Immunopathogenetic features of bacterial purulent meningitides

Full Text

Введение Проблема бактериальных гнойных менингитов (БГМ) имеет длительную историю [5, 16] и до настоящего времени не потеряла своего клинико- эпидемиологического значения как на всем мировом пространстве [10, 11, 16, 22], так и в России [3, 4]. По данным российских авторов, актуальность проблемы обусловлена тяжестью течения БГМ, диагностическими ошибками на догоспитальном этапе, ранним, а нередко молниеносным развитием жизнеугрожающих состояний, недостаточной эффективностью методов диагностики и комплексной терапии в стационарах [1]. Введение в систему борьбы с БГМ вакцинопро- филактики за последние 25 лет значительно изменило оценку эпидемиологического значения этих заболеваний [10, 16]. Тем не менее наиболее частыми этиологическими агентами остаются Neisseria meningitidis и Streptococcus pneumoniae [11, 22]. В частности, частота встречаемости N.meningitidis достигает от 41%, по данным зарубежных исследователей, до 60% в России среди всех эпизодов бактериальных гнойных менингитов, а S. pneumoniae - 29 и 25% ^ответственно [4, 22]. Современное направление исследований иммунопатогенеза менингококковых и пневмококковых менингитов тесно связано с проблемами своевременной диагностики этих заболеваний, разработкой новых перспектиных методов их лечения и специфической профилактики. Дело в том, что развитие протективных иммунных механизмов при БГМ испытывает довольно значительное негативное влияние со стороны факторов вирулентности, агрессивность которых у таких возбудителей, как N. meningitidis и S. pneumoniae, особенно высока. В частности, экспериментальные исследования трех основных факторов вирулентности S. pneumoniae - полисахаридов капсулы, поверхностных белков А и С, токсина пневмолизина - отчетливо продемонстрировали их антифагоци- тарную активность [15, 23], холинсвязывающие [23] и лактоферинсвязывающие свойства [13], способность ингибировать систему комплемента [18, 28] и индуцировать апоптоз клеточных элементов микроглии (резидентных макрофагов мозга) и нервных клеток [7, 23]. В результате уже на ранних стадиях инфекционного процесса происходит резкое нарушение фагоцитарных и регуляторных функций клеток микроглии, которому сопутствуют значительные воспалительные изменения со стороны оболочек мозга и нейрональные нарушения [7, 23, 25]. Основной фактор патогенности N. meningitidis - капсула, защищающая менингококки от различных воздействий, в первую очередь от фагоцитоза, а повреждающим агентом при менинго- кокковой инфекции выступает высокотоксичный эндотоксин [2]. Огромная роль в нарушениях формирования иммунного ответа принадлежит антигенной изменчивости указанных возбудителей, что проявляется обилием серологических вариантов, определяющих инвазивные и иммуномодулирующие свойства этих бактерий [12, 16, 26]. В результате сочетанного воздействия факторов вирулентности N. meningitidis и S. pneumoniae, микробных паттернов возбудителей через Toll- подобные рецепторы 2-го и 4-го типов [8], модифицированных в процессе изменчивости антигенов капсул и поверхностных белков [12], формируется иммунный ответ, дифференциальные признаки которого в зависимости от этиологии заболевания полностью еще не раскрыты. В связи с этим целью данной работы служила сравнительная оценка состояния клеток иммунной системы у больных бактериальными гнойными менингитами, вызванными N. meningitidis и S. pneumoniae. Материал и методы Под наблюдением находились 65 больных БГМ, среди которых у 38 человек была установлена ме- нингококковая природа заболевания, а у 27 пациентов заболевание было вызвано пневмококком. Критерием диагноза БГМ, помимо клинических проявлений заболевания, служили изменения в ликворе (цитоз более 500 клеток в 1 мл, нейтро- фильных гранулоцитов более 50%). Этиология БГМ устанавливалась при выявлении N.meningitidis и S.pneumoniae в реакции латекс-агглютинации (РАЛ), при бактериологическом исследовании или по результатам ПЦР. Среди больных менингококко- вым менингитом 18 человек имели среднетяжелое течение заболевания и 20 (53%) человек- тяжелое течение, в составе группы больных пневмококковым менингитом у 7 человек было диагностировано среднетяжелое течение и у 20 (74%) челевек - тяжелое течение. В