ЦИТОТОКСИНЫ

Цитотоксины (греческий kytos вместилище, здесь — клетка + токсины) — антитела, вызывающие повреждение клеток. Иногда в качестве синонима понятия «цитотоксины» употребляют термин «цитолизины», который имеет более широкое значение, так как применим к любым веществам, способным растворять клеточные элементы. Антитела, разрушающие эритроциты, обычно называют гемолизинами (см. бактериолиз (см.).

Цитотоксины образуются при иммунизации животного антигенами клеточного происхождения, которые могут принадлежать к тканям животного другого вида (гетероцитотоксины), того же вида, но другой генетической линии (гомоцитотоксины), к тканям животного той же линии, что и иммунизируемое (изоцитотоксины), и к собственным тканям иммунизируемого животного (аутоцитотоксины). Чем больше антигены донора отличаются от антигенов реципиента, тем легче образуются антитела. Поэтому на практике цитотоксины получают, иммунизируя животное клеточной взвесью или антигенным материалом органов животного другого вида. Полученные при этом иммунные сыворотки содержат разные типы антицеллюлярных антител (антицеллюлярные сыворотки) или антиорганных антител (антиорганные сыворотки), как способствующих, так и не способствующих возникновению цитотоксического действия. В связи с этим термины «антицеллюлярная сыворотка» и «антиорганная сыворотка» являются более широкими, чем термин «цитотоксическая сыворотка», применяемый к тем сывороткам, цитотоксическое действие которых подтверждено.

Установлено, что при аллотрансплантации тканей в крови реципиента появляются гомоцитотоксины, которые, очевидно, играют определенную роль в механизме отторжения аллотрансплантата. При изотрансплантации, вероятно, образуется незначительное количество цитотоксинов, их значение в механизме отторжения трансплантата несущественно, и изотрансплантаты, как правило, приживают (см. Трансплантация).

В 1898 году Ж. Борде в лаборатории И. И. Мечникова показал, что иммунизация гетерогенными эритроцитами сопровождается образованием специфических антител — гемолизинов. Этим была доказана возможность получения антител не только против микроорганизмов, но и против клеточных элементов макроорганизма, что легло в основу учения о цитотоксинах. В 1900 году, иммунизируя морских свинок тканями кроличьего семенника, И. И. Мечников получил спермоцитотоксическую сыворотку, обездвиживающую сперматозоиды морской свинки. И. И. Мечников и А. М. Безредка изготовили лейкотоксическую и гемолитическую сыворотки. Лейкотоксическая сыворотка была получена при иммунизации морской свинки клетками лимфоидных органов кролика, гемолитическая сыворотка — при иммунизации эритроцитами. Обе сыворотки проявляли специфическое действие, избирательно направленное в первом случае на лейкоциты (иммобилизация и распад их), во втором — на эритроциты (гемолиз). Введение этих сывороток в больших дозах снижало соответственно число лейкоцитов и эритроцитов, инъекции малых доз, наоборот, приводили к увеличению их числа в крови. Таким образом, в лаборатории Мечникова было не только заложено учение о цитотоксинах, но и показано принципиальное различие в действии больших и малых доз цитотоксических сывороток: большие дозы проявляли токсическое действие, малые дозы действовали как активаторы.

После И. И. Мечникова спермоцитотоксины были получены С. И. Метальниковым (1900), Е. С. Лондоном (1901), М. П. Тушновым (1911) и др. В дальнейшем рядом исследователей были получены тестикулоцитотоксины, овариоцитотоксины и плацентоцитотоксины, применение которых в больших дозах приводило к дистрофическим процессам соответственно в семенниках, яичниках и плаценте. Были получены гепатоцитотоксины, вызывавшие в печени жировую дистрофию, развитие цирроза и некротические изменения; нефроцитотоксины, при введении которых развивались тяжелые изменения в почках. Вводимые в больших дозах нейротоксины вызывали тяжелые поражения головного мозга и периферических нервов. Аналогичные изменения в тканях глаза возникали под влиянием офтальмоцитотоксинов, приготовленных С. С. Головиным (1904) и др. Были получены цитотоксины, действующие на ткани сердца, желудка, селезенки, кожи, желез внутренней секреции и других органов.

