4 лекция иммунка

Ф КГМА 4/3-04/02

ИП № 6 УМС при КазГМА

от 14 июня 2007 г.

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра иммунологии и аллергологии

ЛЕКЦИЯ

Тема: «Система клеточного иммунитета. Иммунологическая толерантность»

По дисциплине: Общая иммунология

Для специальности – 5В130100 - Общая медицина

Курс III

Время (продолжительность) 1 час

Караганда 2014 г.

Утверждена на заседании кафедры

«___» ____. 2014 г. Протокол № ____

Зав. кафедрой иммунологии и аллергологии, д.м.н., доцент __________Газалиева М.А.

Тема: Система клеточного иммунитета. Иммунологическая толерантность.

Цель: Дать понятие клеточной иммунологии, основные этапы развития клеток. Изучить структуру и основные функции клеток иммунной системы. Система клеточного иммунитета. Иммунологическая толерантность

План лекции

1. Клеточная иммунологии, основные этапы развития клеток.

2. Структура и основные функции клеток иммунной системы.

3. Система клеточного иммунитета, методы оценки.

4. Иммунологическая толерантность.

Система клеточного иммунитета. Иммунологическая толерантность.

Иммунная система многокомпонентна, но работает как единое целое. Она включает в себя и многочисленные эволюционно древние, малоспецифические в своей основе компоненты, и эволюционно новые элементы, определяющие высокую специфичность иммунных реакций. Все эти компоненты работают в тесной взаимосвязи.

Основной клеткой организма, определяющей работу иммунной системы является лейкоцит во всем многообразии его популяций и субпопуляций.

Специфичность иммунной реакции определяется лимфоцитами и продуцируемыми или специфическими Ig-ми (антигенами). Неспецифические функции уничтожения чужеродного выполняют клетки моноцитарного и гранулоцитарного рядов, а также неспецифические лимфоциты.

Количественно неспецифические элементы защиты во много раз превосходят специфические, специфические иммунные компоненты лишь в небольшой части сами осуществляют конечную эффекторную функцию. Основную часть работы по элиминации чужеродного осуществляют и организуют неспецифические компоненты, однако эту работу инициируют, направляют, активируют и контролируют специфические элементы системы.

К клеточным факторам относятся все лейкоциты крови: лимфоциты, нейтрофилы, моноциты, эозинофилы, базофилы (их называют иммунокомпетентными клетками - ИКК).

Все эти клетки имеют принципиальные морфологические и цитохимические отличия, связанные с различием функций, выполняемых ими в системе защиты.

Все лейкоциты происходят из единой мультипотентной стволовой кроветорной клетки. Популяция стволовых кроветорных кле­ток является самоподдерживающейся и имеет постоянный уровень за счет жесткого самоконтроля. Часть этих клеток постоянно рециркулирует через кровяное русло между различными очагами кроветворения в костной ткани. Из мультипотентной стволовой кроветворной клетки образуются продифференцированные пулы стволовых клеток, от которых берут начало лимфоидный, моноцитарный, гранулоцитарный, эритроидный, тромбоцитарный ростки клеток.

В крови человека содержится в среднем 4 – 7 тыс. лейкоцитов в 1³ мм. На один лейкоцит приходится приблизительно 1 тыс. эритроцитов.

Морфологически различают пять типов лейкоцитов: лимфоциты, моноциты, нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

Лимфоциты и моноциты – незернистые лейкоциты (агранулоциты), нейтрофилы, эозинофилы и базофилы содержат цитоплазматические гранулы – зернистые лейкоциты (гранулоциты).

Лейкоциты обладают подвижностью, что обеспечивает их проникновение через стенки кровеносных сосудов и эпителий; этому способствует имеющийся у них сократительный аппарат и свойство образовывать псевдоподии. Они имеют на своей поверхности большое количество рецепторов и антигенов, которые имеют важное значение, поскольку с их помощью можно идентифицировать клетки разных субпопуляций. Рецепторы и антигены находятся в подвижном, «плавающем» положении, причем достаточно быстро сбрасываются. Подвижность рецепторов дает возможность концентрироваться им на одном участке мембраны, что способствует усилению контактов клеток между собой, а быстрое сбрасывание рецепторов и антигенов подразумевает их постоянное новообразование в клетке.