контрольную группу вошли 32 человека, у которых при наличии показаний к проведению люмбальной пункции воспалительных изменений в спинномозговой жидкости выявлено не было (цитоз менее 7 клеток в 1 мл, единичные лимфоциты). После определения общего числа лимфоцитов на гематологическом анализаторе («Becman Coulter», США) всем обследованным проводилось иммунологическое исследование крови и спинномозговой жидкости методом проточной цитофлуориметрии на приборе BD FACSCanto II («Becton Dickinson», США). Исследование включало определение абсолютного и относительного числа лимфоцитов следующих фенотипов: CD3+, CD3+CD4+, CD3+CD8+, СD3+CD56+, CD16+CD56+, CD19+. Статистическая обработка данных проводилась на основе пакета статистических программ SPSS, версия 19,0. Результаты и обсуждение Для выявления наиболее значимых отклонений от контроля фенотипического состава лимфоцитов в крови и спинномозговой жидкости у больных гнойными менингитами проводилось его сравнение с использованием методов непараметрической статистики (см. таблицу). Как следует из таблицы, наиболее характерными отклонениями от контроля в крови служило снижение абсолютного числа лимфоцитов в целом преимущественно за счет падения содержания естественных киллеров - ЕК (CD16+CD56+), в то время как число В-лимфоцитов возрастало примерно в 1,5 раза. При аналогичном анализе фенотипического состава лимфоцитов спинномозговой жидкости спектр выявленных изменений был значитель- Показатели Единицы Медиана [минимум, максимум] измерения больные БГМ, n = 65 контроль, n = 32 p Кровь Лимфоциты % 23,0 [7, 0; 46, 0] 28,5 [19, 2; 45, 6] 0,012 109 клеток/л 2,05 [0, 67; 5, 69] 1,69 [0, 96; 3, 60] 0,292 CD3+ % 73,8 [65, 3; 80, 6] 73,5 [61, 3; 87, 4] 0,165 109 клеток/л 1,49 [0, 53; 4, 0] 1,17 [0, 67; 3, 15] 0,200 CD3+CD4+ % 43,7 [33, 1; 51, 8] 41,0 [13, 6; 57, 5] 0,059 109 клеток/л 0,85 [0, 29; 2, 44] 0,84 [0, 35; 2, 44] 0,448 CD3+CD8+ % 27,1 [21, 6; 35, 1] 26,9 [16, 3; 70, 9] 0,847 109 клеток/л 0,54 [0, 18; 1, 71] 0,43 [0, 20; 2, 55] 0,267 CD3+CD56+ % 2,0 [1, 10; 6, 70] 4,45 [0, 40; 10, 7] 0,280 109 клеток/л 0,04 [0, 01; 0, 16] 0,03 [0, 01; 55, 6] 0,317 CD16+CD56+ % 9,80 [5, 30; 14, 9] 13,6 [9, 30; 27, 7] < 0,001 109 клеток/л 0,21 [0, 06; 0, 59] 0,26 [0, 14; 0, 62] 0,006 CD19+ % 16,6 [5, 30; 22, 3] 10,8 [2, 53; 18, 8] < 0,001 109 клеток/л 0,31 [0, 08; 0, 94] 0,19 [0, 08; 0, 35] 0,001 Спиномозговая жидкость Лимфоциты % 82,0 [1, 0; 100] 100 [100; 100] 0,001 109 клеток/мл 44,7 [5, 0; 975, 0] 3,0 [1, 0; 4, 0] 0,001 CD3+ % 90,1 [52, 8; 95, 6] 83,2 [82, 3; 84, 5] < 0,001 109 клеток/мл 38,1 [4, 67; 684, 4] 2,49 [0, 84; 3, 38] < 0,001 CD3+CD4+ % 62,5 [20, 4; 69, 1] 64,8 [63, 9; 65, 3] < 0,001 109 клеток/мл 26,8 [3, 32; 352, 0] 1,94 [0, 64; 2, 56] < 0,001 CD3+CD8+ % 26,3 [22, 4; 43, 6] 16,0 [15, 0; 17, 2] < 0,001 109 клеток/мл 11,7 [1, 25; 316, 9] 0,45 [0, 15;0, 66] 0,226 CD3+CD56+ % 1,0 [0, 50; 1, 40] 0,60 [0, 50; 0, 70] 0,068 109 клеток/мл 0,41 [0, 03; 5, 85] 0,40 [0, 23; 1, 35] 0,934 CD16+CD56+ % 3,10 [2, 10; 4, 60] 8,95 [8, 0; 9, 30] 0,018 109 клеток/мл 1,54 [0, 13; 27, 3] 0,26 [0, 09; 0, 37] < 0,001 CD19+ % 4,50 [1, 70; 6, 50] 5,0 [4, 70; 5, 40] < 0,001 109 клеток/мл 2,02 [0, 20; 63, 3] 2,11 [1, 30; 7, 60] 0,183 Особенности фенотипического состава лимфоцитов крови и спиномозговой жидкости у больных бактериальными гнойными менингитами Примечание. p - вероятность различия между показателями больных и здоровых людей, п/ж обозначена достоверность различий (р < 0,05) по критерию Манна-Уитни. тов в абсолютном и относительном выражении в крови, а на рис. 2 - в спинномозговой жидкости. Как следует из рисунков, характер отклонения показателей иммунограмм крови и спинномозговой жидкости существенно различается в зависимости от вида биологического материала, но имеет однонаправленный характер при менинго- кокковой и пневмококковой этиологии заболевания с той только разницей, что при пневмококковом менингите большинство отклонений, особенно в крови, выражено в гораздо большей степени. При пневмококковой инфекции есть тенденция к более высокому содержанию в крови общего числа лимфоцитов, хотя статистическая значимость такого отклонения не была подтверждена. На достоверном уровне (р > 0,05) более выраженные количественные отклонения в крови