פתוגנזה של שחפת

התפתחות דלקת שחפת תלויה בתגובתיות האורגניזם ובמצב ההגנה שלו, בארסיות של חיידקי שחפת ובמשך הישארותם בריאות. פעולתם של גורמים שונים בתהליך הזיהומי יכולה להסביר את המגוון הרב של תגובות רקמתיות ותאיות של מחלקת הנשימה, שבהן שינויים ספציפיים משולבים עם שינויים לא ספציפיים, ומשפיעים בצורה כזו או אחרת על הביטוי והתוצאה של התהליך העיקרי.

כל שלב הוא מערכת מורכבת של שינויים מבניים במערכות גוף שונות ובאיברי נשימה, המלווים בשינויים עמוקים בתהליכים מטבוליים, בעוצמת התגובות המטבוליות של מחלקת הנשימה, ומשתקפים במצב המורפו-תפקודי של האלמנטים התאיים והלא-תאיים שלו. חשיבות רבה היא לחקר המנגנונים המוקדמים ביותר של התפתחות דלקת שחפת, שנקבעו בשנים האחרונות.

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

הפרעות מיקרו-סירקולציה ומצב המחסום האירו-המטי

בתוך 24 שעות לאחר מתן תוך ורידי של Mycobacterium tuberculosis לריאות של עכברים, מתרחשים שינויים אופייניים במיטת המיקרו-מחזור הדם: ניתן להבחין בהתרחבות של פרופילי רשת הנימים של כלי הדם, היווצרות בוצה של אריתרוציטים עם סידור פריאטלי של לויקוציטים פולימורפונוקלאריים. ניתוח מיקרוסקופי אלקטרונים של הציפוי האנדותל של נימים ריאתיים מגלה הפעלת פני השטח הלומינליים של התאים, סימנים להתפתחות בצקת תוך תאית עם חוסר ארגון של שלפוחיות מיקרופינוציטוטיות והתמזגותן לוואקולות גדולות. אזורים של ציטופלזמה בצקתית ונקייה של אנדותליוציטים יוצרים במקומות מסוימים בליטות בצורת מפרש, הנבדלות בכמות ובגודל בכלי דם שונים. במקרים מסוימים, נצפית קילוף מקומי של התהליכים הציטופלזמיים שלהם מהשכבה הבסיסית הבסיסית, התרופפות ועיבוי של האחרונה.

ללא קשר לשיטת החדרת מיקובקטריום השחפת, בכל ניסויי המודל ב-3-5 הימים הראשונים נצפית עלייה בחדירות המחסום האירוהמטי, כפי שמעידה הצטברות נוזלים באינטרסטיציום, התפתחות בצקת תוך תאית לא רק של אנדותליוציטים, אלא גם של אלוואולוציטים מהסוג הראשון (A1). השינויים משפיעים על התהליכים הציטופלזמיים שלהם, בהם מופיעים אזורים של ציטופלזמה שקופה ובצקתית, המסוגלת לבלוט לתוך החלל התוך-אלוואולרי.

במקומות של הכללה של שחפת מיקובקטריום והתפתחות מוקדים דלקתיים, היווצרות של הצטברויות גרנולומטוטיות ראשוניות של תאים חד-גרעיניים ולויקוציטים פולימורפונוקלאריים, A1 נקבע עם תהליכים ציטופלזמיים מעובה מאוד, במקומות הרוסים, אזורים של קרום בסיס חשוף. באלוואולוציטים רבים מהסוג השני (A2), מתרחשת נפיחות של המיקרוווילי האפיקליים, התרחבות לא אחידה של פרופילי המיטוכונדריה והרשת הציטופלזמית. היפרהידרציה של האפיתל האלוואולרי מלווה במקומות אחרים בשחרור של נוזלים, חלבוני פלזמה ואלמנטים תאיים של דלקת לחלל התוך-אלוואולרי.

מחקרים מודרניים של מיקרו-סירקולציה ביססו את התפקיד המוביל של מערכת כלי הדם בהתפתחות השלבים הראשוניים של דלקת. בהתבסס על ציטוקינים, האנדותל מפריש חומרים פעילים ביולוגית - מולקולות דבק (סלקטינים, אינטגרינים), מתווכים שונים (מטבוליטים של חומצה ארכידונית) וגורמי גדילה, רדיקלים של חמצן, תחמוצת חנקן וכו', המספקים אינטראקציה בין האנדותל לבין לויקוציטים פולימורפונוקלאריים, כמו גם בין אלמנטים תאיים אחרים של דלקת. נקבע כי L-selectin מתווך את מה שנקרא אפקט "הנויטרופיל המתגלגל", שהוא השלב הראשוני של הידבקות תאים אלה לאנדותל. סוג נוסף של סלקטין, P-selectin, לאחר השפעת היסטמין או מטבוליטים של חמצן על תאי אנדותל, מועבר לפני השטח שלהם, מה שמקל על הידבקות נויטרופילים. E-selectin מזוהה גם על פני השטח של תאי אנדותל המופעלים על ידי ציטוקינים; הוא מעורב בתהליך האינטראקציה בין האנדותל של ורידים פוסט-קפילריים לבין לימפוציטים מסוג T.

ציטוקינים המופרשים על ידי תאים חד-גרעיניים ופולי-גרעיניים גורמים לסידור מבני של שלד התא של תאי האנדותל, מה שמוביל להתכווצותם ולחדירות נימית מוגברת. בתורו, מעבר של לויקוציטים פולימורפונוקלאריים דרך דופן כלי הדם יכול להיות מלווה בנזק שלהם ובחדירות מוגברת לחלבוני נוזלים ופלזמה, ושינוי בהרכב או בפעילות של מולקולות דבק מוביל לנדידה מוגברת של מונוציטים ולימפוציטים, מה שמבטיח התפתחות נוספת של התגובה הדלקתית. הם נובעים מאיברי הנשימה בתגובה לחדירת Mycobacterium tuberculosis, ומשפיעים על כל מבני מערכת הנשימה.

במהלך היווצרותן וההבשלה של גרנולומות שחפתיות, כלומר בשלב השני של התפתחות התהליך הספציפי, גדלות הפרעות במבנה המחיצות הבין-אלוואולריות. בצקת, התפשטות תאים ופיברילוגנזה באינטרסטיציום משנים באופן משמעותי את המצב המורפו-תפקודי של אפיתל הנשימה, במיוחד ליד מוקדי התגובה הדלקתית. הפרעות בתנאי המיקרו-סביבה ובפעילות החיונית של האלוואולוציטים משפיעות לרעה על המצב התפקודי של מחסום האווירוההמטי וחילוף הגזים בריאות.

לצד השינויים שכבר צוינו במחיצות הבין-אלוואולריות באזור הבצקת, מושכים תשומת לב גם שינויים הרסניים בולטים באפיתל האלוואולרי, אשר ניתן לייחס על פני חלק משמעותי ממנו. הם משפיעים על שני סוגי האלוואולוציטים ויש להם כיוון אחד - נפיחות בצקתית של האברונים התוך-תאיים, מה שמוביל לתפקוד לקוי ולאחר מכן למוות תאי. ניתן לזהות שברי אלוואולוציטים הרוסים, כולל A2, בתוכן התוך-אלוואולרי. כאן נמצאים גם אלמנטים מקרופאגים, לויקוציטים פולימורפונוקלאריים, כמו גם מספר משמעותי של אריתרוציטים ואאוזינופילים, המשקפים את החדירות הגבוהה של רשת הנימים. בין התאים ההרוסים נקבעים חוטי פיברין וקונגלומרטים שלהם.

בנאדיות האוצרות אוויר, ניתן גם להבחין בסימני בצקת של הרקמות והמבנים התאיים של המחיצות הבין-אלוואולריות. בנוסף, על פני האפיתל האלוואולרי מתרחשים תהליכי היווצרות בועות, המשקפים את השלבים הראשוניים של הרס המחסום האווירוהמטי ו"הצפה" של הנאדיות. בשלב הסופי של התפתחות דלקת שחפתית, נצפית עלייה הדרגתית בשינויים דיסטרופיים והרסניים במרכיבים המבניים של החלקים הסופיים של הריאה, במיוחד באזורים של הפרנכימה הריאתית הגובלים במוקדים קייסוזיים-נמקיים או מוקדים של דלקת ריאות שחפתית. הפרעות מיקרו-מחזור הדם נפוצות.

