Patogeneza tuberkuloze

Razvoj tuberkulozne okužbe je odvisen od reaktivnosti organizma in stanja njegove obrambe, virulence mikobakterij tuberkuloze in trajanja njihove prisotnosti v pljučih. Delovanje različnih dejavnikov infekcijskega procesa lahko pojasni veliko raznolikost tkivnih in celičnih reakcij dihal, kjer se specifične spremembe kombinirajo z nespecifičnimi, kar na tak ali drugačen način vpliva na manifestacijo in izid glavnega procesa.

Vsaka faza je kompleksen sklop strukturnih sprememb v različnih telesnih sistemih in dihalnih organih, ki jih spremljajo globoke spremembe v presnovnih procesih, intenzivnosti presnovnih reakcij dihalnega oddelka in se odražajo v morfofunkcionalnem stanju njegovih celičnih in neceličnih elementov. Zelo pomembno je preučevanje najzgodnejših mehanizmov razvoja tuberkuloznega vnetja, ugotovljenih v zadnjih letih.

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

Motnje mikrocirkulacije in stanje aerohematske pregrade

V 24 urah po intravenskem dajanju Mycobacterium tuberculosis v pljuča miši se pojavijo značilne spremembe v mikrocirkulaciji: opazimo lahko razširitev profilov žilno-kapilarne mreže, nastanek blata eritrocitov s parietalno razporeditvijo polimorfonuklearnih levkocitov. Elektronsko-mikroskopska analiza endotelijske sluznice pljučnih kapilar razkriva aktivacijo luminalne površine celic, znake razvoja znotrajceličnega edema z dezorganizacijo mikropinocitotičnih veziklov in njihovo zlitje v velike vakuole. Območja edematozne, očiščene citoplazme endoteliocitov ponekod tvorijo izbokline v obliki jadra, ki se v različnih mikrožilah razlikujejo po količini in velikosti. V nekaterih primerih opazimo lokalno luščenje njihovih citoplazemskih odrastkov od spodaj ležeče bazalne plasti, rahljanje in odebelitev slednje.

Ne glede na način vnosa tuberkulozne mikobakterije se v vseh modelnih poskusih v prvih 3-5 dneh opazi povečanje prepustnosti aerohematske pregrade, kar dokazuje kopičenje tekočine v intersticiju, razvoj znotrajceličnega edema ne le endoteliocitov, temveč tudi alveolocitov 1. tipa (A1). Spremembe vplivajo na njihove citoplazemske procese, v katerih se pojavijo območja prozorne, edematozne citoplazme, ki se lahko izbočijo v intraalveolarni prostor.

Na mestih generalizacije Mycobacterium tuberculosis in razvoja pljučnih žarišč, nastanka primarnih granulomatoznih kopičenj mononuklearnih celic in polimorfonuklearnih levkocitov se določi A1 z močno odebeljenimi, ponekod uničenimi citoplazemskimi izrastki, območji izpostavljene bazalne membrane. V mnogih alveolocitih 2. tipa (A2) se pojavi otekanje apikalnih mikrovil, neenakomerna širitev mitohondrijskih profilov in citoplazemskega retikuluma. Hiperhidracijo alveolarnega epitelija ponekod spremlja sproščanje tekočine, plazemskih beljakovin in celičnih elementov vnetja v intraalveolarni prostor.

Sodobne študije mikrocirkulacije so pokazale vodilno vlogo žilnega sistema pri razvoju začetnih faz vnetja. Endotelij, ki ga stimulirajo citokini, izloča biološko aktivne snovi - adhezivne molekule (selektine, integrine), različne mediatorje (metabolite arahidonske kisline) in rastne faktorje, kisikove radikale, dušikov oksid itd., ki zagotavljajo interakcijo med endotelijem in polimorfonuklearnimi levkociti ter med drugimi celičnimi elementi vnetja. Ugotovljeno je bilo, da L-selektin posreduje tako imenovani učinek "kotaljenja nevtrofilcev", ki je začetna faza adhezije teh celic na endotelij. Druga vrsta selektina, P-selektin, se po učinku histamina ali metabolitov kisika na endotelijske celice premakne na njihovo površino, kar olajša adhezijo nevtrofilcev. E-selektin je zaznan tudi na površini endotelijskih celic, aktiviranih s citokini; sodeluje v procesu interakcije med endotelijem postkapilarnih venul in T-limfociti.

Citokini, ki jih izločajo mono- in polinuklearne celice, povzročajo strukturno preureditev citoskeleta endotelijskih celic, kar vodi v njihovo krčenje in povečano prepustnost kapilar. Posledično lahko prehod polimorfonuklearnih levkocitov skozi steno krvnih žil spremlja njena poškodba in povečana prepustnost za tekočino in plazemske beljakovine, sprememba sestave ali aktivnosti adhezivnih molekul pa vodi do povečane migracije monocitov in limfocitov, kar zagotavlja nadaljnji razvoj vnetne reakcije. Nastane v dihalih kot odgovor na vnos Mycobacterium tuberculosis in prizadene vse strukture dihalnega sistema.

Med nastankom in zorenjem tuberkuloznih granulomov, torej v drugi fazi razvoja specifičnega procesa, se povečajo motnje v strukturi interalveolarnih sept. Edem, celična proliferacija in fibrilogeneza v intersticiju bistveno spremenijo morfofunkcionalno stanje respiratornega epitelija, zlasti v bližini žarišč vnetne reakcije. Motnje v pogojih mikrookolja in vitalni aktivnosti alveolocitov negativno vplivajo na funkcionalno stanje aerohematske pregrade in izmenjavo plinov v pljučih.

Poleg že omenjenih sprememb v interalveolarnih septih v območju edema pritegnejo pozornost izrazite destruktivne spremembe v alveolarnem epiteliju, ki jih je mogoče zaslediti na njegovem znatnem delu. Prizadenejo obe vrsti alveolocitov in imajo eno smer - edematozno otekanje znotrajceličnih organelov, kar vodi v disfunkcijo in nato v celično smrt. V intraalveolarni vsebini je mogoče zaznati fragmente uničenih alveolocitov, vključno z A2. Tukaj se nahajajo tudi makrofagni elementi, polimorfonuklearni levkociti ter znatno število eritrocitov in eozinofilcev, kar odraža visoko prepustnost kapilarne mreže. Med uničenimi celicami so določene fibrinske niti in njihovi konglomerati.

V alveolah, ki zadržujejo zrak, lahko opazimo tudi znake edema tkiva in celičnih struktur interalveolarnih sept. Poleg tega se na površini alveolarnega epitelija pojavljajo procesi nastajanja mehurčkov, ki odražajo začetne faze uničenja aerohematske pregrade in "poplave" alveolov. V končni fazi razvoja tuberkuloznega vnetja opazimo progresivno povečanje distrofičnih in destruktivnih sprememb v strukturnih komponentah končnih oddelkov pljuč, zlasti na območjih pljučnega parenhima, ki mejijo na kazeozno-nekrotična žarišča ali žarišča tuberkulozne pljučnice. Motnje mikrocirkulacije so zelo razširjene.

Transkapilarni prehod plazemskih beljakovin krvi spodbuja vstop imunskih kompleksov (CIC) v pljučni intersticij, kar spodbuja razvoj imunoloških in sekundarnih imunopatoloških reakcij v njem. Vloga slednjih pri patogenezi tuberkuloze je dokazana, povzroča pa jo intrapulmonalno odlaganje CIC, okvara fagocitnega sistema in neravnovesje v proizvodnji citokinov, ki uravnavajo medcelične interakcije.

