Модель артрита у крыс

В течение многих лет существовало мнение, что ревматоидный артрит (РА) не только исключительно болезнь человека, но и не поддается даже приближенному экспериментальному моделированию. Со временем стало очевидным, что у животных могут быть вызваны различные модели хронического артрита, многие из которых обнаруживают некоторые общие с РА клинические и морфологические черты. Более того, спонтанный хронический артрит у мышей линии MRL/1 оказался тождественным ревматоидный артрит по наиболее существенным проявлениям, в том числе иммунологическим.

Анализ этих артритов у животных весьма полезен для объективного суждения о патогенетических механизмах при воспалительных заболеваниях суставов у человека. Кроме того, данная патология у экспериментальных животных может быть адекватным объектом для предварительной апробации и сравнительной оценки различных методов антиревматической терапии.

Модели артрита

Ниже рассмотрены наиболее существенные модели хронического артрита у экспериментальных животных.

Адъювантный артрит развивается у крыс через 15—20 дней после подкожного введения классического адъюванта Фрейнда или его различных вариантов. Артрит длится в течение месяцев и поражает несколько групп суставов — в основном голеностопные и предплюсневые, несколько реже суставы пальцев и хвоста.

Встречаются внесуставные проявления в виде увеита и баланита, что в определенном смысле позволяет рассматривать адъювантный артрит так же, как модель синдрома Рейтера. Гистологически характерны пролиферативный синовит, инфильтрация синовии нейтрофилами, лимфоцитами и особенно быстро пролиферирующими макрофагами, периостит; возможно развитие анкилозов голеностопных и межпозвонковых суставов.

В патогенезе особая роль принадлежит клеточным иммунным реакциям. Адъювантный артрит может быть пассивно вызван у неиммунизированной здоровой крысы путем переливания ей живых лимфоцитов из грудного протока, селезенки или лимфатических узлов больного животного. Весьма интересно, что удаление лимфоцитов из грудного протока, как и назначение антилимфоцитарного глобулина, приводит к уменьшению воспалительного процесса в суставах. Показательно также, что если в течение первых 5 дней после введения адъюванта Фрейнда удалить регионарные (по отношению к месту инъекции) лимфатические узлы, то артрит не развивается.

В то же время гуморальные иммунные реакции в отличие от РА отчетливо не выражены: уровень иммуноглобулинов не повышен, ревматоидный артрит не обнаруживается.

Стрептококковая модель артрита вызывается у крыс однократным внутрибрюшинным введением стерильного водного раствора фрагментов клеточной стенки стрептококка. В течение 2 дней после инъекции возникает острый артрит с последующим хроническим течением и склонностью к ремиссиям. Характерны эрозивные изменения суставов и стойкие фиброзные контрактуры. Синовиальная оболочка инфильтрирована макрофагами, лимфоцитами и нейтрофилами.

Основным патогенным фактором в развитии этого артрита признается комплекс пептидогликанов и полисахаридов. Полагают, что этот комплекс вызывает продукцию макрофагами веществ (возможно, типа интерлейкина-1), стимулирующих синовиальные клетки к выработке активатора плазминогена. Активированный плазмин в свою очередь активирует латентную коллагеназу и фактор Хагемана, что приводит к деградации хряща и синовиту.

Действительно, у крыс с развившимся артритом в тканях сустава были обнаружены компоненты клеточной стенки стрептококка, которые могли послужить пусковым фактором воспаления. Необходимо подчеркнуть в то же время, что в синовиальной жидкости больных РА и другими ревматическими заболеваниями подобные стрептококковые продукты не были найдены.

Антигенная модель артрита вызывается у кроликов путем однократной подкожной сенсибилизации их белковым антигеном (фибрин, яичный альбумин, бычий сывороточный альбумин) и последующей — через 2—3 нед — инъекции этого антигена в один или несколько суставов. При этом артрит развивается только в тех суставах, в которые были сделаны разрешающие инъекции. При гистологическом исследовании обнаруживают гиперплазию синовиоцитов, инфильтрацию синовии плазматическими клетками и лимфоцитами наряду с образованием лимфоидных фолликулов с зародышевыми центрами, формирование паннуса и костных эрозий.