מעבר טרנס-נימי של חלבוני פלזמה בדם מקדם כניסת קומפלקסים חיסוניים במחזור הדם (CIC) לתוך האינטרסטיציום של הריאה, ומקדם את התפתחותן של תגובות אימונופתולוגיות אימונולוגיות ומשניות כאחד. תפקידן של האחרונות בפתוגנזה של שחפת הוכח, והוא נגרם על ידי שקיעת CIC תוך-ריאתית, פגם במערכת הפגוציטים וחוסר איזון בייצור ציטוקינים, המווסתים אינטראקציות בין-תאיות.

שטח הפרנכימה הריאתית האווירית מצטמצם ל-30% משטח החתך, אזוריה מתחלפים עם אזורים של בצקת תוך-אלוואולרית בולטת, דיסטלקטזיס ואטלקטזיס, התרחבות אמפיזמטית של הנאדיות. למרות האופי המתקדם של התפתחות דלקת שחפתית לא מטופלת, מתרחשים תהליכים פיצוי ומשקמים בפרנכימה הריאתית נטולת מוקדים. כפי שהראו מחקרינו, באזור הפריפוקלי של הדלקת, הפעילות התפקודית של A2 מכוונת בעיקר לשמירה על שלמות האפיתל האלוואולרי, שיקום אוכלוסיית A1, הרגישה ביותר לפעולת גורמי תהליך שחפתי. עובדת השתתפותו של A2 בתהליכי התחדשות כמקור תאי לאפיתל נשימתי מוכרת כיום באופן כללי. עלייה ניכרת בפעילות ההתרבות של A2 באזורים אלה מעידה על ידי גילוי 6-10 אלוואולוציטים צעירים הממוקמים בקרבת מקום - "ניצני צמיחה" עם מבנה גרעיני אחיד ומפותח היטב, תוכן משמעותי של מיטוכונדריה ופוליריבוזומים בציטופלזמה, מספר קטן של גרגירים מפרישים. לעיתים ניתן לראות צורות מיטוטיות בתאים אלה. יחד עם זאת, אלוואולוציטים מסוג ביניים, המשקפים את הטרנספורמציה של A2 ל-A1, הם נדירים ביותר. תפקוד חילוף הגזים של האיבר נשמרת עקב היפרטרופיה אלוואולרית, היווצרות נקודות גדילה והטרנספורמציה של A2 ל-A1 באזורים מרוחקים של הפרנכימה הריאתית. גם כאן נצפים סימנים אולטרה-סטרוקטורליים של תפקוד הפרשה פעיל של A2.

נתונים אלה תואמים לתוצאות בדיקה מיקרוסקופית אלקטרונים של אפיתל אלוואולרי בחומר כירורגי. בחולים עם ריפוי של מוקדי זיהום בשחפת, נוצרים מבנים אדנומטיים הדומים לצינורות אלוואולריים. לתאים המצפים אותם יש מבנה על-על A2, תוך שמירה על גרגירי הפרשה בודדים. אופייני לכך שהטרנספורמציה של A2 ל-A1 אינה מתרחשת (לא מתגלים אלוואולוציטים מסוג ביניים), דבר שאינו מאפשר לסווג מבנים אלה כנאדיות חדשות, כפי שציינו כמה מחברים.

תהליכי שיקום האפיתל הנשימתי, היווצרות של אלוואולוציטים מעבריים, נצפים רק בפרנכימה הריאתית הרחוקה יותר, שם נקבעים גידולים גושים של אלוואולוציטים התואמים ל"ניצני צמיחה". גם כאן מתבצעת תפקוד חילופי הגזים העיקרי של הריאות, לתאי המחסום האירוהמטי יש אולטרה-מבנה מפותח היטב עם מספר רב של שלפוחיות מיקרופינוציטיות.

מחקר של מודלים שונים של דלקת שחפתית הראה כי התפתחות דלקת ספציפית בריאות קשורה לא רק לשינויים הרסניים מסוימים בחלק הנשימתי ישירות במוקדי הזיהום, אלא משפיעה על כל פרנכימה ריאתית, שם נצפים סימנים של פגיעה במיקרו-סירקולציה. חדירות מוגברת של כלי הדם של המחיצות הבין-אלוואולריות. עם התקדמות התהליך הדלקתי, תופעת הבצקת גוברת, מה שמשפיע על מצב האלוואולוציטים, במיוחד A1. לומן של אלוואולים רבים מלא חלקית או מלא בנוזל ובאלמנטים תאיים של דלקת. היפוקסיה ושינויים סיביים במחיצות הבין-אלוואולריות משפיעים על תפקוד חילוף הגזים של מחסום האווירוהמטי, ומובילים להתפתחות אי ספיקת נשימה ומוות של חיות ניסוי.

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

תפקידם של מקרופאגים בריאה

מקרופאגים ריאתיים הם מרכיב במערכת הפגוציטים המונונוגרעיניים, המשותפת לכל הגוף ומקורה בתאי גזע פלוריפוטנטיים של מח העצם. במהלך חלוקת תאי הגזע, נוצרים מונוציטים - מונובלסטים ופרומונוציטים. מונוציטים מסתובבים בדם וחודרים חלקית לרקמה הבין-רחמית של הריאות, שם הם יכולים להישאר לא פעילים למשך זמן מה. בנוכחות ממריצים להתמיינות, הם מופעלים, עוברים אל פני השטח של האפיתל הנשימתי והסימפונות, שם הם עוברים מספר שלבי התבגרות, והופכים למקרופאגים אלוואולריים וסמפונות, בהתאמה. התפקיד העיקרי של תאים אלה - ספיגה - קשור ליכולתם לבצע פגוציטוזה של חומר זר. בהיותם אחד הגורמים לעמידות הטבעית של הגוף, הם מגנים על אותם אזורים בריאות שבאים הראשונים במגע עם חיידקים וחומרים אביוגניים, כלומר הם שומרים על סטריליות של רירית האפיתל של הריאות לכל אורכה. רוב החומר הזר, כמו גם שברי יסודות תאיים שנהרסו, מתעכלים כמעט לחלוטין לאחר צימוד של החלל הפגוזומלי של המקרופאג (נקרופאג, המוסידרופאג) עם ליזוזומים המכילים אנזימים פרוטאוליטיים. מקרופאגים ריאתיים מאופיינים בתכולה גבוהה של פוספטאז חומצי, אסטראז לא ספציפי, קתפסינים, פוספוליפאז A2 ואנזימי מעגל קרבס, ובמיוחד סוקצינט דהידרוגנאז. יחד עם זאת, ידוע כי פתוגנים של מספר מחלות זיהומיות, ומעל הכל M. tuberculosis, יכולים להתקיים זמן רב בציטופלזמה של מקרופאגים אלוואולריים, מכיוון שיש להם דפנות תא עמידות ביותר המתנגדות לפעולת אנזימים ליזוזומלים. בניסויי מודל בבעלי חיים שלא טופלו, למרות ההפעלה הבולטת של פוספטאז חומצי והידרולאזות אחרות, ניתן לראות פעילות פרוליפרטיבית מסוימת של Mycobacterium tuberculosis ויצירת צבירים קטנים דמויי מושבה על ידי הפתוגן בציטופלזמה של מקרופאגים אלוואולריים.

פעילות מיקרוביאלית נמוכה של מקרופאגים ריאתיים קשורה למאפיינים ספציפיים לאיברים של פגוציטים, מכיוון שהם מתפקדים בסביבה עם תכולת חמצן גבוהה. תהליכי אנרגיה בציטופלזמה שלהם נתמכים בעיקר על ידי זרחון חמצוני של ליפופרוטאינים, אשר לקטבוליזם שלו קשורה אחת הפונקציות העיקריות של תאים אלה, שהם חלק ממערכת פעילי השטח הריאתיים. מיצוי אנרגיה, לוקליזציה של תהליכים חמצוניים משפיעים על מערכת המיטוכונדריה, שהתפתחותה מתואמת עם המצב התפקודי של הפגוציט. כאן ממוקמת גם סופראוקסיד דיסמוטאז - אנזים הגנה נוגד חמצון המזרז את הפירוק של חמצן סינגלטי הנוצר במהלך מעבר אלקטרונים לאורך שרשרת הנשימה. זה מבדיל באופן מהותי בין מקרופאגים ריאתיים לבין לויקוציטים פולימורפונוקלאריים, המקבלים חמצן וביו-אנרגיה בעיקר עקב גליקוליזה. במקרה האחרון, פירוק המצע מתרחש ישירות בציטוזול, וחמצן מופעל ומי חמצן הנוצרים בעזרת מיאלופרוקסידאז מהווים את הפוטנציאל הבקטריאלי העיקרי לפעולה על חיידקים.

