Pathogenese van tuberculose

De ontwikkeling van tuberculose-ontsteking hangt af van de reactiviteit van het organisme en de staat van zijn afweer, de virulentie van mycobacteriën tuberculosis en de duur van hun persistentie in de longen. De werking van verschillende factoren van het infectieproces kan de grote diversiteit aan weefsel- en cellulaire reacties van de luchtwegen verklaren, waarbij specifieke veranderingen worden gecombineerd met niet-specifieke, en op de een of andere manier de manifestatie en uitkomst van het hoofdproces beïnvloeden.

Elke fase is een complexe reeks structurele veranderingen in diverse lichaamssystemen en ademhalingsorganen, gepaard gaand met ingrijpende veranderingen in metabolische processen en de intensiteit van metabolische reacties van de ademhalingsafdeling, en wordt weerspiegeld in de morfofunctionele toestand van de cellulaire en niet-cellulaire elementen. Van groot belang is de studie van de vroegste mechanismen van de ontwikkeling van tuberculeuze ontsteking, die de afgelopen jaren zijn vastgesteld.

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

Microcirculatiestoornissen en de toestand van de aerohematische barrière

Binnen 24 uur na intraveneuze toediening van Mycobacterium tuberculosis in de longen van muizen treden karakteristieke veranderingen op in de microcirculatie: uitbreiding van de vasculaire capillaire netwerkprofielen, vorming van slib van erytrocyten met pariëtale rangschikking van polymorfonucleaire leukocyten kan worden waargenomen. Elektronenmicroscopische analyse van de endotheliale bekleding van pulmonale capillairen toont activering van het luminale oppervlak van cellen, tekenen van intracellulair oedeem met desorganisatie van micropinocytotische blaasjes en hun fusie tot grote vacuolen. Gebieden met oedeem, gezuiverd cytoplasma van endotheliocyten vormen plaatselijk zeilvormige uitsteeksels, die in verschillende microvaten verschillen in aantal en grootte. In sommige gevallen wordt lokale exfoliatie van hun cytoplasmatische uitlopers van de onderliggende basale laag waargenomen, met loslating en verdikking van deze laatste.

Ongeacht de methode van introductie van de tuberculosemycobacterie, wordt in alle modelexperimenten in de eerste 3-5 dagen een toename van de permeabiliteit van de aerohematische barrière waargenomen, zoals blijkt uit de ophoping van vocht in het interstitium en de ontwikkeling van intracellulair oedeem, niet alleen van endotheliocyten, maar ook van alveolocyten van het eerste type (A1). De veranderingen beïnvloeden hun cytoplasmatische processen, waarbij gebieden met helder, oedeem cytoplasma verschijnen die kunnen uitpuilen in de intraalveolaire ruimte.

Op plaatsen waar Mycobacterium tuberculosis zich generaliseert en pneumonische haarden ontstaan, wordt primaire granulomateuze ophopingen van mononucleaire cellen en polymorfonucleaire leukocyten gevormd. A1 wordt gekenmerkt door sterk verdikte, plaatselijk vernietigde cytoplasmatische uitlopers en gebieden met een blootliggende basale membraan. In veel alveolocyten van het 2e type (A2) treedt zwelling van apicale microvilli op, ongelijkmatige expansie van mitochondriale profielen en cytoplasmatisch reticulum. Hyperhydratie van het alveolaire epitheel gaat plaatselijk gepaard met het vrijkomen van vocht, plasma-eiwitten en cellulaire elementen van de ontsteking in de intra-alveolaire ruimte.

Moderne studies van de microcirculatie hebben de leidende rol van het vaatstelsel in de ontwikkeling van de eerste fasen van ontsteking aangetoond. Gestimuleerd door cytokinen scheidt het endotheel biologisch actieve stoffen af - adhesieve moleculen (selectinen, integrinen), diverse mediatoren (arachidonzuurmetabolieten) en groeifactoren, zuurstofradicalen, stikstofmonoxide, enz., die interacties tussen het endotheel en polymorfonucleaire leukocyten, evenals tussen andere cellulaire elementen van ontsteking, bewerkstelligen. Vastgesteld is dat L-selectine het zogenaamde "rollende neutrofielen"-effect medieert, de eerste fase van adhesie van deze cellen aan het endotheel. Een ander type selectine, P-selectine, transloceert, na het effect van histamine of zuurstofmetabolieten op endotheelcellen, naar hun oppervlak, wat de adhesie van neutrofielen vergemakkelijkt. E-selectine wordt ook gedetecteerd op het oppervlak van cytokine-geactiveerde endotheelcellen; Het is betrokken bij het proces van interactie tussen het endotheel van postcapillaire venulen en T-lymfocyten.

Cytokinen die door mono- en polynucleaire cellen worden uitgescheiden, veroorzaken een structurele herschikking van het cytoskelet van endotheelcellen, wat leidt tot contractie en een verhoogde capillaire permeabiliteit. De passage van polymorfonucleaire leukocyten door de wand van bloedvaten kan op zijn beurt gepaard gaan met beschadiging en een verhoogde permeabiliteit voor vloeistof en plasma-eiwitten. Een verandering in de samenstelling of activiteit van adhesieve moleculen leidt tot een verhoogde migratie van monocyten en lymfocyten, wat zorgt voor een verdere ontwikkeling van de ontstekingsreactie. Het ontstaat in de luchtwegen als reactie op de introductie van Mycobacterium tuberculosis en beïnvloedt alle structuren van de luchtwegen.

Tijdens de vorming en rijping van tuberculeuze granulomen, d.w.z. in de tweede ontwikkelingsfase van het specifieke proces, nemen verstoringen in de structuur van de interalveolaire septa toe. Oedeem, celproliferatie en fibrillogenese in het interstitium veranderen de morfofunctionele toestand van het respiratoire epitheel aanzienlijk, vooral nabij de brandpunten van de ontstekingsreactie. Verstoringen in de micro-omgeving en de vitale activiteit van alveolocyten hebben een negatieve invloed op de functionele toestand van de aerohematische barrière en de gasuitwisseling in de longen.

Naast de reeds opgemerkte veranderingen in de interalveolaire septa in de oedeemzone, trekken ook uitgesproken destructieve veranderingen in het alveolaire epitheel de aandacht, die over een aanzienlijk deel ervan te traceren zijn. Deze veranderingen beïnvloeden beide typen alveolocyten en hebben één richting: oedeemzwelling van intracellulaire organellen, wat leidt tot disfunctie en vervolgens celdood. Fragmenten van vernietigde alveolocyten, waaronder A2, zijn te vinden in de intraalveolaire inhoud. Macrofaagelementen, polymorfonucleaire leukocyten, evenals een aanzienlijk aantal erytrocyten en eosinofielen, wat de hoge permeabiliteit van het capillaire netwerk weerspiegelt, bevinden zich hier ook. Tussen de vernietigde cellen worden fibrinedraden en hun conglomeraten aangetroffen.

In de alveoli die lucht vasthouden, kunnen ook tekenen van oedeem van het weefsel en de celstructuren van de interalveolaire septa worden waargenomen. Bovendien vinden op het oppervlak van het alveolaire epitheel processen van belvorming plaats, die de eerste stadia van vernietiging van de aerohematische barrière en "overstroming" van de alveoli weerspiegelen. In het laatste stadium van de ontwikkeling van tuberculeuze ontsteking wordt een progressieve toename van dystrofische en destructieve veranderingen in de structurele componenten van de terminale delen van de long waargenomen, met name in gebieden van het longparenchym die grenzen aan caseus-necrotische haarden of haarden van tuberculeuze pneumonie. Microcirculatiestoornissen komen wijdverbreid voor.

