Role of monocytes in immunopathogenesis of infectious and inflammatory diseases: from theory to practice

Full Text

Список сокращений

CVHB, chronic viral hepatitis B — хронический вирусный гепатит В; GM-CSF — гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор; IL — интерлейкин; LPS — липополисахарид; MCP-1, monocyte chemoattractant protein-1 — хемоаттрактантный белок моноцитов; M-CSF — макрофагальный колониестимулирующий фактор; MDSC, myeloid-derived suppressor cells — миелоидные супрессорные клетки; ROS, reactive oxygen species — активная форма кислорода; TLR — Toll-подобные рецепторы; TNF — фактор некроза опухоли.

Введение

Моноциты представляют собой мононуклеарные фагоциты (группа клеток, включающая собственно моноциты, макрофаги и дендритные клетки), характеризующиеся ядрами почковидной формы. Это один из подтипов лейкоцитов, составляющий 5–10 % числа этих клеток в крови у здоровых людей. Моноциты — первая линия защиты организма от широкого спектра патогенов, они играют важную роль в распознавании и элиминации вирусов, бактерий, грибов и паразитов [1–3].

Моноциты преимущественно развиваются в костном мозге, происходят из гемопоэтических стволовых клеток (HSC, от англ. «hematopoietic stem cell») с миелоидно-ограниченным потенциалом [4, 5]. В присутствии интерлейкинов 1, 3 и 6 (IL-1, IL-3 и IL-6), а также при наличии макрофагального колониестимулирующего фактора (M-CSF) и гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF) гемопоэтические стволовые клетки дифференцируются в плюрипотентные клетки-предшественники, дающие общих предшественников гранулоцитов и моноцитов. Затем под действием IL-3, M-CSF, GM-CSF и транскрипционного фактора PU.1 гранулоцитарно-моноцитарные предшественники дают начало предшественникам моноцитов/макрофагов и дендритных клеток (MDP, от англ. «monocyte/macrophage and dendritic cell progenitors»). Последние, в свою очередь, дифференцируются в моноциты или в общего предшественника дендритных клеток [5]. Экстрамедуллярный моноцитопоэз также осуществляется и в селезенке [6]. Причем считается, что дифференцировка этих клеток в селезенке регулируется IFNγ, синтезируемого NK-клетками [7].

Функции моноцитов при инфекционно-воспалительных заболеваниях весьма разнообразны. Необходимо учитывать, что функция моноцитов пролонгируется также и механизмами функционирования их дочерних клеток, в которые они дифференцируются при восприятии функциональных сигналов. Моноциты способны непосредственно оказывать микробицидное действие, реализуя данный механизм через секрецию фактора некроза опухоли-α (TNF-α) и продукцию индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS), что, в частности, продемонстрировано на примере сальмонеллеза и токсоплазмоза [8, 9]. Моноциты способны сами презентировать антигены Т-лимфоцитам, а также осуществляют это опосредованно через макрофаги и дендритные клетки. Так, показано, что провоспалительные CCR2⁺-моноциты осуществляют транспортировку Mycobacterium tuberculosis в лимфатический узел для последующего «праймирования» CD4⁺ Т-клеток [10]. В то же время в исследовании Y. Zhang и соавт. [11] на примере инфекции Yersinia pseudotuberculosis было показано, что провоспалительные CCR2⁺-моноциты осуществляют презентирование антигена через дифференцировку в дендритные клетки CD11с⁺. Кроме того, моноциты регулируют функции широкого спектра клеток, участвующих в реализации иммунного ответа. На модели легочной инфекции с использованием грибкового патогена Aspergillus fumigatus показано, что моноциты на начальных этапах инфекционного процесса участвуют в «праймировании» Т-лимфоцитов, тогда как на терминальной стадии они регулируют поляризацию CD4⁺ Т-клеток за счет секреции IL-12 и IFN-γ, что сопровождается индукцией экспрессии транскрипционного фактора T-bet в Т-хелперах с последующей поляризацией «наивных» Т-хелперов в сторону Т-хелперов 1-го типа [9]. Моноциты в ряде инфекционных процессов оптимизируют функциональную активность нейтрофилов, на уровне слизистой оболочки способны регулировать дифференцировку В-лимфоцитов и способствовать синтезу ими IgA [9, 12].

Направленность регуляторного влияния моноцитов при инфекционном процессе во многом зависит от их взаимодействия с инфекционным фактором. Так, «праймирование» Toll-подобных рецепторов (TLR) моноцитов вирусным или бактериальным антигеном приводит к выработке IL-1β, тогда как активация лектиновых рецепторов приводит к секреции моноцитами TNF-α [13]. Причем оба механизма вовлечения моноцитов в инфекционный процесс реализуются через активацию NF-êB, экспрессия которого также снижает уровень проапоптотической активности клеток. В то же время при ряде хронических инфекционных и воспалительных процессов, либо при старении моноциты могут дифференцироваться в миелоидные супрессорные клетки (M-MDSC, от англ. «monocyte myeloid-derived suppressor cells») или макрофаги, продуцирующие сложный спектр цитокинов и факторов роста (такие как IL-10, аргиназа, TGF-β и M-CSF), что приводит к подавлению иммунных реакций [9, 14].

Таким образом, функция и судьба активированных моноцитов (их мультипотентность) сильно зависит от особенностей этиологического фактора и механизма инфицирования, места и микроокружения развития инфекционно-воспалительного процесса. Важна способность моноцитов быстро мобилизоваться и мигрировать в зону, где они реализуют свои функции в формировании защитных реакций во время инфекции. В этом обзоре основное внимание уделяется различным механизмам реализации функциональной активности моноцитов периферической крови и особенностям их нарушения при различных инфекционно-воспалительных заболеваниях.

Основные субпопуляции моноцитов

Исторически моноциты рассматривались как однородная популяция клеток крови. Однако в конце 80-х годов ХХ в. с помощью методов проточной цитометрии было показано, что циркулирующие моноциты можно разделить на отдельные популяции, различающиеся по уровням экспрессии поверхностных молекул CD14 и CD16 [15, 16].

Антиген CD14 представляет собой гликопротеин массой 50–55 кД, является компонентом комплекса TLR4, распознающего бактериальные липополисахариды (LPS) [17]. Ген находится в хромосоме 5, кодирует две формы белка: сывороточную (sCD14) и мембранную (mCD14), заякоренную в цитоплазме при помощи GPI-якоря. В распознавании LPS клетками участвуют обе формы, sCD14 позволяет отвечать на LPS клеткам, на поверхности которых mCD14 не экспрессируется [18]. При септическом шоке, вызванном грамотрицательными бактериями, высокий уровень sCD14 ассоциирован с высоким риском неблагоприятного исхода [19]. Функция CD14-антигена была определена S.D. Wright и соавт. в 1990 г. [17], когда они показали, что СD14 является рецептором для комплекса LPS и липополисахарид-связывающего белка (LBP) [17]. Комплекс CD14–LPS–LBP в свою очередь активирует TLR4, который запускает проведение сигнала по пути активации транскрипционного фактора NF-êB [20]. Что же касается антигена CD16, то данная молекула является низкоаффинным рецептором к иммуноглобулинам класса G III типа (Fcγ-рецептор III типа или FcγRIII). В зависимости от степени гликозилирования масса FcγRIII колеблется между 50 и 80 кД. CD16 связывает IgG в виде иммунных комплексов, с предпочтением к IgG1 и IgG3 [21]. Выявлено два подтипа данной молекулы (FcγRIIIA и FcγRIIIB), гены которых обладают высокой гомологией, продукты этих генов отличаются в основном посттрансляционными модификациями, такими как гликозилирование N-конца или экспрессия на мембране — FcγRIIIB имеет GPI-якорь, а у FcγRIIIA обычный трансмембранный домен [22, 23]. Кроме того, две формы FcγRIII различаются распределением на клетках организма. Рецептор FcγRIIIА экспрессирован на NK-клетках, γδ-Т-лимфоцитах и макрофагах, FcγRIIIВ — на нейтрофилах и при стимуляции появляется на эозинофилах. FcγRIIIB экспрессируется на мембране в виде одиночной молекулы, а для FcγRIIIA характерно наличие комплекса из субъединиц γ и ζ, служащих для передачи сигнала. Перекрестное связывание FcγRIIIB на нейтрофилах приводит к активации клеток, мобилизации внутриклеточного кальция и респираторному взрыву. Стимуляция FcγRIIIA на NK-клетках приводит к запуску реакций антителозависимой клеточной цитотоксичности [24, 25].

