Несмотря на устойчивое снижение заболеваемости и смертности от туберкулеза в Российской Федерации [1] данное заболевание продолжает оставаться серьезной угрозой, особенно на фоне распространения ВИЧ и туберкулеза с множественной и широкой лекарственной устойчивостью. Есть основания считать, что все большее значение будут приобретать новые факторы, вызывающие нарушение функционирования иммунной системы: рост числа трансплантаций, распространение аутоиммунных и аллергических заболеваний, «старение» населения, снижение физической нагрузки. В этих условиях представляется перспективным использование хозяин-ориентированной терапии, основанной на понимании механизмов формирования и поддержания протективного противотуберкулезного ответа и знании его иммунологических коррелятов. Последнее крайне важно для разработки правильного дизайна доклинических и клинических исследований эффективности предлагаемых вакцинных препаратов. К сожалению, до настоящего времени в научной среде нет единого понимания механизмов противотуберкулезной протекции. В статье обсуждаются имеющиеся противоречия о роли Т-лимфоцитов Th1 в противотуберкулезном иммунитете и влияние этих концепций на тестирование противотуберкулезных вакцин.

Зависимость протективного противотуберкулезного иммунитета от ответа лимфоцитов Th1

С начала проведения исследований в области иммунологии туберкулеза протективный противотуберкулезный иммунитет связывают с антибактериальной активностью макрофагов вследствие их активации лимфоцитами CD4 типа Th1 [2–7]. Данная концепция базируется на большом числе экспериментальных и клинических исследований, основные результаты которых могут быть суммированы следующим образом: дефицит лимфоцитов CD4, отмечаемый у людей с инфекцией ВИЧ или созданный экспериментально (мыши-нокауты по генам CD4, MHC II), приводит к росту риска развития туберкулеза у людей и тяжелому течению экспериментальной туберкулезной инфекции у лабораторных животных [8–12]. Тяжелое течение экспериментальной туберкулезной инфекции и быстрая гибель от нее характерны также для мышей-нокаутов по генам IFNγ, TNFα, IL12, iNOS и другим генам, вовлеченным в IFNγ-зависимый ответ [13–19]. У детей с мутациями в генах цепи IL12/ IFNγ (IFNGR1, IFNGR2, IL12B, IL12RB1, STAT1, IRF8, ISG15, NEMO, CYBB) отмечается предрасположенность к развитию микобактериальных инфекций, в том числе туберкулеза, и их тяжелому течению [20–29]. Повышенный риск развития туберкулеза замечен также у пациентов, находящихся на цитокиновой (анти-TNF) терапии [30, 31]. Антимикобактериальная активность макрофагов мышей зависит от продукции клетками активных форм кислорода и азота, которая в свою очередь активируется под действием цитокинов IFNγ и TNFα [32–37].

Совокупность приведенных данных легла в основу концепции, согласно которой лимфоциты Th1 являются основными «активаторами» макрофагов и медиаторами протекции при туберкулезной инфекции. Имеющиеся данные указывают, что отсутствие ответа Th1 приводит к развитию туберкулеза, но не означают, что развитие туберкулеза всегда связано с дефицитом ответа Th1. Более того, серии экспериментальных исследований и клинических наблюдений последних лет поставили под сомнение наличие тесной взаимосвязи между развитием туберкулеза и дефицитом Th1/IFNγ.

Отсутствие корреляции между уровнем протекции и ответом Th1 в эксперименте

У мышей, вакцинированных БЦЖ и зараженных Mycobacterium tuberculosis (Mtb), уровень БЦЖ- индуцированной защиты не был связан с уровнем синтезируемого CD4⁺-лимфоцитами IFNγ [38, 39]. В работах нескольких групп было показано, что CD4⁺-лимфоциты, полученные от мышей IFNγ^-/- и дифференцированные в Th1-поляризующих условиях, способны обеспечивать контроль размножения Mtb как in vitro [40], так и при адаптивном переносе in vivo [41, 42]. Таким образом, у мышей контроль над размножением Mtb может осуществляться достаточно эффективно и в отсутствие IFNγ.

