6 курс / Иммунология / Kazmirchuk_V_E_Kovalchuk_L_B_Maltsev_D_V_Klinicheskaya_immunologia

иммуноглобулиновых молекул одной специфичности. От количества молекул, которые свяжутся с антигеном, зависит интенсивность активационного сигнала, поступающего в цитоплазму В-лимфоцита. Через 5-10 суток из одной активированной активно пролиферирующей В-клетки образуется до 1 миллиона клеток с иммуноглобулиновыми рецепторами идентичной специфичности. Так формируется клон (популяция идентичных клеток) специфических к данному антигену В-лимфоцитов. Параллельно образуется клон антигенспецифических Т-лимфоцитов. Таким образом, по своей природе иммунный ответ является

специфическим и клональным.

1.2. Этапы созревания иммунокомпетентных клеток

Стволовая гемопоэтическая клетка красного костного мозга является предшественницей всех клеток крови, в том числе — клеток иммунной системы. Под влиянием цитокинов она способна или мигрировать в тимус, где превращается в Т-лимфоцит, или оставаться в костном мозге, где трансформируется в В-лимфоцит. Таким образом, направление дифференцировки стволовой клетки определяется ее специфическим микроокружением.

I этап созревания иммунокомпетентных клеток называется этапом ранних предшественников. На стволовых клетках появляются рецепторы, определяющие не только характер миграции клетки, но и процессы ее пролиферации. Если на стволовой клетке появляется L-цепь (суррогатная легкая цепь иммуноглобулина), клетка дифференцируется в В-лимфоцит, а если гликопротеин

смолекулярной массой 33 кДальтон (ГП 33 кД), она становится раним предшественником Т-лимфоцита. При появлении таких поверхностных рецепторов запускается процесс интенсивной пролиферации предшественников лимфоцитов, в связи с чем на протяжении недели их количество увеличивается большее чем в 100 раз.

IIэтап созревания иммунокомпетентных клеток называется этапом зрелых предшественников. На этой стадии на предшественниках В-лимфоцитов появляется IgM в виде мономера, а на предшественниках Т-лимфоцитов — Т-клеточный антигенраспознающий рецептор (ТАГРР). На этапе зрелых предшественников формируются лимфоциты, каждый из которых содержит рецептор только одной специфичности (к одному конкретному антигену). Важно отметить, что специфические Т— и В-лимфоциты образуются в организме априорно, еще до встречи со "своим"антигеном.

IIIэтап — селекция (отбор) Т— и В-лимфоцитов, не способных реагировать

ссобственными антигенами. На этом этапе происходит устранение от возможного иммунного ответа аутореактивных лимфоцитов, то есть формирование иммунной толерантности (см. "Иммунная толерантность"). Процесс формирования иммунной толерантности состоит из двух этапов:

1)формирование иммунной толерантности в центральных органах иммунной системы путем делеции — разрушения аутореактивных Т— и В-лимфоцитов по механизму апоптоза (запрограммированной гибели клетки).

2) формирование иммунной толерантности в периферических органах путем индукции анергии — переведения аутореактивных Т- и В-лимфоцитов в пожизненное состояние покоя (функциональной бездеятельности).

IV этап созревания иммунокомпетентных клеток состоит в формировании зрелых Т— и В— лимфоцитов, пребывающих в состоянии относительного покоя, но способных к иммунному ответу на специфический антиген.

1.3. Органы иммунной системы

Центральные органы Красный костный мозг — центральный орган иммунной системы, выпол-

няющий не только лимфопоэтическую, но и гемопоэтическую функцию в целом. Красный костный мозг содержит стволовые клетки крови (источник образования иммунокомпетентных клеток) и клетки лимфоидного ряда в начальных стадиях своего развития, окружённые сложной ретикулярной системой эпителиальных клеток, составляющих специфическое микроокружение созревающим иммуноцитам. Здесь начинают своё созревание как Т-, так и

В-лимфоциты. В дальнейшем Т-лимфоциты покидают красный костный мозг

имигрируют в тимус, где проходят завершающие этапы антигеннезависимой дифференцировки этих клеток. Антигеннезависимая дифференцировка В-лимфоцитов полностью происходит в красном костном мозге.