Transcapillaire passage van plasma-eiwitten in het bloed bevordert de opname van circulerende immuuncomplexen (CIC) in het interstitium van de long, wat de ontwikkeling van zowel immunologische als secundaire immunopathologische reacties bevordert. De rol van laatstgenoemde in de pathogenese van tuberculose is bewezen en wordt veroorzaakt door intrapulmonale afzetting van CIC, een defect in het fagocytensysteem, en een onevenwicht in de productie van cytokinen, die intercellulaire interacties reguleren.

Het oppervlak van het lucht-longparenchym is gereduceerd tot 30% van het doorsnedeoppervlak, de gebieden wisselen af met gebieden van uitgesproken intraalveolair oedeem, distelectase en atelectase, en emfyseemale expansie van de alveoli. Ondanks de progressieve aard van de ontwikkeling van onbehandelde tuberculeuze ontsteking, vinden compenserende en herstellende processen plaats in het longparenchym zonder foci. Zoals onze studies hebben aangetoond, is de functionele activiteit van A2 in de perifocale ontstekingszone voornamelijk gericht op het behoud van de integriteit van het alveolaire epitheel en het herstel van de A1-populatie, die het meest gevoelig is voor de werking van tuberculeuze procesfactoren. Het feit dat A2 deelneemt aan regeneratieprocessen als cellulaire bron van respiratoir epitheel wordt tegenwoordig algemeen erkend. Een duidelijke toename van de proliferatieve activiteit van A2 in deze zones wordt aangegeven door de detectie van 6-10 nabij gelegen jonge alveolocyten – "groeiknoppen" met een uniforme, goed ontwikkelde kernstructuur, een aanzienlijk gehalte aan mitochondriën en polyribosomen in het cytoplasma, en een klein aantal secretoire granula. Soms zijn mitotische figuren in deze cellen te zien. Tegelijkertijd zijn intermediaire alveolocyten, die de transformatie van A2 naar A1 weerspiegelen, uiterst zeldzaam. De gasuitwisselingsfunctie van het orgaan wordt behouden dankzij alveolaire hypertrofie, de vorming van groeipunten en de transformatie van A2 naar A1 in afgelegen gebieden van het longparenchym. Ultrastructurele tekenen van de actieve secretoire functie van A2 worden hier ook waargenomen.

Deze gegevens correleren met de resultaten van elektronenmicroscopisch onderzoek van alveolair epitheel in chirurgisch materiaal. Bij patiënten met genezende tuberculose-infectiehaarden worden adenomateuze structuren gevormd die lijken op alveolaire ductus. De cellen die deze bekleden, hebben een A2-ultrastructuur, waardoor afzonderlijke secretoire granula behouden blijven. Kenmerkend is dat de transformatie van A2 naar A1 niet plaatsvindt (alveolocyten van het intermediaire type worden niet gedetecteerd), waardoor deze structuren niet als nieuw gevormde alveoli kunnen worden geclassificeerd, zoals sommige auteurs opmerken.

De processen van herstel van het respiratoire epitheel, de vorming van transitionele alveolocyten, worden alleen waargenomen in het verder verwijderde longparenchym, waar knobbelige groeisels van alveolocyten, die overeenkomen met "groeiknoppen", worden vastgesteld. De belangrijkste gasuitwisselingsfunctie van de longen vindt hier ook plaats: de cellen van de aerohematische barrière hebben een goed ontwikkelde ultrastructuur met een groot aantal micropinocytische blaasjes.

Onderzoek naar verschillende modellen van tuberculeuze ontsteking toonde aan dat de ontwikkeling van specifieke ontstekingen in de longen niet alleen gepaard gaat met bepaalde destructieve veranderingen in de luchtwegen, direct in de infectiehaarden, maar ook het gehele longparenchym aantast, waar tekenen van verminderde microcirculatie worden waargenomen. Verhoogde permeabiliteit van de vaten van de interalveolaire septa. Met de progressie van het ontstekingsproces nemen de oedeemverschijnselen toe, wat de toestand van de alveolocyten, met name A1, beïnvloedt. De lumina van veel alveoli zijn gedeeltelijk of volledig gevuld met vloeistof en cellulaire elementen van ontsteking. Hypoxie en vezelachtige veranderingen in de interalveolaire septa beïnvloeden de gasuitwisselingsfunctie van de aerohematische barrière en leiden tot de ontwikkeling van ademhalingsfalen en de dood van proefdieren.

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

De rol van longmacrofagen

Longmacrofagen maken deel uit van het mononucleaire fagocytensysteem, dat in het hele lichaam voorkomt en afkomstig is van de pluripotente stamcel in het beenmerg. Tijdens de stamceldeling worden monocytprecursoren geproduceerd: monoblasten en promonocyten. Monocyten circuleren in het bloed en dringen gedeeltelijk het interstitiële weefsel van de longen binnen, waar ze enige tijd inactief kunnen blijven. In aanwezigheid van differentiatie-inductoren worden ze geactiveerd en verplaatsen ze zich naar het oppervlak van het respiratoire en bronchiale epitheel, waar ze verschillende stadia van rijping ondergaan en respectievelijk in alveolaire en bronchiale macrofagen veranderen. De belangrijkste functie van deze cellen - absorptie - houdt verband met hun vermogen om vreemd materiaal te fagocyteren. Als een van de factoren van de natuurlijke weerstand van het lichaam beschermen ze de longdelen die als eerste in contact komen met microben en abiogene agentia, d.w.z. ze handhaven de steriliteit van de epitheelbekleding van de longen over de gehele lengte. Het grootste deel van het vreemde materiaal, evenals fragmenten van vernietigde celelementen, wordt bijna volledig verteerd na conjugatie van de fagosomale vacuole van de macrofaag (necrofaag, hemosiderofaag) met lysosomen die proteolytische enzymen bevatten. Longmacrofagen worden gekenmerkt door een hoog gehalte aan zure fosfatase, niet-specifieke esterase, cathepsinen, fosfolipase A2 en enzymen van de Krebs-cyclus, met name succinaatdehydrogenase. Tegelijkertijd is bekend dat pathogenen van een aantal infectieziekten, en met name M. tuberculosis, lang in het cytoplasma van alveolaire macrofagen kunnen overleven, omdat ze zeer resistente celwanden hebben die de werking van lysosomale enzymen weerstaan. Bij modelexperimenten met onbehandelde dieren kan, ondanks de sterke activering van zure fosfatase en andere hydrolasen, een zekere proliferatieve activiteit van Mycobacterium tuberculosis en de vorming van kleine kolonieachtige clusters door de ziekteverwekker worden waargenomen in het cytoplasma van alveolaire macrofagen.

De lage microbicide activiteit van longmacrofagen wordt geassocieerd met orgaanspecifieke kenmerken van fagocyten, aangezien ze functioneren in een omgeving met een hoog zuurstofgehalte. Energieprocessen in hun cytoplasma worden voornamelijk ondersteund door oxidatieve fosforylering van lipoproteïnen, met het katabolisme, een van de belangrijkste functies van deze cellen, die deel uitmaken van het pulmonale surfactantsysteem, geassocieerd. Energie-extractie en lokalisatie van oxidatieve processen beïnvloeden het mitochondriale systeem, waarvan de ontwikkeling correleert met de functionele status van de fagocyt. Superoxidedismutase is hier ook gelokaliseerd - een antioxidant beschermend enzym dat de dismutatie katalyseert van singuletzuurstof die gevormd wordt tijdens de passage van elektronen door de ademhalingsketen. Dit onderscheidt longmacrofagen fundamenteel van polymorfonucleaire leukocyten, die zuurstof en bio-energie voornamelijk ontvangen via glycolyse. In het laatste geval vindt de splitsing van het substraat rechtstreeks in het cytosol plaats, en vormen de geactiveerde zuurstof en waterstofperoxide, gevormd met behulp van myeloperoxidase, het belangrijkste bacteriedodende potentieel voor werking op bacteriën.

