Патогенез туберкульозу у людини

Молекулярні механізми патогенезу туберкульозу у людини

Туберкульоз - хронічне інфекційне захворювання, що протікає з внутрішньоклітинним (в макрофагах) паразитуванням мікобактерій. Незважаючи на найсучаснішу хіміотерапію, лікування туберкульозу, як правило, буває тривалим і не завжди ефективним. Однією з причин безуспішного лікування даної інфекції по загальноприйнятій думці є недостатня ефективність захисних механізмів макроорганізму, в значній мірі генетично обумовлених. Відомості про участь імунної системи, що складаються міжклітинних взаємодіях, накопичені за останні десятиліття, змінили (уточнили) уявлення про патогенез туберкульозу.
Туберкульоз частіше за все розвивається в результаті зараження МБТ, які виділяє в навколишнє середовище хвора людина. Респіраторний тракт, а так само кишечник є вхідними воротами інфекції. Таким чином, основний шлях проникнення патогена - аерогенний, але можливий і аліментарний. Певну роль при аерогенним зараженні відіграє система мукоциліарного кліренсу, що дозволяє вивести потрапили в бронхи частинки пилу, крапельки слизу, слини, мокротиння, що містять мікроорганізми. Аналогічним чином, при аліментарному шляхи проникнення мікобактерій захисну роль відіграє переваривающая функція шлунково-кишкового тракту.
Після проникнення патогена в легені важливу роль у захисті від інфекції відіграють альвеолярні макрофаги. Ці клітини безпосередньо пригнічують ріст бактерій, фагоцітіруя їх, а також вони беруть участь у реакціях клітинного протитуберкульозного імунітети.
Процес фагоцитозу можна розділити на кілька наступних один за одним етапів. У першу чергу бактерія прикріплюється до фагоцити, потім слідує фаза поглинання мікроорганізму, і як наслідок інгібіція зростання або знищення інфекту.
Процес прикріплення мікобактерій до фагоцитами здійснюється за допомогою рецепторів комплементу, маннозних рецепторів і інших рецепторів клітинної поверхні макрофага. Взаємодія між маннознимі рецепторами і інфектом відбувається за допомогою глікопротеїну клітинної стінки мікобактерій, що має маннозний залишок на зверненій в зовнішнє середовище частини молекули.
Мутації генів, білкові продукти яких залучені в механізми імунологічного захисту, визначають ступінь резистентності до інфекцій. Маноза-зв'язуючий білок (МВР) є Са-залежним білком плазми крові. Виявлено, що у людини цей білок здійснює функцію активатора системи комплементу, крім того, він діє безпосередньо як опсонін, взаємодіючи з рецепторами макрофагів.
Досліджували взаємозв'язок поліморфізму гена МВР з чутливістю до легеневому туберкульозу в Індії. Аналіз показав, що з туберкульозом асоційовані три точкових заміни в досліджуваному гені. Аналогічне дослідження, проведене в Гамбії, виявило зв'язок поліморфних варіантів даного гена з розвитком легеневої форми туберкульозу.
Фагоцитуються клітина викидає навколишні мікроорганізм псевдоподии, які потім зливаються на периферії, утворюючи оточену мембраною вакуоль. Мікобактерії, що знаходяться в фагосомою потрапляють під вплив цілого ряду несприятливих факторів, спрямованих на їх знищення. До таких факторів можна віднести злиття фагосоми з лізосомами, що містять літичні ферменти. Так само макрофаг здатний виробляти реактивні радикали кисню та азоту, які відіграють, ймовірно, основну роль у знищенні інфекту всередині макрофага. Встановлено, що "нокаутовані" по гену індуцибельної синтази оксиду азоту (NOS2) миші не здатні протистояти туберкульозної інфекції, у них спостерігався посилений ріст M. tuberculosis в легенях, селезінці та печінці. Макрофаги цих мишей не виробляли NO і інфекція поширювалася.
Якщо макроорганізм не в змозі усунути внутрішньоклітинно розмножуються мікобактерій, то в результаті хронічного запалення в місті звільнення антигенів відбувається скупчення великої кількості макрофагів, які виділяють фіброгенну фактори і стимулюють утворення грануляційної тканини і фіброзу. Виникла гранулома являє собою спробу організму обмежити поширення персистуючої інфекції. Однак при інтенсивному розмноженні мікобактерій в організмі людини і малоефективним фагоцитозі виділяється велика кількість токсичних речовин і індукується гіперчутливість сповільненого типу (ГСТ), яка сприяє вираженого ексудативного компонента запалення з розвитком казеозного некрозу. У процесі розрідження казеозних мас мікобактерії отримують можливість бурхливого позаклітинного розмноження, що обумовлює прогресування туберкульозу.
