Patogenesen av tuberkulose

Utviklingen av tuberkulosebetennelse avhenger av organismens reaktivitet og tilstanden til dens forsvar, virulensen til mykobakterier tuberkulose og varigheten av deres vedvarende aktivitet i lungene. Virkningen av ulike faktorer i den smittsomme prosessen kan forklare det store mangfoldet av vev- og cellulære reaksjoner i luftveiene, hvor spesifikke endringer kombineres med uspesifikke, og på en eller annen måte påvirker manifestasjonen og utfallet av hovedprosessen.

Hvert stadium er et komplekst sett med strukturelle endringer i ulike kroppssystemer og luftveisorganer, ledsaget av dyptgripende endringer i metabolske prosesser, intensiteten av metabolske reaksjoner i luftveiene, og gjenspeiles i den morfofunksjonelle tilstanden til dens cellulære og ikke-cellulære elementer. Av stor betydning er studiet av de tidligste mekanismene for utvikling av tuberkuløs betennelse, etablert i de senere årene.

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

Mikrosirkulasjonsforstyrrelser og tilstanden til den aerohematiske barrieren

Innen 24 timer etter intravenøs administrering av Mycobacterium tuberculosis i lungene hos mus, oppstår karakteristiske endringer i mikrosirkulasjonssystemet: utvidelse av de vaskulære kapillærnettverksprofilene, slamdannelse av erytrocytter med parietal arrangement av polymorfonukleære leukocytter kan observeres. Elektronmikroskopisk analyse av endotelbekledningen i lungekapillærene avslører aktivering av cellenes luminale overflate, tegn på utvikling av intracellulært ødem med desorganisering av mikropinocytotiske vesikler og deres fusjon til store vakuoler. Områder med ødematøst, renset cytoplasma av endotelocytter danner stedvis seilformede fremspring, som varierer i mengde og størrelse i forskjellige mikrokar. I noen tilfeller observeres lokal eksfoliering av deres cytoplasmatiske prosesser fra det underliggende basallaget, løsning og fortykkelse av sistnevnte.

Uavhengig av metoden for introduksjon av tuberkulose-mykobakterien, observeres det i alle modellforsøk i løpet av de første 3-5 dagene en økning i permeabiliteten til den aerohematiske barrieren, noe som fremgår av væskeopphopning i interstitiet, utvikling av intracellulært ødem ikke bare av endotelocytter, men også av alveolocytter av type 1 (A1). Endringene påvirker deres cytoplasmatiske prosesser, der det oppstår områder med klar, ødematøs cytoplasma som er i stand til å bule ut i det intraalveolære rommet.

På steder med generalisering av Mycobacterium tuberculosis og utvikling av pneumoniske foci, dannelse av primære granulomatøse ansamlinger av mononukleære celler og polymorfonukleære leukocytter, er A1 bestemt med sterkt fortykkede, stedvis ødelagte cytoplasmatiske prosesser, områder med eksponert basalmembran. I mange alveolocytter av type 2 (A2) forekommer hevelse av apikale mikrovilli, ujevn utvidelse av mitokondrielle profiler og cytoplasmisk retikulum. Hyperhydrering av det alveolære epitelet er stedvis ledsaget av frigjøring av væske, plasmaproteiner og cellulære elementer av betennelse i det intraalveolære rommet.

Moderne studier av mikrosirkulasjon har slått fast at det vaskulære systemet spiller en ledende rolle i utviklingen av de første fasene av betennelse. Stimulert av cytokiner skiller endotelet ut biologisk aktive stoffer - adhesive molekyler (selektiner, integriner), forskjellige mediatorer (arachidonsyremetabolitter) og vekstfaktorer, oksygenradikaler, nitrogenoksid, etc., som gir interaksjon mellom endotelet og polymorfonukleære leukocytter, samt mellom andre cellulære elementer i betennelsen. Det er slått fast at L-selektin medierer den såkalte "rullende nøytrofil"-effekten, som er den første fasen av adhesjon av disse cellene til endotelet. En annen type selektin, P-selektin, blir etter effekten av histamin eller oksygenmetabolitter på endotelceller, translokert til deres overflate, noe som letter adhesjonen av nøytrofiler. E-selektin oppdages også på overflaten av cytokinaktiverte endotelceller; det er involvert i prosessen med interaksjon mellom endotelet i postkapillære venuler og T-lymfocytter.

Cytokiner som skilles ut av mono- og polynukleære celler forårsaker strukturell omorganisering av cytoskjelettet i endotelceller, noe som fører til deres sammentrekning og økt kapillærpermeabilitet. Passasje av polymorfonukleære leukocytter gjennom blodkarveggen kan igjen være ledsaget av skade og økt permeabilitet for væske- og plasmaproteiner, og en endring i sammensetningen eller aktiviteten til adhesive molekyler fører til økt migrasjon av monocytter og lymfocytter, noe som sikrer videre utvikling av den inflammatoriske reaksjonen. Det oppstår i luftveiene som respons på introduksjonen av Mycobacterium tuberculosis, og påvirker alle strukturer i luftveiene.

Under dannelsen og modningen av tuberkuløse granulomer, dvs. i det andre stadiet av utviklingen av den spesifikke prosessen, øker forstyrrelser i strukturen til de interalveolære septaene. Ødem, celleproliferasjon og fibrillogenese i interstitiet endrer den morfofunksjonelle tilstanden til respirasjonsepitelet betydelig, spesielt nær fokusene for den inflammatoriske reaksjonen. Forstyrrelser i mikromiljøforholdene og den vitale aktiviteten til alveolocytter påvirker negativt den funksjonelle tilstanden til den aerohematiske barrieren og gassutvekslingen i lungene.

Sammen med de allerede nevnte endringene i de interalveolære septaene i ødemsonen, tiltrekker uttalte destruktive endringer i det alveolære epitelet seg oppmerksomhet, som kan spores over en betydelig del av det. De påvirker begge typer alveolocytter og har én retning - ødematøs hevelse av intracellulære organeller, noe som fører til dysfunksjon og deretter celledød. Fragmenter av ødelagte alveolocytter, inkludert A2, kan detekteres i det intraalveolære innholdet. Makrofagelementer, polymorfonukleære leukocytter, samt et betydelig antall erytrocytter og eosinofiler, som reflekterer den høye permeabiliteten til kapillærnettverket, er også lokalisert her. Fibrintråder og deres konglomerater bestemmes blant de ødelagte cellene.

I alveolene som holder på luften, kan man også observere tegn på ødem i vev og cellulære strukturer i den interalveolære septa. I tillegg forekommer bobledannelsesprosesser på overflaten av det alveolære epitelet, noe som gjenspeiler de innledende stadiene av ødeleggelse av den aerohematiske barrieren og "oversvømmelse" av alveolene. I det siste stadiet av utviklingen av tuberkuløs betennelse observeres en progressiv økning i dystrofiske og destruktive endringer i de strukturelle komponentene i lungens terminale seksjoner, spesielt i områder av lungeparenkymet som grenser til kaseøs-nekrotiske foci eller foci av tuberkuløs lungebetennelse. Mikrosirkulasjonsforstyrrelser er utbredt.