ניתן לראות ביו-קוטידיות נמוכה של מקרופאגים ריאתיים כמעין מחיר להסתגלות לתנאי תפקוד אירוביים. לכן, ככל הנראה, הם נלחמים במיקוביקטריה של שחפת יחד עם לויקוציטים פולימורפונוקלריים ומונוציטים של אקסודאט (הם נקראים גם מקרופאגים דלקתיים). חשוב מבחינה פתוגנית הוא שלא כל מקרופאגי הריאה שלכדו מיקובקטריה של שחפת מוסרים מהריאות עם סחיפה של חומר פעיל שטח והפרשה של הסימפונות - חלקם מתפתחים באינטרסטיציום, שהוא הגורם להיווצרות צבירי תאים אופייניים - גרנולומות.

עם כניסתם לאינטרסטיציום העשיר בכלי דם, מקרופאגים ריאתיים עם פגוציטוזה לא שלמה מתחילים לייצר ציטוקינים דלקתיים, המפעילים את האנדותל הסמוך. על קרומי האחרון, הביטוי של אימונוגלובולינים עולה, בעזרתם מתבצעת הידבקות סלקטיבית של מונוציטים. לאחר שעזבו את מיטת כלי הדם, תאים אלה הופכים למקרופאגים אקסודטיים, המייצרים מתווכים דלקתיים, המושכים לא רק תאים חד-גרעיניים, אלא גם תאים רב-גרעיניים למוקד.

במקביל, הסיגנל להתפתחות תגובה גרנולומטוטית מגיע מלימפוציטים מסוג T רגישים - גורמים של רגישות יתר מסוג מאוחר. בין הלימפוקינים שתאים אלה מתחילים לייצר, הגורם המעכב את נדידת המונוציטים ו-IL-2 הם בעלי חשיבות רבה לגרנולומטוגנזה. הם מאיצים את הזרימה ומקבעים מונוציטים באתר ההדבקה, מווסתים את הפיכתם למקרופאגים פגוציטים, מפרישים ומציגי אנטיגן.

יש להדגיש כי, בהיותה מנגנון הגנה תאית של איברי הנשימה מפני חדירת הפתוגן, התגובה הגרנולומטוטית של הריאות בדלקת שחפתית משקפת בסופו של דבר את כישלונם של פגוציטים חד-גרעיניים להילחם במיקוביקטריה של שחפת. לכן, מקרופאגים נאלצים להתרבות ללא הרף (להגדיל את מספר האוכלוסיות) ולהתמיין לפגוציטים גדולים יותר (להגביר את איכות הפרוטאוליזה), שהם תאים ענקיים מסוג גוף זר. בפגוזומים של האחרונים, תחת מיקרוסקופ אלקטרונים, ניתן לראות לא רק מיקובקטריה של שחפת, אלא גם תאים אפופטוטיים גדולים, שברי לויקוציטים פולימורפונוקלאריים שנהרסו. יחד עם זאת, הסימנים האולטרה-סטרוקטורליים של פעילות פרוטאוליטית (מידת ההתפתחות של המנגנון הליזוזומי) בפגוציטים כאלה ליחידת שטח של הציטופלזמה אינם שונים באופן משמעותי מאלה חד-גרעיניים. בהקשר זה, מקרופאגים של הריאות מושכים ללא הרף לויקוציטים פולימורפונוקלאריים, בעלי תכונות ביוצידיות גדולות יותר, לנגע. הפעלת האחרון מלווה בשחרור של כמות משמעותית של הידרולאזות וחומרים מחמצנים לסביבה החוץ-תאית, מה שמוביל לפירוק רקמות וליצירת מסות קייסיות במרכז הנגע.

הפרעות מטבוליות בולטות ביותר נצפות בחולים עם צורות מתקדמות חריפות של שחפת ריאתית, המתרחשות עם דומיננטיות של תגובה דלקתית אקסודטיבית ואלטרנטיבית, ומהלך הצורות המתקדמות של שחפת ריאתית מאופיין, ככלל, בדיכוי חיסוני מובהק של תאי T. דיכוי חסינות תאי T, לימפופניה בולטת מובילה לשיבוש אינטראקציות בין-תאיות, עיכוב התגובה הגרנולומטוטית.

מחסור במונוציטים ולימפוציטים מופעלים, בשילוב עם חוסר היכולת המורפו-תפקודית שלהם, עשוי להיות תוצאה של אפופטוזיס מוגבר. חוסר האיזון בציטוקינים המתרחש במקרים כאלה עשוי לשמש כסמן לפגם במערכת החיסון. לתהליך האפופטוזיס מאפיינים מורפולוגיים אופייניים: עיבוי כרומטין בקרום הגרעין, התפרקות הגרעין, היווצרות שברי תאים (גופים אפופטוטיים) ופגוציטוזה שלהם על ידי מקרופאגים.

הייחודיות של תפקודם של מקרופאגים ריאתיים קשורה ליכולתם לא רק לבצע פגוציטוזה, אלא גם לייצר מספר רב של ציטוקינים הדרושים להפעלה ולוויסות של תגובות ותהליכים חוץ-תאיים רבים המתרחשים במוקד דלקת השחפת. בעזרתם, מתבצעת ויסות עצמי של התחדשות והתמיינות של תאים חד-גרעיניים, אינטראקציות בין-תאיות נבנות בתנאים של תהליך ספציפי והתחדשות.

המתווך האוניברסלי של אינטראקציות בין-תאיות הוא IL-1, שמטרתו לימפוציטים, לויקוציטים פולימורפונוקלאריים, פיברובלסטים, אנדותליוציטים ואלמנטים תאיים אחרים. במקביל, תפקוד ההפרשה של מקרופאגים ריאתיים מבוסס על עקרונות של ויסות עצמי, כאשר אותו תא מפריש לא רק ווסתים של תהליכים חוץ-תאיים, אלא גם מעכבים החוסמים את פעולתם. מקרופאגים מפרישים נבדלים באופן משמעותי ממקרופאגים פגוציטים בארגון האולטרה-מבני שלהם. הם כמעט ולא מכילים וואקולות פגוזומליות וליזוזומים משניים, אך יש להם מנגנון שלפוחיות מפותח וסימני הפרשה אולטרה-מבניים אחרים. הם באים לידי ביטוי טוב במיוחד בתאי אפיתלואידים, שהם מקרופאגים מפרישים היפראקטיביים.

שלבים מסוימים של התמיינות של מקרופאגים ריאתיים ניתנים למעקב ברור תחת מיקרוסקופ אור ובמיוחד מיקרוסקופ אלקטרונים בחומר השטיפה הברונכו-אלוואולרית. בהתאם לארגון המבני של הגרעין והציטופלזמה, נקבעים ביניהם תאים חד-גרעיניים צעירים, לא מופעלים וביוסינתטיים, כמו גם מקרופאגים פגוציטים ומפרישים בוגרים. תאים צעירים, לא מופעלים (בקוטר 15-18 מיקרומטר) מהווים בדרך כלל כחמישית מכלל יסודות המקרופאגים. יש להם גרעין עגול עם קווי מתאר חלקים: הציטופלזמה היא בזופילית חלשה, ואינה מכילה תכלילים. תחת מיקרוסקופ אלקטרונים, פרופילים נדירים של הרשת הציטופלזמית והמיטוכונדריה, מספר גרגירים קטנים דמויי ליזוזום וריבוזומים חופשיים נראים בתאים אלה.

מקרופאגים ביוסינתטיים מופעלים גדולים יותר בגודלם (קוטר 18-25 מיקרומטר), הגרעין מאופיין בקווי מתאר גליים ובנוקלאולוס מובהק. יש להם ציטופלזמה בזופילית, המכילה תעלות ארוכות מפותחות של רשת ציטופלזמית גרגירית ופוליזומים רבים. אלמנטים של הקומפלקס הלמלרי מזוהים בו זמנית בשניים או שלושה אזורים, שבהם מצטברים ליזוזומים ראשוניים. ליזוזומים משניים מיוצגים על ידי תכלילים בודדים; פגוזומים מזוהים לעיתים רחוקות, דבר המשקף את מוכנות התא לתפקוד פגוציטי.