Тимус — центральный орган иммунной системы, где происходят завершающие этапы антигеннезависимой дифференцировки Т-лимфоцитов. Морфологически в тимусе выделяют медулярную и корковую зоны. Из красного костного мозга незрелые Т-лимфоциты прибывают в корковый слой тимуса, а по мере созревания перемещаются в мозговой. Из мозгового слоя зрелые Т-клетки покидают тимус и отправляются в лимфатические узлы различной локализации. Условия антигеннезависимой дифференцировки созревающих Т-лимфоцитов обеспечиваются функционированием так называемого гематотимического барьера. Следует отметить, что большинство Т-лимфоцитов, прибывших в тимус, гибнут путём апоптоза. Выживают только те клетки, которые обладают средней степенью сродства к собственным антигенам. Аутореактивные Т-лимфоциты, слишком активно реагирующие при взаимодействии с собственными антигенами, а также функциоанльно неполноценные Т-клетки, неспособные распознать аутоантигены, неминуемо гибнут. Таким образом, тимус является не только органом созревания Т-лимфоцитов, но и центром формирования иммунной толерантности организма.

Специфическое микроокружение для созревающих тимоцитов составляют тимические эпителиальные и дендритные клетки. Именно они экспрессируют аутоантигены для отбора функционально полноценных, но безопастных в отношении инициации аутоиммунных реакций Т-лимфоцитов.

Поскольку в центральных органах иммунной системы осуществляется антигеннезависимая дифференцировка (без контакта со специфическим антигеном), в них формируются хотя и полноценные в функциональном смысле,

социированной со слизистыми (англ. — MALT), работающей до опеределённой степени автономно от системного иммунитета.

1.4. Гуморальное и клеточное звенья приобретённого иммунитета

Иммунитет разделяют на гуморальный и клеточный. Гуморальными реакциями иммунитета называют такие реакции, при которых происходит активация антигенспецифических В-лимфоцитов, последующая трансформация их в плазмбциты, синтезирующие антитела. Антитела непосредственно не повреждают носителя антигенов, но они могут выступать в качестве опсонинов и вовлекать компоненты врожденных механизмов резистентности (фагоциты, комплемент, естественные киллеры), совершающие непосредственное повреждение патогена. Таким образом, главной функцией гуморального звена иммунитета является защита от внеклеточных возбудителей (бактерий), к которым возможно обеспечение свободного доступа антител, а в гуморальных реакциях приимают участие тимус-независимые клетки (В-лимфоциты). В некоторых работах, указывается о возможности внутриклеточного проникновения антител. Так, установлено, что иммуноглобулины класса G способны к интранейрональному проникновению. При этом захват антител осуществляется преимущественно моторными волокнами в области синапсов, а перемещение захваченных иммуноглобулинов к телу клетки происходит путём ретроградного аксонального транспорта.

Клеточные реакции иммунитета осуществляются за счёт Т-лимфоцитов и обеспечивают непосредственное уничтожение изменённых клеток макроорганизма, в том числе и тех, которые содержат внутриклеточных возбудителей, а также обеспечивают регуляцию иммунного ответа в целом. Таким образом, основными функциями клеточных иммунных реакций являются следующие:

•защита против внутриклеточных паразитов (вирусов, грибковых агентов, некоторых бактерий, протозойных микроорганизмов);

•противоопухолевая защита;

•реализация трансплантационных реакций (реакции отторженения органов и тканей);

•осуществление реакции "трансплантат против хозяина"

Лимфоциты способны к рециркуляции. Суть рециркуляции состоит в периодическом выходе клетки из периферических иммунных органов для осуществления своеобразного "патрулирования" тканей организма. Наибольшую скорость рециркуляции имеют Т-лимфоциты и клетки памяти обоих типов. В то же время, одновременно рециркулирует лишь 0,2 — 0,3% всех лимфоцитов, а остальные пребывают в иммунных органах.

Согласно международной классификации, все основные антигенные маркеры лимфоцитов и других клеток иммунной системы объединены в группы и обозначены как кластеры дифференциации, или CD (англ. clusters of differentiation).

Рецепторы CD — это антигены и прочие структуры, пребывающие на мембране клеток крови. Набор разных CD на отдельной клетке составляет уникальный

CD2 — это поверхностный антиген, который выявлен на всех зрелых периферических Т-лимфоцитах. Существует методика для количественного определения Т-лимфоцитов (реакция розеткообразования), основывающаяся на ззаимодействии с этим рецептором. CD2-peuerrrop приимает участие в процессе активации Т-клеток, что важно для пролиферации клеток в тимусе.

CD3 — структура, являющаяся сигнальной частью антигенраспознающего редептора Т-лимфоцита. Связывание пептида антигена, ассоциированного с молекулой главного комплекса гистосовместимости II, является специфическим сигналом для активации зрелой Т-клетки. При распознавании чужеродного антигена порученный сигнал по CD3 структуре передаётся внутрь клетки.

Рецептор к митогенам — при взаимодейсвии некоторых лектинов растительного происхождения (фитогемагглютинина — ФГА и конканавалина А — Кон-А) возникает активация, трансформация и пролиферация Т-лимфоцитов в культуре in vitro. Это свойство используется для оценки пролиферативной активности Т-лимфоцитов (реакция бласттрансформации — РБТЛ).