Transkapillær passasje av plasmaproteiner i blodet fremmer inntreden av sirkulerende immunkomplekser (CIC) i lungens interstitium, noe som fremmer utviklingen av både immunologiske og sekundære immunpatologiske reaksjoner der. Sistnevntes rolle i patogenesen av tuberkulose er bevist, og den er forårsaket av intrapulmonal avsetning av CIC, en defekt i fagocyttsystemet og en ubalanse i produksjonen av cytokiner, som regulerer intercellulære interaksjoner.

Arealet av luftpulmonalparenkymet er redusert til 30 % av snittarealet, og områdene veksler med områder med uttalt intraalveolært ødem, distelektase og atelektase, samt emfysematøs ekspansjon av alveolene. Til tross for den progressive utviklingen av ubehandlet tuberkuløs betennelse, foregår det kompenserende og gjenopprettende prosesser i lungeparenkymet uten foci. Som våre studier har vist, er den funksjonelle aktiviteten til A2 i den perifokale betennelsessonen hovedsakelig rettet mot å opprettholde integriteten til det alveolære epitelet og gjenopprette A1-populasjonen, som er mest følsom for virkningen av tuberkuløse prosessfaktorer. Det faktum at A2 deltar i regenereringsprosesser som en cellulær kilde til respiratorisk epitel er generelt anerkjent i dag. En markant økning i den proliferative aktiviteten til A2 i disse sonene indikeres av deteksjon av 6–10 unge alveolocytter i nærheten – "vekstknopper" med en jevn, velutviklet kjernestruktur, et betydelig innhold av mitokondrier og polyribosomer i cytoplasmaet, og et lite antall sekretoriske granuler. Noen ganger kan mitotiske figurer sees i disse cellene. Samtidig er alveolocytter av mellomtypen, som reflekterer transformasjonen av A2 til A1, ekstremt sjeldne. Organets gassutvekslingsfunksjon opprettholdes på grunn av alveolær hypertrofi, dannelse av vekstpunkter og transformasjonen av A2 til A1 i avsidesliggende områder av lungeparenkymet. Ultrastrukturelle tegn på den aktive sekretoriske funksjonen til A2 observeres også her.

Disse dataene korrelerer med resultatene fra elektronmikroskopisk undersøkelse av alveolært epitel i kirurgisk materiale. Hos pasienter med tilheling av tuberkuloseinfeksjonsfoci dannes adenomatøse strukturer som ligner alveolære kanaler. Cellene som kler dem har en A2-ultrastruktur, som bevarer enkeltstående sekretoriske granuler. Det er karakteristisk at transformasjonen av A2 til A1 ikke forekommer (mellomliggende alveolocytter oppdages ikke), noe som ikke tillater at disse strukturene klassifiseres som nydannede alveoler, som bemerket av noen forfattere.

Prosessene for restaurering av respirasjonsepitelet og dannelsen av overgangsalveolocytter observeres bare i det fjernere lungeparenkymet, hvor nodulære alveolocyttvekster som tilsvarer "vekstknopper" bestemmes. Hovedgassutvekslingsfunksjonen til lungene utføres også her, cellene i den aerohematiske barrieren har en velutviklet ultrastruktur med et stort antall mikropinocytiske vesikler.

Studien av ulike modeller av tuberkuløs betennelse viste at utviklingen av spesifikk betennelse i lungene ikke bare er assosiert med visse destruktive endringer i luftveiene direkte i infeksjonsfokuset, men påvirker hele lungeparenkymet, hvor tegn på nedsatt mikrosirkulasjon observeres. Økt permeabilitet av karene i de interalveolære septa. Med utviklingen av den inflammatoriske prosessen øker fenomenet ødem, noe som påvirker tilstanden til alveolocyttene, spesielt A1. Lumen i mange alveoler er delvis eller fullstendig fylt med væske og cellulære elementer av betennelse. Hypoksi og fibrøse endringer i de interalveolære septa påvirker gassutvekslingsfunksjonen til den aerohematiske barrieren, noe som fører til utvikling av respirasjonssvikt og død hos forsøksdyr.

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

Rollen til lungemakrofager

Lungemakrofager er en komponent i det mononukleære fagocyttsystemet, som er felles for hele kroppen og stammer fra pluripotente stamceller i benmargen. Under stamcelledeling produseres monocyttforløpere - monoblaster og promonocytter. Monocytter sirkulerer i blodet og går delvis inn i det interstitielle vevet i lungene, hvor de kan forbli inaktive en stund. I nærvær av differensieringsindusere aktiveres de, beveger seg til overflaten av luftveis- og bronkialepitelet, hvor de gjennomgår flere modningsstadier og blir til henholdsvis alveolære og bronkiale makrofager. Hovedfunksjonen til disse cellene - absorberende - er knyttet til deres evne til å fagocytere fremmedlegemer. Som en av faktorene for kroppens naturlige motstand, beskytter de de områdene i lungene som er de første som kommer i kontakt med mikrober og abiogene stoffer, dvs. de opprettholder steriliteten til lungenes epitelforing gjennom hele lengden. Mesteparten av det fremmede materialet, samt fragmenter av ødelagte cellulære elementer, blir nesten fullstendig fordøyd etter konjugering av makrofagens fagosomale vakuole (nekrofag, hemosiderofag) med lysosomer som inneholder proteolytiske enzymer. Lungemakrofager er karakterisert ved et høyt innhold av sur fosfatase, uspesifikk esterase, katepsiner, fosfolipase A2 og enzymer i Krebs-syklusen, spesielt suksinatdehydrogenase. Samtidig er det kjent at patogener av en rekke infeksjonssykdommer, og fremfor alt M. tuberculosis, kan vedvare lenge i cytoplasmaet til alveolære makrofager, siden de har svært resistente cellevegger som motstår virkningen av lysosomale enzymer. I modellforsøk på ubehandlede dyr, til tross for den uttalte aktiveringen av sur fosfatase og andre hydrolaser, kan en viss proliferativ aktivitet av Mycobacterium tuberculosis og dannelsen av små kolonilignende klynger av patogenet observeres i cytoplasmaet til alveolære makrofager.

Lav mikrobicidal aktivitet hos lungemakrofager er assosiert med organspesifikke egenskaper hos fagocytter, ettersom de fungerer i et miljø med høyt oksygeninnhold. Energiprosesser i cytoplasmaet deres støttes hovedsakelig av oksidativ fosforylering av lipoproteiner, med hvis katabolisme en av hovedfunksjonene til disse cellene, som er en del av det pulmonale overflateaktive systemet, er assosiert. Energiutvinning, lokalisering av oksidative prosesser påvirker mitokondriesystemet, hvis utvikling korrelerer med fagocyttens funksjonelle tilstand. Superoksiddismutase er også lokalisert her - et antioksidantbeskyttelsesenzym som katalyserer nedbrytningen av singlett oksygen dannet under passasje av elektroner langs respirasjonskjeden. Dette skiller fundamentalt lungemakrofager fra polymorfonukleære leukocytter, som mottar oksygen og bioenergi hovedsakelig på grunn av glykolyse. I sistnevnte tilfelle skjer spaltingen av substratet direkte i cytosolen, og aktivert oksygen og hydrogenperoksid dannet ved hjelp av myeloperoksidase utgjør det viktigste bakteriedrepende potensialet for virkning på bakterier.