Površina zračnega pljučnega parenhima se zmanjša na 30 % površine prereza, njegova območja se izmenjujejo z območji izrazitega intraalveolarnega edema, distelektaze in atelektaze ter emfizematozne ekspanzije alveolov. Kljub progresivni naravi razvoja nezdravljenega tuberkuloznega vnetja v pljučnem parenhimu brez žarišč potekajo kompenzacijski in obnovitveni procesi. Kot so pokazale naše študije, je v perifokalni coni vnetja funkcionalna aktivnost A2 usmerjena predvsem v ohranjanje integritete alveolarnega epitelija in obnavljanje populacije A1, ki je najbolj občutljiva na delovanje dejavnikov tuberkuloznega procesa. Dejstvo sodelovanja A2 v regeneracijskih procesih kot celični vir dihalnega epitelija je danes splošno priznano. Izrazito povečanje proliferativne aktivnosti A2 v teh conah kaže odkrivanje 6-10 mladih alveolocitov, ki se nahajajo v bližini - "rastnih popkov" z enotno dobro razvito jedrno strukturo, znatno vsebnostjo mitohondrijev in poliribosomov v citoplazmi ter majhnim številom sekretornih granul. Včasih so v teh celicah vidne mitotične figure. Hkrati so alveolociti vmesnega tipa, ki odražajo transformacijo A2 v A1, izjemno redki. Funkcija izmenjave plinov v organu se ohranja zaradi alveolarne hipertrofije, nastanka rastnih točk in transformacije A2 v A1 v oddaljenih predelih pljučnega parenhima. Tukaj so opaženi tudi ultrastrukturni znaki aktivne sekretorne funkcije A2.

Ti podatki se ujemajo z rezultati elektronsko-mikroskopskega pregleda alveolarnega epitelija v kirurškem materialu. Pri bolnikih s celjenjem žarišč tuberkulozne okužbe se oblikujejo adenomatozne strukture, ki spominjajo na alveolarne kanale. Celice, ki jih obdajajo, imajo ultrastrukturo A2, ki ohranja posamezne sekretorne granule. Značilno je, da ne pride do transformacije A2 v A1 (alveolociti vmesnega tipa niso zaznani), kar ne omogoča, da bi te strukture uvrstili med novo nastale alveole, kot ugotavljajo nekateri avtorji.

Procesi obnove dihalnega epitelija, nastanek prehodnih alveolocitov, so opaženi le v bolj oddaljenem pljučnem parenhimu, kjer se določajo nodularne izrastke alveolocitov, ki ustrezajo "rastnim popkom". Tukaj se izvaja tudi glavna funkcija izmenjave plinov v pljučih, celice aerohematske pregrade imajo dobro razvito ultrastrukturo z velikim številom mikropinocitnih veziklov.

Študija različnih modelov tuberkuloznega vnetja je pokazala, da razvoj specifičnega vnetja v pljučih ni povezan le z določenimi destruktivnimi spremembami v dihalnem delu neposredno v žariščih okužbe, temveč prizadene celoten pljučni parenhim, kjer opazimo znake motene mikrocirkulacije. Povečana prepustnost žil interalveolarnih sept. Z napredovanjem vnetnega procesa se pojavi edema stopnjujejo, kar vpliva na stanje alveolocitov, zlasti A1. Lumni mnogih alveolov so delno ali v celoti napolnjeni s tekočino in celičnimi elementi vnetja. Hipoksija in vlaknaste spremembe v interalveolarnih septih vplivajo na funkcijo izmenjave plinov aerohematske pregrade, kar vodi do razvoja dihalne odpovedi in smrti poskusnih živali.

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

Vloga pljučnih makrofagov

Pljučni makrofagi so sestavni del mononuklearnega fagocitnega sistema, ki je skupen celotnemu telesu in izvira iz pluripotentnih matičnih celic kostnega mozga. Med delitvijo matičnih celic nastajajo predhodniki monocitov - monoblasti in promonociti. Monociti krožijo v krvi in delno vstopijo v intersticijsko tkivo pljuč, kjer lahko nekaj časa ostanejo neaktivni. V prisotnosti induktorjev diferenciacije se aktivirajo, premaknejo na površino dihalnega in bronhialnega epitelija, kjer preidejo več stopenj zorenja in se spremenijo v alveolarne oziroma bronhialne makrofage. Glavna funkcija teh celic - absorpcijska - je povezana z njihovo sposobnostjo fagocitoze tujkov. Kot eden od dejavnikov naravne odpornosti telesa ščitijo tista področja pljuč, ki prva pridejo v stik z mikrobi in abiogenimi povzročitelji, tj. ohranjajo sterilnost epitelijske sluznice pljuč po celotni dolžini. Večina tujega materiala, pa tudi fragmenti uničenih celičnih elementov, se skoraj v celoti prebavijo po konjugaciji fagosomske vakuole makrofaga (nekrofaga, hemosiderofaga) z lizosomi, ki vsebujejo proteolitične encime. Za pljučne makrofage je značilna visoka vsebnost kisle fosfataze, nespecifične esteraze, katepsinov, fosfolipaze A2 in encimov Krebsovega cikla, zlasti sukcinat dehidrogenaze. Hkrati je znano, da lahko povzročitelji številnih nalezljivih bolezni, predvsem M. tuberculosis, dolgo časa vztrajajo v citoplazmi alveolarnih makrofagov, saj imajo zelo odporne celične stene, ki se upirajo delovanju lizosomskih encimov. V modelnih poskusih na nezdravljenih živalih lahko kljub izraziti aktivaciji kisle fosfataze in drugih hidrolaz v citoplazmi alveolarnih makrofagov opazimo določeno proliferativno aktivnost Mycobacterium tuberculosis in nastanek majhnih kolonijam podobnih skupkov s strani patogena.

Nizka mikrobicidna aktivnost pljučnih makrofagov je povezana z organsko specifičnimi značilnostmi fagocitov, saj delujejo v okolju z visoko vsebnostjo kisika. Energetske procese v njihovi citoplazmi podpira predvsem oksidativna fosforilacija lipoproteinov, s katabolizmom katerih je povezana ena glavnih funkcij teh celic, ki so del pljučnega surfaktantnega sistema. Pridobivanje energije in lokalizacija oksidativnih procesov vplivata na mitohondrijski sistem, katerega razvoj je povezan s funkcionalnim stanjem fagocita. Tukaj je lokalizirana tudi superoksid dismutaza - encim antioksidativne zaščite, ki katalizira dismutacijo singletnega kisika, ki nastane med prehodom elektronov vzdolž dihalne verige. To bistveno razlikuje pljučne makrofage od polimorfonuklearnih levkocitov, ki kisik in bioenergijo prejemajo predvsem zaradi glikolize. V slednjem primeru se cepitev substrata pojavi neposredno v citosolu, aktivirani kisik in vodikov peroksid, ki nastaneta s pomočjo mieloperoksidaze, pa predstavljata glavni baktericidni potencial za delovanje na bakterije.