Большинство моноцитов несут на своей поверхности исключительно CD14, тогда как CD16 на их мембране отсутствует (фенотип CD14⁺⁺CD16^–) — их определили как «классические моноциты», поскольку у здоровых доноров их доля составляет 80–90 % циркулирующих моноцитов [26, 27]. Другая субпопуляция моноцитов ― клетки, активно экспрессирующие на своей поверхности молекулу CD16 и в меньшей степени CD14 (CD14⁺CD16⁺⁺), получили название «неклассических» или «провоспалительных» моноцитов [28]. Несколько позднее была выделена еще одна группа моноцитов — «переходные», или «промежуточные», CD14⁺⁺CD16⁺-клетки, которые экспрессируют CD14 также интенсивно, как и «классические» моноциты, но, кроме того, несут на мембране еще и CD16, хоть и слабее по сравнению с «неклассическими» моноцитами [27]. Причем эти «переходные» моноциты по набору экспрессируемых генов наиболее близки к «неклассическим» [26].

Выявленные субпопуляции моноцитов весьма схожи по морфологии, цитохимическим и поверхностным маркерам, но можно выявить и некоторые различия между ними. Так, «неклассические» моноциты отличаются меньшим размером (13,8 мкм) по сравнению с «классическими» (18,4 мкм) и наличием многочисленных цитоплазматических гранул [15]. Кроме того, популяции моноцитов различаются по плотности экспрессии некоторых маркеров. Например, у «провоспалительных» моноцитов уровень CD11b, CD33 и CD64 (FcRγI) понижен, а уровень молекул HLA-DR, VLA-4 (CD49d/29) и ICAM-1 (CD54) повышен при сравнении с «классическими» моноцитами. Была показана также повышенная экспрессия CD11a, CD18 и CD45RA на «неклассических» моноцитах [27, 29].

Различные субпопуляции моноцитов можно разделить по уровню экспрессии рецепторов для хемокинов, что, по-видимому, связано с различиями в их миграционных способностях. На «классических» моноцитах экспрессированы в большом количестве молекулы CCR2, тогда как рецепторы CX3CR1 представлены слабее. «Неклассические» моноциты не экспрессируют на своей поверхности CCR2, но зато на их поверхности большое количество CX3CR1 [30]. Как и в случае с парой антигенов CD14 и CD16, по экспрессии хемокиновых рецепторов «переходные» моноциты занимают промежуточное положение: на их поверхности представлены как CCR2 (в меньшей степени, чем у классических моноцитов), так и CX3CR1 [31].

Следует отметить, что молекула CCR2 является рецептором к хемоаттрактантному белку моноцитов (MCP-1, от англ. «monocyte chemoattractant protein-1»), который продуцируется клетками эндотелия, гладкомышечными клетками и макрофагами в ответ на провоспалительные стимулы (например, IL-1, IL-4, TNF-α), ростовые факторы (GM-CSF, M-CSF, VEGF), а также факторы повреждения тканей и патогенов: LPS, активные формы кислорода (ROS, от англ. «reactive oxygen species»), окисленные липопротеины низкой плотности и иммунные комплексы [32]. Наличие на поверхности «классических» и «переходных» моноцитов рецептора CCR2 способствует их миграции из костного мозга в кровоток и экстравазации из кровяного русла в ткани [33]. Тогда как наличие молекулы CX3CR1 (рецептор к фракталкину) определяет способность моноцитов поддерживать целостность эндотелия и гомеостаз сосудистой стенки в целом. Кроме того, именно моноциты CX3CR1⁺ оказывают противовоспалительный эффект и осуществляют процессы заживления [33].

До настоящего времени возможные переходы различных субпопуляций моноцитов друг в друга детально не исследованы. В качестве основной гипотезы выдвигают предположение, что субпопуляционный состав моноцитов крови формируется за счет экстрамедуллярного созревания клеток [26, 27]. Причем «классические» моноциты, вышедшие из костного мозга, — наименее зрелая форма, но через фракцию «промежуточных» они дифференцируются в «неклассические» моноциты. Вместе с тем наличие фенотипических различий между отдельными популяциями этих клеток тесно связано с существенной разницей в их функциональных характеристиках (способность к фагоцитозу, продукции ROS и активных форм оксида азота). Более того, различные субпопуляции моноцитов различаются еще и по профилю синтезируемых ими цитокинов и хемокинов, что способствует формированию принципиально разного микроокружения в местах их активации [5].

«Классические» моноциты выполняют типичные для моноцитов функции. Так, субпопуляция моноцитов CD14⁺CD16^– задействована в иммунном ответе и процессах регенерации тканей. Для них характерна высокая фагоцитарная активность, поэтому на их мембране в большей степени экспрессированы скавенджер-рецепторы (например, CD36 и CD163) и высокоаффинные рецепторы к иммуноглобулину класса G ― FcRγI [34–36]. CD64 (или FcγRI) представляет собой гликопротеин массой 72 кД, который способен связывать как мономерный, так и агрегированный IgG (причем предпочтительно IgG1 или IgG3, тогда как взаимодействие с иммуноглобулинами подклассов IgG2 и IgG4 несколько слабее) [36, 37]. Данный рецептор конститутивно экспрессирован на моноцитах и макрофагах. Индукция синтеза FcγRI в местах инфекционно-воспалительного процесса может быть важна для запуска антителозависимой клеточной цитотоксичности и фагоцитоза, что приводит к усилению презентации антигенов [37].

По поводу продукции субпопуляцией «классических» моноцитов ROS имеются различные точки зрения. Некоторые авторы полагают, что «классические» моноциты продуцируют большое количество ROS [38], тогда как моноциты CD16⁺ практически их не производят. В частности, в исследовании F.O. Novais и соавт. [39] было показано, что именно «классические» моноциты за счет синтеза ROS, но не активных форм азота, уничтожают Leishmania braziliensis. Другие авторы придерживаются диаметрально противоположной точки зрения: сильнее всего продуцируют ROS «переходные» моноциты, «неклассические» производят их менее активно, а «классические» производят наименьшее количество [40]. С другой стороны, «классические» моноциты секретируют ключевые провоспалительные цитокины и хемокины (IL-8, IL-10, MCP-1 и CCL3) в ответ на стимуляцию бактериальным LPS [41]. Более того, клетки именно этой субпопуляции способны синтезировать еще и IL-6 [42], а также провоспалительные белки S100A12 и S100A8/9 [43]. Таким образом, моноциты CD14⁺CD16^– способны активно поддерживать воспалительные реакции [5].

Считается, что основное предназначение «переходных» моноцитов заключается во взаимодействии с Т-лимфоцитами. Показано, что моноциты с фенотипом CD14⁺⁺CD16⁺ наиболее эффективны в процессинге и презентации поглощенных извне антигенов [40, 44]. Возможно, именно поэтому на клетках этой субпопуляции экспрессия молекул, вовлеченных в презентацию антигенов и костимуляцию Т-клеток, таких как HLA-DR, CD40, CD80, максимальна [27, 45]. Более того, моноциты переходной группы экспрессируют проангиогенные факторы, включая эндолгин, Tie2 (рецептор ангиопоэтина 1, CD202B) и KDR (от англ. «kinase insert domain receptor», CD309, рецептор фактора роста сосудистого эндотелия типа 2), что говорит об их вовлеченности в стимуляцию роста сосудов — важнейшую составляющую процессов репарации поврежденных в ходе воспалительной реакции тканей [40].

