Patogeneze tuberkulózy

Vývoj zánětu tuberkulózy závisí na reaktivitě organismu a stavu jeho obranyschopnosti, virulenci mykobakterií tuberkulózy a délce jejich perzistence v plicích. Působení různých faktorů infekčního procesu může vysvětlit velkou rozmanitost tkáňových a buněčných reakcí dýchacího ústrojí, kde se specifické změny kombinují s nespecifickými, což tak či onak ovlivňuje projevy a výsledek hlavního procesu.

Každá fáze je komplexní soubor strukturálních změn v různých tělesných systémech a dýchacích orgánech, doprovázených hlubokými posuny v metabolických procesech, intenzitě metabolických reakcí dýchacího systému a odráží se v morfofunkčním stavu jeho buněčných i nebuněčných prvků. Velký význam má studium nejranějších mechanismů vývoje tuberkulózního zánětu, které bylo zjištěno v posledních letech.

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

Poruchy mikrocirkulace a stav aerohematické bariéry

Do 24 hodin po intravenózním podání Mycobacterium tuberculosis do plic myší dochází k charakteristickým změnám v mikrocirkulačním řečišti: lze pozorovat expanzi profilů cévní kapilární sítě, tvorbu kalu erytrocytů s parietálním uspořádáním polymorfonukleárních leukocytů. Elektronovo-mikroskopická analýza endoteliální výstelky plicních kapilár odhaluje aktivaci luminálního povrchu buněk, známky rozvoje intracelulárního edému s dezorganizací mikropinocytotických váčků a jejich splynutím do velkých vakuol. Oblasti edematózní, vyčištěné cytoplazmy endoteliocytů místy tvoří plachtovité výčnělky, které se v různých mikrocévách liší množstvím a velikostí. V některých případech je pozorována lokální exfoliace jejich cytoplazmatických výběžků z podkladové bazální vrstvy, její uvolnění a ztluštění.

Bez ohledu na způsob zavedení tuberkulózního mykobakteria je ve všech modelových experimentech v prvních 3-5 dnech pozorováno zvýšení propustnosti aerohematické bariéry, o čemž svědčí akumulace tekutiny v intersticiu, rozvoj intracelulárního edému nejen endoteliocytů, ale i alveolocytů 1. typu (A1). Změny ovlivňují jejich cytoplazmatické výběžky, ve kterých se objevují oblasti čiré, edematózní cytoplazmy, schopné vyboulení do intraalveolárního prostoru.

V místech generalizace mycobacterium tuberculosis a rozvoje pneumonických ložisek, tvorby primárních granulomatózních akumulací mononukleárních buněk a polymorfonukleárních leukocytů je určena forma A1 se silně ztluštělými, místy zničenými cytoplazmatickými výběžky, oblastmi obnažené bazální membrány. V mnoha alveolocytech 2. typu (A2) dochází k otoku apikálních mikroklků, nerovnoměrnému rozšíření mitochondriálních profilů a cytoplazmatického retikula. Hyperhydratace alveolárního epitelu je místy doprovázena uvolňováním tekutiny, plazmatických proteinů a buněčných prvků zánětu do intraalveolárního prostoru.

Moderní studie mikrocirkulace prokázaly vedoucí roli cévního systému v rozvoji počátečních fází zánětu. Endotel, stimulovaný cytokiny, vylučuje biologicky aktivní látky - adhezivní molekuly (selektiny, integriny), různé mediátory (metabolity kyseliny arachidonové) a růstové faktory, kyslíkové radikály, oxid dusnatý atd., které zajišťují interakci mezi endotelem a polymorfonukleárními leukocyty, stejně jako mezi dalšími buněčnými prvky zánětu. Bylo zjištěno, že L-selektin zprostředkovává tzv. efekt „rolujících neutrofilů“, což je počáteční fáze adheze těchto buněk k endotelu. Další typ selektinu, P-selektin, se po působení histaminu nebo kyslíkových metabolitů na endotelové buňky translokuje na jejich povrch, což usnadňuje adhezi neutrofilů. E-selektin je také detekován na povrchu endotelových buněk aktivovaných cytokiny; podílí se na procesu interakce mezi endotelem postkapilárních venul a T-lymfocyty.

Cytokiny vylučované mono- a polynukleárními buňkami způsobují strukturální přeskupení cytoskeletu endotelových buněk, což vede k jejich kontrakci a zvýšené propustnosti kapilár. Průchod polymorfonukleárních leukocytů stěnou cév může být následně doprovázen jejím poškozením a zvýšenou propustností pro tekutiny a plazmatické proteiny a změna složení nebo aktivity adhezivních molekul vede ke zvýšené migraci monocytů a lymfocytů, což zajišťuje další rozvoj zánětlivé reakce. Vznikají v dýchacích orgánech v reakci na zavedení Mycobacterium tuberculosis a postihují všechny struktury dýchacího traktu.

Během tvorby a zrání tuberkulózních granulomů, tj. ve druhé fázi vývoje specifického procesu, se zvyšují poruchy struktury interalveolárních sept. Edém, buněčná proliferace a fibrillogeneze v intersticiu významně mění morfofunkční stav respiračního epitelu, zejména v blízkosti ložisek zánětlivé reakce. Poruchy podmínek mikroprostředí a vitální aktivity alveolocytů negativně ovlivňují funkční stav aerohematické bariéry a výměnu plynů v plicích.

Spolu s již zmíněnými změnami v interalveolárních septech v edémové zóně přitahují pozornost výrazné destruktivní změny v alveolárním epitelu, které lze vysledovat na jeho významné části. Postihují oba typy alveolocytů a mají jeden směr - edémové zduření intracelulárních organel, které vede k dysfunkci a následné buněčné smrti. V intraalveolárním obsahu lze detekovat fragmenty zničených alveolocytů, včetně A2. Nacházejí se zde také makrofágové elementy, polymorfonukleární leukocyty a také významný počet erytrocytů a eosinofilů, což odráží vysokou propustnost kapilární sítě. Mezi zničenými buňkami jsou detekována fibrinová vlákna a jejich konglomeráty.

V alveolách, které zadržují vzduch, lze také pozorovat známky edému tkáně a buněčných struktur interalveolárních sept. Kromě toho na povrchu alveolárního epitelu dochází k procesům tvorby bublin, které odrážejí počáteční fáze destrukce aerohematické bariéry a „zaplavení“ alveol. V konečné fázi vývoje tuberkulózního zánětu je pozorován progresivní nárůst dystrofických a destruktivních změn ve strukturálních složkách koncových částí plic, zejména v oblastech plicního parenchymu hraničících s kazeózně-nekrotickými ložisky nebo ložisky tuberkulózní pneumonie. Poruchy mikrocirkulace jsou rozšířené.

Transkapilární průchod plazmatických proteinů krve podporuje vstup cirkulujících imunitních komplexů (CIC) do plicního intersticia, což podporuje rozvoj imunologických i sekundárních imunopatologických reakcí. Úloha těchto komplexů v patogenezi tuberkulózy byla prokázána a je způsobena intrapulmonální depozicí CIC, defektem fagocytárního systému a nerovnováhou v produkci cytokinů regulujících mezibuněčné interakce.