Nizko biocidnost pljučnih makrofagov lahko obravnavamo kot nekakšno ceno za prilagajanje aerobnim pogojem delovanja. Očitno se torej proti tuberkulozni mikobakteriji borijo skupaj s polimorfonuklearnimi levkociti in eksudatnimi monociti (imenujejo se tudi vnetni makrofagi). Patogenetsko pomembno je, da se vsi pljučni makrofagi, ki so ujeli tuberkulozno mikobakterijo, ne odstranijo iz pljuč z odnašanjem surfaktanta in bronhialnega izločka – nekateri se razvijejo v intersticiju, kar je sprožilec za nastanek značilnih celičnih skupkov – granulomov.

Ko pljučni makrofagi vstopijo v intersticij, bogat s krvnimi žilami, začnejo z nepopolno fagocitozo proizvajati vnetne citokine, ki aktivirajo sosednji endotelij. Na membranah slednjih se poveča izražanje imunoglobulinov, s pomočjo katerih se izvaja selektivna adhezija monocitov. Ko zapustijo žilno strugo, se te celice pretvorijo v eksudatne makrofage, ki proizvajajo vnetne mediatorje in privabljajo v žarišče ne le mono-, temveč tudi polinuklearne celice.

Hkrati signal za razvoj granulomatozne reakcije prihaja iz senzibiliziranih T-limfocitov - efektorjev preobčutljivosti zapoznelega tipa. Med limfokini, ki jih te celice začnejo proizvajati, sta za granulomatogenezo zelo pomembna faktor, ki zavira migracijo monocitov, in IL-2. Pospešita pritok in fiksirata monocite na mestu okužbe ter uravnavata njihovo transformacijo v fagocitne, izločajoče in antigen predstavitvene makrofage.

Poudariti je treba, da granulomatozna reakcija pljuč pri tuberkuloznem vnetju, ki je mehanizem celične zaščite dihalnih organov pred prodiranjem patogena, na koncu odraža nezmožnost mononuklearnih fagocitov v boju proti tuberkulozni mikobakteriji. Zato so makrofagi prisiljeni nenehno proliferirati (povečati število populacij) in se diferencirati v večje fagocite (povečati kakovost proteolize), ki so velikanske celice tipa tujkov. V fagosomih slednjih lahko pod elektronskim mikroskopom vidimo ne le tuberkulozne mikobakterije, temveč tudi velike apoptotične celice, fragmente uničenih polimorfonuklearnih levkocitov. Hkrati se ultrastrukturni znaki proteolitične aktivnosti (stopnja razvoja lizosomskega aparata) v takšnih fagocitih na enoto površine citoplazme bistveno ne razlikujejo od mononuklearnih. V zvezi s tem pljučni makrofagi nenehno privlačijo k leziji polimorfonuklearne levkocite, ki imajo večje biocidne lastnosti. Aktivacijo slednjega spremlja sproščanje znatne količine hidrolaz in oksidantov v zunajcelično okolje, kar vodi do razgradnje tkiva in nastanka kazeoznih mas v središču lezije.

Najbolj izrazite presnovne motnje opazimo pri bolnikih z akutno progresivnimi oblikami pljučne tuberkuloze, ki se pojavljajo s prevlado eksudativne in alterativne vnetne reakcije, potek progresivnih oblik pljučne tuberkuloze pa je praviloma značilen po izraziti imunodepresiji celic T. Zmanjšanje imunosti celic T in izrazita limfopenija vodita do motenj medceličnih interakcij in zaviranja granulomatozne reakcije.

Pomanjkanje aktiviranih monocitov in limfocitov, skupaj z njihovo morfo-funkcionalno insuficienco, je lahko posledica povečane apoptoze. Neravnovesje citokinov, ki se pojavi v takih primerih, lahko služi kot označevalec okvare imunskega sistema. Proces apoptoze ima značilne morfološke značilnosti: kondenzacijo kromatina na jedrni membrani, razpad jedrca, nastanek celičnih fragmentov (apoptotičnih teles) in njihovo fagocitozo s strani makrofagov.

Posebnosti delovanja pljučnih makrofagov so povezane z njihovo sposobnostjo ne le fagocitoze, temveč tudi proizvodnje velikega števila citokinov, potrebnih za aktivacijo in regulacijo številnih zunajceličnih reakcij in procesov, ki se pojavljajo v žarišču tuberkuloznega vnetja. Z njihovo pomočjo se izvaja samoregulacija obnove in diferenciacije mononuklearnih celic, medcelične interakcije pa se gradijo v pogojih specifičnega procesa in regeneracije.

Univerzalni mediator medceličnih interakcij je IL-1, katerega tarča so limfociti, polimorfonuklearni levkociti, fibroblasti, endoteliociti in drugi celični elementi. Hkrati sekretorna funkcija pljučnih makrofagov temelji na načelih samoregulacije, ko ista celica izloča ne le regulatorje zunajceličnih procesov, temveč tudi inhibitorje, ki blokirajo njihovo delovanje. Sekretorni makrofagi se od fagocitnih bistveno razlikujejo po svoji ultrastrukturni organizaciji. Redko vsebujejo fagosomske vakuole in sekundarne lizosome, imajo pa razvit vezikularni aparat in druge ultrastrukturne znake izločanja. Še posebej dobro so izraženi v epitelioidnih celicah, ki so hiperaktivni sekretorni makrofagi.

V materialu bronhoalveolarne lavaže je mogoče pod svetlobnim in zlasti elektronskim mikroskopom jasno zaslediti določene stopnje diferenciacije pljučnih makrofagov. Glede na strukturno organizacijo jedra in citoplazme med njimi določimo mlade neaktivirane in biosintetske mononuklearne celice ter zrele fagocitne in sekretorne makrofage. Mlade neaktivirane celice (s premerom 15-18 μm) običajno predstavljajo približno 1/5 vseh makrofagnih elementov. Imajo okroglo jedro z gladkimi obrisi: citoplazma je šibko bazofilna in ne vsebuje vključkov. Pod elektronskim mikroskopom so v teh celicah vidni redki profili citoplazemskega retikuluma in mitohondrijev, več majhnih lizosomom podobnih granul in prosti ribosomi.

Aktivirani, biosintetski makrofagi so večji (premera 18–25 μm), jedro se odlikuje po valovitih obrisih in izrazitem nukleolusu. Imajo bazofilno citoplazmo, ki vsebuje razvite dolge kanale granularne citoplazmatske mreže in številne polisome. Elementi lamelarnega kompleksa so hkrati zaznani v dveh ali treh conah, kjer se kopičijo primarni lizosomi. Sekundarni lizosomi so predstavljeni z enojnimi vključki; fagosomi so redko zaznani, kar odraža pripravljenost celice za fagocitno funkcijo.

Premer zrelih pljučnih makrofagov se zelo razlikuje (30-55 μm), odvisno od aktivnosti in funkcionalne usmerjenosti celic. Največje velikosti so značilne za makrofage s strukturnimi znaki izrazite fagocitoze. Površina takšnih celic tvori številne mikroizrastke in dolge psevdopodije. Ovalno ali okroglo jedro se pogosto nahaja acentrično, ima valovite obrise. V bližini jedrne membrane leži znatna količina kondenziranega kromatina, jedrce je majhno (1-1,2 μm). V citoplazmi so določeni vključki, kratki kanali granularnega citoplazemskega retikuluma, cisterne in vakuole lamelarnega kompleksa ter prosti ribosomi. Celice vsebujejo znatno število mitohondrijev, primarnih (0,5-1 μm) in sekundarnih (1,2-2 μm) lizosomov ter fagosomskih vakuol, ki se razlikujejo po velikosti in številu. Slednje vsebujejo delce uničenih celičnih elementov in tuberkulozne mikobakterije („nekrofagi“, „hemosiderofagi“), lamelarne vključke fosfolipidne narave („fosfolipofagi“) in/ali granule nevtralne maščobe („lipofagi“), delce prahu, tobačne smole, kaolina („koniofagi“, „kadilčevi makrofagi“).