Рассматриваемый тип экспериментального артрита характеризуется значительным нарастанием местного синтеза иммуноглобулинов плазмоцитами воспаленной синовии, что определенно сближает его с ревматоидным артритом. У кроликов, однако, причиной этого является сравнительно длительное сохранение антигена (чужеродного белка) в суставной полости; у больных РА аналогичный антиген не установлен. Оба заболевания имеют еще одну сходную черту — отложение в поверхностных слоях суставного хряща иммуноглобулинов и СЗ (у животных при этом обнаруживают также соответствующий антиген).

В развитии антигенного артрита определенное значение имеют и клеточные иммунные реакции. Так, синовиальные тканевые культуры от кроликов с артритом почти в 80% случаев вырабатывали один из типичных лимфокинов — фактор, тормозящий миграцию макрофагов, который часто обнаруживается и при ревматоидном артрите; соответствующие культуры от больных подагрой (взятой как пример неиммунного заболевания) продуцировали этот лимфокин только в 8%.

Коллагеновый артрит представляет собой экспериментальную модель, в которой в качестве антигена используется гомологичный или гетерологичный нативный коллаген II типа. Через 2 нед после подкожного введения его эмульсии в неполном адъюванте Фрейнда у 40% животных возникает артрит, продолжающийся до 2 мес и приводящий к деструктивным изменениям суставов, а также к стойким фиброзным контрактурам и костным анкилозам. Примечательно, что нативный коллаген I или III типа или денатурированный коллаген II типа не способны вызвать артрит.

Заболевание сопровождается развитием как клеточных, так и гуморальных иммунных реакций по отношению к коллагену II типа. Артрит может быть пассивно вызван у неиммунизированных животных путем введения им лимфоидных клеток или сыворотки от больных особей. Основным патогенным фактором считаются антитела к коллагену II типа, относящиеся к классу IgG. Установлено, что уровень этих антител, как и чувствительность к развитию коллагенового артрита, контролируется генами иммунного ответа (1г), входящими в основной комплекс генов гистосовместимости и гомологичными человеческим генам локуса DR.

Рассматриваемая модель артрита представляет особый интерес в связи с тем, что у больных РА с наличием антигена HLA-DR4 также имеются признаки иммунной реакции относительно коллагена.

Артрит у мышей линии MRL/1, несмотря на то что вначале его предполагали использовать как модель СКВ (в связи с наличием в крови антител к двуспиральной ДНК), является лучшей моделью РА. Его уникальная особенность в том, что у мышей данной линии он возникает спонтанно, а не вызывается искусственно.

Артрит развивается у животных в возрасте 3—4 мес, а в 5—6 мес (незадолго до смерти) бывает ярко выраженным. В суставном экссудате содержатся фибрин, нейтрофилы и лимфоциты; происходит пролиферация синовиоцитов, синовия инфильтрирована лимфоцитами и плазматическими клетками. Характерны формирование паннуса и эрозирование суставного хряща. С помощью электронной микроскопии обнаруживают тесный контакт макрофагов с лимфоцитами и плазмоцитами, что наблюдается также у больных ревматоидным артритом.

Еще более существенно, что приблизительно у 30% мышей линии MRL/1 обнаруживают подкожные узелки, гистологически аналогичные ревматоидным, у 75% — РФ класса IgM и у многих животных поражение экзокринных желез типа синдрома Шегрена. В крови находят иммунные комплексы IgG—IgGРФ, которые при РА часто сочетаются с васкулитом.

В то же время у мышей линии MRL/1 не удается вызвать коллагеновый артрит, и они не вырабатывают антител к коллагену.

Представляет несомненный интерес сравнение клинических, морфологических и иммунологических признаков рассмотренных артритов у экспериментальных животных и РА (табл. 3.1).

