Подробности

Характеристика иммунокомпетентных клеток. Клетки иммунной системы разнообразны по фукциям, особенностям морфологии и гистогенеза. К ним относятся T и B лимфоциты, NK-клетки, макрофаги и моноциты, а также специфические тканевые иммунокомпетентные клетки.

Лимфоциты.

1. О-резервная популяция.

2. Т-лимфоциты – дифференцируются в тимусе, 70-90%, заселяют лимфатические узлы, селезенку, под влиянием антигенов образуют Т-лимфоциты и Т-клетки памяти. Для Т-лимфоцитов характерно наличие на плазмолемме особых рецепторов.

Различают Т-киллеры – клеточный иммунитет, обеспечивают лизис чужеродных и опухолевых клеток, их активация происходит под влиянием антигенов гистосовместимости на поверхности чужеродных генов;

Т-хелперы – стимулируют дифференцировку В-лимфоцитов, образование из них плазмоцитов и продукцию Ig (иммуноглобулинов), Т-хелперы имеют на поверхности рецепторы, которые связываются с белками на плазмолемме В-клеток и макрофагов, стимулируя Тх и макрофаги к пролиферации, продукции ИЛ (интерлейкинов), а В-клетки – к продукции антител;

Т-супрессоры - способны ингибировать активность Т-хелперов, В-лимфоцитов и плазмоцитов. Они участвуют в аллергических реакциях, подавляют дифференцировку В-лимфоцитов.

Одной из основных функций Т-лимфоитов является продукция цитокинов , которые стимулируют или тормозят влияние на клетки, участвующие в иммунном ответе.

3. Натуральные киллеры (NK-клетки) – образуют первую линию защиты против опухолевых и инфицированных вирусом клеток. Т-киллеры образуют вторую линию защиты, В-лимфоциты – основные клетки участвующие в гуморальном иммунитете, на плазмолемме имеют Ig, рецепторы для комплимента и Fc-рецепторы. Под воздействием антигена пролиферируют, дифференцируются в плазмоциты, активно синтезирующие антитела.

Развитие Т- и В-лимфоцитов.
1.СКК- пре-Т и пре-В - стволовые тотипотентные клетки.

2.Пре Т-клетки мигрируют в тимус, где пролиферируют, трансформируются в Т-лимфоциты, несущие характерные мембранные антигены CD4+ и CD8+, Тх, Тс, Тк. Часть подвергается апоптозу.

Дифференцировка Т-лимфоцитов: CD1 – маркер ранней фазы созревания Т-клеток в тимусе, далее на поверхности тимоцитов экспрессирутся CD4 и CD8, однако впоследствии CD4 исчезает и сохраняется только на популяции, переставшей экспрессировать CD8. CD4+ Т-хелперов. CD8+ экспрессируется у Т-киллеров и Т-супрессоров.

Дифференцировка В-лимфоцитов: из костного мозга. Способны синтезировать Ig, зрелые экспрессируют на клеточной мембране – функционируют как антигенспецифические реепторы. Дифференцированные В-лимфоциты поступают в периферические лимфоидные органы, где при действии антигенов происходят пролиферация и дальнейшая специализация В-лимфоцитов с образованием плазмоцитов и В-клеток памяти. IgM- первичный ответ, IgE и IgA – вторичный.
CD19 – маркер-антиген, присутствует на пре-В клетках в костном мозге. CD20- более поздние стадии.

Антигенезависимая пролиферация и дифференцировка – образование клеток, способных давать специфический тип иммунного ответа, благодаря наличию рецепторов на плазмолемме. Происходит в тимусе, костном мозге под влиянием спец факторов.

Антигензависимая пролиферация и дифференцировка – происходит при встрече с антигенами в периферических лимфоидных органах, при этом образуются эффекторные клетки и клетки памяти.

Взаимодействие клеток в иммунном ответе.

Клеточный иммунный ответ – при трансплантации органов и тканей, ифицировании вирусами, опухолях. Учавствуют Т-киллеры реагирующие с антигеном в комплексе с гликопротеинами MHC-I. Связывание Т-киллеров с мишенями ведет к высвобождению перфоринов (полимеризуются в плазматической мембране клетки-мишени, превращаются в трансмембранные каналы, которые делают мембрану проницаемой, что способствует гибели клетки.