V prisotnosti stalnega objekta fagocitoze se pojavijo večjedrni makrofagi (s premerom več kot 70 μm) s petimi ali več jedri. V granulomih in granulacijskem tkivu tuberkuloznih žarišč se določijo tipične celice tujkov - zadnja faza diferenciacije makrofaga s fagocitno funkcijo. Pljučni makrofagi z izrazito sekretorno aktivnostjo (premera 25-40 μm) običajno nimajo tipičnih psevdopodij. Naravo površine lahko primerjamo s tanko čipkasto vdolbino, ki jo tvorijo številni, relativno kratki mikroizrastki. Okroglo ali ovalno jedro vsebuje majhno količino kondenziranega kromatina, bistro veliko jedro (1,5-2 μm). Prozorna citoplazma praktično ne vsebuje velikih vključkov. Kratki kanali granularne citoplazemske mreže so predstavljeni z enojnimi profili, dobro razviti elementi lamelarnega kompleksa pa so številne vakuole in vezikli z elektronsko prosojno ali osmiofilno vsebino. Iste strukture so zaznane v ektoplazmi, kjer se neposredno združijo s plazmalemo. Tudi pri dolgoletnih kadilcih, pri katerih vse fagocitne celice vsebujejo značilne vključke tobačnega katrana, imajo izločajoči makrofagi majhno število sekundarnih lizosomov in posameznih fagosomom podobnih tvorb, tj. praktično ne absorbirajo tujega materiala. Makrofagi z ultrastrukturnimi znaki sekretorne aktivnosti v normalnih pogojih predstavljajo največ 4-8 % bronhoalveolarne lavaže. Ker je funkcija teh celic povezana s presnovo, sintezo in sproščanjem številnih biološko aktivnih snovi v zunajcelično okolje, vsaka motnja v mehanizmih specifične in nespecifične zaščite vodi do povečanja njihovega števila, nastanka makrofagov s povečanim sekretornim potencialom - epitelioidnih celic. Tvorijo simplaste ali pa se zaradi nepopolne mitotične delitve spremenijo v značilne večjedrne Pirogov-Langhansove celice - končna diferenciacija makrofaga s sekretorno aktivnostjo.

Glede na odpornost telesa, naravo delovanja in pogoje mikrookolja imajo procesi transformacije kopičenja fagocitne, sekretorne ali antigen-predstavitvene aktivnosti svoje značilnosti. Dokazano je, da izračun relativnega odstotka morfofunkcionalnih tipov makrofagov v bronhoalveolarni lavaži (določanje makrofagne formule) pomaga pri diferencialni diagnozi tuberkuloze in drugih pljučnih granulomatoz ter omogoča oceno učinkovitosti etiotropnega zdravljenja.

Razmerje med številom aktivno fagocitnih in sintetizirajočih pljučnih makrofagov ne odraža le narave tkivne reakcije na območju tuberkuloznega vnetja, temveč lahko služi tudi kot pokazatelj aktivnosti patološkega procesa. Problem dokončanja fagocitoze pri tuberkulozi ostaja prav tako aktualen. Rezultati naših študij eksperimentalnega in kliničnega materiala kažejo, da je izid interakcije med fagocitozo in patogenom odvisen od funkcionalnega stanja makrofaga in bioloških lastnosti mikroorganizma.

Stanje sistema površinsko aktivnih snovi

Dosežki eksperimentalne in teoretične smeri pri preučevanju pljučnih površinsko aktivnih snovi so omogočili oblikovanje sodobnega koncepta površinsko aktivne snovi kot večkomponentnega sistema celičnih in neceličnih elementov, katerega strukturna in funkcionalna enotnost zagotavlja normalno biomehaniko dihanja.

Do sedaj se je nabralo določeno število dejstev, ki pričajo ne le o pomembnih prilagoditvenih sposobnostih sistema surfaktantov v pogojih globokega prestrukturiranja pljučne ventilacije in hemodinamike, temveč tudi o izraziti občutljivosti njegovih komponent na številne neugodne dejavnike tuberkuloznega procesa, katerih specifično naravo določajo trajanje perzistencije patogena, valovit potek procesa in globoke motnje mikrocirkulacije. Spremembe, ki jih v tem primeru opazimo, ne vplivajo le na območja nastanka žarišč okužbe, temveč tudi na oddaljena, aktivno delujoča področja pljučnega parenhima. V zvezi s tem je izjemno pomembno oceniti morfo-funkcionalno uporabnost različnih komponent sistema surfaktantov, da bi izpostavili tiste spremembe, ki jih je mogoče uporabiti za diagnosticiranje motenj dihalne funkcije, odvisnih od surfaktantov, in njihovo pravočasno odpravo.

Najzgodnejše znake uničenja pljučnega surfaktanta lahko opazimo v modelnih poskusih z uporabo posebnih metod fiksacije pljuč. V začetni fazi razvoja tuberkuloznega vnetja so lokalne narave in se izražajo predvsem v conah intraalveolarnega edema. Pod elektronskim mikroskopom lahko opazimo različne stopnje luščenja in uničenja zunanjega filma - membrane surfaktanta z edematozno tekočino. Te spremembe se v celoti pokažejo v žariščih tuberkuloznega vnetja, kjer se snov uničenega surfaktanta določi povsod v sestavi intraalveolarne vsebine.

Opažene spremembe v zunajcelični sluznici alveolov se pojavljajo v žariščih različnih bakterijskih pljučnic. V tem primeru del A2, predvsem v perifokalnih alveolah, izvaja kompenzacijsko proizvodnjo površinsko aktivnih snovi. Drugačna slika je opazna v dihalih med razvojem tuberkuloznega vnetja, saj patogen negativno vpliva na procese znotrajcelične sinteze površinsko aktivnih snovi. Neposreden vnos tuberkuloznih mikobakterij v pljuča psov (punkcija prsnega koša) je pokazal, da se v A2 že v prvih 15–30 minutah opazi dezorganizacija citoplazemskega retikuluma in mitohondrijskih profilov; po nekaj urah so alveolociti na mestu okužbe popolnoma uničeni. Hiter razvoj pomanjkanja površinsko aktivne snovi vodi do kolapsa alveolov in hitrega širjenja vnetnega procesa v okoliški parenhim. V alveolah, ki mejijo na žarišča, prevladujejo majhni mladi A2 z enim samim majhnim sekretornim granulom ali velike celice z znaki vakuolizacije znotrajceličnih struktur, včasih s popolnoma uničeno citoplazmo. V tistih alveolocitih, kjer so razviti elementi citoplazemske mreže in lamelarnega kompleksa, so odkrita velikanska osmiofilna lamelarna telesca (GLB), kar kaže na zakasnitev (inhibicijo) sproščanja znotrajceličnega surfaktanta na površino alveolov.