Важливу роль у протитуберкульозної захисті грає, секретується макрофагами і моноцитами цитокін - фактор некрозу пухлин (TNFa). Він бере участь в індукції формування гранульоми, а так само сприяє активації Т-клітин, тим самим підвищуючи антибактеріальну активність макроорганізму. На моделі мишей з "нокаутованим" геном, що кодує рецептор для TNFa, продемонстровано істотне значення фактора некрозу пухлин для виживання в умовах туберкульозної інфекції. В даний час відомо декілька мутацій гена TNFА, що знаходиться в локусі головного комплексу гістосумісності, однак їх зв'язок з туберкульозом не виявлено. Так, в невеликому дослідженні, що проводилося в Гамбії, не виявили асоціації поліморфізму 308G / A гена TNFА з клінічно підтвердженим туберкульоз. Такий же результат був отриманий при пошуку взаємозв'язку поліморфізму гена TNFА c туберкульоз у Бразилії.
При пошуку конкретних генетичних систем, що відповідають за розвиток сприйнятливості або резистентності до туберкульозу, в першу чергу зверталася увага на головний комплекс гістосумісності людини - HLA-систему, в якій розташовані гени імунної відповіді. При цьому продукти даного комплексу - антигени HLA - виступали в якості біологічних маркерів. Результати аналізу асоціацій алелей HLA-комплексу з туберкульозом показали зв'язок DR-локусу із захворюванням, до того ж виявили високу расову та етнічну специфічність. У російській популяції захворювання асоціювалося з В5, В14 і В17 антигенами HLA-комплексу. Ймовірно, гени комплексу HLA впливають на сприйнятливість до туберкульозу, регулюючи силу імунної відповіді і обумовлюючи етнічні відмінності в схильності ТБ.
Також була виявлена ​​асоціативна взаємозв'язок низки генетичних маркерів - фенотипів крові з виникненням туберкульозу і з характером вже виник захворювання. Аналізували розподіл фенотипічних і генних частот 9 генетичних локусів білків крові: інгібітора протеаз, трансферину, фосфоглюкомутази 1, кислої еритроцитарної фосфотаза 1, гаптоглобіну, вітамін-Д-транспортуючого білка, гліоксалази 1, комплементу і естерази Д. При цьому виявили існування відмінностей між хворими на туберкульоз легенів і практично здоровими людьми. Ці відмінності виражаються в накопиченні у хворих на туберкульоз одних фенотипів і в зменшенні частот інших фенотипів. Слід зазначити, що отриманий ефект стосувався в основному одних і тих же 6 білкових локусів, що підтверджує їх реальне значення в диференціації між хворими ТБ і здоровими людьми.
З метою картування генів схильності до туберкульозу група дослідників провели широкомасштабне сканування геному з використанням 299 високоінформативних ДНК - маркерів у 173 пар сибсів, повністю конкордантності з розвитку туберкульозу. При цьому виявили 2 локусу схильності - на довгих плечах хромосоми 15 і Х.
На підставі експериментальних досліджень, проведених А.М. Морозом і В.Г. Торонджадзе (1977), були виявлені дві лінії мишей, оппозітниє за своєю чутливості до туберкульозної інфекції. У резистентних ліній після внутрішньовенного зараження мікобактеріями туберкульозу спостерігаються тривалий латентний період і повільний розвиток інфекційного процесу, що виражається в персистенції мікобактерій на тлі незначних гранульоматозне змінених тканин, що не приводять до загибелі тварин. У той же час зараження мишей чутливої ​​лінії призводить до швидкого розмноження мікобактерій в тканинах, утворення гранульом в легенях, селезінці, печінці і швидкої загибелі тварин. На цих лініях дослідники вивчили деякі механізми природної резистентності і набутого імунітету і висловили припущення, що стійкість до інфекцій багато в чому залежить від здатності макрофагів пригнічувати ріст мікобактерій у своїй цитоплазмі. Проведені пізніше експерименти на 60 мишах двох ліній, одна з яких чутлива, інша стійка до туберкульозної інфекції, повністю підтвердили це припущення.