Лейкоциты в русле крови не выполняют ни каких функций, кровоток служит лишь для их транспорта; функционируют лимфо­циты в органах и тканях, куда они мигрируют. В кровотоке находится ничтожная часть всех лейкоцитов организма (не более 1 – 2%).

Лимфоциты.

Лимфоциты – это популяция иммунокомпетентных клеток, определяющая высокую специфичность ответа иммунной системы на чужеродное. Содержание их в крови в среднем составляет 1 – 4*10⁹ клеток в 1 л крови. Имеются два основных типа лимфоцитов: Т-лимфоциты, обеспечивающие клеточный иммунитет, и В-лимфоциты, ответственные за антителообразование. Принципиально отличается от них особый тип лимфоцитов – естественные (нормальные) киллеры.

Образование иммунокомпетентных клеток.

Образование иммунокомпетентных клеток происходит в кроветворных (костный мозг), первичных (тимус) и вторичных лимфоидных органах (лимфоузлы, селезенка, аппендикс, пейеровы бляшки и солитарные фолликулы, глоточное кольцо, органные скопления). Клетки постоянно рециркулируют между этими органами в крово - и лимфотоке и транспортируются к месту внедрения чужеродного.

Первичным местом образования всех иммунокомпетентных клеток является орган кроветворения – костный мозг. В очагах кроветворения образуются и проходят полный цикл дифференцировки моноциты и все гранулоциты (а также эритроциты и тромбоциты), в них начинается и дифференцировка лимфоцитов.

Все типы лейкоцитов происходят из самоподдерживающейся популяции единой костномозговой полипотентной стволовой кроветворной клетки. Если В-лимфоциты весь цикл дифференцировки до зрелых В-лимфоцитов проходят в костном мозге, то Т-лимфоциты на стадии пре-Т-лимфоцитов мигрируют из него по кровотоку в первичный лимфоидный орган – тимус, в котором заканчивается их дифференцировка с образованием всех клеточных форм зрелых Т-клеток. Эта стадия дифференцировки Т- и В-лимфоцитов называется антигненезависимой и происходит независимо от внедрения в организм чужеродного агента (антигена). Последующая стадия дифференцировки этих клеток запускается только при попадании в организм антигена и называется антигензависимой фазой.

Зрелые иммунокомпетентные клетки выходят в кровоток, по которому моноциты и гранулоциты мигрируют в ткани, а лимфоциты направляются во вторичные лимфоидные органы, где происходит антигензависимая фаза их дифференцировки.

Гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы и базофилы) после созревания в костном мозге несут только эффекторную функцию, после однократного выполнения которой гибнут. Зрелые моноциты оседают в тканях, где образующиеся из них тканевые макрофаги также выполняют преимущественно эффекторную функцию, но в процессе более длинного периода жизни многократно. Лимфоциты, после созревания их в костном мозге (В-клетки) или тимусе (Т-клетки) поступают во вторичные лимфоидные органы, где основной их функцией является размножение в ответ на антигенный стимул с появлением специфических эффекторных клеток и клеток памяти. Постоянная рециркуляция лимфоцитов в кровотоке приводит к единств и определенному постоянству клеточного состава вторичной лимфоидной ткани организма в его нормальном, спокойном состоянии. При внедрении в организм чужеродного основные изменения происходят в лимфоидных органах, регионарных к месту внедрения и дальнейшего распространения чужеродного.