Гуморальный иммунный ответ – макрофаги, Т-хелперы и В-лимфоциты. Попавший в организм антиген поглощается макрофагом. Распавшиеся фрагменты + MHC-II появляются на поверхности клетки – процесирование антигена. Далее происходит распознавание Т-хелперами комплекса антиген+молекулы MHC-II стимулирует выработку Ил-1 макрофагом. Под воздействием Ил-1 активируется и секретируется ИЛ-2 Т-хелперной клеткой. ИЛ-2- способствует пролиферации Т-хелперов и выработке В-клеток.

Активация В-лимфоцита происходит при взаимодействии антигена с Ig-рецептором на поверхности В-клетки. В-лимфоцит процессирует антиген и представляет его фрагмент в комплексе с MHC-II на клеточной поверхности. Т-хелпер узнает комплекс и секретирует Ил-2,4,5,6, под действием которых В-клетка размножается и дифференцируется с образованием плазматических клеток и клеток памяти. ИЛ-4 – активирует В-клетки, ИЛ-5- пролиферация В-клеток, ИЛ-6 – созревание В-клеток и превращение их в плазматические клетки, секретирующие антитела.

Т-супрессоры - подавляют способность лимфоцитов участвовать в выработке антител, таким образом обеспечивают иммунологическую толерантность.

Дифференцировка клеток плазматического ряда: плазмобласт (деконденсированный хроматин (эухроматин) и 1-2 ядрышка) --> проплазмоцит (хроматин в виде спиц колеса, ув АГ) --> плазмоцит (много цистерн грЭПР, заполненных Ig, не делятся и не двигаются. Синтез Ig происходи при иРНК на рибосомах грЭПР В-лимфоцитов.

Макрофаги. Естественный иммунитет: способность к фагоцитозу и синтез пищарительных ферментов (лизоцима, интерферона – передача антигена Т- и В-лимфоцитам).

1 стадия – стимулируют лимфоциты,

2- выработка антител и разрушение антигена. Фагоцитоз облегчается при антиген соединен с антителом или комплексом антигена с комлементом.

Участие тучных клеток и эозинофилов в именных реакциях. При первичном введении антигенов наблюдается повышение числа тучных клеток, их контакт с макрофагами и массовая дегрануляция (при соед антитела с IgЕ), при этом выделяются гистамин, серотонин, гепарин). Увеличивается содержание гистамина и количество эозинофилов.

Механизмы интеграции элементов иммунной системы. Эмбриональный период: желточный мешок-костный мозг (под контролем гормонов гипофиза и надпочечников). Циркуляция зависит также от взаимодействия лимфоцита с посткапиллярными венулами с высоким эндотелием. Медленный тип миграции: СКК, Т-, В-лимфоциты, заселяющие периферические лимфоидные органы. Быстрый характерен для постоянно циркулирующих клеток памяти: Т-лифмоциты. Рециркулирующие лимфоциты – при помощи рецепторов осуществляют проверку всех тканей организма.