Найважливіший етап патогенезу туберкульозу - персистенція збудника в фагосомою макрофагів. Макрофаги поглинають патоген у вогнищах запалення, але часто втрачають здатність елімінувати його в лізосомах, що в підсумку призводить до їх масованому внутрішньоклітинного розмноження і наступного виходу із загиблих клітин. Отримано дані, що свідчать про те, що існують істотні відмінності у долі фагосом, що містять вірулентні і авірулентние мікобактерії, оскільки тільки перші перешкоджають їхньому злиттю з лізосомами.
З точки зору розвитку нових підходів до лікування туберкульозу очевидна необхідність контролю проходження мікобактерій за ендосомально-лізосомне шляхи: від ранньої ендосоми - до пізньої, від пізньої ендосоми - до лізосом.
Одним з генів привертають до розвитку туберкульозу є NRAMP1 (від англ. Natural-Resistance-Associated Macrophage Protein 1 gene - ген макрофагального протеїну 1, асоційованого з природною резистентністю). Більш того, R. Bellamy і співавт. віднесли NRAMP1 до основних кандидатних генам туберкульозу у людини. Білковий продукт цього гена має вагу близько 60 кД, він локалізований в лізосомне компартменте спочиваючого макрофага, але під час фагоцитозу він працює на мембрані фагосоми. Nramp1 бере участь у процесах активації макрофагів, будучи ключовою ланкою в механізмі транспорту нітритів з внутрішньоклітинних компартментов в більш кисле середовище фаголізосоми, де він здатний вступати в хімічну реакцію з утворенням NO.
Білок входить в сімейство функціонально пов'язаних мембранних білків (до цього сімейства відносять також Nramp2), відповідальних за транспорт двовалентних катіонів, таких як Fe2 +, Mn2 +, Zn2 +, Cu2 +
Відомо, що іони металів є життєво важливими елементами, що беруть участь у багатьох метаболічних реакціях, що відбуваються в кожній живій клітині. Отже, недолік, надлишок або відсутність даних елементів може призвести до розвитку будь-якого патологічного стану або навіть до загибелі клітини. Сталість іонів металів в організмі забезпечується регулюванням їх споживання, зберігання і виведення. Для того щоб підтримувалася необхідна концентрація іонів, кожна клітина володіє певною системою, що забезпечує транспорт речовин через мембрану. Збій цієї системи або її частини може спричинити за собою втрату рівноваги між виведенням і надходженням речовин, що призведе до зміни внутрішньоклітинної концентрації іонів. Недостатній транспорт іонів може виявитися причиною нестачі життєво важливих метаболічних елементів, а надмірне їх накопичення може викликати токсичну дію цих же речовин, що веде до загибелі клітини. Можливо, що антибактеріальна функція Nramp1 полягає у створенні несприятливої ​​для бактерії навколишнього середовища всередині фагосоми.
Під час фагоцитозу мікроба макрофаг продукує активні кисневі метаболіти, які є токсичними для бактерії. Виживання патогена під час киснезалежного перебудови метаболізму фагоцита забезпечується мікробними ферментами, більшість з яких містять іони металів у своїх активних центрах.
У свою чергу виснаження запасу іонів металів у фагосомою, викликане транспортною діяльністю макрофагального білка асоційованого з природною резистентністю, призводить до зниження продукції металлосодержещіх ферментів поглиненої бактерією.

Отже, дефекти продукції або функції Nramp1 можуть призводити до порушення його транспортної функції та, як наслідок, до підвищення чутливості до внутрішньоклітинним патогенів, таких як мікобактерії (рис.1).
Рис.1. Схема антибактеріальної дії NRAMP1
Досліди, проведені на мишах інбредних, показали, що рівень природної резистентності до внутрішньовенного зараженню низькими дозами M. bovis (BCG) контролюється одним геном, локалізованим в проксимальному регіоні мишачою хромосоми 1. Цей локус позначили як Bcg (також він відомий як Lsh або Ity). Два різних фенотипу Bcg були асоційовані з чутливістю (Bcg-s) і з резистентністю (Bcg-r) на ранній стадії інфекції, викликаної M. bovis, M. avium, M. lepraemurium, Leishmania donovani, Salmonella typhimurium.
Експериментальні дослідження показали, що через 3 тижні після зараження 10 КУО M. bovis (BCG) з селезінки мишей Bcg-s висівається на 3-4 порядки більше мікобактерій, ніж з селезінки мишей Bcg-r. Результати досліджень на моделях мишей дозволили стверджувати, що висока чутливість ліній мишей Bcg / Lsh / Ity до зараження внутрішньоклітинними патогенами пояснюється дефектом локалізованого на 1-ій хромосомі гена в локусі Bcg.