Plocha plicního parenchymu zaplněného vzduchem je zmenšena na 30 % plochy řezu, její oblasti se střídají s oblastmi výrazného intraalveolárního edému, distelektázy a atelektázy, emfyzematózního rozšíření alveol. Navzdory progresivní povaze vývoje neléčeného tuberkulózního zánětu probíhají v plicním parenchymu bez ložisek kompenzační a regenerační procesy. Jak ukázaly naše studie, v perifokální zóně zánětu je funkční aktivita A2 zaměřena především na udržení integrity alveolárního epitelu a obnovu populace A1, která je nejcitlivější na působení faktorů tuberkulózního procesu. Účast A2 na regeneračních procesech jako buněčného zdroje respiračního epitelu je dnes obecně uznávána. Výrazné zvýšení proliferativní aktivity A2 v těchto zónách je indikováno detekcí 6-10 mladých alveolocytů umístěných v blízkosti - "růstových pupenů" s jednotnou, dobře vyvinutou jadernou strukturou, významným obsahem mitochondrií a polyribozomů v cytoplazmě, malým počtem sekrečních granulí. V těchto buňkách lze někdy pozorovat mitotické obrazce. Zároveň jsou alveolocyty středního typu, které odrážejí transformaci A2 na A1, extrémně vzácné. Funkce výměny plynů v orgánu je zachována díky alveolární hypertrofii, tvorbě růstových bodů a transformaci A2 na A1 v odlehlých oblastech plicního parenchymu. Zde jsou také pozorovány ultrastrukturální znaky aktivní sekreční funkce A2.

Tato data korelují s výsledky elektronmikroskopického vyšetření alveolárního epitelu v chirurgickém materiálu. U pacientů s hojícími se ložisky tuberkulózní infekce se tvoří adenomatózní struktury, které připomínají alveolární vývody. Buňky, které je vystýlají, mají ultrastrukturu A2 a zachovávají si jednotlivé sekreční granule. Charakteristické je, že k transformaci A2 na A1 nedochází (nejsou detekovány alveolocyty středního typu), což neumožňuje klasifikovat tyto struktury jako nově vytvořené alveoly, jak poznamenávají někteří autoři.

Procesy obnovy respiračního epitelu, tvorba přechodných alveolocytů, jsou pozorovány pouze ve vzdálenějším plicním parenchymu, kde jsou určeny nodulární výrůstky alveolocytů odpovídající „růstovým pupenům“. Zde se také provádí hlavní funkce výměny plynů v plicích, buňky aerohematické bariéry mají dobře vyvinutou ultrastrukturu s velkým počtem mikropinocytárních váčků.

Studie různých modelů tuberkulózního zánětu ukázala, že rozvoj specifického zánětu v plicích je spojen nejen s určitými destruktivními změnami v dýchacím traktu přímo v ložiskách infekce, ale postihuje celý plicní parenchym, kde jsou pozorovány známky zhoršené mikrocirkulace. Zvýšená propustnost cév interalveolárních sept. S progresí zánětlivého procesu se stupňují jevy edému, které ovlivňují stav alveolocytů, zejména A1. Lumeny mnoha alveol jsou částečně nebo zcela vyplněny tekutinou a buněčnými prvky zánětu. Hypoxie a fibrotické změny v interalveolárních septech ovlivňují funkci výměny plynů aerohematické bariéry, vedou k rozvoji respiračního selhání a úmrtí pokusných zvířat.

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

Úloha plicních makrofágů

Plicní makrofágy jsou součástí mononukleárního fagocytového systému, který je společný pro celé tělo a pochází z pluripotentní kmenové buňky kostní dřeně. Během dělení kmenových buněk vznikají prekurzory monocytů - monoblasty a promonocyty. Monocyty cirkulují v krvi a částečně vstupují do intersticiální tkáně plic, kde mohou po určitou dobu zůstat neaktivní. V přítomnosti induktorů diferenciace se aktivují, přesouvají se na povrch respiračního a bronchiálního epitelu, kde procházejí několika fázemi zrání a mění se v alveolární a bronchiální makrofágy. Hlavní funkce těchto buněk - absorpční - je spojena s jejich schopností fagocytovat cizí materiál. Jako jeden z faktorů přirozené odolnosti těla chrání ty oblasti plic, které jako první přicházejí do kontaktu s mikroby a abiogenními agens, tj. udržují sterilitu epiteliální výstelky plic po celé její délce. Většina cizího materiálu, stejně jako fragmenty zničených buněčných elementů, je po konjugaci fagozomální vakuoly makrofágu (nekrofágu, hemosiderofágu) s lysosomy obsahujícími proteolytické enzymy téměř kompletně strávena. Plicní makrofágy se vyznačují vysokým obsahem kyselé fosfatázy, nespecifické esterázy, katepsinů, fosfolipázy A2 a enzymů Krebsova cyklu, zejména sukcinátdehydrogenázy. Zároveň je známo, že patogeny řady infekčních onemocnění, a především M. tuberculosis, mohou v cytoplazmě alveolárních makrofágů přetrvávat dlouhou dobu, protože mají vysoce odolné buněčné stěny, které odolávají působení lysozomálních enzymů. V modelových experimentech na neléčených zvířatech lze navzdory výrazné aktivaci kyselé fosfatázy a dalších hydroláz pozorovat určitou proliferativní aktivitu Mycobacterium tuberculosis a tvorbu malých kolonií podobných shluků patogenem v cytoplazmě alveolárních makrofágů.

Nízká mikrobicidní aktivita plicních makrofágů je spojena s orgánově specifickými vlastnostmi fagocytů, protože fungují v prostředí s vysokým obsahem kyslíku. Energetické procesy v jejich cytoplazmě jsou podporovány především oxidativní fosforylací lipoproteinů, s jejichž katabolismem je spojena jedna z hlavních funkcí těchto buněk, které jsou součástí plicního surfaktantu. Extrakce energie a lokalizace oxidačních procesů ovlivňují mitochondriální systém, jehož vývoj koreluje s funkčním stavem fagocytu. Zde je také lokalizována superoxiddismutáza - antioxidační ochranný enzym, který katalyzuje dismutaci singletového kyslíku vzniklého při průchodu elektronů dýchacím řetězcem. To zásadně odlišuje plicní makrofágy od polymorfonukleárních leukocytů, které přijímají kyslík a bioenergii především díky glykolýze. V druhém případě dochází ke štěpení substrátu přímo v cytosolu a aktivovaný kyslík a peroxid vodíku vytvořený za pomoci myeloperoxidázy představují hlavní baktericidní potenciál pro působení na bakterie.