Стволовая гемопоэтическая клетка, мигрирующая в тдемус, превращается (дифференцируется) под влиянием тимического микроокружения в Т-лимфоцит. Цель дифференцировки: 1) обучить распознаванию чужеродного материала, попавшего в организм, и его разрушению (т. е. осуществлению киллинг-эффекта); 2) создать толерантность по отношению к собственным (self) антигенам. Тимус играет главную роль в этих процессах, поскольку является тем органом, где происходит ан- тигеннезависимая дифференцировка Т-клеток и создание (генерирование) чрезвычайно разнообразного набора (репертуара) антиген-рас - познающих Т-клеточных рецепторов.
Вначале стволовая гемопоэтическая клетка попадает в корковую зону тимуса и превращается в ранний предшественник Т-лимфоцити. Фенотип этой клетки следующий: ТАГРР-альфа, бета +, CD3+ CD4-, CD8-, т. е. характеризуется наличием Т-клеточного распознающего рецептора, в составе которого имеются альфа- и бета-цепи, CD3 структура, но отсутствуют молекулы CD4 и CD8.
Далее, здесь же в корковой зоне тимуса, под влиянием тимического микроокружения, гормонов тимуса и, особенно, ИЛ-7 ранний предшественник Т-лимфоцита превращается в незрелый Т-лимфоцит, фенотип которого следующий: ТАГРР-альфа, бета +, CD3 + , CD4+, CD8 + . Набор таких мембранных структур говорит о том, что данная клетка способна: 1) распознать любой антиген с помощью ТАГРР-альфа, бета; 2) после распознавания передать сигнал внутрь клетки для ее активации с помощью CD3 структуры; 3) превратиться как в CD4+ (хелпер), так и в CD8+ (киллер) клетки при развитии эффекторного звена иммунного ответа.
На следующем этапе дифференцировки незрелый предшественник Т-лимфоцита переходит в мозговое вещество тимуса, где завершается тимический этап созревания. При этом происходят два важнейших события: 1) индуцируется толерантность к аутоантигенам; таким образом минимизируется возможность развития аутоиммунного заболевания; 2) происходит разделение Т-лимфоцитов на две субпопуляции: CD4+CD8- (хелперы) и CD4-CD8+ (киллеры) (не нужно забывать, что на их мембране сохраняются молекулы ТАГРР-альфа, бета и CD3). Этот этап также реализуется при важном участии ИЛ-7.
Покидая тимус, зрелые покоящиеся Т-лимфоциты, которые находятся в G(O) стадии клеточного цикла, расселяются в Т-зоны периферических лимфоидных органов. Такие Т-лимфоциты характеризуется следующими свойствами: 1) способностью распознавать чужеродные антигены, которые презентируются ему в виде пептида с помощью молекул ГКГ класса I и класса II, и развивать эфферентную часть иммунного ответа; 2) неспособностью распознавать большинство аутологичных антигенов, как в растворимой форме, так и в виде молекул на мембране клеток. Это главное препятствие на пути к развитию аутоиммунного ответа.
Часть Т-лимфоцитов, покидающих тимус, все же способна распознавать аутоантигены, однако такие Т-лимфоциты (и В-лимфоциты) либо подвергаются делеции (разрушению) в периферических органах, либо находятся в состоянии анергии (неспособности к активации и реализации эфферентной части иммунного ответа).
Т-Лимфоциты-хелперы (CD4+ клетки) представлены тремя субпопуляциями: т. н. нулевыми Т-хелперами (ТхО), которые дифференцируются в Т-хелперы 1-го типа (Тх1) и 2-го типа (Тх2). В этой дифференцировке основную роль играют ИЛ-12, ИЛ-2, гамма-интерферон, ИЛ-10, ИЛ-4, ИЛ-5.
Т-Лимфоцит-хелпер (CD4+ клетка) участвует в распознавании антигенного пептида, который презентируется с помощью молекул ГКГ класса II. В этом случае для активации Т-лимфоцита необходим дополнительный, костимуляционный, сигнал. Он. воспринимается специальной молекулой - CD28-, имеющейся на поверхности Т-хелпе- ра. Для передачи костимуляционного сигнала также есть специальная молекула - CD80, расположенная на мембране АПК. Если GD4+ Т- лимфоцит не получает костимуляционного сигнала, то наступает либо анергия Т-клетки, либо ее апоптоз (программированная смерть). Следует учитывать, что некоторые цитотоксические Т-лимфоциты также имеют на мембране молекулу CD4.
Т-Лимфоциты-киллеры (CD8+ клетки) участвуют в распознавании антигенного пептида, который презентируется с помощью молекул ГКГ класса I. В альфа-3-домене ГКГ класса I имеется специальное место (сайт) для связывания с молекулой CD8. Цитоплазматическая часть молекулы CD8 связана с тирозинкиназой (р56 (lck)). Связывание молекулы CD8, имеющейся на распознающей CD8+ клетке, является дополнительным, костимуляционным, сигналом, приводящим к активации CD8+ Т-клеток и превращению (дифференцировке) в цитотоксический Т-лимфоцит. Следует помнить, что основным активационным сигналом в любом Т-клеточном распознавании является контакт между ТАГРР и пептидом.
Как уже упоминалось, при взаимодействии CD4+ клетки и молекул ГКГ класса II АПК необходим дополнительный, костимуляционный, сигнал, который реализуется взаимодействием молекул CD28 (Т-клетка) и CD80 (АПК). При этом происходит взаимодействие еще нескольких адгезивных молекул, которые усиливают активацию клеток: 1) ICAM-1 (АПК) и LFA-1 (Т-клетка), в результате чего усиливается продукция ИЛ-1, гамма-интерферона и ОНФ; 2) LFA-3 (АПК) и CD2 (Т-клетка). CD2 известен как рецептор к эритроцитам барана, наличие которого на мембране Т-лимфоцита используется для постановки метода розеткообразования и подсчета, таким образом, количества Т-лимфоцитов. Его связывание с LFA-3 играет вспомогательную роль для реализации функций при связывании пары молекул LFA-1/ICAM-1.

Предшественники Т-лимфоцитов (пТ), образовавшиеся в костном мозге, мигрируют в тимус и заселяют его корковую зону .