Из таблицы видно, что спонтанный артрит у мышей линии MRL/1 настолько близок по основным чертам ревматоидному артриту, что может рассматриваться не только как модель хронического воспаления суставов, но и как модель именно РА. В то же время анализ искусственно созданных экспериментальных моделей артрита показывает, что в основе их многих патологических проявлений, служащих одновременно и принципиальными чертами РА, лежит иммунный механизм.

К этим проявлениям относятся хроническое (и нередко рецидивирующее) течение, возможность множественного поражения суставов, инфильтрация воспаленной синовии иммунокомпетентными клетками, формирование паннуса, образование хрящевых и костных эрозий, фиброзных контрактур и анкилозов. Обращает внимание, что данный клинико-морфологический симптомокомплекс развивается в ответ на введение различных веществ, обладающих антигенными свойствами или способностью усиливать иммунные реакции (адъювант Фрейнда). Своеобразно, что при всех моделях, кроме собственно антигенного артрита, не требуется ни классической иммунизации (используется всего одна инъекция), ни введения вещества непосредственно в сустав.

Таблица 3.1. Сопоставление принципиальных проявлений ревматоидного артрита и экспериментальных хронических артритов у животных (по R. Silver и N. Zvaifler, 1985)

В связи с этим особенности описанных выше артритов у животных могут быть использованы при анализе патогенеза ревматоидного артрита, к чему мы будем обращаться в дальнейшем.

Иммуногенетика ревматоидного артрита

Роль наследственности в развитии РА признается в течение десятилетий. Первоначально это мнение базировалось как на отдельных клинических наблюдениях, так и на целенаправленных семейных исследованиях.

J. Lawrence (1967) установил, что среди родственников больных РА это заболевание, удовлетворяющее клиническим критериям, встречается в 2 раза чаще, чем в популяции, а при использовании также рентгенологических критериев — в 3 раза чаще. Учащения случаев заболевания среди родственников пациентов с серонегативным ревматоидным артритом не наблюдается. О существенной роли генетических факторов в развитии сер позитивного РА свидетельствует высокая частота его конкордантности среди близнецов, причем у монозиготных близнецов о гораздо выше (32%), чем у дизиготных (9%).

Супруги больных РА заболевают им не чаще, чем в контроле, что опровергает ведущую роль факторов внешней среды в его развитии.

Значение иммуногенетических факторов при ревматоидном артрите впервые было показано благодаря использованию смешанной культуры лимфоцитов. Явления, происходящие в этой культуре при смешении лимфоцитов от двух доноров (т.е. аллогенных лимфоцитов), объединяются понятием «реакция смешанных лимфоцитов» (РСЛ) и заключаются в стимуляции и пролиферации Т-лимфоцитов одного донора за счет стимулирующего влияния лимфоцитов второго донора и, соответственно, наоборот — Т-лимфоциты второго донора стимулируются лимфоцитами первого.

Сущностью этой реакции является распознавание Т-лимфоцитами трансплантационных антигенов, которые представляют собой генетически детерминированные молекулы гликопротеидов, локализующиеся в клеточной мембране. Оказалось, что лимфоциты от больных РА в большинстве случаев дают слабую РСЛ или вообще не обнаруживают взаимного стимулирующего влияния, хотя в реакциb смешанных лимфоцитов с лимфоцитами здоровых лиц взаимное стимулирование происходит обычным образом. Этот факт давал основания для предположения об определенной иммуногенетической общности больных РА.

В дальнейшем было установлено, что больным серопозитивным ревматоидным артритом свойственно частое сочетание с конкретным антигеном комплекса гистосовместимости — HLA — DR4. Этот факт имеет особое значение, поскольку гены локуса DR, кодирующие образование соответствующих антигенов, являются человеческими аналогами известных генов иммунного ответа у животных — генов, которые считаются ответственными за такие иммунорегулирующие функции, как взаимодействие Т и В-лимфоцитов, подавление иммунных реакций, пролиферация Т-лимфоцитов и синтез антител.