Nízkou biocidnost plicních makrofágů lze považovat za jakousi cenu za adaptaci na aerobní podmínky fungování. Zřejmě proto bojují proti mykobakteriím tuberkulózy společně s polymorfonukleárními leukocyty a exsudátovými monocyty (nazývají se také zánětlivé makrofágy). Patogeneticky důležité je, že ne všechny plicní makrofágy, které zachytily mykobakterie tuberkulózy, jsou z plic odstraněny driftem surfaktantu a bronchiálního sekretu - některé z nich se vyvíjejí v intersticiu, což je spouštěčem pro vznik charakteristických buněčných shluků - granulomů.

Po vstupu do intersticia bohatého na krevní cévy začnou plicní makrofágy s neúplnou fagocytózou produkovat zánětlivé cytokiny, které aktivují sousední endotel. Na jeho membránách se zvyšuje exprese imunoglobulinů, s jejichž pomocí dochází k selektivní adhezi monocytů. Po opuštění cévního řečiště se tyto buňky transformují na exsudátové makrofágy, které produkují zánětlivé mediátory a přitahují k ložisku nejen mononukleární, ale i polynukleární buňky.

Současně signál pro rozvoj granulomatózní reakce pochází ze senzibilizovaných T-lymfocytů – efektorů hypersenzitivity opožděného typu. Mezi lymfokiny, které tyto buňky začínají produkovat, má pro granulomatogenezi velký význam faktor inhibující migraci monocytů a IL-2. Urychlují přítok a fixují monocyty v místě infekce, regulují jejich transformaci na fagocytující, sekreční a antigen prezentující makrofágy.

Je třeba zdůraznit, že granulomatózní reakce plic při tuberkulózním zánětu, která je mechanismem buněčné ochrany dýchacích orgánů před pronikáním patogenu, v konečném důsledku odráží selhání mononukleárních fagocytů v boji proti tuberkulózním mykobakteriím. Makrofágy jsou proto nuceny neustále proliferovat (zvyšovat počet populací) a diferencovat se na větší fagocyty (zvyšovat kvalitu proteolýzy), což jsou obří buňky typu cizího tělesa. Ve fagozomech těchto fagocytů lze pod elektronovým mikroskopem vidět nejen tuberkulózní mykobakterie, ale i velké apoptotické buňky, fragmenty zničených polymorfonukleárních leukocytů. Zároveň se ultrastrukturální znaky proteolytické aktivity (stupeň vývoje lysozomálního aparátu) v těchto fagocytech na jednotku plochy cytoplazmy významně neliší od mononukleárních. V tomto ohledu plicní makrofágy neustále přitahují k lézi polymorfonukleární leukocyty, které mají větší biocidní vlastnosti. Aktivace posledně jmenovaného je doprovázena uvolňováním významného množství hydroláz a oxidantů do extracelulárního prostředí, což vede k rozpadu tkáně a tvorbě kaseózních mas v centru léze.

Nejvýraznější metabolické poruchy jsou pozorovány u pacientů s akutně progresivními formami plicní tuberkulózy, které se vyskytují s převahou exsudativní a alterativní zánětlivé reakce, a průběh progresivních forem plicní tuberkulózy je zpravidla charakterizován výraznou imunosupresí T-buněk. Potlačení imunity T-buněk, výrazná lymfopenie vede k narušení mezibuněčných interakcí a inhibici granulomatózní reakce.

Nedostatek aktivovaných monocytů a lymfocytů v kombinaci s jejich morfofunkční insuficiencí může být důsledkem zvýšené apoptózy. Cytokinová nerovnováha, ke které v takových případech dochází, může sloužit jako marker defektu imunitního systému. Proces apoptózy má charakteristické morfologické znaky: kondenzaci chromatinu na jaderné membráně, rozpad jadérka, tvorbu buněčných fragmentů (apoptotických tělísek) a jejich fagocytózu makrofágy.

Zvláštnosti fungování plicních makrofágů jsou spojeny s jejich schopností nejen fagocytózy, ale také produkce velkého množství cytokinů nezbytných pro aktivaci a regulaci mnoha extracelulárních reakcí a procesů probíhajících v ohnisku tuberkulózního zánětu. S jejich pomocí se provádí samoregulace obnovy a diferenciace mononukleárních buněk, mezibuněčné interakce se budují za podmínek specifického procesu a regenerace.

Univerzálním mediátorem mezibuněčných interakcí je IL-1, jehož cílem jsou lymfocyty, polymorfonukleární leukocyty, fibroblasty, endoteliocyty a další buněčné elementy. Zároveň je sekreční funkce plicních makrofágů založena na principech autoregulace, kdy tatáž buňka vylučuje nejen regulátory extracelulárních procesů, ale také inhibitory, které blokují jejich působení. Sekreční makrofágy se od fagocytárních významně liší svou ultrastrukturální organizací. Zřídka obsahují fagosomální vakuoly a sekundární lysosomy, ale mají vyvinutý vezikulární aparát a další ultrastrukturální znaky sekrece. Obzvláště dobře jsou exprimovány v epiteloidních buňkách, což jsou hyperaktivní sekreční makrofágy.

V materiálu z bronchoalveolárního výplachu lze pod světelným a zejména elektronovým mikroskopem jasně sledovat určitá stadia diferenciace plicních makrofágů. V závislosti na strukturální organizaci jádra a cytoplazmy se mezi nimi určují mladé neaktivované a biosyntetické mononukleáry, stejně jako zralé fagocytující a sekretující makrofágy. Mladé neaktivované buňky (o průměru 15-18 μm) obvykle tvoří asi 1/5 všech makrofágových elementů. Mají kulaté jádro s hladkými konturami: cytoplazma je slabě bazofilní, neobsahuje žádné inkluze. Pod elektronovým mikroskopem jsou v těchto buňkách viditelné vzácné profily cytoplazmatického retikula a mitochondrií, několik malých granulí podobných lysozomům a volné ribozomy.

Aktivované, biosyntetické makrofágy jsou větší (průměr 18-25 μm), jádro se vyznačuje vlnitými konturami a výrazným jadérkem. Mají bazofilní cytoplazmu, která obsahuje vyvinuté dlouhé kanálky granulární cytoplazmatické sítě a četné polysomy. Prvky lamelárního komplexu jsou detekovány současně ve dvou nebo třech zónách, kde se hromadí primární lysosomy. Sekundární lysosomy jsou reprezentovány jednotlivými inkluzemi; fagosomy jsou detekovány vzácně, což odráží připravenost buňky k fagocytární funkci.

Průměr zralých plicních makrofágů se značně liší (30-55 μm) v závislosti na aktivitě a funkční orientaci buněk. Největší velikosti jsou charakteristické pro makrofágy se strukturálními znaky výrazné fagocytózy. Povrch těchto buněk tvoří četné mikrovýrůstky a dlouhé pseudopodie. Oválné nebo kulaté jádro je často umístěno acentricky, má vlnité kontury. Významné množství kondenzovaného chromatinu leží v blízkosti jaderné membrány, jadérko je malé (1-1,2 μm). V cytoplazmě se nacházejí inkluze, krátké kanálky granulárního cytoplazmatického retikula, cisterny a vakuoly lamelárního komplexu a volné ribozomy. Buňky obsahují významný počet mitochondrií, primární (0,5-1 μm) a sekundární (1,2-2 μm) lysozomy, stejně jako fagozomální vakuoly, které se liší velikostí a počtem. Ty obsahují fragmenty zničených buněčných elementů a mykobakterií tuberkulózy („nekrofágy“, „hemosiderofágy“), lamelární inkluze fosfolipidové povahy („fosfolipofágy“) a/nebo granule neutrálního tuku („lipofágy“), částice prachu, tabákové pryskyřice, kaolinu („koniofágy“, „kuřácké makrofágy“).