Lav biociditet hos lungemakrofager kan betraktes som en slags pris for tilpasning til aerobe funksjonsforhold. Tilsynelatende bekjemper de derfor tuberkulosemykobakterier sammen med polymorfonukleære leukocytter og eksudatmonocytter (de kalles også inflammatoriske makrofager). Patogenetisk viktig er det at ikke alle lungemakrofager som har fanget tuberkulosemykobakterier, fjernes fra lungene med driften av overflateaktivt middel og bronkial sekresjon - noen av dem utvikler seg i interstitiet, noe som er utløsende for dannelsen av karakteristiske celleklynger - granulomer.

Når de kommer inn i interstitiet, som er rikt på blodkar, begynner lungemakrofager med ufullstendig fagocytose å produsere inflammatoriske cytokiner, som aktiverer det tilstøtende endotelet. På membranene til sistnevnte øker uttrykket av immunoglobuliner, og ved hjelp av dette utføres selektiv adhesjon av monocytter. Etter å ha forlatt det vaskulære laget, transformeres disse cellene til ekssudatmakrofager, som produserer inflammatoriske mediatorer, og tiltrekker seg ikke bare mono-, men også polynukleære celler til fokuset.

Samtidig kommer signalet for utvikling av en granulomatøs reaksjon fra sensibiliserte T-lymfocytter – effektorer av forsinket hypersensitivitet. Blant lymfokinene som disse cellene begynner å produsere, er faktoren som hemmer migrasjonen av monocytter og IL-2 av stor betydning for granulomatogenese. De akselererer tilstrømningen og fikserer monocytter på infeksjonsstedet, regulerer deres transformasjon til fagocytiske, sekreterende og antigenpresenterende makrofager.

Det bør understrekes at den granulomatøse reaksjonen i lungene ved tuberkuløs betennelse, som en mekanisme for cellulær beskyttelse av luftveiene mot penetrering av patogenet, til slutt gjenspeiler mononukleære fagocytters manglende evne til å bekjempe tuberkulosemykobakterier. Derfor er makrofager tvunget til å stadig proliferere (øke antallet populasjoner) og differensiere til større fagocytter (øke kvaliteten på proteolysen), som er kjempeceller av fremmedlegemetypen. I sistnevntes fagosomer kan man under et elektronmikroskop se ikke bare tuberkulosemykobakterier, men også store apoptotiske celler, fragmenter av ødelagte polymorfonukleære leukocytter. Samtidig skiller de ultrastrukturelle tegnene på proteolytisk aktivitet (graden av utvikling av det lysosomale apparatet) i slike fagocytter per arealenhet av cytoplasma seg ikke vesentlig fra mononukleære. I denne forbindelse tiltrekker lungemakrofager stadig polymorfonukleære leukocytter, som har større biocidale egenskaper, til lesjonen. Aktivering av sistnevnte ledsages av frigjøring av en betydelig mengde hydrolaser og oksidanter i det ekstracellulære miljøet, noe som fører til vevsnedbrytning og dannelse av kaseøse masser i midten av lesjonen.

De mest uttalte metabolske forstyrrelsene observeres hos pasienter med akutt progressive former for lungetuberkulose, som forekommer med en overvekt av ekssudativ og alternativ inflammatorisk reaksjon, og forløpet av progressive former for lungetuberkulose er som regel karakterisert ved uttalt T-celle-immundepresjon. Undertrykkelse av T-celle-immunitet, uttalt lymfopeni fører til forstyrrelse av intercellulære interaksjoner og hemming av den granulomatøse reaksjonen.

Mangel på aktiverte monocytter og lymfocytter, kombinert med deres morfofunksjonelle insuffisiens, kan være en konsekvens av økt apoptose. Cytokinubalansen som oppstår i slike tilfeller kan tjene som en markør for en defekt i immunsystemet. Apoptoseprosessen har karakteristiske morfologiske trekk: kromatinkondensasjon ved kjernemembranen, nukleolusoppløsning, dannelse av cellefragmenter (apoptotiske legemer) og fagocytose av makrofager.

De særegne egenskapene ved lungemakrofagenes funksjon er knyttet til deres evne ikke bare til fagocytose, men også til å produsere et stort antall cytokiner som er nødvendige for aktivering og regulering av mange ekstracellulære reaksjoner og prosesser som forekommer i fokus for tuberkulosebetennelse. Med deres hjelp utføres selvregulering av fornyelse og differensiering av mononukleære celler, intercellulære interaksjoner bygges under betingelsene for en spesifikk prosess og regenerering.

Den universelle mediatoren for intercellulære interaksjoner er IL-1, hvis mål er lymfocytter, polymorfonukleære leukocytter, fibroblaster, endotelocytter og andre cellulære elementer. Samtidig er den sekretoriske funksjonen til lungemakrofager basert på prinsippene om selvregulering, når den samme cellen ikke bare skiller ut regulatorer av ekstracellulære prosesser, men også hemmere som blokkerer deres virkning. Sekretoriske makrofager skiller seg betydelig fra fagocytiske i sin ultrastrukturelle organisering. De inneholder sjelden fagosomale vakuoler og sekundære lysosomer, men har et utviklet vesikulært apparat og andre ultrastrukturelle tegn på sekresjon. De er spesielt godt uttrykt i epiteloide celler, som er hyperaktive sekretoriske makrofager.

Visse stadier av differensiering av lungemakrofager kan tydelig spores under et lys- og spesielt et elektronmikroskop i det bronkoalveolære lavagematerialet. Avhengig av den strukturelle organiseringen av kjernen og cytoplasmaet, bestemmes unge ikke-aktiverte og biosyntetiske mononukleære celler, samt modne fagocytiske og sekreterende makrofager blant dem. Unge ikke-aktiverte celler (15-18 μm i diameter) utgjør vanligvis omtrent 1/5 av alle makrofagelementer. De har en rund kjerne med glatte konturer: cytoplasmaet er svakt basofilt og inneholder ingen inneslutninger. Under et elektronmikroskop er sjeldne profiler av det cytoplasmatiske retikulum og mitokondrier, flere små lysosomlignende granuler og frie ribosomer synlige i disse cellene.

Aktiverte, biosyntetiske makrofager er større i størrelse (18–25 μm i diameter), kjernen kjennetegnes av bølgete konturer og en tydelig nukleol. De har basofil cytoplasma, som inneholder utviklede lange kanaler av det granulære cytoplasmatiske nettverket og en rekke polysomer. Elementer av det lamellære komplekset detekteres samtidig i to eller tre soner, hvor primære lysosomer akkumuleres. Sekundære lysosomer er representert ved enkeltstående inklusjoner; fagosomer detekteres sjelden, noe som gjenspeiler cellens beredskap for fagocytisk funksjon.

Diameteren til modne lungemakrofager varierer mye (30–55 μm), avhengig av cellenes aktivitet og funksjonelle orientering. De største størrelsene er karakteristiske for makrofager med strukturelle tegn på uttalt fagocytose. Overflaten til slike celler danner en rekke mikrovekster og lange pseudopodier. Den ovale eller runde kjernen er ofte plassert asentrisk og har bølgete konturer. En betydelig mengde kondensert kromatin ligger nær kjernemembranen, nukleolen er liten (1–1,2 μm). I cytoplasmaet bestemmes inneslutninger, korte kanaler i det granulære cytoplasmatiske retikulum, sisterner og vakuoler i det lamellære komplekset, og frie ribosomer. Cellene inneholder et betydelig antall mitokondrier, primære (0,5–1 μm) og sekundære (1,2–2 μm) lysosomer, samt fagosomale vakuoler som varierer i størrelse og antall. Sistnevnte inneholder fragmenter av ødelagte cellulære elementer og tuberkulosemykobakterier («nekrofager», «hemosiderofager»), lamellære inneslutninger av fosfolipid natur («fosfolipofager») og/eller granuler av nøytralt fett («lipofager»), støvpartikler, tobakksharpiks, kaolin («koniofager», «røykermakrofager»).