За допомогою позиційного клонування ізолювали кандидатних ген і позначили його як Nramp1. Пізніше було підтверджено, що Nramp1 і ген, розташований в локусі Bcg, ідентичні. У лабораторних мишей ген Nramp1 має 2 алелі Nramp1-s (сприйнятливий, рецесивний) і Nramp1-r (резистентний, домінантний).
Секвенування матричної РНК Nramp1 від сприйнятливих і резистентних ліній мишей показало, що схильність до інфекції пов'язана з заміною гліцину на аспарагінову кислоту в позиції 169 (G169D) всередині четвертого трансмембранного домену білка. Елімінація функції Nramp1 у "нокаутував" мишей (Nramp1-/ -) призводить до підвищення сприйнятливості до групи бактеріальних збудників, добре адаптованих до виживання в макрофаги.
Проте не можна не враховувати, що у вище перерахованих експериментах на мишах використовувався штам M. bovis (BCG), а він є авірулентним для людини. Більш того, E. Medina та R. North (1998) показали, що в той час як Nramp1 дійсно контролює резистентність мишей до зараження M. bovis, резистентність до зараження M. tuberculosis, ймовірно, не пов'язана з мутаціями даного локусу. Миші з мутантним (чутливим до зараження M. bovis) фенотипом не відрізнялися за чутливістю до зараження M. tuberculosis від мишей з резистентним (дикого типу) фенотипом.
Враховуючи отримані результати, G. Govoni і P. Gros зробили висновок, що збудники, що не підпадають під контроль Nramp1, або відрізняються своєю поведінкою всередині макрофагів, або не є внутрішньоклітинними паразитами. Ці дані свідчать, що Nramp1 грає важливу роль в резистентності до мікобактерій і деяким іншим збудників інфекцій у мишей, а його людський гомолог, ймовірно, пов'язаний з подібними інфекціями у людей.
Такий людський гомолог гена Nramp1, позначений як NRAMP1, клонували і картировал на людській хромосомі 2q 35. У даному гені міститься 15 екзонів різної протяжності, розділених інтрони, розмір яких також широко варіює [Marquet S. et al., 2000]. Описано 9 поліморфних варіантів гена NRAMP1, які, ймовірно, впливають на функцію гена.
З метою вивчення функції гена було проведено дослідження різних поліморфізмів NRAMP1 у західних африканців у Гамбії у зв'язку з туберкульозом в місцевій популяції. Чотири поліморфізму гена - 5 `(CA) n, INT4, D543N, 3` UTR були асоційовані з туберкульозом (р = 0,03; р = 0,009; р = 0,008; р <0,001 відповідно) .5 `(CA) n 201 п. о. аллель перебував у нерівновазі по зчепленню з одним з алелей поліморфізму INT4 (Р <0,001). Поліморфізм D543N також виявив нерівновага по зчепленню з делеції в 3 `UTR регіоні гена (р <0,001). Алельні варіанти INT4 і 3 `UTR гена NRAMP1 були незначно пов'язані один з одним і статистично значимо асоційовані з туберкульозом. Таким чином, при вивченні зв'язку NRAMP1 з туберкульозом в африканців було виявлено, що мінливість даного гена пов'язані з варіабельністю сприйнятливості до туберкульозу.
Аналогічним чином, було проведено вивчення різних поліморфних варіантів гена NRAMP1 в корейській популяції. Матеріалом для дослідження послужили зразки крові від 192 пацієнтів з лабораторно підтвердженим туберкульоз легенів. Як показав аналіз, у досліджуваній етнічної групи туберкульоз був асоційований з поліморфізмом 3 `UTR гена NRAMP1.
По всій видимості, відмінності в моделі алельному асоціації гена з туберкульозом можна пояснити генетичною гетерогенністю різних етнічних груп. Так, наприклад, аналіз японської популяції показав відмінності в асоціації гена з туберкульозом у двох групах пацієнтів: перша - жителі міста Токіо, друга - жителі міста Осака. Була виявлена ​​слабка залежність між поліморфізмом D543N і туберкульозом у популяції Токіо (р = 0,045), і, навпаки, була суттєва зв'язок з поліморфізмом (GT) n гена NRAMP1 в обох популяціях. До того ж була показана асоціація поліморфізму D543N гена NRAMP1 з формуванням деструкції при туберкульозі. Для поліморфізмів D543N і 3 `UTR знайдена асоціація з туберкульозом (р = 0,041, р = 0,030 відповідно) в китайській популяції.