V přítomnosti stálého objektu fagocytózy se objevují multinukleární makrofágy (o průměru více než 70 μm) s pěti a více jádry. V granulomech a granulační tkáni tuberkulózních ložisek se určují typické buňky cizího tělesa - konečné stádium diferenciace makrofágu s fagocytární funkcí. Plicní makrofágy s výraznou sekreční aktivitou (o průměru 25-40 μm) obvykle nemají typické pseudopodie. Povahu povrchu lze přirovnat k tenkému krajkovému vroubkování tvořenému četnými, relativně krátkými mikrovýrůstky. Kulaté nebo oválné jádro obsahuje malé množství kondenzovaného chromatinu, čirý velký jadérko (1,5-2 μm). Průhledná cytoplazma prakticky neobsahuje velké inkluze. Krátké kanálky granulární cytoplazmatické sítě jsou reprezentovány jednotlivými profily, zatímco dobře vyvinutými prvky lamelárního komplexu jsou četné vakuoly a vezikuly s elektronově transparentním nebo osmiofilním obsahem. Stejné struktury jsou detekovány v ektoplazmě, kde se přímo slévají s plazmalemou. I u dlouhodobých kuřáků, u kterých všechny fagocytující buňky obsahují charakteristické inkluze tabákového dehtu, mají sekretující makrofágy malý počet sekundárních lysozomů a jednotlivých fagozomům podobných útvarů, tj. prakticky neabsorbují cizí materiál. Makrofágy s ultrastrukturálními znaky sekreční aktivity za normálních podmínek tvoří maximálně 4-8 % bronchoalveolárního výplachu. Vzhledem k tomu, že funkce těchto buněk je spojena s metabolismem, syntézou a uvolňováním mnoha biologicky aktivních látek do extracelulárního prostředí, jakékoli poruchy mechanismů specifické a nespecifické ochrany vedou ke zvýšení jejich počtu, tvorbě makrofágů se zvýšeným sekrečním potenciálem - epiteloidních buněk. Tvoří symplasty nebo se v důsledku neúplného mitotického dělení mění v charakteristické mnohojaderné Pirogovovy-Langhansovy buňky - konečná diferenciace makrofágu se sekreční aktivitou.

V závislosti na odolnosti organismu, povaze působení a podmínkách mikroprostředí mají procesy transformace nahromaděné fagocytární, sekreční nebo antigen prezentující aktivity svá vlastní specifika. Bylo prokázáno, že výpočet relativního procentuálního zastoupení morfofunkčních typů makrofágů v bronchoalveolární laváži (stanovení vzorce makrofágů) pomáhá v diferenciální diagnostice tuberkulózy a dalších plicních granulomatóz a umožňuje vyhodnotit účinnost etiotropní léčby.

Poměr počtu aktivně fagocytujících a syntetizujících plicních makrofágů nejen odráží povahu tkáňové reakce v oblasti tuberkulózního zánětu, ale může sloužit jako indikátor aktivity patologického procesu. Problém dokončení fagocytózy u tuberkulózy zůstává relevantní. Výsledky našich studií experimentálního a klinického materiálu ukazují, že výsledek interakce mezi fagocytózou a patogenem závisí na funkčním stavu makrofágu a biologických vlastnostech mikroorganismu.

Stav systému povrchově aktivních látek

Úspěchy experimentálního a teoretického směru ve studiu plicních surfaktantů umožnily formulovat moderní koncept surfaktantu jako vícesložkového systému buněčných a nebuněčných prvků, jehož strukturální a funkční jednota zajišťuje normální biomechaniku dýchání.

Doposud se nashromáždilo určité množství faktického materiálu, který svědčí nejen o významných adaptačních schopnostech surfaktantového systému v podmínkách hluboké restrukturalizace plicní ventilace a hemodynamiky, ale také o výrazné citlivosti jeho složek na mnoho nepříznivých faktorů tuberkulózního procesu, jejichž specifická povaha je určena dobou perzistence patogenu, vlnovým průběhem procesu a hlubokými poruchami mikrocirkulačního řečiště. Pozorované změny v tomto případě postihují nejen zóny vzniku ložisek infekce, ale i vzdálené, aktivně fungující oblasti plicního parenchymu. V tomto ohledu je nesmírně důležité zhodnotit morfofunkční užitečnost různých složek surfaktantového systému, zdůraznit ty změny, které lze použít k diagnostice surfaktant-dependentních poruch respirační funkce a jejich včasné korekci.

Nejranější známky destrukce plicního surfaktantu lze pozorovat v modelových experimentech s využitím speciálních metod fixace plic. V počáteční fázi vývoje tuberkulózního zánětu mají lokální charakter a projevují se především v zónách intraalveolárního edému. Pod elektronovým mikroskopem lze pozorovat různá stádia odlupování a destrukce vnějšího filmu - membrány surfaktantu edémovou tekutinou. Tyto změny se plně projevují v ložiskách tuberkulózního zánětu, kde je materiál zničeného surfaktantu stanoven všude ve složení intraalveolárního obsahu.

Zaznamenané změny v extracelulární výstelce alveol se vyskytují v ložiskách různých bakteriálních pneumonií. V tomto případě část A2, primárně v perifokálních alveolách, provádí kompenzační produkci surfaktantu. Odlišný obraz je pozorován v dýchacích orgánech při rozvoji tuberkulózního zánětu, protože patogen má nepříznivý vliv na procesy intracelulární syntézy surfaktantu. Přímé zavedení tuberkulózních mykobakterií do plic psů (hrudní punkce) ukázalo, že v A2 je již v prvních 15-30 minutách pozorována dezorganizace cytoplazmatického retikula a mitochondriálních profilů; po několika hodinách jsou alveolocyty v místě infekce zcela zničeny. Rychlý rozvoj deficitu surfaktantu vede ke kolapsu alveol a rychlému šíření zánětlivého procesu do okolního parenchymu. V alveolách sousedících s ložisky převládají malé mladé A2 s jednotlivými malými sekrečními granulemi nebo velké buňky se známkami vakuolizace intracelulárních struktur, někdy s kompletně zničenou cytoplazmou. V těch alveolocytech, kde jsou vyvinuté prvky cytoplazmatické sítě a lamelárního komplexu, jsou detekována obrovská osmiofilní lamelární tělíska (GLB), což naznačuje zpoždění (inhibici) uvolňování intracelulárního surfaktantu na povrch alveol.

