ng mga "non-classical" na CD8 + lymphocytes na pinaghihigpitan ng mga molekula ng CDlb, CD4 + CD8 + lymphocytes, at CD4 + lymphocytes. Ang kahalagahan ng cytotoxicity sa proteksyon laban sa tuberculosis ay ipinahiwatig ng pagbaba sa aktibidad ng cytotoxic ng CD8 + lymphocytes at ang nilalaman ng perforin sa mga pasyente ng tuberculosis kumpara sa mga malusog na donor. Mahalagang sagutin ang tanong kung paano maaaring maimpluwensyahan ng lysis ng mga nahawaang target na selula ang kurso ng nakakahawang proseso: humahantong ba ito sa pagbawas sa intensity ng pagpaparami ng mycobacteria, na mga intracellular parasites, o, sa kabaligtaran, itinataguyod ba nito ang pagpapalabas ng mycobacteria mula sa mga nahawaang macrophage at ang impeksyon ng mga bagong selula. Ang datos ni S. Stronger (1997) ay tila nakakatulong sa pag-unawa sa problemang ito. Ipinakita ng mga may-akda. na ang mga cytotoxic lymphocytes ay naglalaman ng mga molekula ng granulysin, na may bactericidal effect sa mycobacteria. Para ang granulysin ay tumagos sa mga nahawaang selula, ang mga lymphocyte ay dapat mag-secrete ng mga protina na bumubuo ng mga pores sa lamad ng mga target na selula. Kaya, sa unang pagkakataon, ang data ay nakuha sa direktang pagkasira ng mycobacteria (sa macrophage) ng T-lymphocytes, sa gayon ay nagpapakita ng posibilidad ng direktang pakikilahok ng T-lymphocytes sa proteksyon laban sa mga impeksyon sa mycobacterial.
Regulasyon ng T-cell immune response
Ang tugon ng T lymphocytes at ang kanilang paggawa ng mga effector cytokine ay kinokontrol ng mga cytokine na ginawa ng mga antigen-presenting cells, kabilang ang mga nahawaang macrophage. Inilipat ng IL-12 ang pagkita ng kaibahan ng T lymphocytes patungo sa pagbuo ng mga Th1 cells at pinasisigla ang paggawa ng IFN-γ. Ang impeksyon ng mga daga na may IL-12 % M.bovis BCG ay humahantong sa progresibong pag-unlad ng impeksiyon, nadagdagan ang pagpapalaganap ng mycobacteria at sinamahan ng kawalan ng pagbuo ng granuloma sa mga baga. Sa mga daga na may IL-12p40 % na nahawaan ng M. tuberculosis, ang hindi makontrol na paglaki ng mycobacteria ay nabanggit, na nauugnay sa isang paglabag sa parehong natural na paglaban at nakuha na kaligtasan sa sakit at sanhi ng isang makabuluhang pagbaba sa produksyon ng mga proinflammatory cytokine na IFN-γ at TNF-β. Sa kabaligtaran, ang pangangasiwa ng recombinant IL-12 sa mga daga na sinusundan ng impeksyon sa M. tuberculosis Erdmann ay humahantong sa pagtaas ng kanilang paglaban sa impeksiyon.
Ang IL-10 ay isang regulatory cytokine na nagpapasigla sa pagbuo ng humoral immunity reactions at pinipigilan ang maraming reaksyon ng cellular immunity. Ito ay pinaniniwalaan na ang epekto ng IL-10 sa tugon ng T-cell ay maaaring ipamagitan ng pagkilos nito sa mga macrophage: Pinipigilan ng IL-10 ang pagtatanghal ng mga antigen ng mga macrophage at pinipigilan ang synthesis ng mga proinflammatory cytokine na TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 at IL-12, GM-FCSF ng macrophage, G. Ang IL-10 ay mayroon ding anti-apoptotic na epekto. Ang ganitong spectrum ng aksyon, tila, ay dapat na matukoy ang makabuluhang epekto ng IL-10 sa intensity ng anti-tuberculosis immunity, gayunpaman, ang data sa pag-asa ng proteksiyon na kaligtasan sa sakit sa IL-10 production ay labis na kasalungat.
Ang TGF-β ay isang natatanging kadahilanan sa pagsugpo sa cellular immunity. Ang antas ng produksyon nito ay nauugnay sa kalubhaan ng tuberculosis, at ang pangangasiwa ng mga anti-TGF-β antibodies o natural na TGF-β inhibitors sa mga daga na nahawaan ng M. tuberculosis ay nagwawasto sa pinababang tugon ng T-cell.
Dapat pansinin na ang epekto ng papel ng T-lymphocytes ay hindi limitado sa paggawa ng mga cytokine at cellular cytotoxicity. Ang iba pang mga proseso na nagaganap sa panahon ng pagtatatag ng direktang pakikipag-ugnay sa pagitan ng T-lymphocytes at macrophage, pati na rin ang paggawa ng mga chemokines ng T-lymphocytes, ay maaaring gumawa ng isang makabuluhang kontribusyon sa pagbuo ng mga lokal na nagpapasiklab na reaksyon. Ang huli, sa turn, ay sanhi hindi lamang ng tugon ng mga macrophage at T-lymphocytes. Ang mga neutrophil, eosinophil, fibroblast, epithelial at iba pang mga selula ay maaaring maging aktibong kalahok sa mga prosesong nagaganap sa mga baga sa panahon ng impeksyon sa tuberculosis.
Ang mga pag-aaral ng morpolohiya ng proseso ng pagbuo ng granuloma, pati na rin ang mga resulta ng pagtukoy sa dinamika ng pagbuo ng isang tiyak na tugon ng T-cell, ay nagpapahintulot, sa aming opinyon, na makilala ang ilang mga yugto ng pakikipag-ugnayan ng mycobacteria sa macroorganism. Ang una ay nailalarawan sa pamamagitan ng progresibong paglaganap ng mycobacteria sa kawalan ng isang tiyak na tugon ng T-lymphocytes at tumatagal ng mga 2-3 linggo. Ang pangalawa ay nangyayari pagkatapos ng pagbuo ng mga mature na T-lymphocytes at nailalarawan sa pamamagitan ng pagpapapanatag ng mycobacterial growth. Bilang isang patakaran, ito ay sinusundan ng yugto ng decompensation, na nag-tutugma sa oras sa pagkasira ng mga pagbuo ng lymphoid at ang hitsura ng mga necrotic na pagbabago sa mga baga. Ang epekto ng bakuna ay maaaring dahil sa pagbawas sa unang yugto ng pagtugon.