Кровоток – это основная магистраль транспорта и рециркуляции иммунных компонентов, в частности иммунокомпетентных клеток. Моноциты и гранулоциты, находящиеся в крови, представляют собой клетки, направляющиеся из очага кроветворения в органы и ткани, к месту внедрения чужеродного; эти клетки еще не имели контактов с антигеном, не реализовали свою функцию. Лимфоциты мигрируют из костного мозга по кровяному руслу в тимус и вторичные лимфоидные органы, кроме того, рециркулируют между вторичными лимфоидными органами или направляются к месту вне­дрения чужеродного. Эти клетки гетерогенны: они могут быть разной степени зрелости, до и после контакта с чужеродным. Таким образом, в крови в основном не происходит никаких иммунологических реакций; кровоток лишь доставляет клетки к месту их функционирования. Лимфоциты, циркулирующие с кровью, дифференцированы на субпопуляции: Т-хелперы (помощники), Т-супрессоры, В-лимфоциты (предшественники плазматических клеток), Т-киллеры, Т-эффекторы ГЗТ и др. В ответ на антигенное раздражение лимфоциты активно размножаются и дифференцируются в конечные эффекторные клетки. Эти клетки строго специфичны, каждому антигену соответствует отдельный клон лимфоцитов, также специфичны и регуляторные популяции лимфоцитов.

Морфология лимфоцитов.

Морфологически лимфоциты периферической крови в основном однотипны. По размеру их подразделяют на малые, средние и большие. В ответ на антигенный стимул лимфоцит трансформируется в бластную клетку и морфологически проходит стадии лимфобласта, большого, среднего и малого лимфоцита, а при дифференцировке В-лимфоцитов – стадии лимфобласта, юной и зрелой плазматической клетки. В периферической крови встречаются обычно малые, реже средние лимфоциты (при септическом процессе их количество возрастает). Малые лимфоциты – это округлые клетки диаметром 5 – 8 мкм с высоким ядерно-цитоплазматическим соотношением. Они имеют круглое или овальное ядро с плотно агрегированным хроматином и узкий ободок цитоплазмы без отчетливых гранул. Большие и средние лимфоциты – это округлые клетки диаметром соответственно 12 – 15 и 8 – 12 мкм. Их ядра напоминают ядра малых лимфоцитов, но имеют более плотный хроматин и более выраженные ядрышки. Ободок цитоплазмы шире, чем у малых лимфоцитов и нередко содержит азурофильные гранулы. Такие лимфоциты называют БГЛ (большими гранулосодержащими лимфоцитами), их считают аналогами натуральных киллеров (NK клетки), играющих основную роль в противоопухолевой защите организма. В периферической крови встречаются лимфоциты, имеющие разный объем цитоплазмы и размеры ядра, а соотношение количества лимфоцитов разного размера отражает состояние активации иммунной системы.

Кинетика Т- и В- лимфоцитов.

В очагах костномозгового кроветворения из пула полипотентных стволовых клеток образуется общий пул стволовых лимфоид­ных клеток. Из этого пула, в свою очередь, образуется пул предшественников Т-лимфоцитов – пре-Т-клеток; у этих клеток появляется общий антиген, характерный для всех Т-лимфоцитов. Пре-Т-клетки мигрируют из костного мозга в тимус, где под влиянием тимического гормонального фактора (ТГФ) происходит их окончательная дифференцировка в зрелые Т-лимфоциты.

В тимусе происходит четкая дифференцировка на две субпопуляции – Т-хелперы и Т-супрессоры/цитотоксические клетки. Каж­дая из этих субпопуляций имеет свои специфические поверхностные маркеры и несет принципиально различные эффекторные функции. Зрелые Т-лимфоциты мигрируют через кровоток во вторичные лим­фоидные органы, где происходит антигензависимая фаза дифферен­цировки. В ответ на антигенный стимул происходит активация и пролиферация Т-лимфоцитов, имеющих рецепторы к внедрившемуся антигену. Это приводит к резкому увеличению специфического клона Т-лимфоцитов на 4 – 5 сут. при первичном иммунном ответе или на 3 – 4 сут. при вторичном иммунном ответе, после внедрения в организм чужеродного.

В периферической крови Т-лимфоциты составляют в среднем 10 – 30 % всех лейкоцитов.

В-лимфоциты образуются у взрослого человека в костном мозге, а в эмбриогенезе – в эмбриональной печени. Формирование и дифференцировка первичного пула зрелых В-лимфоцитов целиком происходит в костном мозге и не зависит от присутствия антигена. Все пулы В-клеток разной степени дифференцированности постоянно рециркулируют в крови между очагами костного мозга и лимфоидными органами. В-лимфоциты составляют 2 – 6 % всех лейкоцитов периферической крови.