CD4 — это молекула, которая пребывает на субпопуляции Т-хелперов и является необходимой для взаимодействия антигенраспознающеого рецептора с молекулой HLA класса II. В связи с этим С04-молекула получила название корецептора. CD4 корецептор стабилизирует комплекс HLA-11-иммуногенный пептид на поверхности антигенпрезентирующей клетки при взаимодействии его с Т-клеточным рецептором антигенного распознавания во время антигенной презентации. CD4 также является рецептором к ВИЧ-1.

CD8 — поверхностный маркер, экспрессируемый на мембранах цитотоксических Т-лимфоцитов. Молекулы CD8 выступают в роли корецептора во время взаимодействия антигенраспознающего рецетора Т-киллера с комплексом молекула HLA класса I — иммуногенный пептид, который экспрессируется на поверхности скомпрометированной клетки.

Ниже приведена краткая характеристика отдельных субпопуляций Т-лим- фоцитов.

Т-хелперы (англ. to help — помогать), или CD4+ Т-клетки — это лимфоциты, выполняющие регуляторную роль при иммунном ответе, в буквальном смысле "помогая" размножению и дифференцировке клеток других типов. Существует по крайней мере четыре типа хелперов — Т-хелперы 0-го типа (Th 0), Т-хелперы 1-го типа (Th 1), Т-хелперы 2-го типа (Th 2) и Т-хелперы 3 типа (Th 3), которые отличаются по продукции интерлейкинов (ИЛ), а значит, по способности направлять иммунный ответ в определённое русло.

Так, Th 1 продуцируют ИЛ-2, интерферон-γ (ИФН-γ), факторы некроза опухли α и β, активирующие цитотоксические Т-лимфоциты и естественные киллеры, тогда как Th 2 синтезируют ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, что приводит к активации гуморального звена иммунитета. Th 3 продуцируют преимущественно интерлейкин 10 (ИЛ 10) и трансформирующий фактор роста β, что способствует угнетению иммунного ответа. Th 1 и Th 2 работают в некоторой оппозиции друг к другу, но при этом они являются неотъемлемыми компонентами единой системы иммунитета. Так, например, ИФН-γ, продуциремый ТЫ, является антагонистом ИЛ-4, являющегося продуктом Th 2.

Спектр основных поверхностных молекул Т-хелпера приведён на рис. 14.

Рис. 14. Поверхностные молекулы Т-хелпера

Цитотоксические Т-лимфоциты, или Т-киллеры (от англ. to kill — убивать) — иммуноциты, наделённые непосредственными эффекторными функциями. Часто Т-киллеры называют CD8+ Т-лимфоцитами, поскольку маркером этой субпопуляции служит корецептор CD8. Существуют по крайне мере две группы этих клеток, а именно: Тс-1 и Тс-2, каждая из которых продуцирует особенный комплект цитокинов.

В циркуляции цитотоксические Т-лимфоциты существуют в виде клетокпредшественников. Для их активации и созревания, что происходит при содействии Т-хелперов, необходимо определённое время (около 7-10 дней).

Т-киллеры содержат антигенраспознающие рецепторы, поэтому они, как и Т-хелперы, способны к осуществлению специфического распознавания. При специфическом распознавании мишеней Т-киллеры выделяют лимфотоксин (ΦΗΟ-β), перфорин и гранзимы, обеспечивающие апоптотическую или некротическую гибель скомпрометированных клеток. Функция этих белков подробнее описана ниже (см. "Механизм иммунного ответа").

Спектр поверхностных молекул цитотоксического Т-лимфоцита приведён на рис. 15.

Т-супрессоры. Сегодня не выделяют отдельной субпопуляции Т-супрессоров, поскольку было установлено, что супрессорной активностью при определённых условиях могут обладать практически все Т-лимфоциты и даже В-клетки. Осо-

бенно активными в этом отношении являются так называемые регуляторные Т-клетки (CD4+CD25+ Т-лимфоциты). Таким клеткам отводят особую роль в поддержании иммунной толерантности и ограничении иммунного ответа на экзогенные и эндогенные антигены, что предупреждает возникновение аллергических и гиперэргических реакций.

Т-клетки памяти образуются при любом иммунном ответе и существуют на протяжении длительного времени после его завершения (от нескольких месяцев до десятков лет). Благодаря этим лимфоцитам возникает вторичный им-

мунный ответ при повторном поступлении антигена, который по сравнению с первичным характеризуется более короткой латентной фазой, более интенсивным антителообразованием с преимущественной продукцией IgG, а также более высокой активностью цитотоксических Т-лимфоцитов.