Для «неклассических» моноцитов характерна высокая клеточная подвижность. Считается, что они передвигаются по стенкам сосудов, выполняя их «патрулирование», а при обнаружении каких-либо сигналов воспаления или повреждения тканей эти клетки быстро переходят к экстравазации и первыми мигрируют в очаг воспаления [46]. Кроме того, моноциты CD14⁺CD16⁺⁺ экспрессируют TLR7 и TLR8, что позволяет им активироваться в ответ на инородные нуклеиновые кислоты [5]. Для клеток данной субпопуляции также характерен FcR-опосредованный фагоцитоз [47]. Данные по фенотипическим и функциональным особенностям различных субпопуляций моноцитов приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Сравнительная характеристика основных субпопуляций моноцитов периферической крови

Table 1. Comparative characteristics of the main subsets of peripheral blood monocytes

Параметры	«Классические» моноциты	«Промежуточные» моноциты	«Неклассические» моноциты
Относительное содержание в крови, %	85	5	10
Фенотипическая характеристика	CD14++CD16– (CD14hi/+, CD16–; CD14highCD16low)	CD14++CD16+ (CD14hi/+, CD16lo/+; CD14highCD16high)	CD14+CD16++ (CD14–/lo, CD16+; CD14lowCD16high)
Продолжительность циркуляции в крови, сут	1	3–5	7
Экспрессия хемокиновых рецепторов	CCR2++CX3CR1+	CCR2+CX3CR1+	CCR2+CX3CR1++
Экспрессия активационных молекул	CD64, CD11b, CD33, CD35, CD36, CD99, CD181	CD40, CD54, HLA DR, CCR5, CD91, CD305	CD123, CD294, CD45RA, CD31
Функциональная активность	Высокая фагоцитарная активность, продукция активных форм кислорода и азота. Участие в процессах регенерации тканей и иммунного ответа	Синтез провоспалительных медиаторов в ответ на вещества бактериального происхождения, презентация антигенов	Повышенная экспрессия генов, отвечающих за подвижность клетки и реорганизацию цитоскелета, «патрулирование» сосудов, продукция провоспалительных цитокинов в ответ на вирусные антигены

 

В литературе также описаны различия по продуцируемым разными популяциями моноцитов цитокинам и хемокинам, хотя эти данные весьма противоречивы (табл. 2). Так, «классические» моноциты продуцируют в большом количестве IL-6, IL-8, IL-10, MCP-1, MIP1α (от англ. «macrophage Inflammatory Protein 1-α») и G-CSF (от англ. «granulocyte colony-stimulating factor»), в меньшей степени TNF-α и IL-1β. «Переходные» моноциты продуцируют TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10, тогда как продукция IL-8, а также MCP-1 и G-CSF снижена. Для «неклассических» моноцитов характерна продукция TNF-α и IL-1β в большом количестве, в меньшем ― IL-6 и IL-8, тогда как IL-10, G-CSF, MCP-1 и CCL3 «воспалительными» моноцитами синтезируются мало.

 

Таблица 2. Уровни продукции цитокинов и хемокинов различными субпопуляциями моноцитов

Table 2. Levels of cytokine and chemokine production by different monocyte subsets

Цитокины / хемокины	«Классические» моноциты	«Промежуточные» моноциты	«Неклассические» моноциты
TNF-α	Низкий [48]	Высокий [49], средний [48]	Высокий [48, 50]
IL-1β	Низкий [48]	Высокий [49], средний [5]	Высокий [5], низкий [48]
IL-6	Высокий [51]	Высокий [48, 52], средний [5]	Средний [5], низкий [48]
IL-8	Высокий [49]	Высокий [48], средний [5]	Средний [5], низкий [48]
IL-10	Высокий [49], низкий [48]	Высокий [51, 52], низкий [5]	Низкий [50]
MCP-1 (CCL2)	Высокий [51]	Низкий [51]	Низкий [5]
CCL3	Высокий [51]	Низкий [51]	Низкий [5]
G-CSF	Высокий [5]	Низкий [5]	Низкий [5]

 

Основные субпопуляции моноцитов различаются по экспрессии некоторых функциональных рецепторов в условиях инфекционно-воспалительных заболеваний. Так, при туберкулезе «классические» и «переходные» моноциты проявляют более низкую экспрессию молекул CD11b и CCR5, но активно экспрессируют маркеры CD80, CD86 и CCR2 (CD192) [53]. В «неклассических» моноцитах больных туберкулезом наблюдалась более низкая экспрессия HLA-DR и CCR5, но более высокая экспрессия CD11b и CD40. Авторы также отмечают, что «переходные» моноциты у больных туберкулезом экспрессируют высокий уровень CD40 и CD68, не дифференцировались в макрофаги из-за ограниченной экспрессии маркеров созревания и дифференцировки, таких как CD11c, CD33 и CD36, но, предположительно, осуществляли потенциальную роль в активации и пролиферации Т-лимфоцитов, а также в презентации им антигена. В исследовании S. Rambaran и соавт. [54] также было отмечено, что у больных с коинфекцией микобактериями туберкулеза и вирусом иммунодефицита человека наблюдался высокий уровень экспрессии CD40 на поверхности «классических» и «переходных» моноцитов, тогда как у больных с данными моноинфекциями уровень экспрессии данного маркера на указанных фракциях моноцитов был ниже.

Кроме того, в ряде исследований предлагается разделять моноциты на М1 и М2, то есть по варианту поляризации, первоначально предложенному для макрофагов [6, 55, 56]. Моноциты M1 (определяются экспрессией MAC387, продукцией IL-12 и отсутствием экспрессии CD163) классически активируются и функционируют как провоспалительные клетки, продуцирующие медиаторы воспаления, включая TNF-α, IL-1β, IL-6 и IL-12. Моноциты М2 (характеризуются экспрессией CD163 и CD206) альтернативно активируются и высвобождают противовоспалительные или регуляторные молекулы, включая IL-10 и TGF-β [6]. Так, M. Zhang и соавт. [55] в рамках общего пула моноцитов CD14⁺CD163 определяли моноциты M1 как CD14⁺CD163^–MAC387⁺, тогда как M2 обладали фенотипом CD14⁺CD163⁺IL-10⁺. В рамках другого исследования, проведенного J. Zheng и соавт. [56], все циркулирующие в крови моноциты CD14⁺ были разделены на CD14⁺CD86⁺ M1 и CD14⁺CD206⁺ M2 [56]. В свою очередь, в работе M. Zhang и соавт. [57] применяли еще одну классификацию моноцитов, в рамках которой М1 определены как CD14⁺CD163^–IL-12⁺, а М2 — как CD115⁺CD204⁺IL-10⁺. Таким образом, можно сделать вывод, что данный подход к разделению моноцитов на субпопуляции М1 и М2 применим исключительно к моноцитам CD14⁺, но сделать какие-либо выводы о взаимосвязи этих двух типов клеток с субпопуляциями моноцитов, выявленных на основании анализа коэкспрессии CD14 и CD16, не представляется возможным. Вместе с тем подобный подход к анализу моноцитов показал свою клиническую значимость, так как данные варианты моноцитов проявляются на разных стадиях инфекционно-воспалительных заболеваний: на ранних стадиях доминирует провоспалительное состояние поляризации M1, за которым следует преобладание поздней поляризации M2, ослабляющей воспаление и способствующей восстановлению и реорганизации тканей [6, 57].