Частота HLA — DR4 при серопозитивном РА, по данным разных авторов, колеблется от 35 до 70%, составляя чаще 50—55% (в общей популяции частота этого антигена около 20—25%). Существенно, что у больных серонегативным PAHLA — RD4 встречается не чаще, чем в контроле, свидетельствуя тем самым, что серопозитивный и серонегативный РА могут рассматриваться как разные заболевания. DR4 в некоторой степени определяет также аутоиммунные реакции по отношению к коллагену.

В семьях с двумя и более больными серопозитивным ревматоидным артритом, каждый из этих больных имеет обычно один гаплотип DR4, т. е. из двух генов локуса DR, имеющихся у каждого человека, в большинстве случаев только один оказывается DR4. Таким образом, в данном случае можно говорить о доминантном типе наследования — наличие даже одного из двух генов данного локуса закономерно сочетается с большей частотой заболевания. В то же время у многих родственников больных РА, унаследовавших тот же гаплотип, заболевание не развивается, что указывает на существование других факторов (генетических или внешних, «средовых»), необходимых для проявления болезни.

Наличие антигена DR4 у значительного числа больных серопозитивным РА отчасти объясняет отсутствие взаимного стимулирования лимфоцитов этих больных в РСЛ, так как данный антиген воспринимается аллогенными клетками, содержащими его, как «свой». Это объяснение, однако, не является исчерпывающим, поскольку у большинства рассматриваемых больных, как указывалось выше, локус DR представлен только одним геном DR4. Второй ген данного локуса, отличный от DR4 (DR1, DR2 и т. д.) и обычно не совпадающий у разных пациентов с ревматоидным артритом, кодирует на поверхности лимфоцитов образование соответствующих антигенов, которые, естественно, у разных больных оказываются различными и, казалось бы, должны вызывать стимуляцию Т-клеток в реакциb смешанных лимфоцитов.

Поскольку этого в большинстве случаев не происходит, можно предполагать, что лимфоциты больных серопозитивным РА обладают пока не расшифрованным свойством тормозить активацию Т-клеток других пациентов с этим заболеванием. Интересно, что ревматоидные Т-лимфоциты слабо стимулируются также лимфоцитами больных рассеянным склерозом, причем независимо от наличия конкретных антигенов группы DR.

Факторы

Приведенные данные указывают на роль наследственных факторов в развитии серопозитивного РА. Однако конкретные пути, которыми реализуются эти факторы, и прежде всего HLA — DR4, пока неясны. R. Winchester (1981) указывает, что на данной иммуногенетической основе могут иметь значение 4 различных гипотетических патогенных механизма.

1. С геном DR4 сцеплен ген иммунного ответа, вызывающий нарушение толерантности к таким собственным антигенам организма, как IgG и коллаген, в связи с чем по отношению к этим антигенам «запускается» аутоиммунный процесс.

2. Сцепленный с DR4 ген вызывает сниженную иммунную реакцию против чужеродных (бактериальных или вирусных) антигенов, что позволяет инфекции развиваться и сенсибилизировать организм больного.

3. Связанные с данным геном общие нарушения иммунной регуляции, вызывающие ослабление функции Т-супрессоров или повышение функции Т-хелперов (по сути дела это вариант первого механизма. — Я. С.).

4. Связанные с этим же геном нарушения клеточной дифференциации, по отношению к которым иммунная патология развивается вторично. Предполагается, в частности, что этот ген в ответ на неспецифические стимулы может обусловить значительную гиперплазию и активацию макрофагов и синовиоцитов, которые также неспецифически привлекают в суставную полость и активируют Т и В-лимфоциты. Последние вырабатывают биологически активные вещества, вызывающие синовит.

Нетрудно заметить, что все перечисленные механизмы сугубо умозрительны и не имеют конкретных доказательств. Поэтому в настоящее время действительно научно обоснованной может считаться только собственно констатация конкретной иммуногенетической закономерности, свойственной серопозитивному ревматоидному артриту, но отнюдь не те процессы, с помощью которых эта закономерность приводит к развитию болезни.

Сигидин Я.А., Гусева Н.Г., Иванова М.М.

Опубликовал Константин Моканов