קוטר המקרופאגים הריאה הבוגרת משתנה במידה רבה (30-55 מיקרומטר), בהתאם לפעילות ולכיוון התפקודי של התאים. הגדלים הגדולים ביותר אופייניים למקרופאגים עם סימנים מבניים של פגוציטוזה בולטת. פני השטח של תאים כאלה יוצרים מיקרו-גידולים רבים ופסאודופודיה ארוכה. הגרעין הסגלגל או העגול ממוקם לעתים קרובות בצורה א-מרכזית, בעל קווי מתאר גליים. כמות משמעותית של כרומטין מרוכז נמצאת ליד קרום הגרעין, הגרעין קטן (1-1.2 מיקרומטר). תכלילים, תעלות קצרות של הרשת הציטופלזמית הגרגירית, ציסטרנות ווואקולות של הקומפלקס הלמלרי, וריבוזומים חופשיים נקבעים בציטופלזמה. התאים מכילים מספר משמעותי של מיטוכונדריה, ליזוזומים ראשוניים (0.5-1 מיקרומטר) ומשניים (1.2-2 מיקרומטר), כמו גם וואקולות פגוזומליות המשתנות בגודל ובמספר. האחרונים מכילים שברי יסודות תאיים הרוסים ומיקובקטריה של שחפת ("נקרופאגים", "המוסידרופאגים"), תכלילים למלריים בעלי אופי פוספוליפידי ("פוספוליפופאגים") ו/או גרגירי שומן ניטרלי ("ליפופאגים"), חלקיקי אבק, שרף טבק, קאולין ("קוניופאגים", "מקרופאגים של מעשן").

בנוכחות אובייקט פגוציטוזה קבוע, מופיעים מקרופאגים רב-גרעיניים (בקוטר של יותר מ-70 מיקרומטר) עם חמישה גרעינים או יותר. תאי גוף זר אופייניים - השלב הסופי של התמיינות מקרופאג עם תפקוד פגוציטי - נקבעים בגרנולומות וברקמת גרנולציה של מוקדי שחפת. מקרופאגים ריאתיים עם פעילות הפרשה בולטת (בקוטר של 25-40 מיקרומטר) בדרך כלל אינם בעלי פסאודופודיה אופיינית. ניתן להשוות את אופי פני השטח לחריץ תחרה דק שנוצר על ידי גידולים מיקרו-תולעים רבים וקצרים יחסית. הגרעין העגול או הסגלגל מכיל כמות קטנה של כרומטין מרוכז, גרעין גדול וצלול (1.5-2 מיקרומטר). הציטופלזמה השקופה כמעט ואינה מכילה תכלילים גדולים. תעלות קצרות של רשת הציטופלזמה הגרגירית מיוצגות על ידי פרופילים בודדים, בעוד שאלמנטים מפותחים היטב של הקומפלקס הלמלרי הם וואקולות ושלפוחיות רבות עם תוכן שקוף לאלקטרונים או אוסמיופילי. אותם מבנים מתגלים באקטופלזמה, שם הם מתמזגים ישירות עם הפלסמלמה. אפילו אצל מעשנים ארוכי טווח, שבהם כל התאים הפגוציטיים מכילים תכלילים אופייניים של זפת טבק, למקרופאגים המפרישים יש מספר קטן של ליזוזומים משניים ותצורות דמויות פגוזום יחיד, כלומר הם כמעט ולא סופגים חומר זר. מקרופאגים עם סימנים אולטרה-סטרוקטורליים של פעילות הפרשה בתנאים רגילים מהווים לא יותר מ-4-8% מהשטיפה הברונכו-אלוואולרית. מכיוון שתפקודם של תאים אלה קשור לחילוף חומרים, סינתזה ושחרור של חומרים פעילים ביולוגית רבים לסביבה החוץ-תאית, כל הפרעה במנגנוני ההגנה הספציפית והלא ספציפית מובילה לעלייה במספרם, להיווצרות מקרופאגים עם פוטנציאל הפרשה מוגבר - תאי אפיתליואידים. הם יוצרים סימפלסטים או, כתוצאה מחלוקה מיטוטית לא שלמה, הופכים לתאי פירוגוב-לנגהנס רב-גרעיניים אופייניים - ההתמיינות הסופית של מקרופאג עם פעילות הפרשה.

בהתאם להתנגדות הגוף, אופי הפעולה ותנאי המיקרו-סביבה, לתהליכי הטרנספורמציה של הצטברות הפעילות הפגוציטית, הפרשית או מציגת אנטיגן יש מאפיינים משלהם. הוכח כי חישוב האחוז היחסי של סוגי מקרופאגים מורפופונקציונליים בשטיפה ברונכו-אלוואולרית (קביעת נוסחת המקרופאג) מסייע באבחנה מבדלת של שחפת וגרנולומטוזיס ריאתי אחר, ומאפשר להעריך את יעילות הטיפול האתיוטרופי.

היחס בין מספר המקרופאגים הריאה הפגוציטיים והסינתטיים באופן פעיל לא רק משקף את אופי תגובת הרקמה באזור דלקת השחפת, אלא יכול לשמש כאינדיקטור לפעילות התהליך הפתולוגי. בעיית השלמת הפגוציטוזה בשחפת נותרה גם היא רלוונטית. תוצאות המחקרים שלנו על חומר ניסיוני וקליני מראות כי תוצאת האינטראקציה בין פגוציטוזה לפתוגן תלויה במצב התפקודי של המקרופאג ובתכונות הביולוגיות של המיקרואורגניזם.

מצב מערכת חומרים פעילי שטח

הישגי הכיוון הניסויי והתיאורטי בחקר חומרים פעילי שטח ריאתיים אפשרו לגבש תפיסה מודרנית של חומר פעיל שטח כמערכת רב-מרכיבית של יסודות תאיים ולא תאיים, אשר אחדותם המבנית והתפקודית מבטיחה ביומכניקה תקינה של נשימה.

עד כה, הצטבר כמות מסוימת של חומר עובדתי, המעיד לא רק על יכולות ההסתגלות המשמעותיות של מערכת הפעילי שטח בתנאים של ארגון מחדש עמוק של אוורור ריאתי והמודינמיקה, אלא גם על הרגישות הבולטת של מרכיביה לגורמים שליליים רבים של תהליך השחפת, שאופיים הספציפי נקבע על ידי משך הישארות הפתוגן, מהלך הגלי של התהליך והפרעות עמוקות במיטת המיקרו-מחזור הדם. השינויים שנצפו במקרה זה משפיעים לא רק על אזורי היווצרות מוקדי זיהום, אלא גם על אזורים מרוחקים ומתפקדים באופן פעיל של הפרנכימה הריאתית. בהקשר זה, חשוב ביותר להעריך את התועלת המורפו-תפקודית של רכיבים שונים של מערכת הפעילי שטח, כדי להדגיש את השינויים שניתן להשתמש בהם לאבחון הפרעות תלויות פעילי שטח של תפקוד הנשימה ולתיקונן בזמן.

הסימנים המוקדמים ביותר להרס חומר פעיל שטח ריאתי ניתן לראות בניסויי מודל באמצעות שיטות קיבוע ריאתיות מיוחדות. בשלב הראשוני של התפתחות דלקת שחפתית, הם מקומיים באופיים ומתבטאים בעיקר באזורי בצקת תוך-אלוואולרית. תחת מיקרוסקופ אלקטרונים ניתן לראות שלבים שונים של קילוף והרס של הסרט החיצוני - קרום חומר הפעיל שטח על ידי נוזל בצקתי. שינויים אלה באים לידי ביטוי במלואם במוקדי דלקת שחפתית, כאשר חומר החומר הפעיל שטח שנהרס נקבע בכל מקום בהרכב התוכן התוך-אלוואולרי.

השינויים הנצפים ברירית החוץ-תאית של הנאדיות מתרחשים במוקדים של דלקות ריאות חיידקיות שונות. במקרה זה, חלק מ-A2, בעיקר בנאדיות הפריפוקליות, מבצע ייצור מפצה של חומרים פעילי שטח. תמונה שונה נצפית באיברי הנשימה במהלך התפתחות דלקת שחפתית, מכיוון שלפתוגן יש השפעה שלילית על תהליכי הסינתזה של חומרים פעילי שטח תוך-תאיים. החדרה ישירה של חיידקי שחפת לריאה של כלבים (ניקור חזה) הראתה כי חוסר ארגון של הרשת הציטופלזמית ופרופילי המיטוכונדריה נצפה ב-A2 כבר ב-15-30 הדקות הראשונות; לאחר מספר שעות, האלבאולוציטים נהרסים לחלוטין באתר ההדבקה. התפתחות מהירה של מחסור בחומרים פעילי שטח מובילה לקריסת הנאדיות ולהתפשטות מהירה של התהליך הדלקתי לפרנכימה שמסביב. בנאדיות הסמוכות למוקדים, שולטים תאים צעירים קטנים של A2 עם גרגירי הפרשה קטנים בודדים או תאים גדולים עם סימנים של ואקואוליזציה של מבנים תוך-תאיים, לעיתים עם ציטופלזמה הרוסה לחלוטין. באותם אלוואולוציטים שבהם ישנם אלמנטים מפותחים של הרשת הציטופלזמית והקומפלקס הלמלרי, מתגלים גופי למלר אוסמיופיליים ענקיים (GLB), דבר המצביע על עיכוב (עיכוב) בשחרור של חומר פעיל שטח תוך תאי אל פני השטח של הנאדיות.