I nærvær av et konstant fagocytisk objekt oppstår multinukleære makrofager (mer enn 70 μm i diameter) med fem eller flere kjerner. Typiske fremmedlegemeceller - det siste stadiet av differensiering av en makrofag med fagocytisk funksjon - bestemmes i granulomer og granulasjonsvev i tuberkuløse foci. Lungemakrofager med uttalt sekretorisk aktivitet (25-40 μm i diameter) har vanligvis ikke typiske pseudopodier. Overflatens natur kan sammenlignes med en tynn blondefordypning dannet av en rekke, relativt korte mikroutvekster. Den runde eller ovale kjernen inneholder en liten mengde kondensert kromatin, en klar stor nukleol (1,5-2 μm). Det gjennomsiktige cytoplasmaet inneholder praktisk talt ikke store inneslutninger. Korte kanaler i det granulære cytoplasmatiske nettverket er representert av enkeltprofiler, mens velutviklede elementer i det lamellære komplekset er en rekke vakuoler og vesikler med elektrontransparent eller osmiofilt innhold. De samme strukturene oppdages i ektoplasmaet, hvor de smelter direkte sammen med plasmalemmaet. Selv hos langtidsrøykere, der alle fagocytiske celler inneholder karakteristiske inneslutninger av tobakktjære, har sekreterende makrofager et lite antall sekundære lysosomer og enkeltfagosomlignende formasjoner, dvs. de absorberer praktisk talt ikke fremmedlegemer. Makrofager med ultrastrukturelle tegn på sekretorisk aktivitet utgjør under normale forhold ikke mer enn 4–8 % av bronkoalveolær lavage. Siden funksjonen til disse cellene er assosiert med metabolisme, syntese og frigjøring av mange biologisk aktive stoffer i det ekstracellulære miljøet, fører eventuelle forstyrrelser i mekanismene for spesifikk og uspesifikk beskyttelse til en økning i antallet deres, dannelsen av makrofager med økt sekretorisk potensial – epiteloide celler. De danner symplaster eller, som et resultat av ufullstendig mitotisk deling, blir til karakteristiske multinukleære Pirogov-Langhans-celler – den endelige differensieringen av en makrofag med sekretorisk aktivitet.

Avhengig av kroppens motstand, virkningens art og forholdene i mikromiljøet, har prosessene for transformasjon av oppbygging av fagocytisk, sekretorisk eller antigenpresenterende aktivitet sine egne karakteristikker. Det har blitt vist at beregning av den relative prosentandelen av morfofunksjonelle typer makrofager i bronkoalveolær lavage (bestemmelse av makrofagformelen) hjelper i differensialdiagnosen av tuberkulose og annen pulmonal granulomatose, og lar en evaluere effektiviteten av den etiotropiske behandlingen.

Forholdet mellom antall aktivt fagocytiske og syntetiserende lungemakrofager gjenspeiler ikke bare arten av vevsreaksjonen i området med tuberkulosebetennelse, men kan også tjene som en indikator på aktiviteten til den patologiske prosessen. Problemet med fullføring av fagocytose ved tuberkulose er også fortsatt relevant. Resultatene fra våre studier av eksperimentelt og klinisk materiale viser at utfallet av samspillet mellom fagocytose og patogenet avhenger av makrofagens funksjonelle tilstand og mikroorganismens biologiske egenskaper.

Status for overflateaktivt system

Resultatene fra den eksperimentelle og teoretiske retningen i studiet av pulmonale overflateaktive stoffer har gjort det mulig å formulere et moderne konsept av overflateaktivt middel som et flerkomponentsystem av cellulære og ikke-cellulære elementer, hvis strukturelle og funksjonelle enhet sikrer normal biomekanikk for respirasjon.

Det er nå samlet en viss mengde faktamateriale som ikke bare vitner om de betydelige tilpasningsevnene til det overflateaktive systemet under forhold med dyp restrukturering av lungeventilasjon og hemodynamikk, men også om den uttalte følsomheten til dets komponenter for mange ugunstige faktorer i tuberkuloseprosessen, hvis spesifikke natur bestemmes av varigheten av patogenens persistens, prosessens bølgelignende forløp og dype forstyrrelser i mikrosirkulasjonssystemet. Endringene som observeres i dette tilfellet påvirker ikke bare sonene der infeksjonsfokus dannes, men også fjerne, aktivt fungerende områder av lungeparenkymet. I denne forbindelse er det ekstremt viktig å evaluere den morfofunksjonelle nytten av ulike komponenter i det overflateaktive systemet, for å fremheve de endringene som kan brukes til å diagnostisere overflateaktive avhengige forstyrrelser i respirasjonsfunksjonen og rettidig korrigering av disse.

De tidligste tegnene på ødeleggelse av pulmonalt surfaktant kan observeres i modellforsøk ved bruk av spesielle lungefikseringsmetoder. I den innledende fasen av tuberkuløs betennelsesutvikling er de lokale og uttrykkes hovedsakelig i sonene med intraalveolært ødem. Under et elektronmikroskop kan man observere ulike stadier av avskalling og ødeleggelse av den ytre filmen - surfaktantmembranen - av ødematøs væske. Disse endringene manifesterer seg fullt ut i fokusene for tuberkuløs betennelse, hvor materialet av ødelagt surfaktant bestemmes overalt i sammensetningen av det intraalveolære innholdet.

De bemerkede endringene i den ekstracellulære slimhinnen i alveolene forekommer i foci av ulike bakterielle lungebetennelser. I dette tilfellet utfører en del av A2, primært i de perifokale alveolene, kompenserende produksjon av overflateaktive stoffer. Et annet bilde observeres i luftveiene under utviklingen av tuberkuløs betennelse, siden patogenet har en negativ effekt på prosessene med intracellulær overflateaktiv syntese. Direkte introduksjon av tuberkulosemykobakterier i lungen hos hunder (brystpunksjon) viste at desorganisering av cytoplasmatisk retikulum og mitokondrieprofiler observeres i A2 allerede i de første 15–30 minuttene; etter flere timer er alveolocytter fullstendig ødelagt på infeksjonsstedet. Rask utvikling av overflateaktiv mangel fører til kollaps av alveolene og rask spredning av den inflammatoriske prosessen til det omkringliggende parenkymet. I alveolene ved siden av foci dominerer små unge A2 med enkeltstående små sekretoriske granuler eller store celler med tegn på vakuolisering av intracellulære strukturer, noen ganger med fullstendig ødelagt cytoplasma. I de alveolocyttene der det er utviklede elementer av det cytoplasmatiske nettverket og det lamellære komplekset, detekteres gigantiske osmiofile lamellære legemer (GLB), noe som indikerer en forsinkelse (hemming) i frigjøringen av intracellulært overflateaktivt middel til overflaten av alveolene.