В костном мозге под влияние микроокружения и происходит дифференцировка стволовой В-клетки в пре-В-лимфоцит. В цитоплазме этой клетки происходит синтез тяжелых цепей IgM, а через ряд делений – и легких цепей иммуноглобулинов. Параллельно этому появляются молекулы иммуноглобулинов и на поверхности клеток. В дальнейшем по мере созревания В-клеток количеств молекул иммуноглобулинов на поверхности клеточной мембраны увеличивается. Наряду с увеличением основных рецепторов (к Fc-фрагментам иммуноглобулинов и С3 компоненту комплемента) появляются IgD, а затем у части клеток происходит переключение на продукцию IgG, IgA или IgE (или одновременно молекул нескольких типов). Цикл дифференцировки В-лимфоцитов в костном мозге составляет 4-5 суток.

Под влиянием антигена и при помощи Т-лимфоцитов и макрофагов зрелая В-клетка, имеющая рецепторы к данному антигену, активируется и превращается в лимфобласт, который делится 4 раза и превращается в юную плазматическую клетку, превращающуюся после ряда делений в зрелую плазматическую клетку, гибнущую после 24-48 часов функционирования.

Параллельно с образованием под влиянием антигена плазматических клеток часть специфических к данному антигену В-лимфоцитов, активируясь, превращается в лимфобласты, далее в большие и малые лимфоциты, сохраняющие специфичность. Это клетки иммунологической памяти – долгоживущие лимфоциты, которые, рециркулируя в кровотоке, заселяют все периферические лимфоидные органы. Эти клетки способны более быстро активироваться антигеном данной специфичности, что определяет большую скорость вторичного иммунного ответа.

Зрелый В-лимфоцит имеет определенный набор рецепторов на своей поверхности, благодаря которым он взаимодействует с антигеном, другими лимфоидными клетками и различными веществами, стимулирующими активацию и дифференцировку В-клеток. Главными рецепторами клеточной мембраны В-лимфоцита являются иммуноглобулиновые детерминанты, с помощью которых клетка соединяется с определенным антигеном и стимулируется. Параллельно этот же антиген стимулирует специфический Т-лимфоцит. Для узнавания В-лимфоцитом активированной Т-клетки служат Ia-антигены (HLA-DR-антигены). Помимо этого, на поверхности В-лимфоцита имеются рецепторы непосредственно для специфических антигенов Т-лимфоцитов, при помощи которых осуществляется специфический контакт Т- и В- клеток. Т-хелперы передают В-лимфоцитам при контакте серию стимулирующих факторов; к каждому из этих факторов на поверхности В-лимфоцита имеется соответствующий рецептор (к фактору роста В-лимфоцитов, интерлейкину-2, фактору дифференцировки В-клеток, антигенспецифическому хелперному фактору и т.д.).

Важнейшим рецептором В- лимфоцита является рецептор к Fc-фрагменту иммуноглобулинов, благодаря которому клетка связывает на своей поверхности молекулы иммуноглобулинов разной специфичности. Это свойство В-клетки определяет ее антителозависимую специфичность, которая появляется только в том случае, если клетка специфически или неспецифически сорбировала на своей поверхности иммуноглобулины. Эффект антителозависимой клеточной цитотоксичности требует наличия комплемента; в соответствии с этим на поверхности В-лимфоцита имеется рецептор к С3 компо­ненту комплемента. Функциональная характеристика лимфоцитов.

Т-лимфоциты выполняют в организме две важнейшие функции: эффекторную и регуляторную.