Matematično modeliranje sekretorne funkcije A2 v pljučnem parenhimu brez žarišč s povečano funkcionalno obremenitvijo je pokazalo, da se kljub povečanju volumna in numerične gostote zrelih sekretornih granul rezervni potencial populacije ni bistveno spremenil. Ugotovljeno je bilo, da se v pogojih povečane žilne prepustnosti, razvoja hipoksije in vlaknatih sprememb v interalveolarnih septah ravnovesje procesov nastajanja in zorenja OPT poruši v smeri prevlade slednjih. Pospešeno zorenje OPT pogosto vodi do povečanja elektronsko prozorne snovi matriksa v sestavi sekretornih granul, medtem ko je vsebnost osmiofilnega površinsko aktivnega materiala v njih lahko zanemarljiva; lamelarni material površinsko aktivnih snovi je ohlapno zložen in zavzema le 1/3-1/5 volumna sekretorne granule. Pojav znatnega števila A2 z vakuoliziranim OPT je mogoče pojasniti z motnjami v začetnih fazah nastajanja izločka. Takšne celice imajo običajno ultrastrukturne znake uničenja (čiščenje citoplazemskega matriksa, edematozno otekanje mitohondrijev, tubulov citoplazemskega retikuluma in lamelarnega kompleksa), kar kaže na zmanjšanje procesov znotrajcelične proizvodnje surfaktantov.

Značilno je, da zmanjšanje sinteze površinsko aktivnih fosfolipidov spremlja pojav nevtralnih lipidnih granul v citoplazmi A2. Ustrezen odraz motenj presnove lipidov v pljučih, ki jih je prizadela tuberkuloza pri poskusnih živalih in ljudeh, je kopičenje makrofagov-lipofagov (penastih celic) različnih stopenj zrelosti v alveolah in bronhoalveolarnem izpiralnem materialu. Vzporedno s tem opazimo zanesljivo povečanje vsebnosti nevtralnih lipidov in zmanjšanje deleža skupnih fosfolipidov v izpiralni tekočini.

Eden od zgodnjih znakov uničenja surfaktantov v eksperimentu in klinični sliki tuberkuloze dihal je izguba sposobnosti njihovih membran za tvorbo struktur rezervnega materiala. Namesto tega lahko na površini alveolov, v fagosomih alveolarnih makrofagov in neposredno v materialu bronhoalveolarne lavaže vidimo membrane, zvite v kroglice ("ogromne plastovite kroglice") brez značilne tridimenzionalne organizacije. Globino destruktivnih sprememb v sistemu surfaktantov dokazuje tudi pogostost zaznavanja izpuščenega A2 v izpiranju. Ti podatki se ujemajo z rezultati biokemijskih in fizikalno-kemijskih študij pljučnih surfaktatov.

Ob upoštevanju vseh ugotovljenih značilnosti trenutno ločimo tri stopnje motenj, ki označujejo stanje sistema surfaktantov: blago, hudo in razširjeno. Slednja odraža povečano tveganje za razvoj od surfaktantov odvisne dihalne odpovedi pri bolnikih s razširjenimi destruktivnimi oblikami bolezni.

Rezultati študij kažejo, da so osnove motenj, ki se pojavljajo v sistemu površinsko aktivnih snovi v pljučih med tuberkulozo, procesi, povezani s povečanjem prepustnosti krvno-zračne pregrade:

• poškodba površinsko aktivne snovi na alveolarni površini;
• presnovne spremembe in poškodbe A2;
• motnje mehanizmov za odstranjevanje odpadnih površinsko aktivnih snovi iz alveolov.

Hkrati so študije pokazale, da je glavni citološki mehanizem, ki podpira funkcionalni potencial sistema surfaktantov v pljučih, ki jih je spremenilo tuberkulozno vnetje, povečanje števila hipertrofiranega A2, predvsem v pljučnem parenhimu, oddaljenem od specifičnega žarišča.

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

Genetski vidiki dovzetnosti za tuberkulozo

Preden začnemo z analizo trenutnega stanja raziskav na področju mehanizmov protituberkulozne imunosti in imunogenetike tuberkuloze, se nam zdi potrebno, da se ustavimo na nekaterih splošnih stališčih.

• Prvič, znano je, da se mikobakterije razmnožujejo in uničujejo predvsem v makrofagih. Zelo malo podatkov (in ti so si nasprotujoči) kaže, da obstajajo kakršni koli dejavniki, ki lahko uničijo mikobakterije zunajcelično.
• Drugič, ni prepričljivih dokazov, da ima sistem nevtrofilcev fagocitov pomembno vlogo pri obrambi pred okužbo s tuberkulozo.
• Tretjič, ni prepričljivih dokazov, da lahko protitelesa proti tuberkulozi uničijo mikobakterije zunajcelično ali spodbudijo njihovo znotrajcelično uničenje v makrofagih ali katerih koli drugih vrstah celic.
• Četrtič, obstaja veliko število dejstev, ki podpirajo stališče, da so osrednja povezava v protituberkulozni imunosti T-limfociti in da svoj regulativni vpliv izvajajo prek fagocitnega sistema.
• Petič, obstaja veliko dokazov, da dedni dejavniki igrajo pomembno vlogo pri okužbi s tuberkulozo.

Podatki, ki kažejo na pomembno vlogo genetskih dejavnikov pri dovzetnosti za tuberkulozo pri ljudeh, so precej prepričljivi. Najprej to kaže dejstvo, da se ob izjemno visoki stopnji okužbe z M. tuberculosis (približno tretjina odraslega prebivalstva planeta) bolezen razvije le pri majhnem deležu ljudi. Na to kažejo tudi različne stopnje dovzetnosti za okužbo v različnih etničnih skupinah ter narava dedovanja dovzetnosti in odpornosti na tuberkulozo v družinah z več primeri bolezni. Nenazadnje dokaz za to stališče je bistveno povečana ujemanje pojavljanja klinično izražene tuberkuloze pri enojajčnih (enojajčnih) dvojčkih v primerjavi z dvojčki.

Tradicionalno genetsko testiranje za tuberkulozo

Vloga glavnega kompleksa histokompatibilnosti in NRAMP*

Identifikacija genov in njihovih alelov, katerih izražanje določa občutljivost ali odpornost na tuberkulozo, ne bi omogočila le poglobljenega vpogleda v temeljne mehanizme imunosti in razvoj patološkega procesa pri tuberkulozi, temveč bi tudi približala realnosti uporabo metod genetskega tipiziranja za identifikacijo posameznikov med zdravimi ljudmi z genetsko povečanim tveganjem za okužbo s tuberkulozo, kar zahteva prednostne preventivne ukrepe, zlasti poseben pristop k cepljenju.

* - Z naravno odpornostjo povezan makrofagni protein - makrofagni protein, povezan z naravno odpornostjo.

Obstaja veliko eksperimentalnih študij, ki kažejo na vlogo številnih genetskih sistemov in posameznih genov (H2, BCG1, Tbc1, xid itd.) pri odpornosti (občutljivosti) na tuberkulozo pri miših. Pri ljudeh so med najbolj preučevanimi geni geni glavnega kompleksa histokompatibilnosti (MHC) razreda II, med katerimi alelni kompleks družine HLA-DR2 (človek) kaže dokaj visoko stopnjo povezanosti s povečano obolevnostjo v več etnično oddaljenih populacijah, aleli lokusa HLA-DQ pa vplivajo na klinično sliko tuberkuloze. Pred kratkim so bili doseženi prvi uspehi pri analizi povezave gena NRAMP1 s tuberkulozo pri ljudeh. Ti podatki so še posebej pomembni, ker ima ta gen visoko stopnjo homologije z genom NRAMP1 (prej imenovanim BCG 1, ker nadzoruje dovzetnost za M. bovisBCG), ki se selektivno izraža v mišjih makrofagih in nedvomno vpliva na dovzetnost za znotrajcelične patogene (vključno z mikobakterijami).