Matematické modelování sekreční funkce A2 v plicním parenchymu bez ložisek se zvýšenou funkční zátěží ukázalo, že i přes zvýšení objemu a numerické hustoty zralých sekrečních granulí se rezervní potenciál populace významně nezměnil. Bylo zjištěno, že za podmínek zvýšené vaskulární permeability, rozvoje hypoxie a fibrózních změn v interalveolárních septech je rovnováha procesů tvorby a zrání OPT narušena směrem k převaze druhé zmíněné látky. Zrychlené zrání OPT často vede ke zvýšení elektronově transparentní substance matrice ve složení sekrečních granulí, zatímco obsah osmiofilního povrchově aktivního materiálu v nich může být nevýznamný; lamelární materiál povrchově aktivních látek je volně uspořádán a zabírá pouze 1/3-1/5 objemu sekreční granule. Výskyt významného množství A2 s vakuolizovanými OPT lze vysvětlit narušením počátečních fází tvorby sekretu. Takové buňky obvykle vykazují ultrastrukturální známky destrukce (vyčištění cytoplazmatické matrix, edematózní otok mitochondrií, tubulů cytoplazmatického retikula a lamelárního komplexu), což naznačuje pokles procesů intracelulární produkce surfaktantu.

Je charakteristické, že pokles syntézy povrchově aktivních fosfolipidů je doprovázen výskytem neutrálních lipidových granulí v cytoplazmě A2. Adekvátním odrazem poruch metabolismu lipidů v plicích postižených tuberkulózou u experimentálních zvířat a lidí je akumulace makrofágů-lipofágů (pěnových buněk) různého stupně zralosti v alveolách a bronchoalveolární lavážní tekutině. Souběžně je v lavážní tekutině pozorováno spolehlivé zvýšení obsahu neutrálních lipidů a snížení podílu celkových fosfolipidů.

Jedním z časných příznaků destrukce surfaktantu v experimentu a klinickém obrazu tuberkulózy dýchacích orgánů je ztráta schopnosti jeho membrán tvořit struktury rezervního materiálu. Místo toho lze na povrchu alveol, ve fagozomech alveolárních makrofágů a přímo v materiálu bronchoalveolárního výplachu vidět membrány zkroucené do kuliček („obří vrstevnaté kuličky“) bez charakteristické trojrozměrné organizace. Hloubku destruktivních změn v systému surfaktantu dokládá i frekvence detekce vyloučeného A2 ve výplachu. Tato data korelují s výsledky biochemických a fyzikálně-chemických studií plicních surfaktantů.

S ohledem na všechny identifikované znaky se v současnosti rozlišují tři stupně poruch, které charakterizují stav surfaktantového systému: mírný, závažný a rozsáhlý. Druhý stupeň odráží zvýšené riziko vzniku respiračního selhání závislého na surfaktantech u pacientů s rozsáhlými destruktivními formami onemocnění.

Výsledky studií ukazují, že základem poruch, ke kterým dochází v systému povrchově aktivních látek plic během tuberkulózy, jsou procesy spojené se zvýšením propustnosti hemato-vzduchové bariéry:

• poškození povrchově aktivní látky na alveolárním povrchu;
• metabolické změny a poškození A2;
• narušení mechanismů pro odstraňování odpadních povrchově aktivních látek z alveol.

Současně studie prokázaly, že hlavním cytologickým mechanismem podporujícím funkční potenciál systému surfaktantu v plicích pozměněných tuberkulózním zánětem je zvýšení počtu hypertrofovaných A2, zejména v plicním parenchymu vzdáleném od specifického ložiska.

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

Genetické aspekty náchylnosti k tuberkulóze

Než začneme s analýzou současného stavu výzkumu v oblasti mechanismů protituberkulózní imunity a imunogenetiky tuberkulózy, považujeme za nutné se zastavit u některých obecných pozic.

• Zaprvé je známo, že se mykobakterie množí a ničí primárně v makrofágech. Velmi málo dat (a ty si protichůdné) naznačuje, že existují nějaké faktory, které mohou mykobakterie ničit extracelulárně.
• Za druhé, neexistují žádné přesvědčivé důkazy o tom, že systém neutrofilních fagocytů hraje významnou roli v obraně proti tuberkulózní infekci.
• Za třetí, neexistují žádné přesvědčivé důkazy o tom, že protilátky proti TBC mohou buď ničit mykobakterie extracelulárně, nebo podporovat jejich intracelulární destrukci v makrofágech nebo jiných typech buněk.
• Za čtvrté, existuje velké množství faktů podporujících tvrzení, že ústředním článkem protituberkulózní imunity jsou T-lymfocyty a že svůj regulační vliv vykonávají prostřednictvím fagocytárního systému.
• Za páté, existuje řada důkazů, že dědičné faktory hrají významnou roli v infekci tuberkulózou.

Data naznačující důležitou roli genetických faktorů v náchylnosti k tuberkulóze u lidí jsou poměrně přesvědčivá. V první řadě to naznačuje skutečnost, že při extrémně vysoké míře infekce M. tuberculosis (přibližně jedna třetina dospělé populace planety) se onemocnění vyvíjí pouze u malé části lidí. Tomu nasvědčuje i rozdílná úroveň náchylnosti k infekci v různých etnických skupinách a povaha dědičnosti náchylnosti a rezistence k tuberkulóze v rodinách s více případy onemocnění. Důkazem tohoto postoje je i významně zvýšená shoda výskytu klinicky projevené tuberkulózy u monozygotních (identických) dvojčat ve srovnání s dvojčaty dizygotními.

Tradiční genetické testování na tuberkulózu

Úloha hlavního histokompatibilního komplexu a NRAMP*

Identifikace genů a jejich alel, jejichž exprese určuje citlivost nebo rezistenci k tuberkulóze, by nejen umožnila hluboký vhled do základních mechanismů imunity a vývoje patologického procesu u tuberkulózy, ale také by přiblížila realitě využití metod genetické typizace k identifikaci jedinců u zdravých lidí s geneticky zvýšeným rizikem onemocnění tuberkulózou, což vyžaduje prioritní preventivní opatření, zejména speciální přístup k očkování.

* - Protein makrofágů asociovaný s přirozenou rezistencí - protein makrofágů asociovaný s přirozenou rezistencí.

Existuje značný počet experimentálních studií, které ukazují roli řady genetických systémů a jednotlivých genů (H2, BCG1, Tbc1, xid atd.) v rezistenci (citlivosti) k tuberkulóze u myší. U lidí patří mezi nejvíce studované geny geny hlavního histokompatibilního komplexu (MHC) třídy II, mezi nimiž alelový komplex rodiny HLA-DR2 (člověk) vykazuje poměrně vysoký stupeň asociace se zvýšenou morbiditou v několika etnicky vzdálených populacích a alely lokusu HLA-DQ ovlivňují klinický obraz tuberkulózy. V poslední době bylo dosaženo prvních úspěchů v analýze souvislosti genu NRAMP1 s tuberkulózou u lidí. Tato data jsou obzvláště pozoruhodná, protože tento gen má vysoký stupeň homologie s genem NRAMP1 (dříve nazývaným BCG 1, protože řídí náchylnost k M. bovisBCG), který je selektivně exprimován v myších makrofágech a který nepochybně ovlivňuje náchylnost k intracelulárním patogenům (včetně mykobakterií).