В 1909 году А. А. Богомолец доказал возможность стимуляции функции надпочечников малыми дозами супрареноцитотоксинов. С помощью морфологических и физиологических методов исследования он установил, что введение кошке малых доз супрареноцитотоксической сыворотки вызывает повышение АД, учащение пульса и дыхания. Микроскопические изменения в надпочечниках свидетельствовали об усилении под влиянием цитотоксинов их гормональной активности. Эту работу А. А. Богомольца следует считать началом физиологического периода в изучении цитотоксинов в отличие от предшествовавшего, преимущественно морфологического. В 1925 году Л. А. Варшамовым и И. А. Леонтьевым в лаборатории А. А. Богомольца была впервые получена цитотоксическая сыворотка к активным элементам соединительной ткани, названная А. А. Богомольцем антиретикулярной цитотоксической сывороткой (см.).

В. К. Линдеман, H. Н. Нефедьев и П. А. Герцен показали, что при повреждении одной из почек в организме подопытного животного возникают аутоцитотоксины, оказывающие повреждающее действие на здоровую почку. Аутоцитотоксины в большем или меньшем количестве продуцируются при распаде любой ткани в организме в результате заболевания или экзогенного повреждения (лучевое воздействие, ожог и др.); при этом в кровь больного поступают аутоантигены. Аутоиммунизация, приводящая к возникновению аутоцитотоксинов (аутоантител), играет существенную роль в механизме дальнейшего развития патологического процесса. При воспалительных, дистрофических и других заболеваниях щитовидной железы установлено наличие в крови аутотиреоцитотоксинов.

Цитотоксины получают так же, как и другие высокоактивные и специфические препараты антител. Специфичность цитотоксинов достигается иммунизацией животных органоспецифическими очищенными антигенами или тщательной адсорбцией иммунной сыворотки органоспецифическими антигенами, присутствовавшими в использованном для иммунизации материале. Проблема получения узкоспецифических цитотоксинов, как и других высокоспецифических антител, решается в настоящее время на основе гибридомной техники (см. Гибридома), позволяющей получать моноклональные антитела.

Степень нарушения функции органа зависит от дозы, биологической активности цитотоксина и функциональной лабильности клеточного субстрата. Часть клеток гибнет под действием цитотоксинов у сохранившихся клеток нарушается функция.

Механизм действия малых доз цитотоксинов, стимулирующих функцию органа сложнее. В связи с образованием на мембране клетки комплекса антиген — антитело функция соответствующих клеток органа нарушается, часть тканевых элементов, очевидно, наименее стойких, погибает, но одновременно идет процесс восстановления, сопровождающийся выраженной функциональной активизацией органа. Такое объяснение действия малых доз цитотоксинов, в частности антиретикулярной цитотоксической сыворотки, дал А. А. Богомолец. В настоящее время оно является общепринятым.