при пневмококковой инфекции проявились при анализе числа ЕКТ (CD3+CD56+) и В-лимфоцитов (CD19+), а в спинномозговой жидкости - по числу ЕКТ и ЦТЛ (CD3+CD8+), хотя в последнем случае на уровне тенденции. Поскольку среди больных пневмококковым менингитом было в 1,4 раза больше больных с тяжелым течением заболевания, чем при менингококковой природе заболевания, изучалось влияние тяжести течения менингита на показатели, демонстрирующие наибольшую разницу в отклонениях от контроля. Эти данные представлены на рис. 3 и 4. Рис. 3 демонстрирует, что такой показатель, как абсолютное содержание лимфоцитов в крови, не зависел ни от этиологии, ни от тяжести течения менингита. Содержание ЕКТ (CD3+CD56+) и В-лимфоцитов (CD19+) в крови проявляло взаимосвязь с этиологией менингита, но не с тяжестью течения заболевания, и было более высоким при пневмококковой инфекции. На рис. 4 видно, что абсолютное число цитоток- сических Т-лимфоцитов (CD3+CD8+) в спинномозговой жидкости было повышенным вне зависимости от этиологии и тяжести течения бактериального гнойного менингита, процент ЕКТ был выше при пневмококковой этиологии, а абсолютное число ЕКТ (CD3+CD56+) в спинномозговой жидкости в отличие от крови повышалось только при тяжелом течении заболевания. Таким образом, информативность иммунограмм крови и спинномозговой жидкости можно классифицировать с позиций: 1) общих закономерностей иммунного ответа на инфицирование менингококком и пневмококком как в крови (падение числа ЕК с фенотипом CD16+CD56+, рост числа В-лимфоцитов но шире. Общее число лимфоцитов многократно возрастало по сравнению с контролем. Было выявлено достоверное повышение абсолютного и относительного количества Т-клеток (CD3+), в основном за счет увеличения доли цитотокси- ческих Т-лимфоцитов (CD3+CD8+) - в 1,5 раза, в то время как уровень Т-хелперов (CD3+CD4+) изменялся значительно меньше. При оценке уровня ЕК (CD16+CD56+) отмечалось снижение их числа более чем в 2,5 раза, а повышение доли В-клеток проявлялось в гораздо меньшей степени, чем в крови. На характер выявленных изменений в значительной степени влияла этиология бактериального гнойного менингита. На рис. 1 представлены отклонения от контроля для фенотипического состава лимфоцис фенотипом CD19+), так и в спинномозговой жидкости (рост абсолютного числа лимфоцитов в целом, Т-лимфоцитов, особенно CD3+CD8+, Лимфоциты, % Контроль ---------------- Менингококковый--- менингит Пневмококковый менингит Рис. 1. Отклонения от контроля абсолютного и относительного числа лимфоцитов различных фенотипов в крови больных менингитами менингококковой и пневмококковой природы. ЕК при снижении процентного содержания последних); 2) дифференциальных признаков воздействия возбудителей на лимфоциты клетки крови и ЦНС (более выраженный рост абсолютного числа ЕКТ с фенотипом CD3+CD56+ и В-лимфоцитов в крови при пневмококковой инфекции); 3) иммунологических признаков тяжести течения заболевания (более выраженный рост абсолютного числа ЕКТ в спинномозговой жидкости при тяжелом течении заболевания). инфекции еще и внутриклеточно инфицированных нейтрофилов. Cведения о возможном участии в патогенезе БГМ ЦТЛ (CD3+CD8+) и ЕК (CD16+CD56+) имеются в литературе [17, 24], но они носят единичный характер. Нашими исследованиями впервые установлено Обсуждения среди полученных результатов заслуживает несколько позиций: соотношение роли Т-клеточ- ного и В-клеточного звена иммунного ответа как общих признаков БГМ, вызванных N. meningitidis и S. pneumoniae, а также патогенетическое значение ЕКТ крови и ликвора как дифференциального признака возбудителей и показателя тяжести БГМ. Лимфоциты, % Контроль ---------------- Менингококковый--- менингит Пневмококковый менингит Известно, что капсульные полисахариды менингококков и пневмококков относятся к категории Т-независимых антигенов и основная роль в развитии адаптивного иммунного ответа принадлежит В-лимфоцитам, с участием которых в иммунный процесс вторично вовлекаются Т-клетки [12]. В силу этого Т-клеточный иммунный ответ часто имеет дефицитный характер [12, 21] при недостаточно быстрой элиминации возбудителя. Рис. 2. Отклонения от контроля абсолютного и относительного числа лимфоцитов различных фенотипов в спиномозговой жидкости больных менингитами