De lage biocidaliteit van longmacrofagen kan worden beschouwd als een soort prijs voor aanpassing aan aerobe omstandigheden. Blijkbaar bestrijden ze daarom tuberculosemycobacteriën samen met polymorfonucleaire leukocyten en exsuderende monocyten (ook wel inflammatoire macrofagen genoemd). Pathogenetisch gezien is het belangrijk dat niet alle longmacrofagen die tuberculosemycobacteriën hebben gevangen, uit de longen worden verwijderd door de afvoer van surfactant en bronchiale secretie - sommige ontwikkelen zich in het interstitium, wat de vorming van karakteristieke celclusters - granulomen - veroorzaakt.

Wanneer longmacrofagen met onvolledige fagocytose het interstitium, rijk aan bloedvaten, binnendringen, beginnen ze ontstekingscytokinen te produceren, waardoor het aangrenzende endotheel wordt geactiveerd. Op de membranen van laatstgenoemde neemt de expressie van immunoglobulinen toe, met behulp waarvan selectieve adhesie van monocyten plaatsvindt. Na het verlaten van het vaatbed worden deze cellen getransformeerd tot exsudaatmacrofagen, die ontstekingsmediatoren produceren en niet alleen mononucleaire, maar ook polynucleaire cellen naar de focus trekken.

Tegelijkertijd komt het signaal voor de ontwikkeling van een granulomateuze reactie van gesensibiliseerde T-lymfocyten – effectoren van vertraagde overgevoeligheid. Van de lymfokines die deze cellen produceren, zijn de factor die de migratie van monocyten remt en IL-2 van groot belang voor de granulomatogenese. Ze versnellen de instroom en fixeren monocyten in de infectiehaard, en reguleren hun transformatie tot fagocyterende, secreterende en antigeenpresenterende macrofagen.

Benadrukt moet worden dat de granulomateuze reactie van de longen bij tuberculeuze ontsteking, als mechanisme voor cellulaire bescherming van de ademhalingsorganen tegen penetratie van de ziekteverwekker, uiteindelijk het falen van mononucleaire fagocyten weerspiegelt om tuberculosemycobacteriën te bestrijden. Macrofagen worden daarom gedwongen om constant te prolifereren (het aantal populaties te vergroten) en te differentiëren tot grotere fagocyten (de kwaliteit van de proteolyse te verbeteren). Dit zijn gigantische cellen van het type vreemd lichaam. In de fagosomen van laatstgenoemde zijn onder een elektronenmicroscoop niet alleen tuberculosemycobacteriën te zien, maar ook grote apoptotische cellen, fragmenten van vernietigde polymorfonucleaire leukocyten. Tegelijkertijd verschillen de ultrastructurele tekenen van proteolytische activiteit (de mate van ontwikkeling van het lysosomale apparaat) in dergelijke fagocyten per oppervlakte-eenheid van het cytoplasma niet significant van mononucleaire fagocyten. In dit opzicht trekken longmacrofagen constant polymorfonucleaire leukocyten, die sterkere biocide eigenschappen hebben, naar de laesie. Activering van laatstgenoemde gaat gepaard met de afgifte van een aanzienlijke hoeveelheid hydrolasen en oxidanten in de extracellulaire omgeving, wat leidt tot weefselafbraak en de vorming van caseusmassa's in het centrum van de laesie.

De meest uitgesproken stofwisselingsstoornissen worden waargenomen bij patiënten met acuut progressieve vormen van longtuberculose, die gepaard gaan met een overwicht van exsudatieve en alteratieve ontstekingsreacties. Het beloop van progressieve vormen van longtuberculose wordt doorgaans gekenmerkt door een sterke T-celimmunodepressie. Onderdrukking van de T-celimmuniteit en sterke lymfopenie leiden tot verstoring van intercellulaire interacties en remming van de granulomateuze reactie.

Een tekort aan geactiveerde monocyten en lymfocyten, gecombineerd met hun morfofunctionele insufficiëntie, kan een gevolg zijn van verhoogde apoptose. De cytokine-onbalans die in dergelijke gevallen optreedt, kan dienen als een marker voor een defect in het immuunsysteem. Het proces van apoptose heeft karakteristieke morfologische kenmerken: chromatinecondensatie op het kernmembraan, desintegratie van de nucleolus, vorming van celfragmenten (apoptotische lichaampjes) en de fagocytose ervan door macrofagen.

De specifieke werking van longmacrofagen hangt samen met hun vermogen om niet alleen te fagocyteren, maar ook om een groot aantal cytokinen te produceren die nodig zijn voor de activering en regulering van vele extracellulaire reacties en processen die plaatsvinden in de focus van tuberculose-ontsteking. Met behulp hiervan wordt de zelfregulatie van de vernieuwing en differentiatie van mononucleaire cellen uitgevoerd en worden intercellulaire interacties opgebouwd onder specifieke procesomstandigheden en regeneratie.

De universele bemiddelaar van intercellulaire interacties is IL-1, waarvan lymfocyten, polymorfonucleaire leukocyten, fibroblasten, endotheliocyten en andere cellulaire elementen het doelwit zijn. Tegelijkertijd is de secretoire functie van longmacrofagen gebaseerd op de principes van zelfregulatie, waarbij dezelfde cel niet alleen regulatoren van extracellulaire processen uitscheidt, maar ook remmers die hun werking blokkeren. Secretoire macrofagen verschillen aanzienlijk van fagocytische macrofagen in hun ultrastructurele organisatie. Ze bevatten zelden fagosomale vacuolen en secundaire lysosomen, maar hebben een ontwikkeld vesiculair apparaat en andere ultrastructurele tekenen van secretie. Ze komen vooral tot expressie in epithelioïde cellen, hyperactieve secretoire macrofagen.

Bepaalde stadia van differentiatie van longmacrofagen kunnen duidelijk worden getraceerd onder een licht- en vooral een elektronenmicroscoop in het bronchoalveolaire lavagemateriaal. Afhankelijk van de structurele organisatie van de celkern en het cytoplasma worden hierbinnen jonge, niet-geactiveerde en biosynthetische mononucleaire cellen, evenals volwassen fagocyterende en secreterende macrofagen, bepaald. Jonge, niet-geactiveerde cellen (15-18 μm in diameter) vormen gewoonlijk ongeveer 1/5 van alle macrofaagelementen. Ze hebben een ronde celkern met gladde contouren: het cytoplasma is zwak basofiel en bevat geen insluitsels. Onder een elektronenmicroscoop zijn in deze cellen zeldzame profielen van het cytoplasmatisch reticulum en de mitochondriën, diverse kleine lysosoomachtige korrels en vrije ribosomen zichtbaar.

Geactiveerde, biosynthetische macrofagen zijn groter (18-25 μm in diameter), de kern wordt gekenmerkt door golvende contouren en een duidelijke nucleolus. Ze hebben een basofiel cytoplasma, dat ontwikkelde lange kanalen van het granulaire cytoplasmatische netwerk en talrijke polysomen bevat. Elementen van het lamellaire complex worden gelijktijdig gedetecteerd in twee of drie zones, waar primaire lysosomen zich ophopen. Secundaire lysosomen worden vertegenwoordigd door enkele insluitsels; fagosomen worden zelden gedetecteerd, wat aangeeft dat de cel gereed is voor fagocytaire functie.

De diameter van volwassen longmacrofagen varieert sterk (30-55 μm), afhankelijk van de activiteit en functionele oriëntatie van de cellen. De grootste afmetingen zijn kenmerkend voor macrofagen met structurele tekenen van uitgesproken fagocytose. Het oppervlak van dergelijke cellen vormt talrijke microgroeisels en lange pseudopodia. De ovale of ronde kern is vaak acentrisch gelegen en heeft golvende contouren. Een aanzienlijke hoeveelheid gecondenseerd chromatine ligt nabij het kernmembraan, de nucleolus is klein (1-1,2 μm). Insluitsels, korte kanalen van het granulair cytoplasmatisch reticulum, cisternen en vacuolen van het lamellaire complex, en vrije ribosomen worden in het cytoplasma aangetroffen. De cellen bevatten een aanzienlijk aantal mitochondriën, primaire (0,5-1 μm) en secundaire (1,2-2 μm) lysosomen, evenals fagosomale vacuolen die variëren in grootte en aantal. Deze laatste bevatten fragmenten van vernietigde cellulaire elementen en tuberculosemycobacteriën (“necrofagen”, “hemosiderofagen”), lamellaire insluitsels van fosfolipide aard (“fosfolipopagen”) en/of korrels van neutraal vet (“lipofagen”), stofdeeltjes, tabakshars, kaolien (“coniofagen”, “rokersmacrofagen”).