Mutacije zaradi izgube funkcije

Identificiranih je bilo več genov, katerih spremembe, ki so vodile do popolne izgube sposobnosti kodiranja funkcionalno aktivnega produkta (izločitev gena), so še posebej vplivale na sposobnost miši, da razvijejo zaščitni imunski odziv na okužbo z mikobakterijami. To so geni, ki kodirajo IFN-γ, IL-12, TNFα, pa tudi receptorje celic imunskega sistema za naštete citokine. Po drugi strani pa se z izločitvijo genov, ki kodirajo IL-4 in IL-10, potek okužbe s tuberkulozo praktično ni razlikoval od tistega pri miših divjega tipa (začetnih). Ti podatki so na genetski ravni potrdili primarno zaščitno vlogo pri tuberkulozi sposobnosti imunskega sistema (predvsem limfocitov T1), da se na okužbo odzove s proizvodnjo citokinov tipa 1, ne pa tudi tipa 2.

Uporabnost teh podatkov za mikobakterijske okužbe pri ljudeh je bila dokazana. V zelo redkih družinah, v katerih so otroci že od zgodnjega otroštva trpeli za ponavljajočimi se mikobakterijskimi okužbami in salmonelozo, je izjemno visoka dovzetnost posledica homozigotnih nekonzervativnih mutacij v genih, ki kodirajo celične receptorje za IFN-γ in IL-12, podedovanih od staršev, heterozigotnih za te mutacije; kot je bilo pričakovati, so se pri takšnem dedovanju redkih mutacij zakonske zveze izkazale za tesno povezane. Vendar pa takšne hude kršitve vodijo do tako visoke dovzetnosti za okužbe, da otroku praktično ne omogočajo preživetja več kot nekaj let, pa še to le v skoraj sterilnih pogojih.

Isti premisleki povzročajo nekoliko skeptično oceno pristopa modeliranja okužb pri živalih z izpadnimi mutacijami v genih, ki igrajo primarno vlogo pri zaščiti pred temi okužbami. Takšne mutacije vodijo do izražanja fenotipov, ki v normalnih pogojih nimajo možnosti preživetja in bi jih selekcija hitro izločila. Tako miši, ki ne izražajo produktov MHC razreda II in posledično nimajo normalnega bazena limfocitov CD4, poginejo zaradi diseminirane okužbe v kratkem času po okužbi z M. tuberculosis. Zelo podoben potek tuberkuloze pri ljudeh opazimo z izrazitim padcem števila celic CD4 v poznih fazah aidsa. Pri reševanju vprašanj genetske določitve rizičnih skupin in na splošno za razumevanje genetskih vzrokov za povečano dovzetnost znotraj normalne porazdelitve populacije se raziskovalec ukvarja s posamezniki, ki so, čeprav niso optimalni (glede na to značilnost), vendar precej sposobni preživetja. Ta vidik problema govori v prid uporabi bolj tradicionalnih eksperimentalnih modelov za genetsko analizo, na primer medvrstnih razlik v poteku tuberkuloze pri miših.

Presejalni testi genoma in prej neznani geni za dovzetnost za tuberkulozo

Že v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja je bilo dokazano, da je dedovanje lastnosti dovzetnosti in odpornosti na tuberkulozo pri laboratorijskih živalih kompleksno in poligensko. V tej situaciji je treba najprej izbrati jasno izražene, "izjemno različne" fenotipe med dovzetnimi in odpornimi živalmi ali posamezniki, tj. značilnosti bolezni, nato pa preučiti naravo njihovega dedovanja. Drugič, upoštevati je treba, da a priori nimamo pojma, koliko genov sodeluje pri nadzoru bolezni in kako se nahajajo v genomu. Zato je treba bodisi vnaprej zmanjšati genetsko raznolikost v preučevani populaciji, ločiti glede na preučevano lastnost z uporabo genetskih tehnik (kar je mogoče le pri poskusih na živalih), bodisi pregledati celoten genom z uporabo statističnih metod kvantitativne genetike namesto Mendelove genetike ali pa te tehnike združiti. Po razvoju metod skeniranja genoma z uporabo PCR za mikrosatelitske regije DNK ter statistične obdelave in interpretacije rezultatov se je genetska analiza dovzetnosti za tuberkulozo začela na novi ravni.

Zgoraj omenjene pristope sta pred kratkim uspešno uporabili dve skupini raziskovalcev v genetskih poskusih na linearnih miših. Skupina avtorjev iz Centralnega raziskovalnega inštituta za tuberkulozo Ruske akademije medicinskih znanosti je skupaj s kolegi iz Centra za preučevanje odpornosti gostitelja na Univerzi McGill (Montreal, Kanada) in Kraljevega inštituta v Stockholmu prvi izvedla genomski presejalni test za dedovanje resnosti bolezni, ki jo povzroči intravensko dajanje visokega odmerka seva M. tuberculosis H37Rv pri miših. Linije A/Sn (odporna) in I/St (občutljiva) so bile uporabljene kot starševski liniji z nasprotno dovzetnostjo za tuberkulozo. Ugotovljena je bila zanesljiva povezava dovzetnosti pri samicah z vsaj tremi različnimi lokusi, ki se nahajajo na kromosomih 3, 9 in 17. Pred kratkim je bila povezava z lokusi v proksimalnem delu kromosoma 9 in osrednjem delu kromosoma 17 dokazana tudi pri samcih. Najmočnejša povezava z dovzetnostjo je bila ugotovljena za lokus na kromosomu 9. Druga skupina raziskovalcev v Združenih državah Amerike je pregledala mišji genom, da bi določila vzorec dedovanja lastnosti dovzetnosti pri sevu M. tuberculosa Erdman. V kombinaciji mišjih linij C57BL/6J (v njunem modelu odporna) in C3HeB/FeJ (občutljiva) je bil pri analizi hibridov F2 in nato potomcev BC1 kartiran lokus v osrednjem delu kromosoma 1, ki nadzoruje resnost bolezni. Po začetnem kartiranju je bila z uporabo rekombinacijske analize dosežena natančnejša lokalizacija lokusa, njegov vpliv na tako pomembno fenotipsko lastnost, kot je resnost granulomatozne poškodbe pljučnega tkiva, pa je bil ugotovljen pri miših s povratnim križanjem (generacija BC3), tj. po tem, ko je bila genetska raznolikost med preučevanimi živalmi znatno zmanjšana z uporabo genetskih tehnik. Pomembno je omeniti, da kartirani lokus, označen kot sst1 (dovzetnost za tuberkulozo 1), čeprav se nahaja na kromosomu 1, očitno ni identičen lokusu NRAMP1. To dokazuje tako njegova lokalizacija na kromosomu kot dejstvo, da miši C57BL/6 nosijo alel občutljivosti na BCG za gen NRAMP1, vendar alel odpornosti na M tuberculosis za lokus sst1.