Важную роль в этом процессе играют хемокины, выделяемые эпителиальными клетками тимуса и привлекающие пТ в этот орган. Для проникновения в тимус пТ должны преодолеть гемато-тимический барьер. Преодоление этого барьера основано на взаимном распознавании мембранных молекул пТ (протеогликан CD44, остатки гиалуроновой кислоты, β-интегрин и др.), молекул межклеточного матрикса, таких как фибронектин, и мембранных молекул барьерных клеток.

В субкапсулярной зоне коры тимуса из пТ образуются незрелые Т-лимфоциты , они проходят через несколько стадий дифференцировки прежде чем приобретут иммунокомпетентность и покинут тимус.

В коре тимуса интенсивно идет процесс размножения лимфоцитов. В среднем у человека за сутки образуется около 5х10 8 тимоцитов, тогда как покидают тимус за это же время лишь примерно 8х10 6 клеток. Таким образом, из тимуса выходит лишь около 3% вновь образованных клеток. Биологический смысл этого явления стал понятен сравнительно недавно. Он обусловлен селекцией клонов Т-лимфоцитов, способных взаимодействовать с собственными антигенами гистосовместимости.

Этапы внутритимусной дифференцировки от пТ до более зрелых Т-лимфоцитов, покидающих тимус, характеризуются изменением экспрессии фенотипических Т-клеточных маркеров. Основными из них являются поверхностные CD-антигены (дифференцировочные антигены).

Разные CD-антигены характерны как для определенных стадий дифференцировки, так и для функционально различных субпопуляций лимфоцитов.

CD-антигены представляют собой молекулы сложных белков, гликопротеидов, встроенные в плазматическую мембрану лимфоцитов. Так, для Т-хелперов фенотипическим маркером является белок CD4, для цитотоксических Т-лимфоцитов – CD8. Оба этих белка выполняют функцию корецепторов и участвуют в процессе распознавания антигенов.

Белок CD2 , который появляется на самых ранних этапах образования кортикальных тимоцитов, является общим маркером Т-лимфоцитов и выполняет функцию рецептора для эритроцитов барана. На выявлении этого рецептора основан ранее широко применявшийся тест спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана, позволяющий определить количество Т-лимфоцитов (Е-РОК).

Другим общим Т-лимфоцитарным маркером является белок CD3 , он играет важную роль в передаче сигнала в цитоплазму Т-лимфоцитов при контакте антигенраспознающих рецепторов Т-лимфоцитов с антигенными детерминантами.

В процессе дифференцировки Т-лимфоцитов параллельно с появлением новых CD-антигенов может происходить утрата некоторых старых. Таким образом, CD-антигены могут служить примером стадиоспецифических антигенов. Поэтому по CD-маркерам можно определять как количество Т-лимфоцитов и их субпопуляций, так и степень зрелости этих клеток.

Другим важным маркером дифференцировки Т-лимфоцитов является антигенраспознающий рецептор (ТКР) , также формирующийся на ранних стадиях дифференцировки тимоцитов в корковой зоне тимуса.

Фенотипические изменения поверхностных маркеров Т-лимфоцитов в процессе дифференцировки отражают индуцированные целым комплексом стимулов дифференцировочные изменения в клетках: перестройку и активацию определенных генов, синтетические процессы в клетках, приобретение ими определенных функциональных свойств.

К стимулам, под влиянием которых индуцируется дифференцировка Т-лимфоцитов, относятся, прежде всего, межклеточные взаимодействия тимоцитов с эпителиальными клетками тимуса, макрофагами и дендритными клетками с участием формирующихся ТКР и корецепторов, а также молекул адгезии.

Очень важную роль в этом процессе играют и гуморальные воздействия : гормоны тимуса и целый комплекс цитокинов, таких как ИЛ-7, ИЛ-3, ИЛ-1 и другие.

Предшественники Т-лимфоцитов, мигрировавшие в тимус из костного мозга, представляют собой лимфобласты, имеющие определенный набор поверхностных молекул, в частности, CD44, но лишенные маркеров дифференцировки – СD2, СД3, CD4 и СD8. Они заселяют верхнюю часть коры тимуса – субкапсулярную зону.