Matematisk modellering av den sekretoriske funksjonen til A2 i focifritt lungeparenkym med økt funksjonell belastning viste at til tross for økningen i volum og numerisk tetthet av modne sekretoriske granuler, endret ikke populasjonens reservepotensial seg signifikant. Det ble funnet at under forhold med økt vaskulær permeabilitet, utvikling av hypoksi og fibrøse endringer i de interalveolære septaene, forstyrres balansen i prosessene for OPT-dannelse og modning mot overvekt av sistnevnte. Akselerert modning av OPT fører ofte til en økning i den elektrontransparente substansen i matriksen i sammensetningen av sekretoriske granuler, mens innholdet av osmiofilt overflateaktivt materiale i dem kan være ubetydelig; det lamellære materialet av overflateaktive stoffer er løst pakket og opptar bare 1/3-1/5 av volumet av det sekretoriske granulet. Forekomsten av et betydelig antall A2 med vakuolert OPT kan forklares med forstyrrelsen av de innledende stadiene av sekresjonsdannelse. Slike celler har vanligvis ultrastrukturelle tegn på ødeleggelse (rydding av den cytoplasmatiske matrisen, ødematøs hevelse av mitokondrier, tubuli i det cytoplasmatiske retikulum og lamellarkomplekset), noe som indikerer en reduksjon i prosessene for intracellulær produksjon av overflateaktivt middel.

Det er karakteristisk at nedgangen i syntesen av overflateaktive fosfolipider er ledsaget av forekomsten av nøytrale lipidgranuler i cytoplasmaet til A2. En tilstrekkelig refleksjon av lipidmetabolismeforstyrrelser i lungen rammet av tuberkulose hos forsøksdyr og mennesker er akkumulering av makrofager-lipofager (skumceller) med varierende grad av modenhet i alveolene og bronkoalveolært skyllemateriale. Parallelt observeres en pålitelig økning i innholdet av nøytrale lipider og en reduksjon i andelen totale fosfolipider i skyllevæsken.

Et av de tidlige tegnene på ødeleggelse av overflateaktive stoffer i forsøket og det kliniske bildet av tuberkulose i luftveiene er tapet av membranenes evne til å danne strukturer av reservemateriale. I stedet kan man på overflaten av alveolene, i fagosomene til alveolære makrofager og direkte i materialet fra bronkoalveolær lavage se membraner vridd til kuler ("gigantiske lagkuler") uten den karakteristiske tredimensjonale organiseringen. Dybden av destruktive endringer i overflateaktivt system fremgår også av hyppigheten av deteksjon av utskilt A2 i utvaskingen. Disse dataene korrelerer med resultatene av biokjemiske og fysikalsk-kjemiske studier av pulmonale overflateaktive stoffer.

Med tanke på alle de identifiserte trekkene, skilles det for tiden mellom tre grader av lidelser for å karakterisere tilstanden til det overflateaktive systemet: mindre, alvorlig, utbredt. Sistnevnte gjenspeiler en økt risiko for å utvikle overflateaktivt avhengig respirasjonssvikt hos pasienter med utbredte destruktive former av sykdommen.

Resultatene fra studiene viser at grunnlaget for forstyrrelsene som oppstår i lungenes overflateaktive system under tuberkulose er prosesser assosiert med en økning i permeabiliteten til luft-blod-barrieren:

• skade på det overflateaktive stoffet på alveolæroverflaten;
• metabolske endringer og skade på A2;
• forstyrrelse av mekanismene for å fjerne avfallssurfaktant fra alveolene.

Samtidig har studier vist at den viktigste cytologiske mekanismen som støtter det funksjonelle potensialet til surfaktantsystemet i lungen endret av tuberkuløs betennelse, er en økning i antall hypertrofierte A2, hovedsakelig i lungeparenkymet fjernt fra det spesifikke fokuset.

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

Genetiske aspekter ved mottakelighet for tuberkulose

Før vi begynner vår analyse av den nåværende forskningsstatusen innen mekanismer for anti-tuberkuloseimmunitet og tuberkuloseimmunogenetikk, anser vi det nødvendig å dvele ved noen generelle posisjoner.

• For det første er det kjent at mykobakterier formerer seg og ødelegges primært i makrofager. Svært lite data (og de er motstridende) indikerer at det finnes noen faktorer som kan ødelegge mykobakterier ekstracellulært.
• For det andre finnes det ingen overbevisende bevis for at det nøytrofile fagocyttsystemet spiller en betydelig rolle i forsvaret mot tuberkuloseinfeksjon.
• For det tredje finnes det ingen overbevisende bevis for at anti-TB-antistoffer verken kan ødelegge mykobakterier ekstracellulært eller fremme deres intracellulære ødeleggelse i makrofager eller andre celletyper.
• For det fjerde finnes det et stort antall fakta som støtter standpunktet om at det sentrale leddet i anti-tuberkuloseimmunitet er T-lymfocytter, og at de utøver sin regulerende innflytelse gjennom fagocyttsystemet.
• For det femte finnes det en mengde bevis for at arvelige faktorer spiller en betydelig rolle i tuberkuloseinfeksjon.

Dataene som indikerer den viktige rollen genetiske faktorer spiller i mottakeligheten for tuberkulose hos mennesker, er ganske overbevisende. Først og fremst indikeres dette av det faktum at med en ekstremt høy infeksjonsrate av M. tuberculosis (omtrent en tredjedel av planetens voksne befolkning), utvikler sykdommen seg bare hos en liten andel av mennesker. Dette indikeres også av de ulike nivåene av mottakelighet for infeksjon i forskjellige etniske grupper og arten av arv av mottakelighet og resistens mot tuberkulose i familier med flere tilfeller av sykdommen. Til slutt er bevis på denne posisjonen den betydelig økte samsvaret i forekomsten av klinisk uttrykt tuberkulose hos monozygote (identiske) tvillinger sammenlignet med dizygote tvillinger.

Tradisjonell genetisk testing for tuberkulose

Rollen til det viktigste histokompatibilitetskomplekset og NRAMP*

Identifisering av gener og deres alleler, hvis uttrykk bestemmer følsomhet eller resistens mot tuberkulose, ville ikke bare gi dyp innsikt i de grunnleggende mekanismene for immunitet og utviklingen av den patologiske prosessen ved tuberkulose, men ville også bringe bruken av genetiske typingsmetoder for å identifisere individer blant friske mennesker med en genetisk økt risiko for å få tuberkulose nærmere virkeligheten, noe som krever prioriterte forebyggende tiltak, spesielt en spesiell tilnærming til vaksinasjon.

* - Makrofagprotein assosiert med naturlig resistens - makrofagprotein assosiert med naturlig resistens.

Det finnes et betydelig antall eksperimentelle studier som viser rollen til en rekke genetiske systemer og individuelle gener (H2, BCG1, Tbc1, xid, etc.) i resistens (følsomhet) mot tuberkulose hos mus. Hos mennesker inkluderer de mest studerte genene major histocompatibility complex (MHC) klasse II-genene, blant hvilke allelkomplekset til HLA-DR2-familien (menneske) viser en ganske høy grad av assosiasjon med økt sykelighet i flere etnisk fjerne populasjoner, og allelene til HLA-DQ-locus påvirker det kliniske bildet av tuberkulose. Nylig har de første suksessene blitt oppnådd med å analysere forbindelsen mellom NRAMP1-genet og tuberkulose hos mennesker. Disse dataene er spesielt bemerkelsesverdige fordi dette genet har en høy grad av homologi med NRAMP1-genet (tidligere kalt BCG 1, siden det kontrollerer mottakelighet for M. bovisBCG), som uttrykkes selektivt i musemakrofager og som utvilsomt påvirker mottakeligheten for intracellulære patogener (inkludert mykobakterier).