מידול מתמטי של תפקוד ההפרשה של A2 בפרנכימה ריאתית נטולת מוקדים עם עומס תפקודי מוגבר הראה שלמרות העלייה בנפח ובצפיפות המספרית של גרגירי הפרשה בוגרים, פוטנציאל הרזרבה של האוכלוסייה לא השתנה באופן משמעותי. נמצא כי בתנאים של חדירות וסקולרית מוגברת, התפתחות היפוקסיה ושינויים סיביים במחיצות הבין-אלוואולריות, איזון תהליכי היווצרות והתבגרות של OPT מופרע לכיוון הדומיננטיות של האחרון. התבגרות מואצת של OPT מובילה לעיתים קרובות לעלייה בחומר השקוף לאלקטרונים של המטריצה בהרכב גרגירי ההפרשה, בעוד שתכולת החומר הפעיל שטח אוסמיופילי בהם עשויה להיות חסרת משמעות; החומר הלמלרי של חומרים פעילי שטח ארוז באופן רופף, ותופס רק 1/3-1/5 מנפח גרגיר ההפרשה. את הופעתם של מספר משמעותי של A2 עם OPT ריק ניתן להסביר על ידי שיבוש השלבים הראשוניים של היווצרות הפרשה. לתאים כאלה יש בדרך כלל סימני הרס אולטרה-סטרוקטורליים (ניקוי המטריצה הציטופלזמית, נפיחות בצקתית של המיטוכונדריה, צינורות הרשת הציטופלזמית והקומפלקס הלמלרי), דבר המצביע על ירידה בתהליכי ייצור החומרים הפעילי שטח התוך-תאיים.

אופייני לכך שהירידה בסינתזה של פוספוליפידים פעילי שטח מלווה בהופעת גרגירי ליפידים ניטרליים בציטופלזמה של A2. השתקפות הולמת של הפרעות מטבוליזם ליפידים בריאה המושפעת משחפת של חיות ניסוי ובני אדם היא הצטברות של מקרופאגים-ליפוגים (תאי קצף) בדרגות שונות של בגרות בנאדיות ובחומר השטיפה הסימפונות-אלוואולרי. במקביל, נצפית עלייה אמינה בתכולת הליפידים הניטרליים וירידה בשיעור הפוספוליפידים הכוללים בנוזל השטיפה.

אחד הסימנים המוקדמים להרס חומרים פעילי שטח בניסוי ובתמונה הקלינית של שחפת של איברי הנשימה הוא אובדן היכולת של קרומי הנשימה ליצור מבנים של חומר רזרבי. במקום זאת, על פני השטח של הנאדיות, בפגוזומים של מקרופאגים אלוואולריים וישירות בחומר של שטיפת ברונכו-אלוואולרית, ניתן לראות קרומים מעוותים לכדורים ("כדורי שכבה ענקיים") ללא הארגון התלת-ממדי האופייני. עומק השינויים ההרסניים במערכת חומרים פעילי שטח מתבטא גם בתדירות הגילוי של A2 שנפלט בשטיפה. נתונים אלה מתואמים עם תוצאות מחקרים ביוכימיים ופיזיקוכימיים של חומרים פעילי שטח ריאתיים.

בהתחשב בכל המאפיינים שזוהו, נבדלות כיום שלוש דרגות של הפרעותיה כדי לאפיין את מצב מערכת הפעילי שטח: קלה, חמורה, נפוצה. האחרונה משקפת סיכון מוגבר לפתח אי ספיקת נשימה תלוית פעילי שטח בחולים עם צורות הרסניות נרחבות של המחלה.

תוצאות המחקרים מראות כי הבסיס להפרעות המתרחשות במערכת הפעילי שטח של הריאות במהלך שחפת הם תהליכים הקשורים לעלייה בחדירות מחסום הדם-אוויר:

• נזק לחומר פעיל שטח על פני השטח של האלוואולות;
• שינויים מטבוליים ונזק ל-A2;
• שיבוש המנגנונים לסילוק פסולת של חומר פעיל שטח מהאלוואולי.

במקביל, מחקרים קבעו כי המנגנון הציטולוגי העיקרי התומך בפוטנציאל התפקודי של מערכת החומרים הפעילי שטח בריאה, המשתנה על ידי דלקת שחפתית, הוא עלייה במספר A2 היפרטרופיה, בעיקר בפרנכימה הריאה המרוחקת מהמוקד הספציפי.

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

היבטים גנטיים של רגישות לשחפת

לפני שנתחיל בניתוח מצב המחקר הנוכחי בתחום מנגנוני החסינות נגד שחפת ואימונגנטיקה של שחפת, אנו רואים לנכון להתעכב על כמה עמדות כלליות.

• ראשית, ידוע כי מיקובקטריות מתרבות ונהרסות בעיקר במקרופאגים. מעט מאוד נתונים (והם סותרים) מצביעים על כך שישנם גורמים שיכולים להרוס מיקובקטריות באופן חוץ-תאי.
• שנית, אין ראיות משכנעות לכך שמערכת הפגוציטים של נויטרופילים ממלאת תפקיד משמעותי בהגנה מפני זיהום בשחפת.
• שלישית, אין ראיות משכנעות לכך שנוגדנים נגד שחפת יכולים להשמיד מיקובקטריה באופן חוץ-תאי או לקדם את השמדתם התוך-תאית במקרופאגים או בכל סוגי תאים אחרים.
• רביעית, יש מספר רב של עובדות התומכות בעמדה שהחוליה המרכזית בחסינות נגד שחפת היא לימפוציטים מסוג T וכי הם מפעילים את השפעתם הרגולטורית דרך מערכת הפגוציטים.
• חמישית, ישנן עדויות רבות לכך שגורמים תורשתיים ממלאים תפקיד משמעותי בזיהום בשחפת.

הנתונים המצביעים על תפקידם החשוב של גורמים גנטיים ברגישות לשחפת בבני אדם משכנעים למדי. ראשית, הדבר מתבטא בעובדה שעם שיעור זיהום גבוה במיוחד של M. tuberculosis (כשליש מאוכלוסיית המבוגרים בכדור הארץ), המחלה מתפתחת רק בחלק קטן מהאנשים. הדבר מתבטא גם ברמות הרגישות השונות לזיהום בקבוצות אתניות שונות ובאופי התורשה של הרגישות והעמידות לשחפת במשפחות עם מקרים מרובים של המחלה. לבסוף, עדות לעמדה זו היא ההתאמה המוגברת משמעותית בין הופעת שחפת המתבטאת קלינית בתאומים מונוזיגוטים (זהים) בהשוואה לתאומים דיזיגוטים.

בדיקות גנטיות מסורתיות לגילוי שחפת

תפקידו של קומפלקס ההיסטוקומפטביליות העיקרי ו-NRAMP*

זיהוי גנים והאללים שלהם, שביטויים קובעים רגישות או עמידות לשחפת, לא רק יאפשר תובנה מעמיקה לגבי מנגנוני החסינות הבסיסיים והתפתחות התהליך הפתולוגי בשחפת, אלא גם יקרב למציאות את השימוש בשיטות טיפוס גנטי לזיהוי אנשים בקרב אנשים בריאים עם סיכון מוגבר גנטית לחלות בשחפת, דבר המחייב אמצעי מניעה בעדיפות עליונה, ובפרט גישה מיוחדת לחיסון.

* - חלבון מקרופאג' הקשור לעמידות טבעית - חלבון מקרופאג' הקשור לעמידות טבעית.