В условиях инфекционно-воспалительных заболеваний также могут формироваться особые фракции моноцитов, которые в том числе могут вовлекаться и в реализацию патологических процессов. Так, при инфекции Toxoplasma gondii в собственной пластинке тонкой кишки формируются регуляторные моноциты, которые продуцируют простагландин Е2 (PGE2) и подавляют местный воспалительный процесс, индуцируемый активированными нейтрофилами [58]. В работе S.L. Orozco и соавт. [7] описано формирование на фоне воздействия блеомицина «атипичных» моноцитов, содержащих сегрегированные ядра и способствующих развитию фиброза [7]. У пациентов с хронической обструктивной болезнью легких описаны моноциты большого размера, которые характеризовались высокими уровнями экспрессии рецептора CD16, молекул межклеточной адгезии 1 (ICAM-1, от англ. «inter-cellular adhesion molecule 1», CD54) и CCR2, но очень низким уровнем экспрессии маркера HLA-DR [59]. Было отмечено, что процент подобных «атипичных» моноцитов в крови пациентов с хронической обструктивной болезнью легких коррелировал с продолжительностью острого периода заболевания.

Выделяют фракцию нейтрофилоподобных моноцитов (от англ. «neutrophil-like monocytes»), дифференцирующихся из предшественников CX3CR1⁺ в ответ на G-CSF в процессе воспалительной реакции и осуществляющих иммунорегуляторную функцию [60–62]. В работе N. Ikeda и соавт. [61] нейтрофилоподобные моноциты входят во фракцию моноцитов D14⁺CD16^–, экспрессирующих маркер CXCR1, способны подавлять пролиферацию Т-лимфоцитов, и их максимальная эффективность реализуется при разрешении воспаления.

Моноциты при COVID-19 и других вирусных инфекциях

Инфекционный процесс, вызванный SARS-CoV-2, оказывает существенное влияние на функционирование иммунной системы человека, что выражается в нарушении механизмов взаимодействия клеток системы врожденного и приобретенного иммунитета, как локально в очаге воспаления, так и на системном уровне [63, 64]. Интерес к моноцитам при острой коронавирусной инфекции вызван не только их прямым участием в реализации воспалительных реакций, но и тем обстоятельством, что этот тип клеток способен экспрессировать ангиотензинпревращающий фермент 2 (ACE2, от англ. «angiotensin-converting enzyme»), рецептор, который является «входными» воротами для вируса SARS-CoV-2 [65]. Следует отметить также тот факт, что при цитокиновом шторме в периферической крови больных увеличивается уровень широкого спектра цитокинов и хемокинов (включая MCP-1 и CCL7), отвечающих за активацию моноцитов и их миграцию в очаги воспаления [66].

Снижение относительного содержания моноцитов относительно контрольных значений наблюдалось у пациентов с тяжелой формой течения СOVID-19 [67]. Отмечено, что плотность экспрессии маркера активации CD64 была сильно увеличена на поверхности клеток, причем максимум экспрессии наблюдался у пациентов с легким течением заболевания, а по мере увеличения тяжести заболевания уровень экспрессии CD64 снижался. Кроме того, по результатам стимуляции в условиях in vitro бактериальными LPS снижение экспрессии моноцитами циклооксигеназы-2 (COX-2, от англ. «cyclooxygenase-2») было отмечено у всех пациентов с COVID-19, однако наиболее выражена экспрессия была у пациентов с тяжелой формой заболевания. Анализ LPS-индуцированной экспрессии моноцитами Ki-67 (маркер пролиферативной активности) также показал высокий уровень у пациентов с COVID-19, достигая своих максимальных значений у больных с тяжелой формой течения. Более того, повышение доли моноцитов Ki-67⁺ было тесно связано с приростом концентраций С-реактивного белка, IL-6, MCP-1 и IP-10 (от англ. «interferon-gamma inducible protein, 10 kDa»), максимальные значения которых отмечались у пациентов с тяжелым характером течения вирусной инфекции [67]. Установлена отрицательная корреляция между концентрацией IL-6 в сыворотке крови и уровнем экспрессии HLA-DR на моноцитах CD14⁺ пациентов с COVID-19 [68]. Снижение экспрессии HLA-DR моноцитами также подтверждали другие исследователи [69]. При in vitro стимуляции моноциты больных COVID-19 синтезировали достоверно меньшее количество провоспалительных цитокинов IL-1β, TNF-α, IL-6 и MCP-1 по сравнению с клетками, полученными от условно здоровых доноров [70]. Результаты другого исследования указывают на то, что при тяжелой форме COVID-19 моноциты крови больных существенно изменяют паттерн экспрессируемых цитокинов и их рецепторов [71]. Авторы отмечали увеличение экспрессии IL-6, TNF-α, IL-1β и их рецепторов, а также провоспалительных хемокинов, в том числе MCP-1, CCL3 и CCL4. Таким образом, в пуле циркулирующих моноцитов периферической крови при COVID-19 отмечаются существенные как фенотипические, так и функциональные изменения, которые могут быть тесно связаны с изменениями в субпопуляционном составе этих клеток.

Как уже отмечено нами ранее, при физиологических условиях в циркуляции около 85 % общей популяции моноцитов приходится на клетки с фенотипом CD14^highCD16^lowHLA-DR^high, которые при инфекции быстро покидают кровоток и мигрируют на периферию в очаг воспаления [72]. По результатам некоторых исследований, у пациентов с COVID-19 наблюдался рост популяции «промежуточных» моноцитов с фенотипом CD14⁺CD16⁺, который, как правило, был самым высоким у пациентов с благоприятным исходом заболевания [67]. Другой группой авторов было отмечено увеличение в крови больных «атипичных» по своим размерам моноцитов CD14⁺CD16⁺ с высокой экспрессией молекул CD80 и CD206, а также способных секретировать большое количество IL-6, IL-10 и TNF-α по сравнению с моноцитами CD14⁺CD16⁺, обладающими нормальными размерами [65]. В рамках еще одного исследования отмечено, что на фоне роста доли моноцитов CD14⁺CD16⁺ имело место снижение популяции «классических» моноцитов [73]. Более того, на поверхности клеток всех трех популяций наблюдалось снижение экспрессии костимуляционной молекулы CD86 и молекулы HLA-DR, отвечающей за презентацию антигенов, причем эти различия были особенно выражены при сравнении «промежуточных» моноцитов больных COVID-19 и здоровых людей. Сходные результаты были получены A.J. Wilk и соавт. [74], обнаружившими снижение экспрессии HLA-DR и CCR2 на поверхности «классических» (CD14^high/+, CD16^–) моноцитов крови на фоне увеличения доли «переходных» CD14^high/+, CD16^low/+) и «неклассических» (CD14^–/low, CD16⁺).

Имеются данные, что количество «промежуточных» моноцитов (CD14^highCD16^high) возрастало у пациентов с легким течением COVID-19 при сравнении с показателями здоровых людей и больных тяжелой формой. Но отличительной характеристикой моноцитарного пула при тяжелом течении COVID-19 было снижение именно «неклассических» моноцитов (CD14^lowCD16^high), что позволяло, по мнению авторов, с высокой степенью достоверности отличать этих пациентов от остальных больных [75]. Однако эти результаты не подтверждаются некоторыми исследователями, которым не удалось обнаружить достоверных различий по субпопуляционному составу моноцитов в крови между больными COVID-19 и здоровыми людьми [69]. Более того, «промежуточные» моноциты при остром течении COVID-19 обладали способностью активировать множество транскрипционных факторов, экспрессия которых регулировалась IFN I типа (IRF7, IFI44L, IFIT1 и IFIT3), что сопровождалось усилением экспрессии генов IL-1β, TNF-α, IL-6, IL-8, CXCL2, CCL3 и CCL4 [76].