Mutace se ztrátou funkce

Bylo identifikováno několik genů, jejichž změny, vedoucí k úplné ztrátě schopnosti kódovat funkčně aktivní produkt (genový knockout), ovlivnily zejména schopnost myší vyvinout ochrannou imunitní odpověď na infekci mykobakteriemi. Jedná se o geny kódující IFN-γ, IL-12, TNFα, a také receptory buněk imunitního systému pro uvedené cytokiny. Na druhou stranu, s knockoutem genů kódujících IL-4 a IL-10 se průběh tuberkulózní infekce prakticky nelišil od průběhu u myší divokého typu (výchozích). Tato data na genetické úrovni potvrdila primární ochrannou roli schopnosti imunitního systému (primárně T1 lymfocytů) reagovat na infekci produkcí cytokinů typu 1, nikoli však typu 2 u tuberkulózy.

Byla prokázána použitelnost těchto dat na mykobakteriální infekce u lidí. Ve velmi vzácných rodinách, kde děti trpěly opakovanými mykobakteriálními infekcemi a salmonelózou od útlého věku, je extrémně vysoká náchylnost způsobena homozygotními nekonzervativními mutacemi v genech kódujících buněčné receptory pro IFN-γ a IL-12, zděděnými po rodičích heterozygotních pro tyto mutace; jak se dalo očekávat, při takové dědičnosti vzácných mutací se manželství ukázala být úzce související. Taková hrubá porušení však vedou k tak vysoké náchylnosti k infekcím, že prakticky neumožňují dítěti přežít déle než několik let, a to pouze v téměř sterilních podmínkách.

Tytéž úvahy vedou k poněkud skeptickému hodnocení přístupu modelování infekcí u zvířat s knockout mutacemi v genech, které hrají primární roli v ochraně proti těmto infekcím. Takové mutace vedou k expresi fenotypů, které za normálních podmínek nemají šanci na přežití a byly by selekcí rychle eliminovány. Myši, které neexprimují produkty MHC třídy II a v důsledku toho nemají normální zásobu CD4 lymfocytů, tak umírají na diseminovanou infekci v krátké době po infekci M. tuberculosis. Velmi podobný průběh tuberkulózy je pozorován u lidí s výrazným poklesem počtu CD4 buněk v pozdních stádiích AIDS. Při řešení otázek genetického určení rizikových skupin a obecně pro pochopení genetických příčin zvýšené náchylnosti v rámci normálního populačního rozložení se výzkumník zabývá jedinci, kteří jsou sice ne optimální (podle tohoto znaku), ale poměrně životaschopní. Tento aspekt problému hovoří ve prospěch použití tradičnějších experimentálních modelů pro genetickou analýzu, například interlineárních rozdílů v průběhu tuberkulózy u myší.

Screening genomu a dříve neznámé geny náchylnosti k tuberkulóze

Již v 50. a 60. letech 20. století se ukázalo, že dědičnost znaků náchylnosti a rezistence k tuberkulóze u laboratorních zvířat je komplexní a polygenní. V této situaci je zaprvé nutné vybrat jasně vyjádřené, „extrémně odlišné“ fenotypy mezi vnímavými a rezistentními zvířaty nebo jedinci, tj. charakteristiky onemocnění, a poté studovat povahu jejich dědičnosti. Zadruhé je nutné vzít v úvahu, že a priori nemáme tušení, kolik genů se podílí na kontrole onemocnění a jak jsou umístěny v genomu. Proto je nutné buď předem snížit genetickou diverzitu ve studované populaci, segregovat podle studovaného znaku s využitím genetických technik (což je možné pouze v experimentech na zvířatech), nebo provést screening celého genomu pomocí statistických metod kvantitativní genetiky spíše než Mendelovy genetiky, nebo tyto techniky kombinovat. Po vývoji metod skenování genomu pomocí PCR pro mikrosatelitní oblasti DNA a statistického zpracování a interpretace výsledků se genetická analýza náchylnosti k tuberkulóze dostala na novou úroveň.

Výše uvedené přístupy byly nedávno úspěšně aplikovány v genetických experimentech na lineárních myších dvěma skupinami výzkumníků. Skupina autorů z Ústředního výzkumného ústavu tuberkulózy Ruské akademie lékařských věd spolu s kolegy z Centra pro studium rezistence hostitele na McGillově univerzitě (Montreal, Kanada) a Královského stockholmského institutu jako první provedla genomický screening dědičnosti závažnosti onemocnění způsobeného intravenózním podáním vysoké dávky kmene M. tuberculosis H37Rv u myší. Linie A/Sn (rezistentní) a I/St (citlivá) byly použity jako rodičovské linie s opačnou náchylností k tuberkulóze. Spolehlivá vazba náchylnosti u samic byla zjištěna na alespoň tři různé lokusy umístěné na chromozomech 3, 9 a 17. V poslední době byla vazba na lokusy v proximální části chromozomu 9 a centrální části chromozomu 17 prokázána i u samců. Nejsilnější vazba na náchylnost byla zjištěna u lokusu na chromozomu 9. Další skupina výzkumníků ve Spojených státech provedla screening myšího genomu, aby určila vzorec dědičnosti znaku náchylnosti u kmene M. tuberculosa Erdman. V kombinaci myších linií C57BL/6J (v jejich modelu rezistentní) a C3HeB/FeJ (citlivá) byl při analýze hybridů F2 a následně potomků BC1 zmapován lokus v centrální části chromozomu 1, který řídí závažnost onemocnění. Po počátečním mapování bylo dosaženo přesnější lokalizace lokusu pomocí rekombinační analýzy a jeho vliv na tak důležitý fenotypový znak, jako je závažnost granulomatózního poškození plicní tkáně, byl stanoven u zpětně křížených myší (generace BC3), tj. po významném snížení genetické diverzity mezi sledovanými zvířaty pomocí genetických technik. Je důležité poznamenat, že mapovaný lokus označený sst1 (náchylnost k tuberkulóze 1), ačkoli se nachází na chromozomu 1, zjevně není identický s lokusem NRAMP1. Důkazem toho je jak jeho lokalizace na chromozomu, tak i skutečnost, že myši C57BL/6 nesou alelu citlivosti na BCG pro gen NRAMP1, ale alelu rezistence na M. tuberculosis pro lokus sst1.

Data publikovaná v posledních letech o přítomnosti lokusů v genomu myši, které zásadně ovlivňují povahu tuberkulózního procesu, nám umožňují doufat ve významný pokrok v této oblasti a v analýze genetické predispozice u lidí. Fantasticky rychlý pokrok v genomické analýze s největší pravděpodobností umožní velmi rychlý přechod od genetiky tuberkulózy myší ke genetice tuberkulózy lidské, jelikož kompletní sekvence genomu lidí i myší byla prakticky rozluštěna.