קיים מספר משמעותי של מחקרים ניסויים המראים את תפקידן של מספר מערכות גנטיות וגנים בודדים (H2, BCG1, Tbc1, xid וכו') בעמידות (רגישות) לשחפת בעכברים. בבני אדם, הגנים הנחקרים ביותר כוללים את גני המחלקה II של קומפלקס ההיסטוקומפטביליות העיקרי (MHC), ביניהם קומפלקס האללים של משפחת HLA-DR2 (אנושי) מגלה רמה גבוהה למדי של קשר עם תחלואה מוגברת במספר אוכלוסיות מרוחקות מבחינה אתנית, והאללים של לוקוס HLA-DQ משפיעים על התמונה הקלינית של שחפת. לאחרונה הושגו הצלחות ראשונות בניתוח הקשר של הגן NRAMP1 עם שחפת בבני אדם. נתונים אלה ראויים לציון במיוחד מכיוון שלגן זה יש רמה גבוהה של הומולוגיה עם הגן NRAMP1 (שנקרא בעבר BCG 1, מכיוון שהוא שולט ברגישות ל-M. bovisBCG), המתבטא באופן סלקטיבי במקרופאגים של עכברים ומשפיע ללא ספק על הרגישות לפתוגנים תוך תאיים (כולל מיקובקטריה).

מוטציות אובדן תפקוד

מספר גנים זוהו, ששינויים בהם, שהובילו לאובדן מוחלט של היכולת לקודד מוצר פעיל פונקציונלי (נוקאאוט גנטי), השפיעו במיוחד על יכולתם של עכברים לפתח תגובה חיסונית מגנה לזיהום מיקובקטריה. אלו הם הגנים המקודדים IFN-γ, IL-12, TNFα, כמו גם הקולטנים של תאי מערכת החיסון לציטוקינים המפורטים. מצד שני, עם נוקאאוט של הגנים המקודדים IL-4 ו-IL-10, מהלך הזיהום בשחפת לא היה שונה כמעט מזה שבעכברים מסוג בר (ראשוני). נתונים אלה אישרו ברמה הגנטית את התפקיד המגן העיקרי בשחפת של יכולת מערכת החיסון (בעיקר לימפוציטים מסוג T1) להגיב לזיהום על ידי ייצור ציטוקינים מסוג 1, אך לא מסוג 2.

הוכח כי ישימות נתונים אלה לזיהומים מיקובקטריאליים בבני אדם. במשפחות נדירות מאוד בהן ילדים סבלו מזיהומים מיקובקטריאליים חוזרים וסלמונלוזיס מגיל צעיר, הרגישות הגבוהה במיוחד נובעת ממוטציות הומוזיגוטיות לא-שמרניות בגנים המקודדים לקולטני תאים עבור IFN-γ ו-IL-12, שעברו בירושה מהורים הטרוזיגוטים למוטציות אלה; כצפוי, עם תורשה כזו של מוטציות נדירות, הנישואים התבררו כקשורים זה לזה. עם זאת, הפרות בוטות כאלה מובילות לרגישות כה גבוהה לזיהומים עד שהן כמעט אינן מאפשרות לילד לשרוד יותר מכמה שנים, וגם אז רק בתנאים כמעט סטריליים.

אותם שיקולים מולידים הערכה ספקנית במקצת של גישת מידול זיהומים בבעלי חיים עם מוטציות נוקאאוט בגנים הממלאים תפקיד עיקרי בהגנה מפני זיהומים אלה. מוטציות כאלה מובילות לביטוי של פנוטיפים שאין להם סיכוי לשרוד בתנאים רגילים והיו מסולקים במהירות על ידי ברירה. לפיכך, עכברים שאינם מבטאים תוצרי MHC class II וכתוצאה מכך, אין להם מאגר תקין של לימפוציטים מסוג CD4 מתים מזיהום מפושט תוך זמן קצר לאחר ההדבקה ב-M. tuberculosis. מהלך דומה מאוד של שחפת בבני אדם נצפה עם ירידה ניכרת במספר תאי CD4 בשלבים המאוחרים של איידס. כאשר פותרים את סוגיות הקביעה הגנטית של קבוצות סיכון, ובכלל, להבנת הגורמים הגנטיים לרגישות מוגברת בתוך התפלגות האוכלוסייה הנורמלית, החוקר עוסק בפרטים שהם, אמנם אינם אופטימליים (על פי מאפיין זה), אך די ברי קיימא. היבט זה של הבעיה מדבר בעד שימוש במודלים ניסיוניים מסורתיים יותר לניתוח גנטי, למשל, הבדלים בין-לינאריים במהלך שחפת בעכברים.

סינון גנום וגנים לא ידועים בעבר לרגישות לשחפת

כבר בשנות ה-50 וה-60 של המאה ה-20 הוכח כי תורשת תכונות של רגישות ועמידות לשחפת בחיות מעבדה היא מורכבת ופוליגנית. במצב זה, ראשית, יש צורך לבחור פנוטיפים בעלי ביטוי ברור ו"שונים ביותר" בין בעלי חיים או פרטים רגישים ועמידים, כלומר מאפייני המחלה, ולאחר מכן לחקור את אופי התורשה שלהם. שנית, יש לקחת בחשבון כי אפריורי אין לנו מושג כמה גנים מעורבים בבקרת מחלות וכיצד הם ממוקמים בגנום. לכן, יש צורך להפחית מראש את הגיוון הגנטי באוכלוסייה הנחקרת, להפריד לפי התכונה הנחקרת, באמצעות טכניקות גנטיות (דבר שאפשרי רק בניסויים בבעלי חיים), או לסנן את הגנום כולו באמצעות שיטות סטטיסטיות של גנטיקה כמותית ולא גנטיקה מנדלית, או לשלב טכניקות אלו. לאחר פיתוח שיטות סריקת גנום באמצעות PCR עבור אזורי DNA מיקרוסטליטיים ועיבוד ופירוש סטטיסטיים של התוצאות, החל ניתוח גנטי של רגישות לשחפת ברמה חדשה.

הגישות שהוזכרו לעיל יושמו לאחרונה בהצלחה בניסויים גנטיים על עכברים ליניאריים על ידי שתי קבוצות חוקרים. קבוצת מחברים מהמכון המרכזי למחקר שחפת, האקדמיה הרוסית למדעי הרפואה, יחד עם עמיתים מהמרכז לחקר עמידות המארח באוניברסיטת מקגיל (מונטריאול, קנדה) והמכון המלכותי שטוקהולם היו הראשונים שביצעו סינון גנומי לתורשה של חומרת המחלה הנגרמת על ידי מתן תוך ורידי של מינון גבוה של זן M. tuberculosis H37Rv בעכברים. קווי A/Sn (עמיד) ו-I/St (רגיש) שימשו כקווים הוריים עם רגישות הפוכה לשחפת. נמצא קשר אמין של רגישות בנקבות ללפחות שלושה לוקוסים שונים הממוקמים על כרומוזומים 3, 9 ו-17. לאחרונה, קישור ללוקוסים בחלק הפרוקסימלי של כרומוזום 9 ובחלק המרכזי של כרומוזום 17 הוצג גם אצל זכרים. הקשר החזק ביותר לרגישות נמצא עבור הלוקוס בכרומוזום 9. קבוצה נוספת של חוקרים בארצות הברית סקרה את גנום העכבר כדי לקבוע את דפוס התורשה של תכונת הרגישות בזן M. tuberculosa ארדמן. בשילוב של קווי עכברים C57BL/6J (עמיד במודל שלהם) ו-C3HeB/FeJ (רגישים), מופה לוקוס בחלק המרכזי של כרומוזום 1 השולט בחומרת המחלה בניתוח של כלאיים F2 ולאחר מכן צאצאי BC1. לאחר המיפוי הראשוני, הושג לוקליזציה מדויקת יותר של הלוקוס באמצעות ניתוח רקומבינציה, והשפעתו על תכונה פנוטיפית חשובה כמו חומרת הנזק לרקמת הריאה הגרנולומטוטית נקבעה בעכברים שעברו הכלאה לאחור (דור BC3), כלומר לאחר שהמגוון הגנטי בין בעלי החיים הנחקרים הופחת משמעותית באמצעות טכניקות גנטיות. חשוב לציין שהלוקוס הממופה, המיועד sst1 (רגישות לשחפת 1), למרות שהוא ממוקם בכרומוזום 1, אינו זהה בבירור ללוקוס NRAMP1. עדות לכך היא הן מיקומו על הכרומוזום והן העובדה שעכברי C57BL/6 נושאים את אלל הרגישות ל-BCG עבור הגן NRAMP1, אך את אלל העמידות ל-M tuberculosis עבור לוקוס sst1.