Другая группа авторов также отмечала снижение в циркуляции у больных с легкой и тяжелой формами COVID-19 уровня «неклассических» моноцитов с фенотипом CD14loCD16hi относительно значений группы контроля и SARS-CoV-2-негативных пациентов с гриппоподобными симптомами [77]. С использованием молекулярно-биологических методов анализа протеома и транскриптома моноцитов у пациентов с легким течением заболевания отмечено увеличение доли активированных «классических» моноцитов с фенотипом CD14⁺HLA-DR^highCD11^high, которые отсутствовали как при тяжелой форме течения COVID-19, так и в группах контроля. С другой стороны, тяжелое течение COVID-19 было тесно связано с появлением в крови моноцитов с низким уровнем мембранного HLA-DR и обладавших «противовоспалительным» профилем, что выражалось в высокой экспрессии генов, кодирующих транскрипционный фактор MAFB, PLBD1 (от англ. «phospholipase B domain containing 1») и CD163. Более того, у пациентов с COVID-19 в периферической крови повышались растворимые маркеры активированных моноцитов — sCD14 и sCD163, и хотя их связь с тяжестью заболевания не была выявлена, их уровни коррелировали со «стандартными» белками острой фазы воспаления крови (ферритином, активностью лактатдегидрогеназы, С-реактивным белком и прокальцитонином), которые, в свою очередь, характеризовали тяжесть течения острого COVID-19 [78]. Следует отметить, что снижение уровня экспрессии HLA-DR на моноцитах, равно как и увеличение в циркуляции доли моноцитов с низким уровнем данного антигена на поверхности — плохой прогностическим признак, свидетельствующий о нарушениях функциональной активности моноцитов. Например, при септических состояниях увеличение в циркуляции моноцитов HLA-DR^low было связано с неблагоприятным исходом заболевания [79]. Кроме того, при тяжелой форме COVID-19 наблюдались нарушения в продукции провоспалительных цитокинов, включая высвобождение IL-1β [77], что также указывало на снижение активности моноцитов с точки зрения индукции эффективного воспалительного ответа.

С другой стороны, известно, что сниженный уровень экспрессии HLA-DR (или фенотип CD14⁺HLA-DR^–/low) характерен для миелоидных супрессорных клеток (MDSC, от англ. «myeloid-derived suppressor cells») — весьма гетерогенных и высоко-специализированных субпопуляций моноцитов, обладающих выраженными противовоспалительными свойствами [80]. На основании сниженной экспрессии молекул МНС II класса, а также повышенного уровня кальпротектина Xu определено увеличение доли MDSC в периферической крови больных с тяжелой формой COVID-19 по сравнению с легким течением заболевания и здоровыми добровольцами [81]. Более того, содержание этих MDSC-подобных моноцитов положительно коррелировало с уровнем в сыворотке С-реактивного белка и IL-6, а также с соотношением нейтрофилы/лимфоциты, тогда как обратная зависимость была обнаружена между этим показателем и содержанием CD4⁺ и CD8⁺ Т-клеток в циркуляции. Сходные результаты были получены и другими исследователями, отметившими резкое увеличение доли моноцитов HLA-DR^lowCD14⁺ у пациентов с тяжелым течением COVID-19 [75]. Приведенные авторами результаты указывают, что повышение в циркуляции моноцитов с фенотипом MDSC, обладающих иммуносупрессивными свойствами, при тяжелом течении COVID-19 тесно связно с увеличением кальпротектина в циркуляции, а также с низкими уровнями «неклассических» моноцитов в периферической крови.

Следует также отметить и тот факт, что нарушения в субпопуляционном составе моноцитов и их функциональной активности обнаруживали у пациентов через 6–7 мес. после острого инфекционного процесса, вызванного SARS-CoV-2 [81, 82]. Эти изменения были связаны с увеличением уровня MDSC и доли «классических» моноцитов в циркуляции на фоне снижения уровней «переходных» и «провоспалительных» субпопуляций, а также снижения экспрессии моноцитами ингибиторной молекулы PD-L1 и увеличения плотности экспрессии HLA-DR и CD86.

Таким образом, при инфицировании SARS-CoV-2 организма человека изменяется количество моноцитов в периферической крови, развиваются нарушения в их субпопуляционном составе (в первую очередь, снижение «неклассических моноцитов») и функциональной активности (снижение способности к презентации антигенов и костимуляции). Кроме того, понижение уровня экспрессии молекулы HLA-DR на моноцитах может привести к развитию цитокинового шторма и гиперстимуляции этих клеток IL-6 [83], что позволяет рассматривать блокаду данного цитокина в качестве одного из способов повышения эффективности функционирования моноцитарного звена иммунитета. Наконец, выявленные изменения в субпопуляционном составе моноцитов могут использоваться в диагностических целях, так как позволяют с высокой точностью дифференцировать пациентов с легким и тяжелым течением COVID-19.

Инфекции, вызванные вирусами гепатита В и С, — основная причина хронических заболеваний печени [84, 85]. По итогам 2023 г., хроническим вирусным гепатитом В (chronic viral hepatitis B, CVHB) в мире болеют около 300 млн человек, а вирусом гепатита С инфицировано более 185 млн человек [86, 87]. В целом, проводимая противовирусная терапия при вирусных гепатитах достаточно эффективна, однако на фоне хронического инфицирования гепатоцитов вирусами развиваются выраженные гистологические нарушения, которые в ряде случаев приводят к развитию цирроза печени и гепатоклеточной карциномы [88, 89]. В связи с этим исследование иммунопатогенеза вирусных инфекций печени (включая особенности функционирования моноцитов) до сих пор остается актуальным.

Доказано, что инфицирование вирусом гепатита В через сигнальные пути TLR2/MyD88/NF-êB стимулирует синтез и секрецию провоспалительных цитокинов моноцитами крови, параллельно осуществляется снижение чувствительности моноцитов к IFN-α и IFN-β. На этом основании обсуждается механизм ингибирования вирусом гепатита В функциональной активности клеток врожденного иммунитета [90, 91]. У иммуноактивных больных CVHB в крови отмечено повышение содержания «промежуточных» (CD14⁺⁺CD16⁺) и «неклассических» (CD14⁺CD16⁺⁺) моноцитов, причем уровень данных субпопуляций моноцитов коррелировал с активностью аланинаминотрансферазы в сыворотке крови и показателем гистологической активности печени [90]. Кроме того, данные субпопуляции моноцитов у больных CVHB проявляли повышенную экспрессию рецептора HLA-DR и более активно (по сравнению с группой здоровых лиц) стимулировали повышение количества лимфоцитов Th17. J. Sellau и соавт. [90] заключают, что подобные изменения в субпопуляционном составе моноцитов, особенности их фенотипа и функциональной активности характеризуют участие клеток в механизмах воспаления и фиброгенеза печени при CVHB. В обзоре A. Geng и соавт. [92] приводятся данные, что количество циркулирующих моноцитов CD14⁺⁺CD16⁺ повышается по мере прогрессирования цирроза печени, они накапливаются в цирротической печени за счет усиленного рекрутирования и демонстрируют высокую функциональную активность (фагоцитоз, презентация антигенов, стимуляция пролиферативной активности Т-лимфоцитов) и высокий уровень синтеза профиброгенных цитокинов (в частности, IL-13) и факторов роста (G-CSF и GM-CSF). Кроме того, при CVHB в печени за счет ряда воспалительных факторов из моноцитов формируются миелоидные супрессорные клетки с фенотипом CD14⁺HLA-DR^highCD206⁺, которые не только ингибируют Т-лимфоциты, но и стимулируют активность звездчатых клеток (липоциты, клетки Ито), играющих главную роль в фиброгенезе печени [93].