Podatki, objavljeni v zadnjih letih, o prisotnosti lokusov v mišjem genomu, ki bistveno vplivajo na naravo tuberkuloznega procesa, nam omogočajo upanje na pomemben napredek na tem področju in pri analizi genetske dovzetnosti pri ljudeh. Fantastično hiter napredek v genomski analizi bo najverjetneje omogočil zelo hiter prehod iz genetike mišje tuberkuloze na genetiko človeške tuberkuloze, saj je celotno zaporedje genoma tako ljudi kot miši praktično dešifrirano.

Interakcija med makrofagi in mikobakterijami

Makrofagi igrajo izjemno pomembno vlogo pri obrambi pred okužbo s tuberkulozo, tako v fazi prepoznavanja antigena kot tudi pri odstranjevanju mikobakterij.

Ko mikobakterije vstopijo v pljuča, se lahko situacija razvije po štirih glavnih vzorcih:

• primarni odziv gostitelja je lahko zadosten za popolno odstranitev vseh mikobakterij, s čimer se odpravi možnost tuberkuloze;
• V primeru hitre rasti in razmnoževanja mikroorganizmov se razvije bolezen, znana kot primarna tuberkuloza;
• pri latentni okužbi se bolezen ne razvije, vendar mikobakterije v telesu vztrajajo v tako imenovanem mirujočem stanju, njihova prisotnost pa se kaže le v obliki pozitivne kožne reakcije na tuberkulin;
• V nekaterih primerih lahko mikobakterije preidejo iz mirujočega stanja v fazo rasti, latentno okužbo pa nadomesti reaktivacija tuberkuloze.

Prva obrambna linija pred okužbo, potem ko mikobakterije dosežejo spodnje dihalne poti, so alveolarni makrofagi. Te celice so sposobne neposredno zavirati rast bakterij z njihovo fagocitizacijo. Sodelujejo tudi v številnih celičnih imunskih reakcijah proti tuberkulozi – s predstavitvijo antigena, spodbujanjem kopičenja T-limfocitov na mestu vnetja itd. Pomembno je omeniti, da se specifični mehanizmi vezave virulentnih in relativno avirulentnih sevov mikobakterij na fagocite lahko razlikujejo.

Obstaja dovolj dokazov, ki kažejo, da proces nastajanja vakuol ali fagosomov med interakcijo M. tuberculosis z mononuklearnim fagocitom poteka s pritrditvijo mikroorganizma na receptorje komplementa (CR1, CR3, CR4), receptorje manoze ali druge receptorje na celični površini. Interakcijo med receptorji manoze fagocitnih celic in mikobakterij očitno posreduje glikoprotein celične stene mikobakterij - lipoarabinomanan.

Citokini T-pomagalcev tipa 2 - prostaglandin E2 in IL-4 - spodbujajo izražanje CR in MR, IFN-γ pa, nasprotno, zavira izražanje in delovanje teh receptorjev, kar vodi do zmanjšanja adhezije mikobakterij na makrofage. Podatki o sodelovanju receptorjev za površinsko aktivne beljakovine pri vezavi bakterij na celice se prav tako še naprej kopičijo.

Vloga molekule CD14 (fagocitnega označevalca) je bila dokazana z uporabo modela interakcije med mikobakterijami in mikroglijo, rezidenčnimi fagociti možganskega tkiva. Ugotovljeno je bilo, da protitelesa proti CD14 preprečujejo okužbo mikroglijalnih celic z virulentnim laboratorijskim sevom H37Rv. Ker molekula CD14 ne prodre skozi celično membrano in zato nima neposrednega stika s citoplazmo, ne more samostojno prenesti signala, ki ga inducira lipoprotein, temveč potrebuje koreceptor za aktivacijo znotrajceličnih poti prenosa signala. Najverjetnejši kandidati za takšne koreceptorje so predstavniki družine Toll-like receptorjev. Mikrobni lipoproteini lahko z aktivacijo teh receptorjev po eni strani okrepijo obrambne mehanizme gostiteljskega organizma, po drugi strani pa povzročijo poškodbe tkiva z indukcijo apoptoze. Hkrati je apoptoza sposobna zavirati imunski odziv z izločanjem celic, ki sodelujejo v imunskih reakcijah, in s tem zmanjšati poškodbe tkiv.

Poleg zgoraj navedenega se zdi precej verjetno, da pomembno vlogo pri procesu vezave mikobakterij na fagocitne celice igrajo tako imenovani "lovilci" receptorji, ki se nahajajo na površini makrofagov in imajo afiniteto za številne ligande.

Usoda M. tuberculosis po fagocitozi je zaviranje njene rasti s strani makrofagov. Po vstopu v fagosom so patogene bakterije izpostavljene številnim dejavnikom, katerih cilj je njihovo uničenje. Takšni dejavniki vključujejo zlitje fagosoma z lizosomi, sintezo reaktivnih kisikovih radikalov in sintezo reaktivnih dušikovih radikalov, zlasti dušikovega oksida. Smrt mikobakterij znotraj makrofaga se lahko pojavi z več mehanizmi kot posledica kompleksnih interakcij med limfociti in fagociti, ki jih posredujejo citokini. Možno je, da je sposobnost mikobakterij, da se izognejo toksičnim učinkom reaktivnega kisika in dušikovih radikalov, ključni korak pri prehodu v latentno fazo okužbe. Sposobnost makrofaga, da zavira rast M. tuberculosis, je bistveno odvisna od stopnje aktivacije celic (vsaj delno) in od ravnovesja citokinov (predvsem verjetno trombocitnega rastnega faktorja alfa (TGF-α) in IFN-γ).

Pomemben sestavni del mehanizma antimikobakterijskega delovanja makrofagov je očitno apoptoza (programirana celična smrt). V modelu gojenja M. bovis BCG v monocitih je bilo dokazano, da apoptozo (vendar ne nekrozo) makrofagov spremlja zmanjšanje sposobnosti preživetja fagocitoziranih mikobakterij.

Vloga T-limfocitov pri protituberkulozni imunosti

Znano je, da so T-limfociti glavna sestavina pridobljene imunosti pri okužbi s tuberkulozo. Imunizacijo poskusnih živali z mikobakterijskimi antigeni, kot tudi potek okužbe s tuberkulozo, spremlja nastajanje antigensko specifičnih limfocitov CD4 ⁺ in CD8 ⁺.