Рис. 15. Поверхностные молекулы цитотоксического Т-лимфоцита

Интраэпителиальные гамма/дельта Т-лимфоциты. Как указывалось выше, большинство Т-лимфоцитов периферической крови содержат антигенраспознающий рецептор (АГРР) в состав которого входят а— и β-цепи. Существуют также Т-лимфоциты, имеющие гамма-дельта (γ/δ) АГРР, так называемые γ/δ Т-лимфоциты. Эти клетки обеспечивают первую линию клеточного иммунного ответа слизистых оболочек и кожи. Установлено, что в процессе онтогенеза

них появляются так называемые белки теплового шока (гены, кодирующие эти протеины находятся на коротком плече 6 хромосомы). В норме эти белки отсутствуют. Интраэпителиальные Т-лимфоциты распознают комплексы белки теплового шока — микробные пептиды на поврехности скомпрометированных эпителиальных клеток, причём распознавание осуществляется именно гамма и дельта цепями, входящими в состав антигенраспознающегого рецептора. В дальнейшем эти Т-лимфоциты осуществляют цитотоксический удар по заражённым эпителиоцитам путём высвобождения перфорина и гранзимов.

1.6. Цитология гуморального звена приобретённого иммунитета

Гуморальный иммунитет обеспечивается антителами (иммуноглобулинами), синтез которых совершают активированные В-лимфоциты после трансформации в антителосинтезирующие клетки — плазмоциты. Выделяют следующие субпопуляции В-лимфоцитов: В1-клетки (продуцируют естественные антитела), В2-клетки (вырабатывают специфические антитела), плазматические клетки (конечная ста-

2)Рецепторы к компонентам комплемента — молекулы, способствующие опсонизации, усилению трёхклеточной кооперации и процесса активации В-лимфоцитов, а также улучшающие межклеточное взаимодействие.

3)Рецепторы к факторам роста Η дифференцировки. Эта группа рецепто-

ров предназначена для веществ-митогенов, вызывающих деление В-клеток и секрецию иммуноглобулинов. К специфическим митогенам В-лимфоцитов относятся липополисахарид и липопротеин грамотрицательных бактерий, а также декстран и вирус Эпштейна-Барр. В роли факторов роста и дифференциации В-клеток выступают вещества, продуцируемые Т-лимфрцитами и имеющие Шзвание интерлейкинов (в частности, интерлейкин-2 (ЙЛ-2)).

4) Рецепторы к Fc-фрагментам иммуноглобулинов. Антитела (иммуноглобулины) разных классов, присоединяясь к этому рецептору, могут ингибировать или стимулировать образование тех или иных антител.

Активация В-клеток происходит после взаимодействия их рецепторов антигенного распознавания со специфическим антигеном, поступившим в организм. Дело в том, что рецепторы антигенного распознавания этих клеток — не что иное, как те же антигенспецифические антитела, которые способен синтезировать данный В-лимфоцит. Такие антитела не секретируются клетками в тканевую жидкость, а остаются фиксированными на внешней поверхности мембраны В-лимфоцита и при связывании специфического антигена активируют В-клетку. Но этого стимула недостаточно для полноценной активации, поскольку формируется слабый по силе стимуляционный сигнал. Необходимым является дополнительное взаимодействие с активированным антигенспецифическим Т-лимфоцитом, именуемым хелпером, которое состоит в непосредственном контакте с Т-лимфоцитом и во влиянии синтезированных им иммунных медиаторов — цитокинов. Суть непосредственного контакта между двумя лимфоцитами состоит во взаимодействии комплекса иммуногенный пептид — молекула HLA II В-лимфоцита с антигенраспознающим рецептором Т-хелпера (т.е. в осуществлении антигенной презентации). Это является ведущим механизмом отбора наиболее специфических к антигену В-клеток. Также при контакте лимфоцитов происходит взаимодействие между молекулой CD40, которая активно экспрессируется на поверхности В-клетки после связывания специфического антигена, и С040-лигандом (CD40L), появляющемся на мембране активированного Т-хелпера. Подобное взаимодействие создаёт костимулирующий сигнал, необходимый для полноценной активации иммунокомпетентных клеток. Важно отметить, что комплексирование CD40CD40L также необходимо для переключения плазматических клеток на синтез иммуноглобулинов другого класса.

Таким образом, для полноценной активации В-лимфоциты должны получить два сигнала — первый от специфического антигена при распознавании его иммуноглобулиновым рецептором, а второй от Т-хелпера путём антигенной презентации и взаимодействия молекул CD40 и CD40L. Первый сигнал свидетельствует клетке о наличии во внутренней среде антигенной детерминанты, которую способен распознать данный В-лимфоцит. Другой является своеобразным "разрешением" со стороны Т-хелпера на синтез специфических антител к ней. Описанные реакции являются основой так называемого Т-зависимого синтеза антител.