Механизм действия цитотоксинов заключается в активации системы комплемента (см.) образующимся комплексом антиген—антитело (см. Антиген— антитело реакция). Цитотоксическим действием обладают антитела, принадлежащие к иммуноглобулинам (см.), с выраженной комплемент связывающей способностью. Цитотоксины принадлежат преимущественно к иммуноглобулину класса G. Изменение пространственной структуры молекулы антитела в результате связывания с антигеном приводит к обнажению на антителе участков, связывающих комплемент. Этапы последовательной активации компонентов комплемента, ведущие к цитолизу, наиболее полно изучены на эритроцитах на примере иммунного гемолиза (см.) и подтверждены на других клетках. Разрушение клеточных мембран при действии цитотоксинов и комплемента установлено с помощью электронной микроскопии. Повреждения, возникающие в мембранах эритроцитов, представляют собой круглые отверстия диаметром 8—10 нм. В ядросодержащих клетках происходит инвагинация клеточных мембран, набухание митохондрий и мембран эндоплазматической) ретикулума. Повышение проницаемости клеточной мембраны проявляется потерей внутриклеточных ионов калия, аминокислот и рибонуклеотидов. Клетки набухают, и в результате осмотического лизиса из них высвобождаются белки и нуклеиновые кислоты. Собственно лизис клеточной мембраны осуществляется на последнем этапе активации системы комплемента декамолекулярным комплексом с вовлечением компонентов комплемента C5 — C9. Декамолекулярный комплекс (по одной молекуле С5, С6, С7, С8 и 6 молекул С9) имеет молекулярный вес (массу) около 995 000. Возможно, что повреждение возникает в результате взаимодействий этого комплекса с липидами клеточной мембраны. Морфологические признаки повреждения клеточной мембраны становятся заметными после фиксации С5 вследствие детергентного действия активированной формы этого компонента (C5), который проявляет резко выраженные гидрофобные свойства по отношению к фосфолипидам мембраны. Взаимодействие других компонентов комплемента усиливает детергентное действие С5, что приводит к расплавлению участков клеточной мембраны.

Цитотоксины применяют в экспериментальных исследованиях для изучения функции отдельных органов и систем. Методы цитотоксической стимуляции и цитотоксического подавления функции различных органов и физиологических систем вошли в арсенал патофизиологических методов. Аналогичное действие цитотоксины оказывают in vitro при добавлении их в питательную среду. Так, малые дозы цитотоксинов усиливают пролиферацию соответствующих клеточных элементов, большие дозы подавляют размножение клеток.

Цитотоксины, специфичные к поверхностным антигенам определенных клеток, применяют для идентификации этих клеток в цитотоксическом тесте in vitro в присутствии комплемента. Примером может служить использование иммунных сывороток и моноклональных антител для идентификации популяций и субпопуляций лимфоидных клеток.

В клинической практике применяют в малых дозах антиретикулярную цитотоксическую сыворотку с целью повышения защитных функций организма при инфекционных и опухолевых процессах. Для усиления эритроцитопоэза, лейкоцитопоэза или тромбоцитопоэза вводят цитотоксические сыворотки, полученные при иммунизации животного соответственно эритроцитами, лейкоцитами или тромбоцитами. Для ускорения восстановления нормального состава крови у доноров, а также при гипорегенераторной анемии (см.) используют миелоцитотоксическую сыворотку.

См. также Нефрит цитотоксический экспериментальный.

Библиогр.: Адо А. Д. Общая аллергология, М., 1978; Богомолец А. А. Методологическая ценность цитотоксинов, как специфических стимуляторов, Мед.-Зиол. журн., в. 3, с. 35, 1926; он же, Избранные труды, т. 3, с. 138, Киев, 1958; Мечников И. И. Клеточные яды (цитотоксины), Рус. арх. патол., т. 11, в. 2, с. 101, 1901; Петров Р. В. Иммунология, М., 1982; Федоров Н. А. и др. Экспериментально-клинические материалы по исследованию новых цитотоксических сывороток, М., 1956; Вier О. G. а. о. Fundamentals of immunology, p. N. Y. a. o., 1981; Handbuch der Biochemie des Menschen und der Tiere, hrsg. v. C. Oppenheimer, Bd 2, Hft 1, S. 542, Jena, 1910; Humphrey J. Н. a. Dоurmashkin H. R. The lesions in cell membranes caused by complement, Advanc. Immunol., v. 11, p. 75, 1969; Immunology in medicine, ed. byE. J. Holborowa. W. G. Reeves, L. a. o., 198,3; Miiller-Eberhard H.J. Complement, Ann. Rev. Biochem., v. 44, p. 697, 1975; Muller-Eberhard H. J. a. o. A molecular concept of immune cytolysis, Arch. Path., v. 82, p. 205, 1966.

И. М. Нейман, И. С. Гущин.