Bij aanwezigheid van een constant fagocytoseobject verschijnen multinucleaire macrofagen (meer dan 70 μm in diameter) met vijf of meer kernen. Typische vreemde-lichaamcellen - het laatste stadium van differentiatie van een macrofaag met fagocyterende functie - worden aangetroffen in de granulomen en het granulatieweefsel van tuberculeuze haarden. Longmacrofagen met uitgesproken secretoire activiteit (25-40 μm in diameter) hebben doorgaans geen typische pseudopodia. De aard van het oppervlak is te vergelijken met een dunne, kanten inkeping gevormd door talrijke, relatief korte micro-uitgroeisels. De ronde of ovale kern bevat een kleine hoeveelheid gecondenseerd chromatine en een heldere, grote nucleolus (1,5-2 μm). Het transparante cytoplasma bevat praktisch geen grote insluitsels. Korte kanalen van het granulaire cytoplasmatische netwerk worden weergegeven door enkelvoudige profielen, terwijl goed ontwikkelde elementen van het lamellaire complex talrijke vacuolen en blaasjes zijn met elektronentransparante of osmiofiele inhoud. Dezelfde structuren worden gedetecteerd in het ectoplasma, waar ze direct samensmelten met het plasmalemma. Zelfs bij langdurig roken, bij wie alle fagocyterende cellen karakteristieke insluitsels van tabaksteer bevatten, hebben secreterende macrofagen een klein aantal secundaire lysosomen en enkelvoudige fagosoomachtige formaties, d.w.z. ze absorberen praktisch geen vreemd materiaal. Macrofagen met ultrastructurele tekenen van secretoire activiteit vormen onder normale omstandigheden niet meer dan 4-8% van de bronchoalveolaire lavage. Omdat de functie van deze cellen verband houdt met het metabolisme, de synthese en afgifte van veel biologisch actieve stoffen in de extracellulaire omgeving, leiden verstoringen in de mechanismen van specifieke en niet-specifieke bescherming tot een toename van hun aantal, de vorming van macrofagen met een verhoogd secretiepotentieel - epithelioïde cellen. Ze vormen symplasten of veranderen, als gevolg van onvolledige mitotische deling, in karakteristieke multinucleaire Pirogov-Langhanscellen - de uiteindelijke differentiatie van een macrofaag met secretoire activiteit.

Afhankelijk van de weerstand van het lichaam, de aard van de werking en de omstandigheden van de micro-omgeving, hebben de transformatieprocessen van de opbouw van fagocytaire, secretoire of antigeenpresenterende activiteit hun eigen kenmerken. Het is aangetoond dat het berekenen van het relatieve percentage morfofunctionele macrofagen in bronchoalveolaire lavage (bepalen van de macrofaagformule) helpt bij de differentiële diagnose van tuberculose en andere longgranulomatose, en het mogelijk maakt de effectiviteit van de etiotrope behandeling te evalueren.

De verhouding tussen het aantal actief fagocyterende en synthetiserende longmacrofagen weerspiegelt niet alleen de aard van de weefselreactie in het gebied van tuberculose-ontsteking, maar kan ook dienen als indicator voor de activiteit van het pathologische proces. De problematiek rond de voltooiing van fagocytose bij tuberculose blijft ook relevant. De resultaten van onze studies met experimenteel en klinisch materiaal tonen aan dat de uitkomst van de interactie tussen fagocytose en de ziekteverwekker afhangt van de functionele status van de macrofaag en de biologische eigenschappen van het micro-organisme.

Status van het oppervlakteactieve systeem

De resultaten van de experimentele en theoretische richting op het gebied van de studie van pulmonale oppervlakteactieve stoffen hebben het mogelijk gemaakt een modern concept van oppervlakteactieve stoffen te formuleren als een systeem met meerdere componenten, bestaande uit cellulaire en niet-cellulaire elementen, waarvan de structurele en functionele eenheid de normale biomechanica van de ademhaling garandeert.

Inmiddels is een zekere hoeveelheid feitelijk materiaal verzameld, wat niet alleen getuigt van het aanzienlijke aanpassingsvermogen van het surfactantsysteem in omstandigheden van diepgaande herstructurering van de longventilatie en hemodynamiek, maar ook van de uitgesproken gevoeligheid van de componenten ervan voor vele ongunstige factoren van het tuberculoseproces, waarvan de specifieke aard wordt bepaald door de duur van de persistentie van de ziekteverwekker, het golfachtige verloop van het proces en diepgaande verstoringen van de microcirculatie. De in dit geval waargenomen veranderingen beïnvloeden niet alleen de zones waar infectiehaarden ontstaan, maar ook afgelegen, actief functionerende gebieden van het longparenchym. In dit verband is het uiterst belangrijk om het morfofunctionele nut van verschillende componenten van het surfactantsysteem te evalueren, om die veranderingen te benadrukken die kunnen worden gebruikt om surfactantafhankelijke aandoeningen van de ademhalingsfunctie te diagnosticeren en tijdig te corrigeren.

De vroegste tekenen van vernietiging van pulmonale surfactant kunnen worden waargenomen in modelexperimenten met behulp van speciale longfixatiemethoden. In het beginstadium van de ontwikkeling van tuberculeuze ontsteking zijn deze lokaal van aard en komen ze voornamelijk tot uiting in de zones van intra-alveolair oedeem. Onder een elektronenmicroscoop zijn verschillende stadia van afbladdering en vernietiging van de buitenste film - het surfactantmembraan - door oedeemvocht te zien. Deze veranderingen manifesteren zich volledig in de brandpunten van tuberculeuze ontsteking, waar het materiaal van vernietigd surfactant overal in de samenstelling van de intra-alveolaire inhoud wordt aangetroffen.

De waargenomen veranderingen in de extracellulaire bekleding van de alveoli komen voor in foci van verschillende bacteriële pneumonieën. In dit geval zorgt een deel van A2, voornamelijk in de perifocale alveoli, voor de compenserende productie van surfactanten. Een ander beeld wordt waargenomen in de ademhalingsorganen tijdens de ontwikkeling van tuberculeuze ontsteking, aangezien de ziekteverwekker een nadelig effect heeft op de processen van intracellulaire surfactantsynthese. Directe inbrenging van tuberculosemycobacteriën in de longen van honden (borstpunctie) toonde aan dat er in A2 al in de eerste 15-30 minuten een desorganisatie van het cytoplasmatisch reticulum en mitochondriale profielen wordt waargenomen; na enkele uren zijn de alveolocyten op de plaats van infectie volledig vernietigd. Snelle ontwikkeling van een surfactantdeficiëntie leidt tot instorting van de alveoli en snelle uitbreiding van het ontstekingsproces naar het omliggende parenchym. In de alveoli grenzend aan de haarden overheersen kleine jonge A2-cellen met enkele kleine secretoire korrels of grote cellen met tekenen van vacuolisatie van intracellulaire structuren, soms met volledig vernietigd cytoplasma. In alveolocyten waar zich ontwikkelde elementen van het cytoplasmatisch netwerk en het lamellaire complex bevinden, worden gigantische osmiofiele lamellaire lichaampjes (GLB) aangetroffen, wat wijst op een vertraging (remming) in de afgifte van intracellulaire surfactant aan het oppervlak van de alveoli.