Interakce makrofágů a mykobakterií

Makrofágy hrají nesmírně důležitou roli v obraně proti tuberkulózní infekci, a to jak ve fázi rozpoznávání antigenu, tak i v eliminaci mykobakterií.

Poté, co mykobakterie vstoupí do plic, se situace může vyvíjet podle čtyř hlavních vzorců:

• primární reakce hostitele může být dostatečná k úplné eliminaci všech mykobakterií, čímž se eliminuje možnost tuberkulózy;
• V případě rychlého růstu a množení mikroorganismů se vyvíjí onemocnění známé jako primární tuberkulóza;
• při latentní infekci se onemocnění nerozvíjí, ale mykobakterie v těle přetrvávají v tzv. dormantním stavu a jejich přítomnost se projevuje pouze ve formě pozitivní kožní reakce na tuberkulin;
• V některých případech jsou mykobakterie schopny přejít z dormantního stavu do růstové fáze a latentní infekci nahradí reaktivace tuberkulózy.

První linií obrany proti infekci poté, co mykobakterie dosáhnou dolních cest dýchacích, jsou alveolární makrofágy. Tyto buňky jsou schopny přímo potlačovat růst bakterií jejich fagocytózou. Účastní se také široké škály buněčných imunitních reakcí proti tuberkulóze – prostřednictvím prezentace antigenu, stimulace akumulace T-lymfocytů v místě zánětu atd. Je důležité poznamenat, že specifické mechanismy vazby virulentních a relativně avirulentních kmenů mykobakterií na fagocyty se mohou lišit.

Existují dostatečné důkazy o tom, že proces tvorby vakuol nebo fagozomů během interakce M. tuberculosis s mononukleárním fagocytem je zprostředkován připojením mikroorganismu k receptorům komplementu (CR1, CR3, CR4), manózovým receptorům nebo jiným receptorům na buněčném povrchu. Interakce mezi manózovými receptory fagocytujících buněk a mykobakterií je zřejmě zprostředkována glykoproteinem buněčné stěny mykobakterií - lipoarabinomananem.

Cytokiny T-helperů typu 2 - prostaglandin E2 a IL-4 - stimulují expresi CR a MR a IFN-γ naopak potlačuje expresi a funkci těchto receptorů, což vede ke snížení adheze mykobakterií k makrofágům. Stále se hromadí i data o účasti receptorů pro povrchově aktivní proteiny na přichycování bakterií k buňkám.

Role molekuly CD14 (fagocytárního markeru) byla demonstrována pomocí modelu interakce mezi mykobakteriemi a mikrogliemi, rezidentními fagocyty mozkové tkáně. Bylo zjištěno, že protilátky proti CD14 zabraňují infekci mikrogliálních buněk virulentním laboratorním kmenem H37Rv. Vzhledem k tomu, že molekula CD14 neproniká buněčnou membránou a nemá s cytoplazmou přímý kontakt, není schopna samostatně přenášet signál indukovaný lipoproteinem, ale vyžaduje koreceptor k aktivaci intracelulárních drah přenosu signálu. Nejpravděpodobnějšími kandidáty na takové koreceptory jsou zástupci rodiny Toll-like receptorů. Mikrobiální lipoproteiny mohou aktivací těchto receptorů na jedné straně zesilovat obranné mechanismy hostitelského organismu a na druhé straně způsobovat poškození tkání indukcí apoptózy. Zároveň je apoptóza schopna inhibovat imunitní odpověď eliminací buněk zapojených do imunitních reakcí, čímž snižuje poškození tkání.

Kromě výše uvedeného se zdá docela pravděpodobné, že významnou roli v procesu vazby mykobakterií na fagocytující buňky hrají tzv. „scavenger“ receptory, které se nacházejí na povrchu makrofágů a mají afinitu k řadě ligandů.

Osud M. tuberculosis po fagocytóze spočívá v potlačení jejího růstu makrofágy. Po vstupu do fagosomu jsou patogenní bakterie vystaveny řadě faktorů zaměřených na jejich zničení. Mezi tyto faktory patří fúze fagosomu s lysozomy, syntéza reaktivních kyslíkových radikálů a syntéza reaktivních dusíkatých radikálů, zejména oxidu dusnatého. K úmrtí mykobakterií uvnitř makrofágu může dojít několika mechanismy v důsledku komplexních interakcí mezi lymfocyty a fagocyty zprostředkovaných cytokiny. Je možné, že schopnost mykobakterií vyhnout se toxickým účinkům reaktivních kyslíkových a dusíkatých radikálů je klíčovým krokem v přechodu do latentního stádia infekce. Schopnost makrofágu potlačit růst M. tuberculosis významně závisí na stádiu aktivace buněk (alespoň částečně) a na rovnováze cytokinů (pravděpodobně především krevního růstového faktoru alfa (TGF-α) a IFN-γ).

Důležitou součástí mechanismu antimykobakteriální aktivity makrofágů je zřejmě apoptóza (programovaná buněčná smrt). V modelu kultivace M. bovis BCG v monocytech bylo prokázáno, že apoptóza (ale nikoli nekróza) makrofágů je doprovázena snížením životaschopnosti fagocytovaných mykobakterií.

Úloha T-lymfocytů v protituberkulózní imunitě

Je známo, že T-lymfocyty jsou hlavní složkou získané imunity při tuberkulózní infekci. Imunizace experimentálních zvířat mykobakteriálními antigeny, stejně jako průběh tuberkulózní infekce, je doprovázena tvorbou antigenně specifických lymfocytů CD4 ⁺ a CD8 ⁺.