В отличие от контроля над размножением Mtb, защита от развития патологических реакций в легочной ткани, по-видимому, требует присутствия IFNγ. В работе Nandi & Behar [42] адаптивный перенос CD4⁺ IFNγ^-/--лимфоцитов мышам RAG^-/-, инфицированным Mtb, защищал реципиентов от размножения Mtb так же эффективно, как и перенос лимфоцитов CD4⁺ от мышей дикого типа (продуцирующих IFNγ), однако в отличие от последних не защищал мышей от развития патологических реакций в легких и гибели, из чего можно сделать вывод об IFNγ как необходимом факторе протекции. Авторы связали протективную активность IFNγ с регуляцией воспаления, снижением индукции «патологических» Th17 и нейтрофильной инфильтрации легких. В то же время, в недавних исследованиях группы авторов под руководством D. Barber было продемонстрировано, что чрезмерно высокая продукция IFNγ сама по себе может оказывать повреждающий эффект и ускоренную гибель мышей, инфицированных Mtb [43, 44].

Таким образом, экспериментальные исследования последних лет свидетельствуют, что роль ответа Th1/ IFNγ при туберкулезе может быть более сложной, чем «простая» активация антимикобактериальной активности макрофагов, и во многом определяется способностью организма контролировать уровень воспалительных реакций, развиваемых в ответ на инфекцию. При этом четкой корреляции между уровнем вакцин-индуцированного ответа Th1/IFNγ и протекцией против экспериментальной туберкулезной инфекции не выявлено.

Противоречивость сведений о вкладе Th1/IFNγ в протективный противотуберкулезный ответ у человека

Несмотря на приведенные выше данные о том, что контроль над размножением Mtb у мышей может осуществляться достаточно эффективно и в отсутствие IFNγ основная концепция рассматривает IFNγ как фактор активации макрофагов и инициатор цепи «IFNγ – индукция iNOS – продукция активных форм азота – подавление роста Mtb». Однако эта цепочка, по-видимому, не характеризует процессы, происходящие в макрофагах человека: по данным нескольких исследовательских групп, в макрофагах человека IFNγ не стимулирует образование активных форм азота и не вызывает существенного подавления размножения Mtb [33, 45, 46]. Интересно также, что не обнаружено ассоциации между развитием туберкулеза и полиморфизмом генов сигнального пути IFNγ (по результатам анализа 20 генов в образцах, полученных от 23 больных туберкулезом и 46 здоровых доноров и анализа экзонов гена IFNGR1 в 1999 образцах больных туберкулезом и 2589 контрольных образцах) [47].

Один из наиболее распространенных подходов к анализу участия различных иммунных реакций в протективном противотуберкулезном ответе у людей — сопоставление ответа у больных туберкулезом и людей, имевших длительный контакт с больными, но не заболевших туберкулезом (с признаками наличия латентной туберкулезной инфекцией (ЛТИ) или без таковых). Результаты подобных сравнительных исследований неоднозначны. В части работ сообщается о пониженном содержании Mtb-специфичных лимфоцитов Th1 и пониженном уровне продукции IFNγ у больных ТБ, что расценивается как указание на вклад данных типов ответа в защиту от развития ТБ [48–52]. Однако в других работах процентное содержание IFNγ-продуцирующих клеток и уровень продукции IFNγ и TNFα у больных туберкулезом были выше, чем у людей с ЛТИ, контактирующих и здоровых доноров [53–55]. В наших исследованиях уровень антиген-стимулированной продукции IFNγ был выше у больных туберкулезом по сравнению с людьми, находящимися в контакте с больными, и людьми с ЛТИ, а также у больных активным туберкулезом по сравнению с пациентами, имеющими остаточные посттуберкулезные изменения в легочной ткани [56]. Нами также было показано, что в группе больных с впервые выявленным туберкулезом по сравнению с людьми с ЛТИ, «контактирующими» и здоровыми донорами выше процентное содержание CD4⁺-лимфоцитов, продуцирующих IFNγ и TNFα [57]. Снижение ответа Th1 наблюдается, как правило, у больных с длительным течением туберкулезного процесса и, по- видимому, является вторичным [58].