Эффекторная функция Т-лимфоцитов заключается в специфической цитотоксичности этих клеток в отношении чужеродных клеток, появляющейся при отторжении трансплантата, опухолевом росте, аутоиммунных процессах и вирусных заболеваниях, когда атакуются собственные клетки организма, пораженные вирусом. Главная роль в цитотоксическом эффекте принадлежит Т-лимфоцитам-киллерам, имеющим специфические рецепторы к антигенам чужеродных (или дефектных своих) клеток. В организме имеются долгоживущие Т-киллеры, которые, по-видимому, используются на начальном этапе воспаления , до образования в ответ на антигенный стимул большого количества короткоживущих эффекторных клеток, специфических к данному антигену и исчезающих вскоре после его уничтожения. Т-киллеры разрушают клетки-мишени без помощи антител или комплемента, при непосредственном контакте с мишенью. Небольшая часть Т-киллеров имеет на своей поверхности Fc-рецепторы. Не имея специфических рецепторов к чужеродным клеткам, эти клетки, аналогично В-лимфоцитам и макрофагам, выполняют роль специфических цитотоксических клеток опосредованно, через опсонизацию клеток-мишеней (антителозависимая цитотоксичность).

Одной из важных регуляторных функций Т-лимфоцитов специфических клонов, активированных антигеном, является способность вырабатывать различные биологически активные вещества – факторы хемотаксиса и торможения миграции нейтрофилов и мак­рофагов, армирующий фактор и др. Наряду с продукцией медиаторов важнейшая регуляторная роль в индукции специфического иммунного ответа принадлежит непосредственно Т-клеткам, а точнее двум регуляторным субпопуляциям – Т-хелперам и Т-супрессорам.

Т-хелперы стимулируют к пролиферации и дифференцировке антителообразующие клетки в ответ на антигенный стимул. Ответ В-лимфоцитов на большинство белковых антигенов полностью зависит от помощи Т-лимфоцитов (тимусзависимые антигены). По отношению к другим антигенам (растворимым полисахаридам, бактериальным липополисахаридам)стимуляция В-клеток и их антителообразование могут происходит без участия Т-лимфоцитов-хелперов, однако в этих случаях присутствие клеток данной популяции усиливает процесс. Взаимодействие В-клеток с Т-хелперами осуществляется при непосредственном контакте, или в результате выработки Т-хелперами растворимых неспецифических факторов, называемых лимфокинами. К последним относятся интерлейкин-2, фактор, регулирующий пролиферацию В-клеток, фактор дифференцировки В-клеток.

Т-супрессоры угнетают иммунный ответ либо путем непосредственного угнетающего действия на В-лимфоциты и Т-хелперы, либо путем подавления активности Т-хелперов.

Таким образом, в организме имеется четкая регуляторная система Т-хелперы - Т-супрессоры, которая осуществляет контроль интенсивности развития специфической реакции иммунной системы на чужеродное.

Кроме того, Т-лимфоциты продуцируют ряд биологически активных веществ: интерферон, угнетающий активность вирусов и являющийся мощным регулятором пролиферации и дифференцировки всех кроветворных элементов, неспецифические пептиды, стимулирующие образование общих пулов предшественников кроветворных клеток и макрофагов, а также образование и дифференцировку стромальных клеточных элементов. Последнее особенно важно для регенерации ткани при окончании воспаления, ибо в начале регенерации образуется строма.

Основной эффекторной функцией В-лимфоцитов, а точнее плазматических клеток, в которые они дифференцируются , является продукция антител.

В ответ на антигенный стимул происходит новообразование клона В-лимфоцитов, специфического к этому антигену, и их дифференцировка в плазматические антителообразующие клетки. Происходит это преимущественно в лимфоидных органах, регионарных к месту внедрения чужеродного. В разных органах накапливаются клетки, продуцирующие иммуноглобулины разных классов. Так, клетки, продуцирующие антитела классов А и Е – в пейеровых бляшках и других лимфоидных образованиях слизистых оболочек. Контакт с любым антигеном стимулирует образование всех пяти классов, однако в результате включения сложных регуляторных процессов в конкретных условиях начинают преобладать иммуноглобулины определенного класса.

Антитела более эффективны для нейтрализации токсинов, продуцируемых чужеродными клетками. Важную роль в этом процессе играет комплемент, активация которого определяется в основном комплексом антиген-антитело (так называемых циркулирующих иммунных комплексов ЦИК) приводит к возникновению тяжелых сосудистых патологий. Потому образовавшийся комплекс антиген- антитело должен быть немедленно захвачен и переварен фагоцитирующими клетками (для этой цели важны Fc-рецепторы этих клеток).