В исследовании N.M. Riad и соавт. [94] было показано, что у больных хроническим вирусным гепатитом С уровень экспрессии хемокинового рецептора CCR2 на моноцитах крови коррелировал с тяжестью фиброза печени, причем экспрессия данного рецептора не менялась в зависимости от уровня вирусной нагрузки и эффективности лечения. Было обнаружено также, что уровень экспрессии скэвенджер-рецептора CD163 на моноцитах у пациентов с успешным лечением был ниже, чем у больных с сохранившимся уровнем вирусной нагрузки. Даже при благоприятном исходе лечения полного восстановления функциональной активности и фенотипа моноцитов у обследованных пациентов достичь не удалось [94]. Установлены различия в субпопуляционном составе моноцитов в крови у больных циррозом печени и гепатоклеточной карциномой, которые развились на фоне хронического вирусного гепатита С: при гепатоклеточной карциноме повышается количество промежуточных моноцитов и увеличивается содержание неклассических моноцитов [95]. По данным результатам можно сделать заключение, что нарушение регуляции дифференцировки моноцитов, особенности их фенотипа и миграции в ткань определяется патогенезом цирроза и гепатоклеточной карциномы (с формированием пула регуляторных молекул). В исследовании О.Ю. Леплиной и соавт. [96] также показано, что при циррозе печени, сформировавшемся на фоне хронического вирусного гепатита, изменения в субпопуляционном составе моноцитов (увеличение количества моноцитов с фенотипами CD14⁺⁺CD16⁺ и CD14⁺CD16⁺⁺) не были связаны с типом (HВV, HCV, HDV) и репликацией вируса, но коррелировали с показателями повреждения печени и тяжестью цирроза печени.

В целом, при вирусных гепатитах нарушается субпопуляционный состав и фенотип моноцитов крови, что приводит к изменению функциональной активности данной популяции клеток врожденного иммунитета и, соответственно, индукции защитных механизмов адаптивного иммунитета. Взаимодействие внутрипеченочных моноцитов со звездчатыми клетками — одно из ключевых звеньев фиброгенеза и последующего развития цирроза печени и гепатоклеточной карциномы.

Субпопуляционный состав, фенотип и функциональная активность моноцитов меняется и при других вирусных инфекциях, что может быть связано как с влиянием самого вируса, так и опосредованно, через формирование иммуновоспалительной реакции и вовлечением в нее моноцитов другими клетками иммунной системы. Установлено, что моноциты в целом и особенно фракции моноцитов, положительные по CD14 и CD16, — основная мишень вируса Зика [97, 98]. Моноциты могут мигрировать в широкий спектр тканей в организме человека, тем самым инфицированные клетки по сути становятся «троянскими конями», распространяя инфекцию по организму. При этом содержание моноцитов CD14⁺CD16⁺ в крови у инфицированных вирусом Зика больных повышается, однако в клетках снижена экспрессия генов цитокинов и хемокинов [98, 99].

У детей с инфекцией вирусом Эпштейна – Барр в крови менялся субпопуляционный состав моноцитов и их фагоцитарная активность [100]. Изменения в субпопуляционном составе моноцитов, выявленные авторами, у больных инфекционным мононуклеозом не зависели от возраста детей (сравнивали две возрастные группы: 3–6 и 7–11 лет) и определялись увеличением содержания моноцитов CD14⁺⁺CD16⁺ и понижением уровня моноцитов CD14⁺CD16⁺⁺. В то же время изменения функциональной активности клеток при инфекционном мононуклеозе зависели от возраста детей: в младшей возрастной группе было установлено понижение фагоцитарной активности всех субпопуляций моноцитов, у детей 7–11 лет уровень фагоцитоза был понижен у «промежуточных» и «неклассических» моноцитов. В исследовании N.R. Jog и соавт. [101] также показано повышение противовоспалительной активности моноцитов у больных, инфицированных вирусом Эпштейна – Барр. Причем представленный авторами механизм был связан с вирусным белком литической фазы — гомологом IL-10 человека. В то же время в исследовании X. Xu и соавт. [102] было показано, что под воздействием вируса Эпштейна – Барр в абортивно-литической фазе под воздействием вирусных белков у больных раком носоглотки активируется миграция моноцитов в опухоль с последующей их дифференцировкой в опухоль-ассоциированные макрофаги (tumor associated macrophages) [102].

Таким образом, моноциты принимают активное участие в развитии иммуновоспалительной реакции при вирусных инфекциях. Изменения в их субпопуляционном составе и функциональной активности (куда включают не только фагоцитоз, синтез цитокинов, а также миграцию с последующей дифференцировкой) могут, во-первых, способствовать развитию эффективного противовирусного иммунитета и, соответственно, быстрой элиминации вируса, во-вторых, привести к формированию супрессирующих клеток, пролонгирующих течение вирусных инфекций и даже стимулирующих онкогенез, и в третьих, определяться инфицированием самих моноцитов, которые в этом случае будут распространять вирусную инфекцию в организме.

Фенотип и функция моноцитов при бактериальной инфекции

Проникновение бактерий в организм может вызвать прямое повреждение клеток ткани и косвенное — за счет активации клеток врожденного иммунитета, включая моноциты, и формирования местной воспалительной реакции. Соответственно, адекватная активность местной воспалительной реакции характеризуется низким уровнем повреждения ткани и эффективным взаимодействием клеток врожденного и адаптивного иммунитета, в результате которого осуществляется элиминация бактерий. Моноциты крови быстро реагируют на бактериальные патогены путем рекрутирования в очаги инфекции, где механизмами завершенного фагоцитоза элиминируют бактерии, регулируют активность местного воспаления, а также участвуют в формировании тканевого иммунитета путем дифференцировки в резидентные макрофаги [28, 51]. Так, M. Chen и соавт. [103], используя методы генетического нацеливания (genetic targeting) и фармакологического ингибирования (pharmacological inhibition), показали, что при бактериальной инфекции активационный сигнал с TLR2 (CD282) у моноцитов передается через RAF6 (rapidly accelerated fibrosarcoma like protein kinases 6, протоонкогенная серин/треониновая протеинкиназа 6), TAK1 (TGFβ-activated kinase 1) и IKKβ (inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase subunit β), активируя NLRP3 инфламмасому, что приводит к внутриклеточному процессингу и образованию зрелой активной формы IL-1β и 18.

Изменения в субпопуляционном составе моноцитов в крови демонстрируют прогностический потенциал при абдоминальных бактериальных инфекциях. Так, в исследовании E. Dimitrov и соавт. [104] показано, что высокий процент моноцитов CD14⁺⁺CD16^– наблюдался у пациентов с благоприятным исходом, тогда как низкое содержание моноцитов с фенотипом CD14⁺CD16⁺⁺ выявлено у послеоперационных больных с последующим неблагоприятным исходом. «Классические» моноциты быстро реагируют на микробные стимулы, выходят из костного мозга, мигрируют в очаг бактериальной инфекции. Поскольку эта субпопуляция экспрессирует высокий уровень рецептора CCR2, клетки из костного мозга через венозные синусы попадают в очаг воспаления [105]. Механизм миграции моноцитов из костного мозга в крови заключается в индукции дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток в ретикулярные клетки, экспрессирующие CXCL12 (SDF-1, от англ. «stromal cell-derived factor-1») и секретирующие MCP-1. Известно также, что гемопоэтические клетки участвуют в продукции MCP-1 за счет TLR- и IFN-зависимых путей [106]. Попадая в кровь, активированные провоспалительные моноциты используют ряд адгезионных рецепторов для доступа к инфицированным тканям. Например, во время инфекции Listeria monocytogenes молекулы CD11b и CD44, а также ICAM-1 опосредуют выход моноцитов из крови и попадание в инфицированные очаги печени, тогда как CX3CR1 способствует проникновению моноцитов в селезенку [105, 107]. «Провоспалительные» моноциты экспрессируют рецепторы распознавания образов (Pattern Recognition Receptor, PRR) Nod1 и Nod2, которые распознают бактериальную инвазию в клетки и, в частности, компоненты пептидогликана бактериальной клеточной стенки, такие как d-глутамил-мезо-диаминопимелиновая кислота и мурамилдипептид [108]. Бактерицидная активность моноцитов осуществляется за счет синтеза активных форм азота, ROS, TNF-α и фаголизосомальных ферментов [1, 12, 32].