Якщо в згаданих вище дослідженнях матеріалом послужили зразки крові від не споріднених між собою індивідів хворих на туберкульоз, то в дослідженні, проведеному в Гвінеї (Конакрі) тестувалися 44 сім'ї на предмет асоціацію між NRAMP1 і туберкульозом. Кожна з цих сімей містила як мінімум одного сібси хворого на туберкульоз. Всього було проаналізовано 160 зразків крові шляхом тестування з трьох поліморфізмом: 5 `(CA) n, 3` UTR, INT4. Для обробки отриманих результатів був застосований TDT-тест, за допомогою якого виявили статистично значущу асоціацію поліморфізму INT4 гена NRAMP1 з туберкульозом.
Нещодавно був проведений пошук зв'язку цього гена з туберкульозом в Росії (Башкортостан, Тува). При порівнянні частот генотипів в групах хворих інфільтративним туберкульозом легень і здорових індивідів жителів Башкортостану була знайдена асоціація поліморфізму 3 `UTR з схильністю до туберкульозу (χ2 = 21,34, OR = 6,83). При аналогічному дослідженні тувинців показано зв'язок з туберкульозом для варіанту 1465-85G / A гена NRAMP1 (χ2 = 6,40, р = 0,041).
Однак кілька досліджень надали негативні результати. Так, не було знайдено зв'язку поліморфних варіантів гена NRAMP1 з туберкульозом в ендемічної популяції Марокко і Данії. Отже, незважаючи на деяку невизначеність у функції поліморфних варіантів гена NRAMP1, його асоціація з даним захворюванням підтверджена в різних популяційних дослідженнях (табл.2).
Можливість з великою надійністю визначати групи високого ризику, використовуючи ДНК-типування дітей, чиї батьки хворі на туберкульоз, для виявлення тих, хто успадкує несприятливі алелі, була б дуже важлива. На думку RJ North і E. Medina (1998), основна перешкода для більш-менш надійного визначення груп ризику шляхом типування за геном NRAMP1 - відносно слабкий внесок цього гена в загальну структуру генетично обумовленої сприйнятливості і резистентності до туберкульозу.
Таблиця 2
Огляд досліджень поліморфних варіантів гена NRAMP1 при туберкульозі
Здатність знищувати внутрішньоклітинних паразитів залежить від стадії активації макрофагів і отримується ними під дією цитокінів, зокрема, під дією гамма інтерферону (IFN-g), які виділяються стимульований лімфокінпродуцірующімі Т-клітинами. Цитокіни представляють собою групу поліпептидних медіаторів, що беруть участь у формуванні та регуляції захисних реакцій організму. До цитокинам відносять інтерферони, колонієстимулюючі фактори, інтерлейкіни, хемокіни, трансформують ростові фактори, група фактора некрозу пухлин і деякі інші. До загальних головним властивостям цитокінів, що об'єднує їх в самостійну систему регуляції, відносяться: плейотропізм і взаємозамінність біологічної дії, відсутність антигенної специфічності дії, саморегуляція продукції і формування цитокінової мережі. Цитокіни в першу чергу регулюють розвиток місцевих захисних реакцій в тканинах з участю різних типів клітин крові, ендотелію, сполучної тканини і епітеліїв. Гіперпродукція цитокінів веде до розвитку системної запальної реакції і може служити причиною розвитку ряду патологічних станів.
Мутації генів деяких цитокінів, що грають важливу роль у механізмах імунологічної захисту проти мікобактерій, а так само мутації генів кодують рецептори до цих інтерлейкіну можуть грати свою роль у схильності до туберкульозу. Так, генетично змінені миші ("нокаути"), позбавлені гена, що кодує IFN-g або рецептор до нього, дуже чутливі до зараження мікобактеріями. Описано також випадки летальної БЦЖ інфекції у дітей з вродженим дефектом експресії рецепторів до IFN-g. Примітно, що в літературі не зустрічається опис пацієнтів з генетичним недоліком IFN-g. Ймовірно, такі мутації є фатальними.