Взаимодействие пТ с эпителиальными клетками стромы субкапсулярной зоны приводит к экспрессии первого специфического маркера Т-клеток – белка CD2 . Тимоциты, имеющие этот маркер (CD2 +), находясь в тесном контакте с эпителиальными клетками-няньками (nurse cells), активно размножаются и начинают экспрессировать также белки CD3, CD4, CD8 и β-цепь ТКР. Их фенотип записывается следующим образом: CD2 + 3 + 4 ± 8 ± βТКР ± . Эти клетки перемещаются в более глубокие слои коры тимуса. Важную роль на этой стадии дифференцировки играют гормоны тимуса, в первую очередь тимопоэтин, а также цитокины ИЛ-3 и ИЛ-7.

В корковой зоне в результате перестройки и активации генов, кодирующих ТКР, начинается экспрессия обеих цепей ТКР. Параллельно налаживается полноценная экспрессия CD4 и CD8.

В коре тимоциты находятся в непосредственном контакте с кортикальными эпителиальными клетками, которые обладают разветвленными цитоплазматическими выростами, окружающими тимоциты. На эпителиальных клетках хорошо экспрессированы молекулы МНС I и II класса.

Эти межклеточные контакты индуцируют основные селекционные процессы, происходящие в коре тимуса . Полноценная экспрессия ТКР на поверхности кортикальных тимоцитов приводит к образованию огромного количества самых разнообразных по специфичности клонов CD4 + 8 + ТКР + Т-лимфоцитов.

Те клоны, рецепторы которых не комплементарны собственным белкам МНС (а их большинство), погибают в результате апоптоза (запрограммированная гибель клеток). Выживают только клоны, рецепторы которых комплементарны собственным белкам МНС . Эти Т-лимфоциты получают необходимые дифференцировочные сигналы, тем самым они избегают апоптоза и подвергаются дальнейшей дифференцировке. Таким образом происходит отбор клонов Т-лимфоцитов, способных работать в собственном организме (МНС-рестрикция).

Этот процесс называется положительной селекцией . После завершения положительной селекции выживает менее 5% кортикальных тимоцитов, они перемещаются в мезенхиму тимуса через кортико-медуллярную зону.

Каждая из этих клеток способна реагировать либо с белками МНС I класса, либо с белками МНС II класса. В процессе положительной селекции тимоциты, специфичные к белкам МНC I класса, сохраняют корецептор CD8 и перестают экспрессировать CD4. Эти клетки приобретают, таким образом, фенотип цитотоксических Т-лимфоцитов: CD2 + 3 + 8 + (CD8 +).

Тимоциты, специфичные к белкам МНС II класса, сохраняют корецептор CD4 и утрачивают CD8. Они приобретают фенотип Т-хелперов: CD2 + 3 + 4 + (CD4 +) . Так происходит формирование двух основных функционально различных субпопуляций Т-лимфоцитов.

В кортико-медуллярной зоне и в мезенхиме тимуса сохранившиеся в результате положительной селекции клоны Т-лимфоцитов под влиянием ряда цитокинов и тимических гормонов (в первую очередь тимозина), а также межклеточных взаимодействий проходят дальнейшие этапы созревания и подвергаются так называемой отрицательной селекции .

В норме иммунная система организма толерантна (терпима) к собственным антигенам (аутоантигенам). По современным представлениям толерантность к собственным антигенам как раз и является в значительной степени следствием процесса отрицательной селекции в тимусе.

На основании экспериментальных данных большинство исследователей пришли к выводу, что в кортико-медуллярной зоне и в мезенхиме тимуса образовавшиеся CD4 + и CD8 + Т-лимфоциты, еще недостаточно зрелые, вступают в контакт с макрофагами и дендритными клетками, которые «представляют» на своей поверхности собственные антигены организма (после фагоцитоза и пиноцитоза продуктов распада собственных клеток тимуса и попавших в тимус с кровотоком небольших аутологичных белковых молекул) в иммуногенной форме, то есть в комплексе с белками МНС I и II классов. Однако при взаимодействии Т-лимфоцитов с помощью ТКР с этими антигенами Т-клетки получают только один, специфический сигнал, в то время как для того, чтобы избежать апоптоза, они должны получить еще второй, костимулирующий сигнал. Кроме того, необходима экспрессия на поверхности тимоцитов белков Bcl-2 или Bcl-XL, которые являются продуктами соответствующих онкогенов и защищают клетки от апоптоза. Так как экспрессия этих белков и костимулирующих молекул на незрелых тимоцитах отсутствует или крайне незначительна, то имеющие высокоаффинные ксобственным антигенам ТКР клоны Т-лимфоцитов при контакте с этими антигенами, представленными в комплексе с белками МНС на поверхности АПК, подвергаются апоптозу и погибают.