Mutasjoner med tap av funksjon

Flere gener ble identifisert, og endringer i disse generene, som førte til fullstendig tap av evnen til å kode et funksjonelt aktivt produkt (gen-knockout), påvirket spesielt musenes evne til å utvikle en beskyttende immunrespons mot mykobakterieinfeksjon. Dette er genene som koder for IFN-γ, IL-12, TNFα, samt reseptorene i immunsystemcellene for de listede cytokinene. På den annen side, med en knockout av genene som koder for IL-4 og IL-10, var forløpet av tuberkuloseinfeksjonen praktisk talt ikke forskjellig fra det hos villtype (initiale) mus. Disse dataene bekreftet på genetisk nivå den primære beskyttende rollen i tuberkulose av immunsystemets evne (primært T1-lymfocytter) til å reagere på infeksjon ved å produsere type 1-cytokiner, men ikke type 2.

Anvendbarheten av disse dataene på mykobakterielle infeksjoner hos mennesker har blitt vist. I svært sjeldne familier der barn led av tilbakevendende mykobakterielle infeksjoner og salmonellose fra tidlig alder, skyldes den ekstremt høye mottakeligheten homozygote ikke-konservative mutasjoner i genene som koder for cellereseptorer for IFN-γ og IL-12, arvet fra foreldre som er heterozygote for disse mutasjonene. Som forventet viste det seg at ekteskapene var nært beslektet med slik arv av sjeldne mutasjoner. Imidlertid fører slike grove brudd til så høy mottakelighet for infeksjoner at de praktisk talt ikke lar barnet overleve mer enn noen få år, og da bare under nesten sterile forhold.

Disse samme betraktningene gir opphav til en noe skeptisk vurdering av tilnærmingen til modellering av infeksjoner hos dyr med knockout-mutasjoner i gener som spiller en primær rolle i å beskytte mot disse infeksjonene. Slike mutasjoner fører til uttrykk av fenotyper som ikke har noen sjanse til å overleve under normale forhold og som raskt ville blitt eliminert ved seleksjon. Dermed dør mus som ikke uttrykker MHC klasse II-produkter, og som et resultat ikke har en normal pool av CD4-lymfocytter, av spredt infeksjon kort tid etter infeksjon med M. tuberculosis. Et veldig lignende forløp av tuberkulose hos mennesker observeres med en markant nedgang i antall CD4-celler i de sene stadiene av AIDS. Når man løser problemstillingene med genetisk bestemmelse av risikogrupper og generelt for å forstå de genetiske årsakene til økt mottakelighet innenfor den normale populasjonsfordelingen, behandler forskeren individer som er, om enn ikke optimale (i henhold til denne egenskapen), men ganske levedyktige. Dette aspektet av problemet taler for å bruke mer tradisjonelle eksperimentelle modeller for genetisk analyse, for eksempel interlineære forskjeller i forløpet av tuberkulose hos mus.

Genomscreening og tidligere ukjente gener for tuberkulosemottakelighet

Allerede på 1950- og 1960-tallet ble det vist at arven av egenskaper for mottakelighet og resistens mot tuberkulose hos forsøksdyr er kompleks og polygenisk. I denne situasjonen er det for det første nødvendig å velge tydelig uttrykte, "ekstremt forskjellige" fenotyper mellom mottakelige og resistente dyr eller individer, dvs. sykdommens egenskaper, og deretter studere arven deres. For det andre er det nødvendig å ta hensyn til at vi a priori ikke aner hvor mange gener som er involvert i sykdomskontroll og hvordan de er plassert i genomet. Derfor er det nødvendig enten å redusere det genetiske mangfoldet i populasjonen som studeres på forhånd, segregere i henhold til egenskapen som studeres, bruke genetiske teknikker (noe som bare er mulig i dyreforsøk), eller å screene hele genomet ved hjelp av statistiske metoder for kvantitativ genetikk i stedet for Mendelsk genetikk, eller å kombinere disse teknikkene. Etter utviklingen av genomskanningsmetoder ved bruk av PCR for mikrosatellitt-DNA-regioner og statistisk behandling og tolkning av resultatene, begynte genetisk analyse av mottakelighet for tuberkulose på et nytt nivå.

Tilnærmingene nevnt ovenfor har nylig blitt brukt med hell i genetiske eksperimenter på lineære mus av to forskergrupper. En gruppe forfattere fra Central Research Institute of Tuberculosis, Russian Academy of Medical Sciences, sammen med kolleger fra Centre for the Study of Host Resistance ved McGill University (Montreal, Canada) og Royal Stockholm Institute var de første til å utføre en genomisk screening for arv av alvorlighetsgraden av sykdommen forårsaket av intravenøs administrering av en høy dose av M. tuberculosis-stammen H37Rv hos mus. A/Sn- (resistente) og I/St- (sensitive) linjene ble brukt som foreldrelinjer med motsatt mottakelighet for tuberkulose. En pålitelig kobling av mottakelighet hos hunner ble funnet til minst tre forskjellige loci lokalisert på kromosom 3, 9 og 17. Nylig ble kobling til loci i den proksimale delen av kromosom 9 og den sentrale delen av kromosom 17 også vist for hanner. Den sterkeste koblingen til mottakelighet ble funnet for lokuset på kromosom 9. En annen gruppe forskere i USA screenet musegenomet for å bestemme arvemønsteret til mottakelighetsegenskapen i M. tuberculosa-stammen Erdman. I en kombinasjon av C57BL/6J (resistent i deres modell) og C3HeB/FeJ (sensitive) muselinjer ble et lokus i den sentrale delen av kromosom 1 som kontrollerer alvorlighetsgraden av sykdommen kartlagt i analysen av F2-hybrider og deretter BC1-avkom. Etter den første kartleggingen ble en mer presis lokalisering av lokuset oppnådd ved hjelp av rekombinasjonsanalyse, og dens effekt på et så viktig fenotypisk trekk som alvorlighetsgraden av granulomatøs lungevevskade ble etablert i tilbakekryssede mus (generasjon BC3), dvs. etter at det genetiske mangfoldet blant dyrene som ble studert ble betydelig redusert ved hjelp av genetiske teknikker. Det er viktig å merke seg at det kartlagte lokuset, betegnet sst1 (mottakelighet for tuberkulose 1), selv om det er plassert på kromosom 1, tydeligvis ikke er identisk med NRAMP1-lokuset. Dette fremgår både av lokaliseringen på kromosomet og det faktum at C57BL/6-mus bærer allelet for følsomhet for BCG for NRAMP1-genet, men allelet for resistens mot M. tuberculosis for sst1-lokuset.

Dataene som er publisert de siste årene om tilstedeværelsen i musegenomet av loci som fundamentalt påvirker tuberkuloseprosessens natur, gir oss håp om betydelige fremskritt på dette området og i analysen av genetisk mottakelighet hos mennesker. Den utrolig raske fremgangen innen genomisk analyse vil mest sannsynlig gjøre det mulig å gjøre overgangen fra genetikken til musetuberkulose til genetikken til menneskelig tuberkulose veldig raskt, siden den komplette sekvensen av genomet til både mennesker og mus praktisk talt er dechiffrert.