Deficit CD4 a v menší míře CD8 lymfocytů pozorovaný u myší s knockoutem genů CD4, CD8, MHCII a MHCI, stejně jako po podání protilátek specifických proti antigenům CD4 nebo CD8, vede k významnému snížení rezistence myší vůči infekci M. tuberculosis. Je známo, že pacienti s AIDS, kteří se vyznačují deficitem CD4 ⁺ lymfocytů, mají extrémně vysokou citlivost na tuberkulózu. Relativní příspěvek CD4 ⁺ a CD8 ^{+ lymfocytů k ochranné imunitní odpovědi se může v různých fázích infekce měnit. V plicních granulomech myší infikovaných M. bovis BCG tedy v raných fázích infekce (2–3 týdny) převládají CD4+} T lymfocyty, zatímco obsah CD8 ⁺ lymfocytů se v pozdějších fázích zvyšuje. Během adoptivního transferu mají CD8 ^{+ lymfocyty, zejména jejich subpopulace CD44hl}, vysokou ochrannou aktivitu. Kromě CD4 ⁺ a CD8 ⁺ lymfocytů se vyskytují i další subpopulace lymfocytů, zejména γδ a CD4 ⁺ CD8 ^{+ lymfocyty,}, omezené nepolymorfními molekulami třídy MHC CD1. také zřejmě přispívají k ochranné imunitě proti tuberkulózní infekci. Mechanismy efektorového účinku T-lymfocytů se omezují hlavně na produkci rozpustných faktorů (cytokinů, chemokinů) nebo cytotoxicitu. U mykobakteriálních infekcí dochází k převážné tvorbě T1, jehož charakteristickými rysy je produkce cytokinů IFN-γ a TNF-α. Oba cytokiny jsou schopny stimulovat antimykobakteriální aktivitu makrofágů, které jsou primárně zodpovědné za ochranný účinek CD4 lymfocytů. Kromě toho je IFN-γ schopen potlačit závažnost zánětlivých reakcí v plicích a tím snížit závažnost tuberkulózní infekce. TNF-α je nezbytný pro tvorbu granulomů, plnou spolupráci makrofágů a lymfocytů a ochranu tkání před nekrotickými změnami. Kromě svého ochranného účinku má TNF-α také „patologický“ účinek. Jeho produkce může vést k horečce, úbytku hmotnosti a poškození tkání – symptomům charakteristickým pro tuberkulózní infekci. T-lymfocyty nejsou jediným zdrojem TNF-α. Jeho hlavními producenty jsou makrofágy. Účinek TNF-α je do značné míry určen úrovní produkce dalších cytokinů typu 1 a 2 v ložisku zánětu. Za podmínek převládající produkce cytokinů typu 1 a absence produkce cytokinů typu 2 má TNF-α ochranný účinek a při současné produkci cytokinů typu 1 a 2 má destruktivní účinek. Vzhledem k tomu, že, jak je uvedeno výše, mykobakterie stimulují především T1 lymfocyty, průběh mykobakteriálních infekcí obvykle není doprovázen zvýšením produkce IL-4 a IL-5. Zároveň u těžkých forem infekce, stejně jako v jejích pozdních stádiích, může dojít k lokálnímu i systémovému zvýšení produkce IL-4 a IL-5. Zda je zvýšená produkce cytokinů typu 2 příčinou závažnější tuberkulózní infekce nebo jejím důsledkem, není jasné.

Cytotoxicitu vůči infikovaným cílovým buňkám vykazují jak buňky CD8 ^+, tak i „neklasické“ CD8 ⁺ lymfocyty omezené molekulami CDlb, CD4 ⁺ CD8 ⁺ lymfocyty a CD4 ⁺ lymfocyty. Význam cytotoxicity v ochraně proti tuberkulóze je indikován snížením cytotoxické aktivity CD8 ⁺ lymfocytů a obsahu perforinu u pacientů s tuberkulózou ve srovnání se zdravými dárci. Je nezbytné odpovědět na otázku, jak může lýza infikovaných cílových buněk ovlivnit průběh infekčního procesu: vede ke snížení intenzity reprodukce mykobakterií, které jsou intracelulárními parazity, nebo naopak podporuje uvolňování mykobakterií z infikovaných makrofágů a infekci nových buněk. Zdá se, že k pochopení tohoto problému mohou přispět data S. Strongera (1997). Autoři ukázali, že cytotoxické lymfocyty obsahují molekuly granulysinu, které mají baktericidní účinek na mykobakterie. Aby granulysin pronikl do infikovaných buněk, musí lymfocyty vylučovat proteiny, které tvoří póry v membráně cílových buněk. Takto byly poprvé získány údaje o přímé destrukci mykobakterií (v makrofágech) T-lymfocyty, čímž se prokázala možnost přímé účasti T-lymfocytů v ochraně proti mykobakteriálním infekcím.

Regulace imunitní odpovědi T-buněk

Reakce T lymfocytů a jejich produkce efektorových cytokinů jsou regulovány cytokiny produkovanými antigen prezentujícími buňkami, včetně infikovaných makrofágů. IL-12 posouvá diferenciaci T lymfocytů směrem k tvorbě Th1 buněk a stimuluje produkci IFN-γ. Infekce myší IL-12 ^% M. bovis BCG vede k progresivnímu rozvoji infekce, zvýšené diseminaci mykobakterií a je doprovázena absencí tvorby granulomů v plicích. U myší s IL-12p40 ^% infikovaných M. tuberculosis je zaznamenán nekontrolovaný růst mykobakterií, spojený s porušením jak přirozené rezistence, tak získané imunity a způsobený významným snížením produkce prozánětlivých cytokinů IFN-γ a TNF-β. Naopak podávání rekombinantního IL-12 myším s následnou infekcí M. tuberculosis Erdmann vede ke zvýšení jejich rezistence vůči infekci.

IL-10 je regulační cytokin, který stimuluje rozvoj humorálních imunitních reakcí a potlačuje mnoho reakcí buněčné imunity. Předpokládá se, že účinek IL-10 na T-buněčnou odpověď může být zprostředkován jeho působením na makrofágy: IL-10 inhibuje prezentaci antigenů makrofágy a potlačuje syntézu prozánětlivých cytokinů TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 a IL-12, GM-CSF, G-CSF makrofágy. IL-10 má také antiapoptotický účinek. Zdá se, že takové spektrum účinku by mělo určovat významný vliv IL-10 na intenzitu antituberkulózní imunity, nicméně údaje o závislosti ochranné imunity na produkci IL-10 jsou extrémně protichůdné.

TGF-β je unikátní faktor potlačující buněčnou imunitu. Jeho hladina produkce koreluje se závažností tuberkulózy a podávání protilátek proti TGF-β nebo přirozených inhibitorů TGF-β myším infikovaným M. tuberculosis koriguje sníženou T-buněčnou odpověď.

Je třeba poznamenat, že efektorová role T-lymfocytů se neomezuje pouze na produkci cytokinů a buněčnou cytotoxicitu. K rozvoji lokálních zánětlivých reakcí mohou významně přispět i další procesy, ke kterým dochází při navazování přímého kontaktu mezi T-lymfocyty a makrofágy, stejně jako produkce chemokinů T-lymfocyty. Ty zase nejsou způsobeny pouze reakcí makrofágů a T-lymfocytů. Neutrofily, eosinofily, fibroblasty, epiteliální a další buňky se mohou aktivně účastnit procesů probíhajících v plicích během tuberkulózní infekce.

Morfologické studie procesu tvorby granulomů, stejně jako výsledky stanovení dynamiky tvorby specifické T-buněčné odpovědi, umožňují podle našeho názoru rozlišit několik fází interakce mykobakterií s makroorganismem. První je charakterizována progresivní proliferací mykobakterií v nepřítomnosti specifické odpovědi T-lymfocytů a trvá přibližně 2-3 týdny. Druhá nastává po vzniku zralých T-lymfocytů a je charakterizována stabilizací růstu mykobakterií. Zpravidla následuje fáze dekompenzace, která se časově shoduje s destrukcí lymfoidních útvarů a výskytem nekrotických změn v plicích. Účinek vakcíny může být způsoben snížením první fáze odpovědi.