Таким образом, Т-лимфоциты подвергаются апоптозу на всех этапах созревания в тимусе в результате отсутствия необходимых сигналов в виде межклеточных контактов (посредством взаимодействия с костимулирующими молекулами) или гуморальных ростовых факторов.

На этапах клональной селекции апоптоз играет важнейшую роль в устранении ненужных, не поддержанных положительной селекцией (МНС рестрикция) и аутореактивных (отрицательная селекция) клонов. В результате погибает значительное количество клонов Т-лимфоцитов, имеющих ТКР-рецепторы, высокоаффинные к собственным антигенам. Сохраняются и выходят в кровоток те клоны, ТКР-рецепторы которых обладают низкой аффинностью к собственным антигенам. В настоящее время мнение, что клональная делеция (отрицательная селекция) является ведущим механизмом формирования центральной естественной иммунологической толерантности, является общепринятым.

В конце 1990-х - начале 2000-х годов была открыта новая субпопуляция CD4 + Т-лимфоцитов, которые дифференцируются в тимусе в процессе отрицательной селекции в качестве альтернативы клональной делеции аутореактивных CD4 + Т-лимфоцитов с достаточно высокой степенью аффинности ТКР к собственным антигенам. У этих клеток при контакте с антигенами, представленными на поверхности АПК, повышается уровень фактора транскрипции FoxP3 (который регулирует транскрипцию генов, ответственных за дифференцировку Т-лимфоцитов и синтез ими цитокинов), возрастает экспрессия белка CD25 (рецептора к ИЛ-2), и они дифференцируются в регуляторные Т-лимфоциты (Трег. лимфоциты) с фенотипом CD4 + 25 + FoxP3 + . Эти клетки обладают супрессорной активностью по отношению к зрелым эффекторным Т-лимфоцитам той же специфичности, работающим на периферии (Тх1, CD8 + цитотоксическим Т-лимфоцитам).

Большинство Трег. лимфоцитов являются аутореактивными клетками, они подавляют аутоиммунные процессы, в которых участвуют эффекторные Т-лимфоциты, имеющие ТКР той же специфичности. Благодаря этому Трег. лимфоциты играют важную роль в механизмах периферической толерантности . Это доказывают результаты экспериментальных исследований на животных, которые продемонстрировали, что Т-лимфоциты с фенотипом CD4 + 25 + FoxP3 + подавляют развитие аутоиммунных заболеваний, таких как экспериментальный аллергический энцефаломиелит, экспериментальный аутоиммунный колит, эксперментальный аутоиммунный диабет.

Необходимо заметить, однако, что, по-видимому, не все аутоантигены организма попадают в тимус и участвуют в процессе отрицательной селекции. Так, в частности, не попадают в тимус многие органоспецифические антигены. Поэтому определенное количество аутореактивных клонов избегает гибели в тимусе и поступает на периферию. Работа этих клонов в норме блокируется периферическими механизмами толерантности.

Выжившие после отрицательной селекции клоны CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов покидают тимус и мигрируют в периферические лимфоидные органы, где заселяют тимусзависимые зоны и подвергаются при встрече с соответствующими антигенами антигензависимой дифференцировке.

Выжившие в результате положительной и отрицательной селекции в тимусе CD4+ и CD8+ Т-лимфоциты, а также CD4 + 25 + FoxP3 Трег. лимфоциты, мигрирующие из тимуса, не являются еще функционально зрелыми клетками. Они представляют собой продукт антигеннезависимой дифференцировки в тимусе. Эти клетки, еще не встречавшиеся с антигенами, принято называть «наивными», или «непримированными », лимфоцитами, они являются предшественниками зрелых эффекторных Т-лимфоцитов.

Схема антигеннезависимой дифференцировки Т-лимфоцитов представлена на рис. 28.

В-клеточная активация

Рис. 3-20. В-клеточный рецепторный комплекс.

В эмбриогенезе человека первые В-лимфоциты появляются в печени и затем в костном мозге. После рождения В-клеточный иммунопоэз проис­ходит в основном в костном мозге, где В2-лимфоциты проходят несколько последовательных стадий: лимфоидная клетка-предшественник -> ранняя про-В-клетка -> поздняя про-В-клетка большая пре-В-клетка -> малая

пре-В-клетка -» незрелая В-клетка зрелая В-клетка.

Подсчитано, что в итоге 1012 В-лимфоцитов и происходящих из них плазматических клеток у человека синтезируют около 102() молекул имму­ноглобулинов (антител) в свободной и мембанной форме и большинство из них находится в сыворотке.