Pomanjkanje limfocitov CD4 in v manjši meri limfocitov CD8, opaženo pri miših z izbitimi geni CD4, CD8, MHCII in MHCI, kot tudi po dajanju protiteles, specifičnih za antigene CD4 ali CD8, vodi do znatnega zmanjšanja odpornosti miši na okužbo z M. tuberculosis. Znano je, da imajo bolniki z aidsom, za katere je značilno pomanjkanje limfocitov CD4 ⁺, izjemno visoko občutljivost na tuberkulozo. Relativni prispevek limfocitov CD4 ⁺ in CD8 ^{+ k zaščitnemu imunskemu odzivu se lahko spreminja v različnih fazah okužbe. Tako v pljučnih granulomih miši, okuženih z M. bovis BCG, v zgodnjih fazah okužbe (2–3 tedne) prevladujejo limfociti CD4+} T, medtem ko se vsebnost limfocitov CD8 ⁺ v poznejših fazah poveča. Med adoptivnim prenosom imajo ^{limfociti CD8+, zlasti njihova subpopulacija CD44hl}, visoko zaščitno aktivnost. Poleg limfocitov CD4 ⁺ in CD8 ⁺ se pojavljajo tudi druge subpopulacije limfocitov, zlasti ^{limfociti γδ in CD4+} CD8 +,, omejene z nepolimorfnimi molekulami MHC razreda CD1. očitno prispevajo tudi k zaščitni imunosti proti okužbi s tuberkulozo. Mehanizmi efektorskega delovanja T-limfocitov se v glavnem zreducirajo na proizvodnjo topnih faktorjev (citokinov, kemokinov) ali citotoksičnost. Pri mikobakterijskih okužbah pride do pretežno tvorbe T1, katere značilne značilnosti so proizvodnja citokinov IFN-γ in TNF-α. Oba citokina sta sposobna spodbujati antimikobakterijsko aktivnost makrofagov, ki je primarno odgovorna za zaščitni učinek limfocitov CD4. Poleg tega je IFN-γ sposoben zavirati resnost vnetnih reakcij v pljučih in s tem zmanjšati resnost okužbe s tuberkulozo. TNF-α je potreben za nastanek granulomov, polno sodelovanje makrofagov in limfocitov ter zaščito tkiva pred nekrotičnimi spremembami. Poleg zaščitnega učinka ima TNF-α tudi "patološki" učinek. Njegova proizvodnja lahko povzroči vročino, izgubo teže in poškodbe tkiva - simptome, značilne za okužbo s tuberkulozo. T-limfociti niso edini vir TNF-α. Njegovi glavni proizvajalci so makrofagi. Učinek TNF-α je v veliki meri odvisen od ravni produkcije drugih citokinov tipa 1 in 2 v žarišču vnetja. V pogojih prevladujoče produkcije citokinov tipa 1 in odsotnosti produkcije citokinov tipa 2 ima TNF-α zaščitni učinek, ob sočasni produkciji citokinov tipa 1 in 2 pa ima destruktivni učinek. Ker, kot je navedeno zgoraj, mikobakterije stimulirajo predvsem limfocite T1, poteka mikobakterijskih okužb običajno ne spremlja povečanje produkcije IL-4 in IL-5. Hkrati lahko pri hudih oblikah okužbe, pa tudi v njenih poznih fazah, pride do lokalnega in sistemskega povečanja produkcije IL-4 in IL-5. Ali je povečana produkcija citokinov tipa 2 vzrok za hujšo tuberkulozno okužbo ali njena posledica, ni jasno.

Citotoksičnost proti okuženim ciljnim celicam kažejo tako celice CD8 ⁺ kot tudi "neklasični" limfociti CD8 ⁺, omejeni z molekulami CDlb, limfociti CD4 ⁺ CD8 ⁺ in limfociti CD4 ⁺. Pomen citotoksičnosti pri zaščiti pred tuberkulozo kaže zmanjšanje citotoksične aktivnosti limfocitov CD8 ⁺ in vsebnosti perforina pri bolnikih s tuberkulozo v primerjavi z zdravimi darovalci. Bistveno je odgovoriti na vprašanje, kako lahko liza okuženih ciljnih celic vpliva na potek infekcijskega procesa: ali vodi do zmanjšanja intenzivnosti razmnoževanja mikobakterij, ki so znotrajcelični paraziti, ali pa, nasprotno, spodbuja sproščanje mikobakterij iz okuženih makrofagov in okužbo novih celic. Podatki S. Strongerja (1997) lahko prispevajo k razumevanju tega problema. Avtorji so pokazali, da citotoksični limfociti vsebujejo molekule granulizina, ki imajo baktericidni učinek na mikobakterije. Da granulizin prodre v okužene celice, morajo limfociti izločati beljakovine, ki tvorijo pore v membrani ciljnih celic. Tako so bili prvič pridobljeni podatki o neposrednem uničenju mikobakterij (v makrofagih) s strani T-limfocitov, s čimer je bila dokazana možnost neposredne udeležbe T-limfocitov pri zaščiti pred mikobakterijskimi okužbami.

Regulacija imunskega odziva celic T

Odziv limfocitov T in njihovo proizvodnjo efektorskih citokinov uravnavajo citokini, ki jih proizvajajo antigen-predstavitvene celice, vključno z okuženimi makrofagi. IL-12 premakne diferenciacijo limfocitov T proti nastanku celic Th1 in spodbuja proizvodnjo IFN-γ. Okužba miši z IL-12 ^% M.bovis BCG vodi do progresivnega razvoja okužbe, povečane diseminacije mikobakterij in jo spremlja odsotnost nastajanja granulomov v pljučih. Pri miših z IL-12p40 ^%, okuženih z M. tuberculosis, je opažena nenadzorovana rast mikobakterij, povezana z moteno tako naravno kot pridobljeno imunostjo, in ki jo povzroča znatno zmanjšanje proizvodnje provnetnih citokinov IFN-γ in TNF-β. Nasprotno pa dajanje rekombinantnega IL-12 mišim, ki mu sledi okužba z M. tuberculosis Erdmann, vodi do povečanja njihove odpornosti na okužbo.

IL-10 je regulatorni citokin, ki spodbuja razvoj humoralnih imunskih reakcij in zavira številne reakcije celične imunosti. Domneva se, da je učinek IL-10 na odziv T-celic lahko posredovan z njegovim delovanjem na makrofage: IL-10 zavira predstavitev antigenov s strani makrofagov in zavira sintezo provnetnih citokinov TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 in IL-12, GM-CSF, G-CSF s strani makrofagov. IL-10 ima tudi antiapoptotični učinek. Zdi se, da bi tak spekter delovanja moral določati pomemben učinek IL-10 na intenzivnost protituberkulozne imunosti, vendar so podatki o odvisnosti zaščitne imunosti od proizvodnje IL-10 izjemno protislovni.

TGF-β je edinstven dejavnik pri zaviranju celične imunosti. Njegova raven proizvodnje je povezana z resnostjo tuberkuloze, dajanje protiteles proti TGF-β ali naravnih zaviralcev TGF-β mišim, okuženim z M. tuberculosis, pa popravi zmanjšan odziv T-celic.

Treba je opozoriti, da efektorska vloga T-limfocitov ni omejena le na proizvodnjo citokinov in celično citotoksičnost. Drugi procesi, ki se pojavljajo med vzpostavitvijo neposrednega stika med T-limfociti in makrofagi, kot tudi proizvodnja kemokinov s strani T-limfocitov, lahko pomembno prispevajo k razvoju lokalnih vnetnih reakcij. Slednjih pa ne povzroča le odziv makrofagov in T-limfocitov. Nevtrofilci, eozinofili, fibroblasti, epitelijske in druge celice so lahko aktivni udeleženci procesov, ki se pojavljajo v pljučih med okužbo s tuberkulozo.

Morfološke študije procesa nastajanja granulomov, kot tudi rezultati določanja dinamike nastajanja specifičnega odziva T-celic, po našem mnenju omogočajo razlikovanje med več fazami interakcije mikobakterij z makroorganizmom. Prva je značilna po progresivni proliferaciji mikobakterij v odsotnosti specifičnega odziva T-limfocitov in traja približno 2-3 tedne. Druga se pojavi po nastanku zrelih T-limfocitov in je značilna po stabilizaciji rasti mikobakterij. Praviloma ji sledi faza dekompenzacije, ki časovno sovpada z uničenjem limfoidnih formacij in pojavom nekrotičnih sprememb v pljučih. Učinek cepiva je lahko posledica zmanjšanja prve faze odziva.