Makrofag-mykobakterie-interaksjon

Makrofager spiller en ekstremt viktig rolle i forsvaret mot tuberkuloseinfeksjon, både i fasen med antigengjenkjenning og eliminering av mykobakterier.

Etter at mykobakterier har kommet inn i lungene, kan situasjonen utvikle seg i henhold til fire hovedmønstre:

• Den primære vertsresponsen kan være tilstrekkelig til å eliminere alle mykobakterier fullstendig, og dermed eliminere muligheten for tuberkulose;
• Ved rask vekst og reproduksjon av mikroorganismer utvikles en sykdom kjent som primær tuberkulose;
• ved latent infeksjon utvikler ikke sykdommen seg, men mykobakterier vedvarer i kroppen i en såkalt sovende tilstand, og deres tilstedeværelse manifesterer seg kun i form av en positiv hudreaksjon på tuberkulin;
• I noen tilfeller er mykobakterier i stand til å gå over fra en sovende tilstand til en vekstfase, og latent infeksjon erstattes av reaktivering av tuberkulose.

Den første forsvarslinjen mot infeksjon, etter at mykobakterier har nådd de nedre luftveiene, er alveolære makrofager. Disse cellene er i stand til å direkte undertrykke bakterieveksten ved å fagocytere dem. De deltar også i et bredt spekter av cellulære anti-tuberkuloseimmunitetsreaksjoner – gjennom antigenpresentasjon, stimulering av T-lymfocyttakkumulering på betennelsesstedet, osv. Det er viktig å merke seg at de spesifikke mekanismene for binding av virulente og relativt avirulente stammer av mykobakterier til fagocytter kan variere.

Det finnes tilstrekkelig bevis for å indikere at prosessen med dannelse av vakuoler eller fagosomer under interaksjonen mellom M. tuberculosis og en mononukleær fagocytt medieres av mikroorganismens binding til komplementreseptorer (CR1, CR3, CR4), mannosereseptorer eller andre celleoverflatereseptorer. Interaksjonen mellom mannosereseptorene i fagocytiske celler og mykobakterier medieres tilsynelatende av glykoproteinet i den mykobakterielle celleveggen - lipoarabinomannan.

Cytokiner av T-hjelpere type 2 - prostaglandin E2 og IL-4 - stimulerer uttrykket av CR og MR, og IFN-γ derimot undertrykker uttrykket og funksjonen til disse reseptorene, noe som fører til en reduksjon i adhesjonen av mykobakterier til makrofager. Data om deltakelsen av reseptorer for overflateaktive proteiner i bakteriers binding til celler fortsetter også å hope seg opp.

CD14-molekylets (fagocyttmarkørens) rolle ble demonstrert ved hjelp av en modell for interaksjon mellom mykobakterier og mikroglia, residente fagocytter i hjernevev. Det ble funnet at antistoffer mot CD14 forhindret infeksjon av mikrogliaceller med den virulente laboratoriestammen H37Rv. Siden CD14-molekylet ikke trenger inn i cellemembranen og dermed ikke har direkte kontakt med cytoplasmaet, er det ikke i stand til å overføre det lipoproteininduserte signalet uavhengig, men krever en koreseptor for å aktivere intracellulære signaloverføringsveier. De mest sannsynlige kandidatene for slike koreseptorer er representanter for Toll-lignende reseptorfamilien. Mikrobielle lipoproteiner kan, gjennom aktivering av disse reseptorene, på den ene siden forsterke vertsorganismens forsvarsmekanismer, og på den andre siden forårsake vevsskade gjennom induksjon av apoptose. Samtidig er apoptose i stand til å hemme immunresponsen ved å eliminere celler involvert i immunreaksjoner, og dermed redusere skaden forårsaket på vev.

I tillegg til det ovennevnte virker det ganske sannsynlig at en betydelig rolle i prosessen med å feste mykobakterier til fagocytiske celler spilles av de såkalte «scavenger»-reseptorene, som er plassert på overflaten av makrofager og har affinitet for en rekke ligander.

Skjebnen til M. tuberculosis etter fagocytose er undertrykkelse av veksten av makrofager. Etter å ha kommet inn i fagosomet, blir patogene bakterier utsatt for en rekke faktorer som tar sikte på å ødelegge dem. Slike faktorer inkluderer fusjon av fagosomet med lysosomer, syntese av reaktive oksygenradikaler og syntese av reaktive nitrogenradikaler, spesielt nitrogenoksid. Døden av mykobakterier inne i makrofagen kan skje ved flere mekanismer som et resultat av komplekse cytokinmedierte interaksjoner mellom lymfocytter og fagocytter. Det er mulig at mykobakterienes evne til å unngå de toksiske effektene av reaktive oksygen- og nitrogenradikaler er et viktig trinn i overgangen til det latente infeksjonsstadiet. Makrofagens evne til å undertrykke veksten av M. tuberculosis avhenger i betydelig grad av celleaktiveringsstadiet (i det minste delvis) og av balansen av cytokiner (primært, sannsynligvis, blodplateavledet vekstfaktor alfa (TGF-α) og IFN-γ).

En viktig komponent i mekanismen for antimykobakteriell aktivitet hos makrofager er tilsynelatende apoptose (programmert celledød). I modellen for dyrking av M.bovis BCG i monocytter ble det vist at apoptose (men ikke nekrose) av makrofager er ledsaget av en reduksjon i levedyktigheten til fagocyterte mykobakterier.

T-lymfocytters rolle i anti-tuberkuloseimmunitet

T-lymfocytter er kjent for å være hovedkomponenten i ervervet immunitet ved tuberkuloseinfeksjon. Immunisering av forsøksdyr med mykobakterielle antigener, så vel som forløpet av tuberkuloseinfeksjonen, ledsages av generering av antigenspesifikke lymfocytter CD4 ⁺ og CD8 ⁺.