Wiskundige modellering van de secretoire functie van A2 in foci-vrij longparenchym met verhoogde functionele belasting toonde aan dat, ondanks de toename van het volume en de numerieke dichtheid van volwassen secretoire granula, het reservepotentieel van de populatie niet significant veranderde. Er werd vastgesteld dat onder omstandigheden van verhoogde vasculaire permeabiliteit, ontwikkeling van hypoxie en fibreuze veranderingen in de interalveolaire septa, de balans tussen de processen van OPT-vorming en -rijping verstoord raakt en de laatste overheerst. Versnelde rijping van OPT leidt vaak tot een toename van de elektronentransparante substantie van de matrix in de samenstelling van secretoire granula, terwijl het gehalte aan osmiofiel oppervlakteactief materiaal daarin onbeduidend kan zijn; het lamellaire materiaal van oppervlakteactieve stoffen is los gepakt en neemt slechts 1/3-1/5 van het volume van de secretoire granula in beslag. Het verschijnen van een significant aantal A2-cellen met gevacuoliseerde OPT kan worden verklaard door de verstoring van de beginfasen van de secretievorming. Dergelijke cellen vertonen doorgaans ultrastructurele tekenen van destructie (opruiming van de cytoplasmatische matrix, oedeemvorming van de mitochondriën, tubuli van het cytoplasmatisch reticulum en het lamellair complex), wat wijst op een afname van de processen van intracellulaire surfactantproductie.

Kenmerkend is dat de afname van de synthese van oppervlakteactieve fosfolipiden gepaard gaat met de vorming van neutrale lipidenkorrels in het cytoplasma van A2. Een adequate weerspiegeling van stoornissen in de lipidenstofwisseling in de longen, aangetast door tuberculose bij proefdieren en mensen, is de accumulatie van macrofagen-lipofagen (schuimcellen) van verschillende rijpheidsniveaus in de alveoli en het bronchoalveolaire lavagemateriaal. Tegelijkertijd wordt een betrouwbare toename van het gehalte aan neutrale lipiden en een afname van het aandeel totale fosfolipiden in de lavagevloeistof waargenomen.

Een van de eerste tekenen van destructie van surfactanten in het experiment en het klinische beeld van tuberculose van de ademhalingsorganen is het verlies van het vermogen van de membranen om structuren van reservemateriaal te vormen. In plaats daarvan zijn op het oppervlak van de alveoli, in de fagosomen van alveolaire macrofagen en direct in het materiaal van bronchoalveolaire lavage membranen te zien die tot ballen zijn gedraaid ("reuzen gelaagde ballen") zonder de karakteristieke driedimensionale organisatie. De diepte van de destructieve veranderingen in het surfactantensysteem blijkt ook uit de frequentie waarmee uitgescheiden A2 in de uitspoeling wordt gedetecteerd. Deze gegevens correleren met de resultaten van biochemische en fysicochemische studies met pulmonale surfactanten.

Rekening houdend met alle geïdentificeerde kenmerken, worden er momenteel drie gradaties van de aandoeningen onderscheiden om de toestand van het surfactantsysteem te karakteriseren: licht, ernstig en wijdverspreid. Dit laatste weerspiegelt een verhoogd risico op het ontwikkelen van surfactantafhankelijke ademhalingsinsufficiëntie bij patiënten met wijdverspreide destructieve vormen van de ziekte.

Uit de resultaten van het onderzoek blijkt dat de verstoringen die bij tuberculose in het surfactantsysteem van de longen optreden, aan de basis liggen van processen die verband houden met een toename van de permeabiliteit van de lucht-bloedbarrière:

• schade aan het oppervlakteactieve middel op het alveolaire oppervlak;
• metabolische veranderingen en schade aan A2;
• verstoring van de mechanismen voor het verwijderen van afvalstoffen van oppervlakteactieve stoffen uit de longblaasjes.

Tegelijkertijd hebben onderzoeken aangetoond dat het belangrijkste cytologische mechanisme dat het functionele potentieel van het surfactantsysteem in de longen ondersteunt, dat is aangetast door tuberculeuze ontsteking, een toename is van het aantal gehypertrofieerde A2, voornamelijk in het longparenchym dat ver van de specifieke focus ligt.

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

Genetische aspecten van vatbaarheid voor tuberculose

Voordat we beginnen met onze analyse van de huidige stand van het onderzoek op het gebied van mechanismen van anti-tuberculose-immuniteit en tuberculose-immunogenetica, achten we het nodig om enkele algemene standpunten te bespreken.

• Ten eerste is bekend dat mycobacteriën zich voornamelijk in macrofagen vermenigvuldigen en vernietigd worden. Er zijn echter weinig gegevens (en ze spreken elkaar tegen) die erop wijzen dat er factoren zijn die mycobacteriën extracellulair kunnen vernietigen.
• Ten tweede is er geen overtuigend bewijs dat het neutrofiele fagocytensysteem een belangrijke rol speelt bij de verdediging tegen tuberculose-infectie.
• Ten derde is er geen overtuigend bewijs dat anti-TB-antilichamen mycobacteriën extracellulair kunnen vernietigen of hun intracellulaire vernietiging in macrofagen of andere celtypen kunnen bevorderen.
• Ten vierde is er een groot aantal feiten die de stelling ondersteunen dat T-lymfocyten de centrale schakel in de immuniteit tegen tuberculose zijn en dat zij hun regulerende invloed uitoefenen via het fagocytensysteem.
• Ten vijfde is er bewijs dat erfelijke factoren een belangrijke rol spelen bij tuberculose-infectie.

De gegevens die wijzen op de belangrijke rol van genetische factoren bij de vatbaarheid voor tuberculose bij mensen zijn zeer overtuigend. Ten eerste blijkt dit uit het feit dat, met een extreem hoge infectiegraad van M. tuberculosis (ongeveer een derde van de volwassen wereldbevolking), de ziekte zich slechts bij een klein deel van de mensen ontwikkelt. Dit blijkt ook uit de verschillende niveaus van vatbaarheid voor infectie in verschillende etnische groepen en de aard van de overerving van vatbaarheid en resistentie voor tuberculose in families met meerdere gevallen van de ziekte. Ten slotte is de significant toegenomen concordantie van klinisch geëxpliciteerde tuberculose bij monozygote (identieke) tweelingen in vergelijking met dizygote tweelingen een bewijs voor deze stelling.

Traditionele genetische tests voor tuberculose

De rol van het grote histocompatibiliteitscomplex en NRAMP*

De identificatie van genen en hun allelen, waarvan de expressie de gevoeligheid of resistentie voor tuberculose bepaalt, zou niet alleen diepgaand inzicht verschaffen in de fundamentele mechanismen van immuniteit en de ontwikkeling van het pathologische proces bij tuberculose, maar zou ook dichter bij het gebruik van genetische typeringsmethoden brengen om personen te identificeren onder gezonde personen met een genetisch verhoogd risico om tuberculose op te lopen, waarvoor prioritaire preventieve maatregelen nodig zijn, met name een speciale aanpak van vaccinatie.

* - Natuurlijk resistentie-geassocieerd macrofaag-eiwit - macrofaag-eiwit geassocieerd met natuurlijke resistentie.

Er zijn een aanzienlijk aantal experimentele studies die de rol van een aantal genetische systemen en individuele genen (H2, BCG1, Tbc1, xid, enz.) aantonen bij resistentie (gevoeligheid) tegen tuberculose bij muizen. Bij mensen behoren de meest bestudeerde genen tot de genen van het major histocompatibility complex (MHC) klasse II, waaronder het allelencomplex van de HLA-DR2-familie (menselijk) een vrij hoge mate van associatie met verhoogde morbiditeit vertoont in verschillende etnisch verschillende populaties, en de allelen van de HLA-DQ-locus beïnvloeden het klinische beeld van tuberculose. Recent zijn de eerste successen geboekt bij het analyseren van het verband tussen het NRAMP1-gen en tuberculose bij mensen. Deze gegevens zijn met name opmerkelijk omdat dit gen een hoge mate van homologie vertoont met het NRAMP1-gen (voorheen BCG 1 genoemd, omdat het de gevoeligheid voor M. bovis BCG reguleert), dat selectief tot expressie komt in macrofagen van muizen en dat ongetwijfeld de gevoeligheid voor intracellulaire pathogenen (waaronder mycobacteriën) beïnvloedt.