менингококковой и пневмококковой природы. Полученные нами данные полностью согласуются с такой оценкой, поскольку типовая иммунная реакция на БГМ, этиологически связанными с менингококками и пневмококками, отражает стимуляцию В-клеточного ответа при относительно слабой выраженности реакции со стороны Т-клеток крови. Ситуация полностью меняется при оценке фенотипического состава лимфоцитов спинномозговой жидкости. Здесь на первый план выступает значительное возрастание числа ЦТЛ (CD3+CD8+) и ЕК (CD16+CD56+) - лимфоцитов, реализующих клеточный иммунный ответ, что, по всей вероятности, определяется появлением в спинномозговой жидкости большого числа поврежденных инфекционным агентом клеток, несущих паттерны повреждения, а при менингококковой 100500 </# •F & Ал А/ 4?^+®^ v®*V® 4> jt's? J'j? <#• ж аг лг Ж Ж j^c<r Л?* #°V* #°V V jr* jrs 300-| 250200150- Контроль / r 100500 ys А* /<f * ^4? <// J^tjT A® 350-1 300250200- „ 150- Контроль А?* ^®o<? <sr ] Лимфоциты крови, абс. Ц CD3+CD56+kpobh, абс. Щ С019+крови, абс. Рис. 3. Отклонения от контроля информативных показателей иммунограмм крови у больных менингитами менингококко- вой и пневмококковой природы разной степени тяжести. патогенетическое значение ЕКТ (CD3+CD56+) при БГМ. Дело в том, что эти клетки несут инвариантный специфический рецептор, реагирующий на липидные паттерны микроорганизмов [6]. В ЦНС патогенетическая роль ЕКТ была определена при аутоиммунных процессах [19, 20], абсцессах головного мозга [14], вирусных инфекциях [27], но сведений об их участии в механизмах иммунного ответа при БГМ мы в доступной литературе не встретили. Как было показано нами, ЕКТ крови реагируют достоверным ростом их абсолютного количества преимущественно при пневмококковой этиологии заболевания. В связи с этим можно предположить, что липидные компоненты капсул S. pneumoniae в большей степени индуцируют активность ЕКТ, чем липиды N. meningitidis, среди которых определенная доля приходится на липид А эндотоксина [2]. Что касается интерпретации роста содержания ЕКТ в спинномозговой жидкости при тяжелом течении заболевания, то можно сослаться на данные литературы, которые подчеркивают, что ЕКТ в ЦНС реализуют с участием цитокинов преимущественно иммуносупрессорные функции, направленные на подавление воспалительных реакций [9, 19, 20]. По всей вероятности, избыточность такой реакции может обернуться своей обратной стороной - падением интенсивности иммунного ответа на инфекционный агент. Таким образом, в результате проведенных исследований удалось получить новые сведения об иммунопатогенезе бактериальных гнойных менингитов менингококковой и пневмококковой этиоло- С03+С08+спинномозговой жидкости, абс. С03+С056+спинномозговой жидкости, % С03+С056+спинномозговой жидкости, абс. Рис. 4. Отклонения от контроля информативных показателей иммунограмм спинномозговой жидкости у больных менингитами менингококковой и пневмококковой природы разной степени тяжести. гии при разной тяжести инфекционного процесса, в частности о роли ЕКТ в местном иммунном процессе при данных заболеваниях. Кроме того, полученные данные позволили установить приоритетное иммунодиагностическое значение исследований спинномозговой жидкости в оценке иммунологических особенностей БГМ в целом, наличие ряда дифференциальных иммунологических признаков заболеваний менингококковой и пневмококковой этиологии, а также иммунологических характеристик тяжести течения инфекционного процесса. Исследование открывает новые перспективы для эффективного мониторинга больных бактериальными гнойными менингитами и разработки способов борьбы с ними.

About the authors

I. P Balmasova

Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov

Email: iri.balm@mail.ru
20, bld. 1, Delegatskaya Str., Moscow, Russian Federation, 127473

Yu. Ya Vengerov

Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov

20, bld. 1, Delegatskaya Str., Moscow, Russian Federation, 127473

S. E Razdobarina

Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov

20, bld. 1, Delegatskaya Str., Moscow, Russian Federation, 127473

M. V Nagibina

Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov

Email: infektor03@gmail.com
20, bld. 1, Delegatskaya Str., Moscow, Russian Federation, 127473

References

Supplementary files