В становлении В-клеток в костном мозге главную роль играет форми­рование полноценного ВСК. В процессе развития, дифференцировки и функционирования судьба В-клетки определяется количеством и каче­ством сигналов, получаемых через ВСК. Так же, как в тимусе, в отношении Т-лимфоцитов в костном мозге после стадии общего лимфоидного пред­шественника запускается процесс перегруппировки генов иммуноглобу­линов.

Легкие и тяжелые цепи иммуноглобулинов кодируются генами, рас­положенными па разных хромосомах (см. рис. 3-23). Гены, кодирующие тяжелую цепь, находятся на хромосоме 14 и включают большую группу У-генов (с V-, В- и ]-сегментами) и С-гены (кодируют константые домены молекулы иммуноглобулина). Гены, кодирующие легкую цепь к, картиро­ваны на хромосоме 2, гены легкой цепи X картированы на хромосоме 22. Перестройка генов иммуноглобулинов происходит аналогично перестройке генов ТСК (рис. 3-22).

В стадии ранней про-В-клетки экспрессируются гены, активирующие рекомбинацию (КАС1 и КАС2), и происходит перегруппировка генов тяже­лых цепей ВСК. Эта стадия характеризуется синтезом ц-цепей и их перво­начальным появлением в цитоплазме клетки (цитоплазматическая ц-цепь), а затем на ее мембране (мембранная |х-цепь) в форме пре-В-клеточного рецептора, состоящего из полноценной р-цепи и суррогатной легкой цепи, лишенной У-региона. Суррогатная цепь состоит из двух полипепитдов, обо­значаемых как А5 (С0179Ь) и У-пре-В (С0179а). Подобного рода пре-ТСК формируется при развитии Т-лимфоцитов.

У человека выявлена мутация гена СБ179Ь, приводящая к нарушению развития В-клеток и развитию синдрома агаммаглобулинемии. При отсут­ствии Х5-цепи нарушается дифференцировка про-В-клеток до стадии пре- В-лимфоцитов. По мере созревания В-клеток экспрессия генов СБ179а и СВ179Ь заканчивается.

Рис. 3-22. Схема перегруппировки генов тяжелой и легких цепей В-клеточного рецептора [СМаре! Н„ 2006].

Важную роль в развитии и функционировании ВСК играют субъединицы 1§а (СБ79а) и 1§(3 (С079Ь). Обе субъединицы появляются на поверхности клетки до экспрессии тяжелой р-цепи.

1§а и 1§р, помимо внеклеточного и трансмембранного домена, имеют цитоплазматический домен с консерва­тивным мотивом 1ТАМ. Эти субъединицы связаны между собой дисуль- фидной связью (между цистеинами, расположенными во внеклеточных доменах) в гетеродимеры. Два таких гетеродимера осуществляют транс- дукцию сигнала.

Известны иммунодефициты, в патогенезе которых важную роль играет дефект генов, кодирующих данные субъединицы. Нулевая мутация 1§а приводит к полной блокаде дифференцировки В-лимфоцитов со стадии про-В-клеток до стадии пре-В-лимфоцитов. Важно, что последователь­ность экспрессии и сборки ВСК определяет различные стадии развития В-клеток. В отсутствие экспрессии пре-ВСК невозможен переход про-В- клеток в пре-В-клетки. Такие клетки подвергаются апоптозу. Появление пре-В-рецептора на мембране клетки сопровождается инактивацией генов ВАС и интенсивной клеточной пролиферацией.

При переходе про-В-клеток в пре-В-клетки 1§а-1§р-гетеродимер уча­ствует в запуске аллельного исключения, клонального расширения и пере­группировки генов легкой цепи. В стадии пре-В-клетки вновь экспресси­руются гены КАС1 и КАС2Ч что необходимо для перестройки генов легкой цепи и окончательного формирования ВСК.

После перестройки генов легкой цепи на В-клетке экспрессируется полноценный ВСК, содержащий легкую (к- или Х-) цепь, р-цепь и 1§а-1^р- гетеродимер. Эту стадию развития называют незрелым Б-лимфоцитом. 1§М+ В-клетки наиболее чувствительны к развитию толерантности.