Verlies-van-functie mutaties

Er werden verschillende genen geïdentificeerd, waarvan de veranderingen, die leidden tot een volledig verlies van het vermogen om een functioneel actief product te coderen (genknockout), met name het vermogen van muizen om een beschermende immuunrespons op mycobacteriële infectie te ontwikkelen, beïnvloedden. Dit zijn de genen die coderen voor IFN-γ, IL-12 en TNFα, evenals de receptoren van immuunsysteemcellen voor de genoemde cytokinen. Aan de andere kant was het verloop van de tuberculose-infectie, met een knockout van de genen die coderen voor IL-4 en IL-10, praktisch niet anders dan bij wildtype (initiële) muizen. Deze gegevens bevestigden op genetisch niveau de primaire beschermende rol bij tuberculose van het vermogen van het immuunsysteem (voornamelijk T1-lymfocyten) om op infectie te reageren door type 1 cytokinen te produceren, maar niet type 2.

De toepasbaarheid van deze gegevens op mycobacteriële infecties bij mensen is aangetoond. In zeer zeldzame gezinnen waarin kinderen al op jonge leeftijd leden aan recidiverende mycobacteriële infecties en salmonellose, is de extreem hoge vatbaarheid te wijten aan homozygote, niet-conservatieve mutaties in de genen die coderen voor celreceptoren voor IFN-γ en IL-12, geërfd van ouders die heterozygoot zijn voor deze mutaties; zoals verwacht bleken de huwelijken met een dergelijke overerving van zeldzame mutaties nauw verwant. Zulke grove schendingen leiden echter tot een zo hoge vatbaarheid voor infecties dat het kind praktisch niet langer dan een paar jaar overleeft, en dan nog alleen onder vrijwel steriele omstandigheden.

Deze overwegingen geven aanleiding tot een enigszins sceptische beoordeling van de aanpak van het modelleren van infecties bij dieren met knock-outmutaties in genen die een primaire rol spelen in de bescherming tegen deze infecties. Dergelijke mutaties leiden tot de expressie van fenotypen die onder normale omstandigheden geen overlevingskans hebben en snel zouden worden geëlimineerd door selectie. Zo sterven muizen die geen MHC-klasse II-producten tot expressie brengen en daardoor geen normale voorraad CD4-lymfocyten hebben, kort na infectie met M. tuberculosis aan een gedissemineerde infectie. Een zeer vergelijkbaar beloop van tuberculose bij mensen wordt waargenomen met een duidelijke daling van het aantal CD4-cellen in de late stadia van aids. Bij het oplossen van de problemen rond genetische bepaling van risicogroepen en, in het algemeen, bij het begrijpen van de genetische oorzaken van verhoogde vatbaarheid binnen de normale populatieverdeling, behandelt de onderzoeker individuen die, hoewel niet optimaal (volgens dit kenmerk), wel degelijk levensvatbaar zijn. Dit aspect van het probleem pleit voor het gebruik van meer traditionele experimentele modellen voor genetische analyses, bijvoorbeeld interlineaire verschillen in het beloop van tuberculose bij muizen.

Genoomscreening en tot nu toe onbekende tuberculosegevoeligheidsgenen

Al in de jaren vijftig en zestig werd aangetoond dat de overerving van eigenschappen van vatbaarheid en resistentie voor tuberculose bij proefdieren complex en polygeen is. In deze situatie is het ten eerste noodzakelijk om duidelijk uitgedrukte, "extreem verschillende" fenotypen tussen vatbare en resistente dieren of individuen te selecteren, d.w.z. kenmerken van de ziekte, en vervolgens de aard van hun overerving te bestuderen. Ten tweede is het noodzakelijk om er rekening mee te houden dat we a priori geen idee hebben hoeveel genen betrokken zijn bij ziektebestrijding en hoe ze zich in het genoom bevinden. Daarom is het noodzakelijk om ofwel de genetische diversiteit in de bestudeerde populatie vooraf te verkleinen, door te segregeren op basis van de bestudeerde eigenschap, met behulp van genetische technieken (wat alleen mogelijk is in dierproeven), ofwel het volledige genoom te screenen met behulp van statistische methoden van kwantitatieve genetica in plaats van Mendeliaanse genetica, ofwel deze technieken te combineren. Na de ontwikkeling van genoomscanmethoden met behulp van PCR voor microsatelliet-DNA-regio's en statistische verwerking en interpretatie van de resultaten, begon de genetische analyse van de vatbaarheid voor tuberculose op een nieuw niveau.

De bovengenoemde benaderingen zijn recentelijk met succes toegepast in genetische experimenten met lineaire muizen door twee groepen onderzoekers. Een groep auteurs van het Centraal Onderzoeksinstituut voor Tuberculose van de Russische Academie voor Medische Wetenschappen, samen met collega's van het Centrum voor de Studie van Gastheerresistentie aan de McGill Universiteit (Montreal, Canada) en het Koninklijk Instituut van Stockholm, waren de eersten die een genomische screening uitvoerden om de overerving van de ernst van de ziekte, veroorzaakt door intraveneuze toediening van een hoge dosis M. tuberculosis stam H37Rv, bij muizen te bepalen. De A/Sn (resistente) en I/St (gevoelige) lijnen werden gebruikt als ouderlijnen met tegengestelde vatbaarheid voor tuberculose. Een betrouwbare koppeling van vatbaarheid bij vrouwtjes werd gevonden aan ten minste drie verschillende loci op chromosoom 3, 9 en 17. Meer recent werd ook voor mannetjes een koppeling aangetoond aan loci in het proximale deel van chromosoom 9 en het centrale deel van chromosoom 17. De sterkste link met vatbaarheid werd gevonden voor de locus op chromosoom 9. Een andere groep onderzoekers in de Verenigde Staten screende het muizengenoom om het overervingspatroon van de vatbaarheidseigenschap in de M. tuberculosa-stam Erdman te bepalen. In een combinatie van de C57BL/6J (resistent in hun model) en C3HeB/FeJ (gevoelige) muizenlijnen werd een locus in het centrale deel van chromosoom 1, die de ernst van de ziekte bepaalt, in kaart gebracht in de analyse van F2-hybriden en vervolgens BC1-nakomelingen. Na de eerste mapping werd een preciezere lokalisatie van de locus bereikt met behulp van recombinatieanalyse, en het effect ervan op zo'n belangrijk fenotypisch kenmerk als de ernst van granulomateuze longweefselschade werd vastgesteld in teruggekruiste muizen (generatie BC3), d.w.z. nadat de genetische diversiteit tussen de bestudeerde dieren aanzienlijk was verminderd met behulp van genetische technieken. Het is belangrijk op te merken dat de in kaart gebrachte locus. De term sst1 (gevoeligheid voor tuberculose 1) bevindt zich weliswaar op chromosoom 1, maar is duidelijk niet identiek aan de NRAMP1-locus. Dit blijkt zowel uit de lokalisatie op het chromosoom als uit het feit dat C57BL/6-muizen het allel van gevoeligheid voor BCG voor het NRAMP1-gen dragen, maar het allel van resistentie tegen M. tuberculosis voor de sst1-locus.