Имеются данные, что при некоторых бактериальных инфекциях (например, на фоне инфекции Salmonella typhimurium) в очаге воспаления появляются моноциты Sca-1⁺ (от англ. «stem cells antigen-1»), обладающие регуляторной активностью, механизм которой определяется в том числе синтезом PGE2 [109]. Sca-1 — это гликозилфосфатидилинозитол-заякоренный белок клеточной мембраны массой 18 кДа, по экспрессии которого идентифицируются гемопоэтические стволовые клетки [110]. Как показано в исследовании A. Biram и соавт. [109], при инфекции S. typhimurium моноциты Sca-1⁺, экспрессируя CCR2, способны мигрировать в лимфатические узлы и за счет синтеза ROS и TNF-α нарушать функцию герминативных центров, что, в конечном счете, приводит к ингибированию адаптивного гуморального иммунитета. Подобный коллапс герминативных центров за счет моноцитов также наблюдается при инфекциях, вызванных Ehrlichia muris и L. monocytogenes [107, 111]. Причем при листериозе моноциты экспрессировали M1-родственные транскрипционные факторы (в частности, Irf2, Mndal, Ifi204) и демонстрировали более высокую экспрессию CD38, CD74 и CD86, а также более высокую продукцию ROS [107]. Кроме того, на модели экспериментальных животных авторы показали возможность адаптивного переноса L. monocytogenes инфицированными моноцитами костного мозга Ly6C⁺CD11b⁺, что приводило к инфицированию центральной нервной системы уже через 6 ч после начала инфекции. Истощение провоспалительных моноцитов во время хронической фазы персистирующего сальмонеллеза вызывает регрессию уже сформировавшихся гранулем с последующим ростом и распространением возбудителя в тканях [8]. При инфекции L.monocytogenes активация клеток через TLR2 способствует высвобождению MCP-1 и CXCL1 [Chemokine (C-X-C motif) ligand 1], что стимулирует миграцию моноцитов и приводит к образованию гранулем в печени [112]. Показано, что характер течения данной инфекции становится более тяжелым при дефиците MCP-1 и CCL7 [Chemokine (C-C motif) ligand 7], что определяется недостаточной стимуляцией миграционной и функциональной активности моноцитов [90].

Кишечная фаза инфекции S. typhimurium характеризуется активацией iNOS-продуцирующих провоспалительных моноцитов. Бактериальные комплексы T3SS-1 и T3SS-2 (Type III secretion system) способствуют MCP-1/CCR2-зависимому рекрутированию провоспалительных моноцитов и повреждению тканей, при этом показано, что моноциты могут служить нишей для сальмонелл [113].

Доказана важная и не всегда однозначная роль моноцитов в иммунопатогенезе туберкулеза. Установлено, что низкий уровень моноцитов в периферической крови у больных диссеминированным туберкулезом легких и, соответственно, высокий уровень соотношений лимфоциты–моноциты и нейтрофилы–моноциты — неблагоприятный прогностический фактор [114]. В то же время при выраженной анемии у больных туберкулезом неблагоприятный прогноз течения и исхода заболевания связывают с высоким уровнем моноцитов в периферической крови [115]. В исследовании W. Wang и соавт. [116] продемонстрирована значимость величины соотношения лимфоциты–моноциты в прогнозе эффективности химиотерапии активного туберкулеза. При оценке особенностей субпопуляционного состава моноцитов при туберкулезе было установлено повышение количества клеток CD16⁺. При тяжелом характере течения данного заболевания содержание моноцитов CD16⁺ в крови у больных снижалось [53]. «Классические» и «промежуточные» моноциты больных туберкулезом обладали низкой экспрессией молекул CD11b и CCR5, но более высокой экспрессией CD80, CD86, неспецифической эстеразы и CCR2 по сравнению со здоровыми людьми [117]. Моноциты, экспрессирующие маркер CD16, не дифференцировались в макрофаги из-за ограниченной экспрессии антигенов созревания и дифференцировки, таких как CD11b, CD11c, CD33 и CD36 [53]. В «неклассических» моноцитах у больных туберкулезом была обнаружена более низкая экспрессия молекул CD11c, CD33, CD36, HLA-DR и CCR5 и более высокий уровень экспрессии CD11b, CD40, CD80, NSE и CCR2, что позволило предположить потенциальную роль моноцитов данной субпопуляции в индукции специфического противотуберкулезного иммунитета.

Моноциты при сепсисе

Моноциты играют важную роль в иммунопатогенезе сепсиса, осуществляя фагоцитарные и регуляторные функции, формируя взаимодействие между адаптивным и врожденным иммунитетом, поэтому нарушение функционирования данной клеточной популяции приводит к развитию иммуносупрессии [118]. Как уже отмечалось ранее, «классические» моноциты в большей мере реализуют антимикробный потенциал, а «неклассические» участвуют в презентации антигена и в трансэндотелиальной миграции [40]. В связи с этим при различных заболеваниях, особенно при инфекционных или воспалительных состояниях, в том числе при сепсисе, происходит увеличение числа «неклассических» моноцитов CD14⁺CD16⁺⁺ [119]. Так, у пациентов с тяжелыми бактериальными инфекциями количество моноцитов CD14⁺CD16⁺⁺ увеличивается от нормального (50 клеток в 1 мкл) до более чем 500 клеток в 1 мкл и может достигать 50 % всех моноцитов [120]. C.M. Herra и соавт. [121] проанализировали кровь больных с тяжелыми системными инфекциями и обнаружили самые высокие значения уровня моноцитов CD16⁺ у пациентов с сепсисом, вызванным грамотрицательными бактериями. Кроме того, W. Nockher и соавт. [122] сообщили о значительном увеличении количества «неклассических» моноцитов при сепсисе у пациентов, находящихся на гемодиализе, в чьих образцах крови были обнаружены бактерии. Другими исследователями также было показано увеличение содержания «промежуточных» и «неклассических», на фоне снижения «классических» моноцитов у пациентов с сепсисом по сравнению со здоровыми людьми [123, 124].