Другим направлением эффекторного действия антител является лизис клеток антителами в комплексе с активированным комплементом. В этом процессе участвуют также макрофаги, неспецифические Т- и В-лимфоциты и натуральные киллеры, на поверхности клеточных мембран которых имеются рецепторы к компонентам комплемента.

В организме имеется жесткая система регуляции (остановки) антителообразования после прекращения действия антигена. Начавшееся антителообразование в плазматических клетках, образованных из В-лимфоцитов, по принципу обратной связи тормозит выход и дифференцировку новых В-лимфоцитов. Последние не выйдут в дифференцировку до тех пор, пока в данном лимфоузле не начнется гибель антителопродуцирующих клеток, и лишь при условии, что в нем еще будет антигенный стимул. Этот механизм нейтрализации активации В-клеток высокой концентрацией антител в совокупности с коротким жизненным циклом плазматической клетки осуществляет четкий контроль за ограничением синтеза антител до уровня, необходимого для эффекторной борьбы с чужеродным. В случаях, когда принцип достаточности по каким-либо причинам не срабатывает, образование антител в количествах, превышающих необходимые для обеспечения нормального течения воспалительного процесса, может привести к патологии (аллергические реакции).

Часть зрелых В-лимфоцитов оказывает супрессивное действие на функционирование Т-лимфоцитов –хелперов и цитотоксических Т-клеток, а через них на пролиферацию и диффернецировку В-лим­фоцитов. Другая часть В-клеток, напротив, стимулирует эти субпопуляции. Вероятно, этот тип регуляции является добавочным, дуб­лирующим путь регуляции пролиферации и дифференцировки В-клеток при помощи антител или при помощи Т-хелперов и Т-супрессоров.

Таким образом, многокомпонентность позволяет иммунной системе многократно дублировать свои основные функции, создавая тем самым большой «запас прочности» и большие компенсаторные возможности в плане защиты организма от повреждающего воздействия факторов внешней и внутренней среды.

Рекомендуемая литература:

На русском языке

основная:

1. Ройт А. «Иммунология», Москва, 2007

2. Хаитов Р.М. «Иммунология», Москва, 2000

3. Шортанбаев А.А., Кожанова С.В «Общая иммунология», Алматы, 2008

дополнительная:

1. Федосеев Г.Б. «Аллергология», Санкт-Петербург, 2007

2. Хацкий С.Б. «Аллергология в схемах и таблицах», Санкт-Петербург, 2001

3. Современные аспекты клинической пародонтологии// под ред. Дмитриевой Л.А., Москва, 2001.

4. Грудянов А.И. Пародонтология. Избранные лекции. Москва, 1997

5. Медуницын Н.В. «Вакцинология», Москва, 2004

На казахском языке

основная:

1. Шортанбаев А.А., Кожанова С.В. «Жалпы иммунология», Алматы, 2008

2. К.А. Жуманбаев «Клиникалык иммунология жэне аллергология», Караганды, 2008

дополнительная:

1. Балпанова Г.Т. «Трансплантациялық иммунитет», Алматы, 2002

2. Бижигитова Б.Б. «Комплемент жүйесі мен антигенді таныстырушы жасушалардың иммунды жауаптағы маңызы», Алматы, 2006

3. Мухамбетова С.Г., Каракушикова А.С., Кожанова С.В., Садвакасова Г.С., Балпанова Г.Т. «Иммунды статусқа баға берудің қазіргі әдістері», Алматы, 2005

Контрольные вопросы (обратная связь)

1. Система клеточного иммунитета, ее общая биологическая роль.

2. Основные этапы дифференцировки Т-клеток, интерогенность Т-лимфоцитов.

3. Последовательность появления маркеров на лимфоцитах тимуса.

4. Основные характеристики Т-хелперов, их функции.

5. Основные характеристики Т-супрессоров, их функции.

6. Основные характеристики Т-индукторов, их функции.

7. Основные характеристики Т-киллеров, их функции.

10