הנתונים שפורסמו בשנים האחרונות על נוכחותם בגנום העכבר של לוקוסים המשפיעים באופן מהותי על אופי תהליך השחפת מאפשרים לנו לקוות להתקדמות משמעותית בתחום זה ובניתוח הרגישות הגנטית בבני אדם. ההתקדמות המהירה להפליא בניתוח הגנומי תאפשר ככל הנראה לבצע את המעבר מהגנטיקה של שחפת עכברים לגנטיקה של שחפת אנושית במהירות רבה, שכן רצף הגנום המלא של בני אדם ועכברים כאחד פוענח כמעט לחלוטין.

אינטראקציה בין מקרופאגים למיקובקטריום

מקרופאגים ממלאים תפקיד חשוב ביותר בהגנה מפני זיהום בשחפת, הן בשלב זיהוי האנטיגן והן בשלב חיסול המיקובקטריה.

לאחר שמיקובקטריה נכנסת לריאות, המצב יכול להתפתח לפי ארבעה דפוסים עיקריים:

• תגובת המארח הראשונית עשויה להספיק כדי לחסל לחלוטין את כל המיקובקטריה, ובכך לבטל את האפשרות של שחפת;
• במקרה של צמיחה ורבייה מהירים של מיקרואורגניזמים, מתפתחת מחלה המכונה שחפת ראשונית;
• בזיהום סמוי, המחלה אינה מתפתחת, אך מיקובקטריה נמשכת בגוף במצב רדום, ונוכחותה מתבטאת רק בצורה של תגובת עור חיובית לשחפת;
• במקרים מסוימים, מיקובקטריה מסוגלת לעבור ממצב רדום לשלב צמיחה, וזיהום סמוי מוחלף בהפעלה מחדש של שחפת.

קו ההגנה הראשון מפני זיהום, לאחר שהמיקובקטריה הגיעה לדרכי הנשימה התחתונות, הם מקרופאגים אלוואולריים. תאים אלה מסוגלים לדכא ישירות את צמיחת החיידקים על ידי פגוציטים שלהם. הם גם משתתפים במגוון רחב של תגובות חסינות תאיות נגד שחפת - באמצעות הצגת אנטיגן, גירוי הצטברות לימפוציטים מסוג T באתר הדלקת וכו'. חשוב לציין כי המנגנונים הספציפיים של קשירה של זנים אלימים וזנים יחסית לא אלימים של מיקובקטריה לפגוציטים עשויים להיות שונים.

ישנן ראיות מספיקות המצביעות על כך שתהליך היווצרות הוואקולה או הפגוזום במהלך האינטראקציה של M. tuberculosis עם פגוציטים חד-גרעיניים מתווך על ידי הצמדת המיקרואורגניזם לקולטני משלים (CR1, CR3, CR4), קולטני מנוז או קולטנים אחרים על פני התא. האינטראקציה בין קולטני המנוז של תאים פגוציטים לבין מיקובקטריה מתווכת, ככל הנראה, על ידי הגליקופרוטאין של דופן התא המיקובקטריאלי - ליפוארבינומאנן.

ציטוקינים של קולטני T מסוג 2 - פרוסטגלנדין E2 ו-IL-4 - מגרים את הביטוי של CR ו-MR, ו-IFN-γ, לעומת זאת, מדכאים את הביטוי והתפקוד של קולטנים אלה, מה שמוביל לירידה בהידבקות של חיידקים למקרופאגים. נתונים על השתתפות קולטנים לחלבונים פעילי שטח בהידבקות של חיידקים לתאים ממשיכים גם הם להצטבר.

תפקידה של מולקולת CD14 (סמן פגוציטים) הודגם באמצעות מודל של אינטראקציה בין מיקובקטריה למיקרוגליה, פגוציטים השוכנים ברקמת המוח. נמצא כי נוגדנים ל-CD14 מנעו הדבקה של תאי מיקרוגליה עם זן המעבדה האלים H37Rv. מכיוון שמולקולת CD14 אינה חודרת את קרום התא ולכן אין לה מגע ישיר עם הציטופלזמה, היא אינה מסוגלת להעביר את האות המושרה על ידי ליפופרוטאין באופן עצמאי, אלא דורשת קולטן-קו כדי להפעיל מסלולי העברת אותות תוך-תאיים. המועמדים הסבירים ביותר לקולטנים-קו כאלה הם נציגים ממשפחת קולטני Toll-like. ליפופרוטאינים מיקרוביאליים, באמצעות הפעלת קולטנים אלה, יכולים, מצד אחד, להגביר את מנגנוני ההגנה של האורגניזם המארח, ומצד שני, לגרום נזק לרקמות באמצעות גרימת אפופטוזיס. במקביל, אפופטוזיס מסוגל לעכב את התגובה החיסונית על ידי חיסול תאים המעורבים בתגובות חיסוניות, ובכך להפחית את הנזק הנגרם לרקמות.

בנוסף לאמור לעיל, נראה סביר למדי שתפקיד משמעותי בתהליך ההיצמדות של מיקובקטריה לתאים פגוציטים ממלאים קולטני "נוכלים", הממוקמים על פני השטח של מקרופאגים ובעלי זיקה למספר ליגנדים.

גורלו של M. tuberculosis לאחר פגוציטוזה הוא דיכוי צמיחתו על ידי מקרופאגים. לאחר כניסתם לפגוזום, חיידקים פתוגניים נחשפים למספר גורמים שמטרתם להשמידם. גורמים אלה כוללים מיזוג של הפגוזום עם ליזוזומים, סינתזה של רדיקלים של חמצן פעיל וסינתזה של רדיקלים של חנקן פעיל, במיוחד תחמוצת חנקן. מותם של חיידקי מיקובקטריה בתוך המקרופאג יכול להתרחש במספר מנגנונים כתוצאה מאינטראקציות מורכבות בתיווך ציטוקינים בין לימפוציטים לפגוציטים. ייתכן שיכולתם של חיידקי מיקובקטריה להימנע מההשפעות הרעילות של רדיקלים של חמצן ורדיקלים של חנקן פעיל היא צעד מפתח במעבר לשלב הסמוי של הזיהום. יכולתו של המקרופאג לדכא את צמיחת M. tuberculosis תלויה באופן משמעותי בשלב הפעלת התא (לפחות באופן חלקי) ובאיזון הציטוקינים (בעיקר, כנראה, גורם גדילה שמקורו בטסיות דם אלפא (TGF-α) ו-IFN-γ).

מרכיב חשוב במנגנון הפעילות האנטי-מיקובקטריאלית של מקרופאגים הוא ככל הנראה אפופטוזיס (מוות תאי מתוכנת). במודל של גידול M.bovis BCG במונוציטים, הוכח שאפופטוזיס (אך לא נמק) של מקרופאגים מלווה בירידה בכדאיות של מיקובקטריות שעברו פגוציטה.

תפקידם של לימפוציטים מסוג T בחסינות נגד שחפת

לימפוציטים מסוג T ידועים כמרכיב העיקרי בחסינות נרכשת בזיהום בשחפת. חיסון חיות ניסוי עם אנטיגנים מיקובקטריאליים, כמו גם מהלך הזיהום בשחפת, מלווים ביצירת לימפוציטים ספציפיים לאנטיגן מסוג CD4 ⁺ ו-CD8 ⁺.