Другим подходом, который можно использовать для оценки вклада реакций иммунитета в протективный противотуберкулезный иммунитет, является сравнение иммунологических параметров у больных туберкулезом с различным течением заболевания. Подход основан на тщательной оценке тяжести проявлений туберкулеза у каждого включенного в исследование пациента. Для оценки тяжести заболевания нами были выбраны следующие его проявления: клиническая форма туберкулеза (туберкулема, инфильтративный, очаговый, кавернозный и фиброзно-кавернозный, диссеминированный), распространенность процесса в легких (количество сегментов и долей легкого, затронутых патологией), степень деструкции легочной ткани (количество и размер очагов деструкции), наличие и уровень бактериовыделения, клиническая тяжесть заболевания (оценивается по температуре и другим признакам интоксикации). В корреляционном и кластерном видах анализа тяжесть указанных проявлений заболевания оказалась не связанной с уровнем ответа Th1 (т. е. процентным и абсолютным содержанием лимфоцитов CD4, продуцирующих IFNγ, TNFα, IL2, их различных комбинаций, уровнем антиген-индуцированной продукции IFNγ в тесте QuantiFERON®-TB gold) [56, 57]. Таким образом, можно сделать вывод, что у большинства людей уровень ответа Th1 не влияет ни на исход инфицирования (развитие заболевания или протекцию от него), ни на течение туберкулезного процесса. Это, по-видимому, связано с тем, что в отсутствие грубых дефектов (таких, как существенное снижение количества лимфоцитов CD4 при инфицировании ВИЧ или мутации в генах цепи IL12/ IFNγ) организм хозяина способен генерировать ответ Th1 на уровне, достаточном для обеспечения защиты, и количественные индивидуальные различия в уровне данного ответа не оказывают существенного влияния на исход инфицирования.

С данным выводом согласуются и результаты прямых исследований взаимосвязи между вакцининдуцированным уровнем ответа Th1 и эффективностью протективного иммунитета. Так, у детей, вакцинированных БЦЖ при рождении, через 10 недель после вакцинации определяли содержание БЦЖ-специфичных лимфоцитов CD4, CD8 и γδ-Т-клеток, продуцирующих IFNγ, TNFα, IL2 и IL17 [59]. Последующие наблюдения за вакцинированными в течение двух лет позволили выделить из них группу детей с неэффективной защитой, у которых развился туберкулез, и группу детей с эффективной протекцией, у которых туберкулез не развился, несмотря на контакт с больными туберкулезом. Указанные группы не различались по процентному содержанию и цитокиновому профилю Mtb-специфичных Т-лимфоцитов, возникших в ответ на вакцинацию, из чего авторы сделали вывод, что IFNγ-продуцирующие CD4⁺-лимфоциты, индуцированные вакцинацией БЦЖ, не могут служить маркером эффективности вакцины [59].

ВЫВОДЫ

Имеющиеся данные позволяют сделать вывод, что уровень ответа Th1/IFNγ отражает активность туберкулезного процесса, а не уровень защиты. Это в свою очередь означает, что ответ Th1 не может служить маркером защиты и рассматриваться в качестве показателя, позволяющего хотя бы предварительно оценивать потенциальную эффективность кандидатных вакцин. К сожалению, до настоящего времени оценка ответа Th1 используется в качестве основного (а зачастую единственного) критерия иммуногенности и потенциальной эффективности разрабатываемых противотуберкулезных вакцинных препаратов. Поиск новых маркеров протекции активно продолжается. Ряд работ уже продемонстрировал зависимость вакцининдуцированной защиты от наработки лимфоцитов Th17 [60–63]; в клинических исследованиях в качестве нового коррелята протекции была предложена популяция так называемых неклассических лимфоцитов Th1 [64–66]. Валидация этих данных и поиск других надежных маркеров защиты являются важным условием создания и тестирования противотуберкулезных вакцин.