Роль макрофагів у протитуберкульозному імунітет не обмежується фагоцитозу. Другий основною функцією клітин макрофагального ряду є презентація перероблених мікобактеріальних антигенів, що необхідно для запуску наступних імунологічних реакцій. Крім того, макрофаги беруть участь у синтезі найважливіших медіаторів імунної відповіді при туберкульозі, таких як інтерлейкін-1 (ІЛ-1) та ін ІЛ-1 є ключовим елементом у розвитку запалення, біологічний ефект якого опосередковується через специфічні клітинні рецепторні комплекси. Регулювання дії даного цитокіну здійснюється за допомогою рецепторного антагоніста інтерлейкіну-1, який конкурентно взаємодіє з рецептором до ІЛ-1 і, таким чином, інгібує прозапальний ефект.
S. Chensue і співавтори (1986) вважають, що продукція інтерлейкіну-1 мононуклеарними клітинами периферичної крові хворих є специфічним індикатором активності процесу, більш вираженим, ніж показники ШОЕ або С-реактивного білка, і пропонують використовувати цей показник для діагностики активного туберкульозу та контролю за ефективністю лікування хворих.
В одній з робіт була досліджена in vitro здатність макрофагів синтезувати інтерлейкін-1 у відповідь на вплив синтетичного активатора макрофагів мурамілдіпептіда у хворих на туберкульоз і здорових донорів. Виявлено, що макрофаги хворих відрізняє знижена здатність секретувати цей цитокін. Причому при фіброзно-кавернозної формі туберкульозу спостерігалося більш виражене зниження продукції ІЛ-1, ніж при інфільтративному туберкульозі В даний час багато цитокіни, в тому числі і інтерлейкін-1, застосовуються в клінічній практиці у вигляді лікарських препаратів. Була вивчена ефективність лікування хворих на туберкульоз із застосуванням в комплексній терапії рекомбінантного ІЛ-1b. Спостереження показали, що використання препарату беталейкіна підвищує ефективність лікування із закриття порожнин розпаду, зменшення і фрагментації специфічних фокусів, ступеня вираженості залишкових змін.
Можливо, нездатність макрофагів активуватися для продукції ІЛ-1 під впливом стимулу пов'язана з мутацією в гені, що кодує цей цитокін. Було показано, що ген, який кодує інтерлейкін-1b - IL1B знаходиться на хромосомі 2q14, а недалеко від цього гена на ділянці 2q14.2 розташований ген рецепторного антагоніста ІЛ-1b - IL1RN. Відомі два біаллельних поліморфізму в гені IL1В в позиціях - 511 і +3953. Так само описаний VNTR поліморфізм у другому інтроні гена IL1RN, обумовлений тандемним повтором ділянки з 86 п. о. від 2 до 6 разів. П'яти аллелям VNTR поліморфізму в залежності від частоти зустрічальності були присвоєні такі назви: найчастіший аллель - А1 (чотири повтору), другою за частотою аллель А2 (два повтору), А3 (п'ять повторів), А4 (три повтору), А5 (шість повторів ).
Аналіз поліморфізму кластеру генів інтерлейкіну-1 (IL1A, IL1B, IL1RN) в африканців показав взаємозв'язок IL1A, IL1RN з чутливістю до туберкульозу. Так, гетерозиготи за аллелю 2 VNTR поліморфізму гена IL1RN статистично значимо рідше зустрічалися серед хворих на туберкульоз, ніж у контрольній групі. Однак автори відзначають відсутність впливу поліморфізму IL1B на схильність туберкульозу. В іншому дослідженні не було знайдено відмінностей в частотах генотипів IL1RN між вибірками хворих на туберкульоз легень і контрольної.
Wilkinson RJ і співавтори не виявили відмінностей в частотах генотипів поліморфізму генів IL1B і IL1RN в групах хворих на туберкульоз та здорових індивідів. Тим часом було показано, що стимульована in vitro мікобактеріями туберкульозу секреція IL-1RN у IL-1RNА2 + індивідів вище, ніж у IL1RNА2 - індивідів. Таким чином, з алелем 2 (2 повтору) VNTR поліморфізму пов'язано підвищення продукції IL1RN. У дослідженні було описано вплив поліморфізму +3953 А1/А2 IL1B на експресію продукту гена. На додаток до цього автори виявили асоціацію IL1RNА2-/IL1B (+3953) А1 + гаплотипу з низькою експресією IL1RN і підвищеним рівнем IL-1b, що проявляється в прозапальною фенотипі.