מחסור בלימפוציטים מסוג CD4, ובמידה פחותה יותר, CD8, שנצפה בעכברי נוקאאוט מסוג CD4, CD8, MHCII ו-MHCI, כמו גם במתן נוגדנים ספציפיים לאנטיגנים מסוג CD4 או CD8, מוביל לירידה משמעותית בעמידותם של עכברים לזיהום בנגיף M. tuberculosis. ידוע שחולי איידס, המאופיינים בחסר בלימפוציטים מסוג CD4 ⁺, הם בעלי רגישות גבוהה ביותר לשחפת. התרומה היחסית של לימפוציטים מסוג CD4 ⁺ ו-CD8 ^{+ לתגובה החיסונית המגנה יכולה להשתנות בשלבי זיהום שונים. לפיכך, בגרנולומות ריאה של עכברים שנדבקו ב-BCG מסוג M. bovis, לימפוציטים מסוג CD4+} T שולטים בשלבים המוקדמים של הזיהום (2-3 שבועות), בעוד שתכולת הלימפוציטים מסוג CD8 ⁺ עולה בשלבים מאוחרים יותר. במהלך ההעברה האדופטיבית, ^{לימפוציטים מסוג CD8+, ובמיוחד תת-אוכלוסיית CD44hl} שלהם, בעלי פעילות מגנה גבוהה. בנוסף ללימפוציטים מסוג CD4 ⁺ ו-CD8 ⁺, תת-אוכלוסיות לימפוציטים אחרות, ובפרט לימפוציטים מסוג γδ ו-CD4 ^{+ ו-} CD8 ^+,, מוגבל על ידי מולקולות לא פולימורפיות של מחלקת MHC CD1. גם, ככל הנראה, תורמות לחסינות המגנה מפני זיהום בשחפת. מנגנוני פעולת האפקטור של לימפוציטים מסוג T מצטמצמים בעיקר לייצור גורמים מסיסים (ציטוקינים, כימוקינים) או ציטוטוקסיות. בזיהומים מיקובקטריאליים, מתרחשת היווצרות דומיננטית של T1, שמאפייניה האופייניים הם ייצור ציטוקינים IFN-γ ו-TNF-α. שני הציטוקינים מסוגלים לעורר את הפעילות האנטי-מיקובקטריאלית של מקרופאגים, האחראית בעיקר להשפעה המגנה של לימפוציטים מסוג CD4. בנוסף, IFN-γ מסוגל לדכא את חומרת התגובות הדלקתיות בריאות ובכך להפחית את חומרת זיהום השחפת. TNF-α נחוץ להיווצרות גרנולומה, שיתוף פעולה מלא של מקרופאגים ולימפוציטים, והגנה על רקמות מפני שינויים נמקיים. בנוסף להשפעתו המגנה, ל-TNF-α יש גם השפעה "פתולוגית". ייצורו יכול להוביל לחום, ירידה במשקל ונזק לרקמות - תסמינים האופייניים לזיהום בשחפת. לימפוציטים מסוג T אינם המקור היחיד ל-TNF-α. יצרניו העיקריים הם מקרופאגים. השפעת TNF-α נקבעת במידה רבה על ידי רמת הייצור של ציטוקינים אחרים מסוג 1 ו-2 במוקד הדלקת. בתנאים של ייצור דומיננטי של ציטוקינים מסוג 1 והיעדר ייצור של ציטוקינים מסוג 2, ל-TNF-α יש השפעה מגנה, ועם ייצור סימולטני של ציטוקינים מסוג 1 ו-2, יש לו השפעה הרסנית. מכיוון שכפי שצוין לעיל, מיקובקטריה מגרה בעיקר לימפוציטים מסוג T1, מהלך זיהומים מיקובקטריאליים בדרך כלל אינו מלווה בעלייה בייצור IL-4 ו-IL-5. יחד עם זאת, בצורות קשות של זיהום, כמו גם בשלביו המאוחרים, עשויה להיות עלייה מקומית ומערכתית בייצור IL-4 ו-IL-5. לא ברור האם ייצור מוגבר של ציטוקינים מסוג 2 הוא גורם לזיהום שחפת חמור יותר או תוצאה שלו.

ציטוטוקסיות כלפי תאי מטרה נגועים מוצגת על ידי תאי CD8 ⁺ וכן על ידי לימפוציטים "לא קלאסיים" מסוג CD8 ^{+ המוגבלים על ידי מולקולות CDlb, לימפוציטים מסוג CD4+} מסוג CD8 ⁺ ולימפוציטים מסוג CD4 ⁺. חשיבות הציטוטוקסיות בהגנה מפני שחפת מתבטאת בירידה בפעילות הציטוטוקסית של לימפוציטים מסוג CD8 ⁺ ובתכולת הפרפורין בחולי שחפת בהשוואה לתורמים בריאים. חיוני לענות על השאלה כיצד ליזיס של תאי מטרה נגועים יכולה להשפיע על מהלך התהליך הזיהומי: האם זה מוביל לירידה בעוצמת הרבייה של מיקובקטריה, שהם טפילים תוך תאיים, או להיפך, האם זה מקדם את שחרור המיקובקטריה ממקרופאגים נגועים ואת הדבקת תאים חדשים. נראה כי נתוניו של ס. סטרונגר (1997) יכולים לתרום להבנת בעיה זו. המחברים הראו שלימפוציטים ציטוטוקסיים מכילים מולקולות גרנוליזין, בעלות השפעה חיידקית על מיקובקטריה. כדי שגרנוליזין יחדור לתאים נגועים, לימפוציטים חייבים להפריש חלבונים היוצרים נקבוביות בקרום תאי המטרה. כך, לראשונה, התקבלו נתונים על הרס ישיר של מיקובקטריה (במקרופאגים) על ידי לימפוציטים מסוג T, ובכך הוכיחו את האפשרות של השתתפות ישירה של לימפוציטים מסוג T בהגנה מפני זיהומים מיקובקטריאליים.

ויסות התגובה החיסונית של תאי T

תגובת לימפוציטים מסוג T וייצור ציטוקינים אפקטוריים שלהם מווסתות על ידי ציטוקינים המיוצרים על ידי תאים מציגי אנטיגן, כולל מקרופאגים נגועים. IL-12 מעביר את ההתמיינות של לימפוציטים מסוג T לכיוון היווצרות תאי Th1 ומגרה את ייצור IFN-γ. זיהום של עכברים ב-IL-12 ^% M.bovis BCG מוביל להתפתחות הדרגתית של הזיהום, להפצה מוגברת של חיידקי מיקובקטריה ומלווה בהיעדר היווצרות גרנולומות בריאות. בעכברים עם IL-12p40 ^% נגועים ב-M. tuberculosis, נצפית צמיחה בלתי מבוקרת של חיידקי מיקובקטריה, הקשורה להפרה הן של עמידות טבעית והן של חסינות נרכשת ונגרמת על ידי ירידה משמעותית בייצור הציטוקינים הפרו-דלקתיים IFN-γ ו-TNF-β. לעומת זאת, מתן IL-12 רקומביננטי לעכברים ולאחר מכן זיהום ב-M. tuberculosis Erdmann מוביל לעלייה בעמידותם לזיהום.

IL-10 הוא ציטוקין רגולטורי המגרה את התפתחותן של תגובות חיסון הומורליות ומדכא תגובות רבות של חסינות תאית. ההערכה היא כי השפעת IL-10 על תגובת תאי T עשויה להיות מתווכת על ידי פעולתו על מקרופאגים: IL-10 מעכב את הצגת האנטיגנים על ידי מקרופאגים ומדכא את הסינתזה של ציטוקינים מעודדי דלקת TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 ו-IL-12, GM-CSF, G-CSF על ידי מקרופאגים. ל-IL-10 יש גם השפעה אנטי-אפופטוטית. ספקטרום פעולה כזה, כך נראה, אמור לקבוע את ההשפעה המשמעותית של IL-10 על עוצמת החסינות נגד שחפת, אולם הנתונים על התלות של חסינות מגנה בייצור IL-10 סותרים ביותר.

TGF-β הוא גורם ייחודי בדיכוי חסינות תאית. רמת הייצור שלו מתואמת עם חומרת השחפת, ומתן נוגדנים נגד TGF-β או מעכבי TGF-β טבעיים לעכברים שנדבקו ב-M. tuberculosis מתקן את תגובת תאי ה-T המופחתת.

יש לציין כי תפקידם של לימפוציטים מסוג T כאפקטורים אינו מוגבל לייצור ציטוקינים ורעילות תאית. תהליכים אחרים המתרחשים במהלך יצירת מגע ישיר בין לימפוציטים מסוג T למקרופאגים, כמו גם ייצור כימוקינים על ידי לימפוציטים מסוג T, יכולים לתרום תרומה משמעותית להתפתחות תגובות דלקתיות מקומיות. האחרונות, בתורן, נגרמות לא רק מתגובת מקרופאגים ולימפוציטים מסוג T. נויטרופילים, אאוזינופילים, פיברובלסטים, תאי אפיתל ותאים אחרים יכולים להיות משתתפים פעילים בתהליכים המתרחשים בריאות במהלך זיהום בשחפת.

מחקרים מורפולוגיים של תהליך היווצרות הגרנולומות, כמו גם תוצאות קביעת הדינמיקה של היווצרות תגובת תאי T ספציפית, מאפשרים, לדעתנו, להבחין במספר שלבים של האינטראקציה של מיקובקטריה עם המקרואורגניזם. הראשון מאופיין בהתפשטות הדרגתית של מיקובקטריה בהיעדר תגובה ספציפית של לימפוציטים מסוג T ונמשך כ-2-3 שבועות. השני מתרחש לאחר היווצרות לימפוציטים מסוג T בוגרים ומאופיין בייצוב גדילת המיקובקטריאלים. ככלל, לאחר מכן מגיע שלב הפירוק, אשר חופף בזמן להרס תצורות לימפואידיות ולהופעת שינויים נמקיים בריאות. השפעת החיסון עשויה להיות תוצאה של ירידה בשלב הראשון של התגובה.