Mangel på CD4- og, i mindre grad, CD8-lymfocytter observert hos CD4-, CD8-, MHCII- og MHCI-gen-knockout-mus, samt ved administrering av antistoffer spesifikke mot CD4- eller CD8-antigener, fører til en betydelig reduksjon i musenes resistens mot M. tuberculosis-infeksjon. Det er kjent at AIDS-pasienter, som er karakterisert ved en mangel på CD4 ⁺ -lymfocytter, har en ekstremt høy følsomhet for tuberkulose. Det relative bidraget fra CD4 ^+- og CD8 ^{+-lymfocytter til den beskyttende immunresponsen kan endre seg på forskjellige stadier av infeksjonen. I lungegranulomer hos mus infisert med M. bovis BCG dominerer dermed CD4+} -T-lymfocytter i de tidlige stadiene av infeksjonen (2–3 uker), mens innholdet av CD8 ⁺ -lymfocytter øker på senere stadier. Under adoptiv overføring har CD8 ^{+-lymfocytter, spesielt deres CD44hl-} subpopulasjon, høy beskyttende aktivitet. I tillegg til CD4 ^+- og CD8 ⁺ -lymfocytter, har andre lymfocyttsubpopulasjoner, spesielt γδ- og CD4 ⁺ -CD8 ^{+-lymfocytter,}, begrenset av ikke-polymorfe molekyler i MHC-klassen CD1, bidrar tilsynelatende også til den beskyttende immuniteten mot tuberkuloseinfeksjon. Mekanismene for effektorvirkningen til T-lymfocytter er hovedsakelig redusert til enten produksjon av løselige faktorer (cytokiner, kjemokiner) eller cytotoksisitet. Ved mykobakterielle infeksjoner forekommer overveiende dannelse av T1, hvis karakteristiske trekk er produksjonen av cytokinene IFN-γ og TNF-α. Begge cytokinene er i stand til å stimulere den antimykobakterielle aktiviteten til makrofager, som primært er ansvarlig for den beskyttende effekten av CD4-lymfocytter. I tillegg er IFN-γ i stand til å undertrykke alvorlighetsgraden av inflammatoriske reaksjoner i lungene og dermed redusere alvorlighetsgraden av tuberkuloseinfeksjon. TNF-α er nødvendig for granulomdannelse, fullt samarbeid mellom makrofager og lymfocytter, og vevsbeskyttelse mot nekrotiske forandringer. I tillegg til sin beskyttende effekt har TNF-α også en "patologisk" effekt. Produksjonen kan føre til feber, vekttap og vevsskade - symptomer som er karakteristiske for tuberkuloseinfeksjon. T-lymfocytter er ikke den eneste kilden til TNF-α. Hovedprodusentene er makrofager. Effekten av TNF-α bestemmes i stor grad av produksjonsnivået av andre cytokiner av type 1 og 2 i betennelsesfokuset. Ved overveiende produksjon av cytokiner av type 1 og fravær av produksjon av cytokiner av type 2, har TNF-α en beskyttende effekt, og med samtidig produksjon av cytokiner av type 1 og 2, har den en destruktiv effekt. Siden mykobakterier, som nevnt ovenfor, hovedsakelig stimulerer T1-lymfocytter, er forløpet av mykobakterielle infeksjoner vanligvis ikke ledsaget av en økning i produksjonen av IL-4 og IL-5. Samtidig kan det i alvorlige former for infeksjon, så vel som i sene stadier, være en lokal og systemisk økning i produksjonen av IL-4 og IL-5. Hvorvidt økt produksjon av type 2-cytokiner er en årsak til mer alvorlig tuberkuloseinfeksjon eller en konsekvens av den, er uklart.

Cytotoksisitet mot infiserte målceller vises av CD8 ⁺ -celler så vel som "ikke-klassiske" CD8 ⁺ -lymfocytter begrenset av CDlb-molekyler, CD4 ⁺ CD8 ⁺ -lymfocytter og CD4 ⁺ -lymfocytter. Betydningen av cytotoksisitet i beskyttelse mot tuberkulose indikeres av en reduksjon i den cytotoksiske aktiviteten til CD8 ⁺ -lymfocytter og innholdet av perforin hos tuberkulosepasienter sammenlignet med friske donorer. Det er viktig å svare på spørsmålet om hvordan lysis av infiserte målceller kan påvirke forløpet av den infeksjonsmessige prosessen: fører det til en reduksjon i intensiteten av reproduksjonen av mykobakterier, som er intracellulære parasitter, eller fremmer det tvert imot frigjøring av mykobakterier fra infiserte makrofager og infeksjon av nye celler. Dataene fra S. Stronger (1997) ser ut til å kunne bidra til å forstå dette problemet. Forfatterne viste at cytotoksiske lymfocytter inneholder granulysinmolekyler, som har en bakteriedrepende effekt på mykobakterier. For at granulysin skal trenge inn i infiserte celler, må lymfocytter skille ut proteiner som danner porer i membranen til målcellene. Dermed ble det for første gang innhentet data om direkte ødeleggelse av mykobakterier (i makrofager) av T-lymfocytter, og dermed demonstrert muligheten for direkte deltakelse av T-lymfocytter i beskyttelse mot mykobakterielle infeksjoner.

Regulering av T-celleimmunrespons

T-lymfocytters respons og deres produksjon av effektorcytokiner reguleres av cytokiner produsert av antigenpresenterende celler, inkludert infiserte makrofager. IL-12 forskyver differensieringen av T-lymfocytter mot dannelsen av Th1-celler og stimulerer produksjonen av IFN-γ. Infeksjon av mus med IL-12 ^% M.bovis BCG fører til progressiv utvikling av infeksjonen, økt spredning av mykobakterier og er ledsaget av fravær av granulomdannelse i lungene. Hos mus med IL-12p40 ^% infisert med M. tuberculosis observeres ukontrollert vekst av mykobakterier, assosiert med et brudd på både naturlig resistens og ervervet immunitet, og forårsaket av en betydelig reduksjon i produksjonen av proinflammatoriske cytokiner IFN-γ og TNF-β. Motsatt fører administrering av rekombinant IL-12 til mus etterfulgt av infeksjon med M. tuberculosis Erdmann til en økning i deres resistens mot infeksjon.

IL-10 er et regulatorisk cytokin som stimulerer utviklingen av humorale immunitetsreaksjoner og undertrykker mange reaksjoner av cellulær immunitet. Det antas at effekten av IL-10 på T-celleresponsen kan formidles av dens virkning på makrofager: IL-10 hemmer presentasjonen av antigener av makrofager og undertrykker syntesen av proinflammatoriske cytokiner TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 og IL-12, GM-CSF, G-CSF av makrofager. IL-10 har også en anti-apoptotisk effekt. Et slikt virkningsspekter, ser det ut til, burde bestemme den signifikante effekten av IL-10 på intensiteten av anti-tuberkuloseimmunitet, men dataene om avhengigheten av beskyttende immunitet av IL-10-produksjon er ekstremt motstridende.

TGF-β er en unik faktor i undertrykkelsen av cellulær immunitet. Produksjonsnivået korrelerer med alvorlighetsgraden av tuberkulose, og administrering av anti-TGF-β-antistoffer eller naturlige TGF-β-hemmere til mus infisert med M. tuberculosis korrigerer den reduserte T-celleresponsen.

Det skal bemerkes at effektorrollen til T-lymfocytter ikke er begrenset til produksjon av cytokiner og cellulær cytotoksisitet. Andre prosesser som oppstår under etablering av direkte kontakt mellom T-lymfocytter og makrofager, samt produksjon av kjemokiner av T-lymfocytter, kan bidra betydelig til utviklingen av lokale inflammatoriske reaksjoner. Sistnevnte er igjen forårsaket ikke bare av responsen fra makrofager og T-lymfocytter. Nøytrofiler, eosinofiler, fibroblaster, epitelceller og andre celler kan være aktive deltakere i prosessene som oppstår i lungene under tuberkuloseinfeksjon.

Morfologiske studier av prosessen med granulomdannelse, samt resultatene av å bestemme dynamikken i dannelsen av en spesifikk T-cellerespons, tillater etter vår mening å skille mellom flere stadier av interaksjonen mellom mykobakterier og makroorganismen. Den første er preget av progressiv proliferasjon av mykobakterier i fravær av en spesifikk respons fra T-lymfocytter og varer omtrent 2-3 uker. Den andre skjer etter dannelsen av modne T-lymfocytter og er preget av stabilisering av mykobakteriell vekst. Som regel etterfølges dette av dekompensasjonsstadiet, som sammenfaller i tid med ødeleggelsen av lymfoide formasjoner og forekomsten av nekrotiske forandringer i lungene. Vaksineeffekten kan skyldes en reduksjon i den første fasen av responsen.