Ген, що кодує інтерлейкін-12β (IL12В) також можна розглядати в якості кандидата при розвитку туберкульозної інфекції, так як продукт даного гена грає ключову роль у клітинному імунній відповіді. Brightbill HD і співавтори продемонстрували, що бактеріальні ліганди (ліпопротеїни) стимулюють вироблення IL-12 макрофагами людини за допомогою активації Toll-like рецепторів на поверхні макрофага. Інтерлейкін - 12 зв'язується з b1 і b2 комплексом рецептора до IL-12 на поверхні Т-хелперів та інших клітин-кілерів. У свою чергу, Т-хелпери продукують IFN-g, який зв'язується з R1/R2 комплексом рецептора до IFN-g на поверхні макрофагів і активує їх. Активовані макрофаги спрямовуються до місця знаходження мікобактерій і активно їх поглинають. Таким чином, загибель мікобактерій всередині макрофага здійснюється в результаті складних, опосередкованих цитокінами, взаємодій лімфоцитів і фагоцитів.
Інтерлейкін 12 має два ланцюги, масою 35 kD (Р35), кодована IL12А і масою 40 kD (р40), кодована IL12В. Тоді як IL12р40 головним чином взаємодіє з рецептором IL12b1 на поверхні Т-хелпери, IL12р35 в першу чергу зчіплюється з IL12b2. Використовуючи іммунопреціпітація, Oppmann B. і співавтори (2000) визначили, що IL12В і Р19 формують розчинний комплекс, який вони назвали IL23. Аналіз встановив, що IL23, подібно IL12, зв'язується з рецептором IL12b1. Не так давно були виявлені цитокіни IL18 і IL29 мають схожість у функції з IL12 і IL23.
Ген NKSF2 (від англ. Natural Killer Cell Stimulatory Factor 2 - альтернативна назва IL12) був картірован в дистальній області довгого плеча 5 хромосоми. Надалі за допомогою ПЛР аналізу ДНК клітин гібридів був визначено ділянку на хромосомі 5q31-33, де локалізована IL12В. J. A Warrington. і U Bengtsson. (1994) використовуючи методи фізичного картування, визначили порядок розташування і відносне відстань між 12 генами в 5q31-33 регіоні. Ген IL12В був одним з них.
Група дослідників картировал ген IL12в на 11 хромосомі миші. Використовуючи модель тварини, були отримані експериментальні дані про роль гена IL12В в захисті від туберкульозної інфекції. Елімінація функції IL12в у "нокаутував" мишей (IL12р40-/ -) за умови їх інфікування вірулентним штамом М. tuberculosis приводила до поширеної туберкульозної інфекції та загибелі тварини. Проте миші з генотипом IL12р35-/ - не виявляли підвищеної чутливості до туберкульозу. Дане спостереження наводить на думку про значну роль субодиниці р40 інтерлейкіну-12 у розвитку резистентності до туберкульозу.
Генетичний дефіцит IL12 або IL12R призводить до часткової або повної недостатності вироблення IFN-g. Як правило, вакцина BCG і непатогенні мікобактерії не викликають у людини захворювання, проте відомі випадки, коли вони приводили до розвитку важкої поширеною інфекції. Так було описано декілька пацієнтів з генетичним дефектом вироблення IL12р40 і IL12р70 (комплекс суд'едініц р40 і р70), більшість з яких страждали від дисемінований інфекції М. bovis BCG. Нещодавно був виявлений мононуклеотідний поліморфізм гена IL12В в 3 `-UTR, обумовлений заміною А на С. Ця інформація дає можливість оцінити роль мінливості гена IL12В у формуванні полігенною схильності до туберкульозу.
Якщо розглянути патогенез туберкульозу, виникає безліч привабливих кандидатів на роль "причинного" гена. Одним з таких генів, імовірно впливають на результат відносин між людиною і мікобактерією, є ген рецептора до вітаміну Д (VDR). Вітамін Д - це група споріднених стероїдів, одним з найважливіших серед яких є так званий Д3 (холекальциферол). Головний ефект активованого вітаміну Д3 (1,25 (ОН) 2Д3) або кальцитріолу - стимуляція активної адсорбції кальцію і фосфату з кишечника. До того ж кальцитріол впливає на клітини крові - модулює проліферацію і диференціацію лімфоцитів, а також сприяє конверсії циркулюючих моноцитів у макрофаги.