Эти наблюдения привели к ряду исследований, в которых была установлена тесная связь между количеством «неклассических» моноцитов и тяжестью течения септического процесса [125, 126]. Повышение уровня моноцитов CD16⁺ коррелирует с клиническими симптомами лучше, чем уровень экспрессии антигена HLA-DR (снижение экспрессии HLA-DR коррелирует с неблагоприятным клиническим исходом). Увеличение относительного содержания моноцитов CD16⁺ наблюдалось за 1–2 дня до того, как культура крови становилась положительной при микробиологических методах диагностики сепсиса, тогда как снижение экспрессии HLA-DR на общей популяции моноцитов происходило лишь после обнаружения бактерий в крови [127]. Однако имеются и совершенно противоположные результаты: M. Hortová-Kohoutková и соавт. [128] отмечают, что «воспалительный» статус пациентов, определяемый по уровню «промежуточных» моноцитов отражает тяжесть септического шока, но не коррелирует с тяжестью состояния по шкале SOFA. При неонатальном сепсисе процент «переходных» и «неклассических» моноцитов также увеличивается, но одновременно с этим данные клетки показали пониженную способность к фагоцитозу Escherichia coli и нарушение способности взаимодействия с Т-клетками, в частности, за счет снижения экспрессии молекул CD86 и HLA-DR [127]. Помимо экспрессии CD86 и HLA-DR уровень TLRs на клетках миелоидного ряда имеет ключевое значение в системном реагировании при бактериальном повреждении, а также при активации механизмов врожденного иммунного ответа [129]. В ходе упомянутого исследования была выявлена взаимосвязь между низким уровнем экспрессии сигнальных молекул врожденного иммунитета, тяжестью течения и исходами сепсиса, что подтверждает не только их теоретическую, но и практическую значимость. Так, при более тяжелом течении септического процесса (APACHE II > 20 баллов) на 10-е сутки заболевания характерно снижение уровня экспрессии на моноцитах TLR2 и HLA-DR [130]. Предикторами неблагоприятного прогноза клинических исходов сепсиса служат низкие показатели средней интенсивности флуоресценции (MFI, Mean Fluorescence Intensity) молекул TLR2 и HLA-DR на моноцитах на 5-е и 10-е сутки, а также снижение экспрессии антигена CD14 на 10-е сутки заболевания. В ходе дальнейших исследований этой же группой авторов было показано, что для более тяжелого течения септического процесса характерно не только снижение уровня экспрессии TLR2 на моноцитах, необходим анализ экспрессии данных антигенов еще и на нейтрофилах периферической крови [130]. Низким показателям экспрессии MFI TLR2 и TLR4 на моноцитах соответствовало также высокое содержание IL-10 в сыворотке крови.

В работе M. Greco и соавт. [131] было показано, что содержание «промежуточных» моноцитов (CD14⁺⁺CD16⁺) увеличивается у пациентов с сепсисом по сравнению с контролем (13,6 ± 0,8 против 6,2 ± 0,3 %, p < 0,001), в то время как уровень «классических» моноцитов (CD14⁺⁺CD16^–) был заметно снижен (72,5 ± 1,6 против 82,6 ± 0,7 %, p < 0,001). Более того, исследователи отмечают, что тяжесть течения сепсиса и уровень прокальцитонина коррелируют с функциональной поляризацией моноцитов и перепрограммированием в «воспалительный фенотип» — клетки с фенотипом CD14⁺CD16⁺⁺ с одновременным снижением другого важного показателя — поверхностной экспрессии антигена HLA-DR, известного как маркер «иммунного паралича».

Одна из главных функций активированных моноцитов и макрофагов — продукция цитокинов в ответ на активацию. L. Ziegler-Heitbrock [132] показал, что количество мРНК TNF в ответ на стимуляцию LPS был одинаков для моноцитарных субпопуляций с фенотипами CD14⁺⁺CD16^– и CD14⁺CD16⁺, тогда как продукция мРНК IL-10 была значительно ниже или практически отсутствовала у моноцитов CD14⁺CD16⁺. В другой работе с помощью методов внутриклеточного окрашивания было показано, что после стимуляции цельной крови лигандами TLR-4 LPS и TLR-2 Pam3Cys повышались уровни TNF и снижалось содержание IL-10 в клетках CD14⁺CD16⁺ [133]. Низкое или практически полное отсутствие мРНК и продукции IL-10 моноцитами с фенотипом CD14⁺CD16⁺ после стимуляции LPS было также подтверждено в исследовании K. Mizuno и соавт. [134].

Были проанализированы различия в продукции цитокинов МСР-1, IL-6, IL-8, IL-10 и IL-18 у выживших и погибших пациентов к 5-му дню заболевания в зависимости от фенотипа моноцитов. Так, снижение количества «классических» моноцитов (CD14⁺⁺CD16^–) отрицательно коррелировало с увеличением продукции MCP-1, IL-6 и IL-8, тогда как между повышенным уровнем промежуточных моноцитов (CD14⁺CD16⁺) и сывороточной концентрацией цитокинов, напротив, наблюдалась положительная корреляция с MCP-1, IL-6, IL-8, IL-10 и IL-18 [135]. Субпопуляции «промежуточных» и «классических» моноцитов продемонстрировали значительный потенциал для прогнозирования риска ранней смерти при сепсисе (результаты ROC-анализа: AUC 0,894 для «промежуточной», AUC 0,767 для «классической» субпопуляции моноцитов), что позволяет их использовать в качестве предиктора неблагоприятного исхода при сепсисе [135].

В целом, приведенные выше результаты показывают, что анализ субпопуляций циркулирующих моноцитов у пациентов с сепсисом не только позволяет выявлять паттерн активации при сепсисе, но и может помочь в прогнозировании исхода заболевания. Однако фенотипическая и функциональная характеристика различных субпопуляций моноцитов, оценка их клинической значимости в качестве прогностического маркера или терапевтической мишени при сепсисе требует дальнейших исследований.

Заключение

Таким образом, моноциты принимают активное участие в инициации и развитии иммунного ответа и являются важнейшими эффекторными клетками системы врожденного иммунитета при патологических состояниях различной этиологии. Изменения в их субпопуляционном составе и функциональной активности (куда можно включить не только фагоцитоз и синтез цитокинов, но и миграцию с последующей дифференцировкой, а также презентацию антигенов клеткам системы приобретенного иммунитета) могут как способствовать развитию протективного иммунитета и, соответственно, быстрой и эффективной элиминации патогена, так и напротив, привести к формированию «супрессирующих» клеток, пролонгирующих течение инфекционного процесса и даже стимулирующих онкогенез. Кроме того, при инфекциях может произойти инфицирование самих моноцитов, которые в этом случае будут способствовать распространению и персистированию патогенов в организме. Вместе с тем анализ субпопуляций циркулирующих моноцитов у пациентов не только позволяет выявлять наличие воспаления различного генеза, но и может помочь в прогнозировании исхода заболевания, что делает эту популяцию лейкоцитов одним из важнейших маркеров для клинической лабораторной диагностики. Однако фенотипическая и функциональная характеристика различных субпопуляций моноцитов, оценка их клинической значимости в качестве прогностического маркера или терапевтической мишени требует дальнейших исследований.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Работа выполнена в рамках реализации Государственных заданий № 122020300186-5 и 124020100065-3.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

В равных долях проведены сбор и анализ литературных источников. Оформление статьи в соответствии с правилами журнала выполнено А.С. Трулевым.

Additional information

Funding source. This work is performed accord-ing to the State assignments No. 122020300186-5 and No. 124020100065-3.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Author contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study.

All authors contributed equally into collection and analysis of literature data. The paper design has been made in accordance with the Journal’s rules by A.S. Trulioff.

About the authors

Andrey S. Trulioff

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: trulioff@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7495-446X
SPIN-code: 8688-7506

Cand. Sci. (Biology), Senior Research Associate of Department of Immunology

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Alexandr G. Borisov

Krasnoyarsk Science Center of the SB RAS

Email: 2410454@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6930-3243
SPIN-code: 9570-2254

Institute of Medical Problems of the North, MD, Cand. Sci. (Medicine), Leading Research Associate of Laboratory of Cell and Mollecular Phisiology and Patology

Russian Federation, Krasnoyarsk

Igor V. Kudriavtsev

Institute of Experimental Medicine

Email: igorek1981@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7204-7850
SPIN-code: 4903-7636

Cand. Sci. (Biology), Head of Laboratory of Cell Immunology

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Vladimir A. Lazanovich

EUROMED Clinik

Email: immuno2003@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0354-4890
SPIN-code: 1037-4447

MD, Cand. Sci. (Medicine), allergist-immunologist

Russian Federation, Krasnodar

Andrei A. Savchenko

Krasnoyarsk Science Center of the SB RAS

Email: aasavchenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5829-672X
SPIN-code: 3132-8260

Institute of Medical Problems of the North, MD, Dr. Sci (Medicine), Head of Cell and Mollecular Phisiology and Patology

Russian Federation, Krasnoyarsk

References

Supplementary files