De gegevens die de afgelopen jaren zijn gepubliceerd over de aanwezigheid van loci in het muizengenoom die de aard van het tuberculoseproces fundamenteel beïnvloeden, geven hoop op aanzienlijke vooruitgang op dit gebied en in de analyse van de genetische vatbaarheid bij mensen. De fantastisch snelle vooruitgang in de genomische analyse zal het hoogstwaarschijnlijk mogelijk maken om de overgang van de genetica van muizentuberculose naar de genetica van menselijke tuberculose zeer snel te maken, aangezien de volledige sequentie van het genoom van zowel mensen als muizen praktisch is ontcijferd.

Interactie tussen macrofaag en mycobacterie

Macrofagen spelen een uiterst belangrijke rol in de verdediging tegen tuberculose-infectie, zowel in de fase van antigeenherkenning als in de fase van eliminatie van mycobacteriën.

Nadat mycobacteriën de longen zijn binnengedrongen, kan de situatie zich volgens vier hoofdpatronen ontwikkelen:

• de primaire gastheerreactie kan voldoende zijn om alle mycobacteriën volledig te elimineren, waardoor de mogelijkheid van tuberculose wordt geëlimineerd;
• Bij snelle groei en voortplanting van micro-organismen ontstaat een ziekte die bekend staat als primaire tuberculose;
• bij een latente infectie ontwikkelt de ziekte zich niet, maar blijven de mycobacteriën in een zogenaamde slapende toestand in het lichaam aanwezig en manifesteert hun aanwezigheid zich alleen in de vorm van een positieve huidreactie op tuberculine;
• In sommige gevallen kunnen mycobacteriën van een slapende toestand overgaan naar een groeifase, en wordt de latente infectie vervangen door een reactivatie van tuberculose.

De eerste verdedigingslinie tegen infectie, nadat mycobacteriën de onderste luchtwegen hebben bereikt, zijn alveolaire macrofagen. Deze cellen kunnen de groei van bacteriën direct onderdrukken door ze te fagocyteren. Ze nemen ook deel aan een breed scala aan cellulaire anti-tuberculose-immuniteitsreacties - door antigeenpresentatie, stimulatie van de accumulatie van T-lymfocyten op de plaats van ontsteking, enz. Het is belangrijk om op te merken dat de specifieke mechanismen voor de binding van virulente en relatief avirulente mycobacteriestammen aan fagocyten kunnen verschillen.

Er is voldoende bewijs dat het proces van vacuole- of fagosoomvorming tijdens de interactie van M. tuberculosis met een mononucleaire fagocyt wordt gemedieerd door de hechting van het micro-organisme aan complementreceptoren (CR1, CR3, CR4), mannosereceptoren of andere receptoren op het celoppervlak. De interactie tussen de mannosereceptoren van fagocytische cellen en mycobacteriën wordt blijkbaar gemedieerd door het glycoproteïne van de mycobacteriële celwand - lipoarabinomannan.

Cytokinen van T-helper type 2 - prostaglandine E2 en IL-4 - stimuleren de expressie van CR en MR, terwijl IFN-γ daarentegen de expressie en functie van deze receptoren onderdrukt, wat leidt tot een afname van de hechting van mycobacteriën aan macrofagen. Gegevens over de rol van receptoren voor surfactant-eiwitten bij de hechting van bacteriën aan cellen blijven zich ook opstapelen.

De rol van het CD14-molecuul (fagocytenmarker) werd aangetoond met behulp van een model van interactie tussen mycobacteriën en microglia, residentiële fagocyten in hersenweefsel. Er werd vastgesteld dat antilichamen tegen CD14 infectie van microgliacellen met de virulente laboratoriumstam H37Rv voorkwamen. Omdat het CD14-molecuul het celmembraan niet doordringt en dus geen direct contact heeft met het cytoplasma, kan het het door lipoproteïnen geïnduceerde signaal niet onafhankelijk overbrengen, maar heeft het een coreceptor nodig om intracellulaire signaaltransmissiepaden te activeren. De meest waarschijnlijke kandidaten voor dergelijke coreceptoren zijn vertegenwoordigers van de Toll-achtige receptorfamilie. Microbiële lipoproteïnen kunnen, door activering van deze receptoren, enerzijds de afweermechanismen van het gastheerorganisme versterken en anderzijds weefselschade veroorzaken door apoptose te induceren. Tegelijkertijd is apoptose in staat de immuunrespons te remmen door cellen die betrokken zijn bij immuunreacties te elimineren, waardoor de schade aan weefsels wordt verminderd.

Naast het bovenstaande lijkt het zeer waarschijnlijk dat een belangrijke rol in het proces van hechting van mycobacteriën aan fagocytische cellen wordt gespeeld door de zogenaamde “scavenger”-receptoren, die zich op het oppervlak van macrofagen bevinden en affiniteit hebben voor een aantal liganden.

Het lot van M. tuberculosis na fagocytose is de onderdrukking van zijn groei door macrofagen. Nadat pathogene bacteriën het fagosoom zijn binnengedrongen, worden ze blootgesteld aan een aantal factoren die gericht zijn op hun vernietiging. Dergelijke factoren omvatten de fusie van het fagosoom met lysosomen, de synthese van reactieve zuurstofradicalen en de synthese van reactieve stikstofradicalen, met name stikstofoxide. De dood van mycobacteriën in de macrofaag kan plaatsvinden via verschillende mechanismen als gevolg van complexe cytokine-gemedieerde interacties tussen lymfocyten en fagocyten. Het is mogelijk dat het vermogen van mycobacteriën om de toxische effecten van reactieve zuurstof- en stikstofradicalen te vermijden een cruciale stap is in de overgang naar het latente stadium van infectie. Het vermogen van de macrofaag om de groei van M. tuberculosis te onderdrukken, hangt sterk af van het stadium van celactivatie (ten minste gedeeltelijk) en van de cytokinebalans (waarschijnlijk primair de door bloedplaatjes afgeleide groeifactor alfa (TGF-α) en IFN-γ).

Een belangrijk onderdeel van het mechanisme van de antimycobacteriële activiteit van macrofagen is blijkbaar apoptose (geprogrammeerde celdood). In het model van het kweken van M.bovis BCG in monocyten werd aangetoond dat apoptose (maar geen necrose) van macrofagen gepaard gaat met een afname van de levensvatbaarheid van gefagocyteerde mycobacteriën.

De rol van T-lymfocyten in de immuniteit tegen tuberculose

Het is bekend dat T-lymfocyten de belangrijkste component zijn van verworven immuniteit bij tuberculose-infecties. Immunisatie van proefdieren met mycobacteriële antigenen, evenals het beloop van de tuberculose-infectie, gaan gepaard met de aanmaak van antigeenspecifieke lymfocyten CD4 ⁺ en CD8 ⁺.