Активізовані макрофаги в свою чергу також здатні до утворення кальцитріолу. При туберкульозі цей локально продукується кальцитріол може активізувати "проковтування" і елімінацію МБТ макрофагами і мінімізувати тканинну деструкцію. Дослідження in vitro показали, що метаболіти вітаміну Д можуть посилювати здатність моноцитів людини обмежувати розмноження внутрішньоклітинно розташованих мікобактерій туберкульозу. У той час як додавання одного рекомбінантного людського IFN-g до пулірованним моноцитами людини не впливало на їх туберкулостатичної активність, введення в дану систему додатково кальцитріолу призводило до повної зупинки росту мікобактерій.
Всі перераховані ефекти холекальциферолу здійснюються за допомогою спеціальних рецепторів, які присутні в багатьох клітинах і органах, у тому числі в лімфоцитах периферичної крові і моноцитах. Така широка поширеність рецепторів до вітаміну Д говорить про те, що даний стероїд і його метаболіти регулюють діяльність багатьох систем організму.
Локалізація гена що кодує рецептор до вітаміну Д визначена у людини на хромосомі 12q12-q14. Відомі його поліморфні варіанти, найбільш часто з яких досліджуються три поліморфізму: F / f, T / t, B / b. Позначення і назва цих поліморфних маркерів походить від перших літер рестриктаз, які використовуються для їх детекції в ПДРФ-аналізі (FokI, TagI, BsmI).
Результати дослідження, проведеного в Західній Африці (Гамбія) методом випадок - контроль, виявили статистично значущу асоціацію tt генотипу VDR гена з резистентністю до легеневому туберкульозу. Подібна робота була проведена в Китаї, результати якої показали наявність асоціації ff генотипу VDR гена з схильністю до ТБ.
Проте в популяції Перу статистично значущою асоціації різних поліморфізмів гена VDR з туберкульозом знайдено не було. В іншому дослідженні було показано, що велику роль у схильності до ТБ грають гаплотипи гена VDR. У Лондоні була проведена робота, в результаті якої дослідники визначили наявність зв'язку між дефіцитом холекальциферолу в організмі людини і активним туберкульозом. Поряд з цим, автори продемонстрували негативний вплив комбінації генотипів ТТ і Tt, а так само генотипу ff з недоліком вітаміну Д на резистентність до ТБ.
В іншому дослідженні було показано, що генотип tt VDR гена асоційований з схильністю до легеневому туберкульозу у жінок, а, в свою чергу, ТТ генотип - з резистентністю до ТБ у жінок. Таким чином, вітамін Д, діючи через рецептори і модулюючи функцію макрофагів, може підвищувати протитуберкульозну захист людини. Дане твердження частково пояснює той факт, що захворюваність туберкульозом вищий протягом холодних сезонів року, коли шкірний синтез кальцитріолу від експозиції сонця знижений і серологічний рівень вітаміну Д нижчий.
Однак відомо, що дія продукту експресії гена рецептора вітаміну D надає помірний вплив на повну чутливість до туберкульозу. До того ж, роль кальцитріолу в антибактеріальному імунітет не однозначна, оскільки він разом з активізацією макрофагів виявляє такі ефекти, як пригнічення проліферації лімфоцитів, зниження продукції імуноглобуліну та синтезу цитокінів.
У цілому, можна відзначити, що в даний час є досить розрізнена інформація про генетичні основи схильності до туберкульозу, а так само, мабуть, загальна кількість генів, в тій чи іншій мірі впливають на розвиток цього інфекційного захворювання, набагато вище. Таким чином, пошук нових генів-кандидатів туберкульозу, а так само вивчення поліморфізму відомих генів-кандидатів у популяціях різного етнічного складу і їх внеску в загальну схильність до захворювання представляється на сьогоднішній день важливим завданням, рішення якої дозволить визначити нові підходи до більш ефективного лікування та профілактиці ТБ.

Література

1. Богадельнікова І.В., Сергеєв А.С., Агапова Р.К., Перельман М.І. Дослідження рівнів гетерозиготності у хворих на туберкульоз легень з різною ефективністю лікування / / Вісник РАМН. - 2000. - № 3. - С.15-21.
2. Вейр Б. Аналіз генетичних даних. - М.: Світ, 2005. - 400 с.
3. Візель А.А., Гурелева М.Е. Туберкульоз. - М.: ГЕОТАР Медицина, 2000. - 208 с.
4. Єремєєв В.В. Взаємодія макрофаг-мікобактерія в процесі реакції мікроорганізму на туберкульозну інфекцію / / Проблеми туберкульозу. - 2004. - № 8. - С.3-7.