Een tekort aan CD4 en, in mindere mate, CD8-lymfocyten waargenomen bij CD4-, CD8-, MHCII-, MHCI-gen knockout muizen, evenals na toediening van antilichamen specifiek voor CD4- of CD8-antigenen, leidt tot een significante afname van de resistentie van muizen tegen M. tuberculosis-infectie. Het is bekend dat aidspatiënten, die gekenmerkt worden door een tekort aan CD4 ⁺ -lymfocyten, een extreem hoge gevoeligheid voor tuberculose hebben. De relatieve bijdrage van CD4 ^+- en CD8 ^{+-lymfocyten aan de beschermende immuunrespons kan veranderen in verschillende stadia van de infectie. Zo overheersen CD4+} -T-lymfocyten in de longgranulomen van muizen geïnfecteerd met M. bovis BCG in de vroege stadia van de infectie (2-3 weken), terwijl het gehalte aan CD8 ⁺ -lymfocyten in latere stadia toeneemt. Tijdens adoptieve overdracht vertonen CD8 ^{+-lymfocyten, met name hun CD44hl-} subpopulatie, een hoge beschermende activiteit. Naast CD4 ⁺ - en CD8 ⁺ -lymfocyten zijn er ook andere lymfocytensubpopulaties, met name γδ- en CD4 ⁺ -CD8 ^{+-lymfocyten,}, beperkt door niet-polymorfe moleculen van de MHC-klasse CD1. Blijkbaar dragen ze ook bij aan de beschermende immuniteit tegen tuberculose-infectie. De mechanismen van de effectorwerking van T-lymfocyten worden voornamelijk gereduceerd tot de productie van oplosbare factoren (cytokinen, chemokinen) of cytotoxiciteit. Bij mycobacteriële infecties vindt voornamelijk de vorming van T1 plaats, met als karakteristieke kenmerken de productie van cytokinen IFN-γ en TNF-α. Beide cytokinen kunnen de antimycobacteriële activiteit van macrofagen stimuleren, wat primair verantwoordelijk is voor het beschermende effect van CD4-lymfocyten. Bovendien kan IFN-γ de ernst van ontstekingsreacties in de longen onderdrukken en daarmee de ernst van de tuberculose-infectie verminderen. TNF-α is noodzakelijk voor de vorming van granulomen, de volledige samenwerking van macrofagen en lymfocyten, en de bescherming van weefsel tegen necrotische veranderingen. Naast zijn beschermende effect heeft TNF-α ook een "pathologisch" effect. De productie ervan kan leiden tot koorts, gewichtsverlies en weefselschade – symptomen die kenmerkend zijn voor een tuberculose-infectie. T-lymfocyten zijn niet de enige bron van TNF-α. De belangrijkste producenten zijn macrofagen. De werking van TNF-α wordt grotendeels bepaald door de productie van andere cytokinen van type 1 en 2 in de ontstekingshaard. Bij overheersende productie van cytokinen van type 1 en afwezigheid van cytokinen van type 2 heeft TNF-α een beschermend effect, en bij gelijktijdige productie van cytokinen van type 1 en 2 een destructief effect. Omdat mycobacteriën, zoals hierboven vermeld, voornamelijk T1-lymfocyten stimuleren, gaat het verloop van mycobacteriële infecties meestal niet gepaard met een toename van de productie van IL-4 en IL-5. Tegelijkertijd kan er bij ernstige vormen van infectie, evenals in de late stadia, een lokale en systemische toename van de productie van IL-4 en IL-5 optreden. Het is onduidelijk of een verhoogde productie van type 2 cytokinen een oorzaak is van een ernstiger tuberculose-infectie of er een gevolg van is.

Cytotoxiciteit voor geïnfecteerde doelcellen wordt vertoond door CD8 ⁺ -cellen, evenals door "niet-klassieke" CD8 ⁺ -lymfocyten die beperkt worden door CDlb-moleculen, CD4 + ^{-lymfocytenen} CD4 ⁺ -lymfocyten. Het belang van cytotoxiciteit voor de bescherming tegen tuberculose blijkt uit een afname van de cytotoxische activiteit van CD8 ⁺ -lymfocyten en het perforinegehalte bij tuberculosepatiënten in vergelijking met gezonde donoren. Het is essentieel om de vraag te beantwoorden hoe lysis van geïnfecteerde doelcellen het verloop van het infectieproces kan beïnvloeden: leidt dit tot een afname van de reproductie-intensiteit van mycobacteriën, die intracellulaire parasieten zijn, of bevordert het juist het vrijkomen van mycobacteriën uit geïnfecteerde macrofagen en de infectie van nieuwe cellen? De gegevens van S. Stronger (1997) lijken bij te dragen aan het begrijpen van dit probleem. De auteurs toonden aan dat cytotoxische lymfocyten granulysinemoleculen bevatten, die een bactericide effect hebben op mycobacteriën. Om granulysine in geïnfecteerde cellen te laten doordringen, moeten lymfocyten eiwitten afscheiden die poriën vormen in het membraan van doelcellen. Zo werden voor het eerst gegevens verkregen over de directe vernietiging van mycobacteriën (in macrofagen) door T-lymfocyten, wat aantoont dat T-lymfocyten mogelijk rechtstreeks bijdragen aan de bescherming tegen mycobacteriële infecties.

Regulering van de immuunrespons van T-cellen

De reactie van T-lymfocyten en hun productie van effectorcytokinen worden gereguleerd door cytokinen die worden geproduceerd door antigeenpresenterende cellen, waaronder geïnfecteerde macrofagen. IL-12 verschuift de differentiatie van T-lymfocyten richting de vorming van Th1-cellen en stimuleert de productie van IFN-γ. Infectie van muizen met IL-12 ^% M.bovis BCG leidt tot een progressieve ontwikkeling van de infectie, verhoogde verspreiding van mycobacteriën en gaat gepaard met de afwezigheid van granuloomvorming in de longen. Bij muizen met IL-12p40 ^% geïnfecteerd met M. tuberculosis wordt ongecontroleerde groei van mycobacteriën opgemerkt, geassocieerd met een schending van zowel de natuurlijke resistentie als de verworven immuniteit en veroorzaakt door een significante afname in de productie van pro-inflammatoire cytokinen IFN-γ en TNF-β. Omgekeerd leidt toediening van recombinant IL-12 aan muizen gevolgd door infectie met M. tuberculosis Erdmann tot een toename van hun resistentie tegen infecties.

IL-10 is een regulerende cytokine die de ontwikkeling van humorale immuniteitsreacties stimuleert en veel reacties van cellulaire immuniteit onderdrukt. Aangenomen wordt dat het effect van IL-10 op de T-celrespons mogelijk wordt gemedieerd door zijn werking op macrofagen: IL-10 remt de presentatie van antigenen door macrofagen en onderdrukt de synthese van pro-inflammatoire cytokinen TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 en IL-12, GM-CSF en G-CSF door macrofagen. IL-10 heeft ook een anti-apoptotisch effect. Een dergelijk werkingsspectrum lijkt het significante effect van IL-10 op de intensiteit van de antituberculose-immuniteit te bepalen, maar de gegevens over de afhankelijkheid van beschermende immuniteit van IL-10-productie zijn uiterst tegenstrijdig.

TGF-β is een unieke factor in het onderdrukken van cellulaire immuniteit. De productie ervan correleert met de ernst van tuberculose, en toediening van anti-TGF-β-antilichamen of natuurlijke TGF-β-remmers aan muizen die geïnfecteerd zijn met M. tuberculosis corrigeert de verminderde T-celrespons.

Opgemerkt dient te worden dat de effectorrol van T-lymfocyten niet beperkt is tot de productie van cytokinen en cellulaire cytotoxiciteit. Andere processen die plaatsvinden tijdens het tot stand brengen van direct contact tussen T-lymfocyten en macrofagen, evenals de productie van chemokinen door T-lymfocyten, kunnen een significante bijdrage leveren aan het ontstaan van lokale ontstekingsreacties. Deze laatste worden op hun beurt niet alleen veroorzaakt door de reactie van macrofagen en T-lymfocyten. Neutrofielen, eosinofielen, fibroblasten, epitheelcellen en andere cellen kunnen actief deelnemen aan de processen die zich in de longen afspelen tijdens een tuberculose-infectie.

Morfologische studies van het proces van granuloomvorming, evenals de resultaten van het bepalen van de dynamiek van de vorming van een specifieke T-celrespons, maken het naar onze mening mogelijk om verschillende stadia van de interactie van mycobacteriën met het macro-organisme te onderscheiden. De eerste fase wordt gekenmerkt door progressieve proliferatie van mycobacteriën bij afwezigheid van een specifieke respons van T-lymfocyten en duurt ongeveer 2-3 weken. De tweede fase treedt op na de vorming van volwassen T-lymfocyten en wordt gekenmerkt door stabilisatie van de mycobacteriële groei. In de regel wordt dit gevolgd door de decompensatiefase, die samenvalt met de vernietiging van lymfoïde formaties en het optreden van necrotische veranderingen in de longen. Het vaccineffect kan te wijten zijn aan een vermindering van de eerste fase van de respons.