В последней стадии развития В-лимфоцита появляется дополнительная экспрессия 1§Б. Перед экспрессией 1§Ю происходит выбраковка ауто­агрессивных клонов В-лимфоцитов, взаимодействующих с высоким аффиннитетом с аутоантигенами. Этот механизм называется делецией аутоагрессивных клонов. Зрелые В-лимфоциты с полноценным анти- генраспознающим ВСК покидают костный мозг и мигрируют в перифери­ческие органы иммунной системы, где распознают родственный антиген и вступают в стадию В-клеточного иммуногенеза, заканчивающегося син­тезом антител. Как таковые В-лимфоциты (подавляющее большинство) не вырабатывают антител, но они служат предшественниками плазматических клеток, выполняющих эту функцию.

Кроме ВСК, в процессе дифференцировки В-клетки экспрессируются другие молекулы, необходимые для полноценного распознавания антигена и взаимодействия с другими клетками (см. рис. 3-22).

Зрелые В-лимфоциты мигрируют в периферические лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенку), где формируют первичные фолликулы. В этих структурах В-лимфоциты взаимодействуют с ФДК, представляющими длительное время на своей поверхности через Рс-рецепторы комплексы «антиген-антитело», обычно содержащие также компоненты комплемента. В-лимфоциты непосредственно контактируют с ФДК и распознают анти­ген через специфический ВСК. ВСК с антигенной молекулой перемещается внутрь В-лимфоцита, подвергается процессингу, и антигенная детерминан­та, встроенная в молекулу НЬА класса II, транспортируется на клеточную мембрану. Для дальнейшей дифференцировки В-клеток необходимо взаи­модействие с Т-хелперами.

В пролиферирующих центробластах происходит дополнительный про­цесс формирования разнообразия антител в результате соматической гипермутации в уже перестроенных У-генах иммуноглобулинов. Суть соматической гипермутации заключается в возникновении точечных мута­ций в У-областях генов иммуноглобулинов. В гипермутации участвует фермент - индуцированная активацией цитидиндезаминаза, (АГО; англ. Ас1:1уа&оп-1пс1исес1 суШте Веат1пазё) - заменяющая основание цитидин на урацил в молекуле ДНК. Этот фермент экспрессируется при взаимодей­ствии СЮ40 и СЭ40Ь. При дефиците АГО нарушено переключение класса иммуноглобулинов с развитием тяжелого иммунодефицита (см. табл. 3-3, раздел 11.2). Затем центробласты мигрируют в светлую зону гермина­тивного центра, где они взаимодействуют с ФДК. Лучше выживают те В-лимфоциты, чей ВСК связывается с презентируемым ФДК антигеном с большей аффинностью. Таким образом происходит антигензависимая позитивная селекция В-лимфоцитов.

Взаимодействие В-клеток с Т-хелперами индуцирует Т-зависимое пере­ключение изотипа иммуноглобулинов (рис. 3-23). Переключение изотипов антител в наивных 1§М+1§Э~ В-клетках происходит за счет рекомбинации,

Герминативный центр

при которой УЩ-гены соединяются с другим Сн-геном. Затем проис­ходит делеция ДНК между точками рекомбинации внутри повторяющихся последовательностей, известных как $мИск (5)-регионы и вырезаемых как циркулярные ДНК. В результате этих перестроек происходит переключение выработки с 1§М-антител на 1§С-, 1§Е- или 1§А-антитела той же специфич­ности.

При мутации гена, кодирующего лиганд СБ40, переключения изотипов иммуноглобулинов в В-лимфоцитах не происходит и развивается иммуно­дефицит с повышением уровня 1§М (гипер-1§М-синдром) и отсутствием других классов иммуноглобулинов. Такие больные чувствительны к пио- генным инфекциям и требуют введения иммуноглобулинов других классов (см. раздел 11.2). Цитокины участвуют во всех этапах дифференцировки В-лимфоцитов, в том числе в переключении изотипов иммуноглобулинов (рис. 3-24).

Конечная стадия дифференцировки В-лимфоцита - плазматическая клетка. На мембране плазматической клетки не экспрессируются иммуно­глобулиновые рецепторы, НЬА класса II и другие молекулы, характерные для В-лимфоцитов. Плазмоциты активно синтезируют и секретируют

Плазматические клетки

В процессе дифференцировки Т-лимфоцитов выделяют два основных этапа (как Вы помните, такие же два этапа выделяют в процессе дифференцировки В-лимфоцитов):

1. Антигеннезависимая дифференцировка – происходит постоянно в тимусе.

2. Антигензависимая дифференцировка – происходит в периферических органах иммунной системы только при контакте Т-лимфоцита с антигеном.

АНТИГЕННЕЗАВИСИМАЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКА Т-ЛИМФОЦИТОВ

Родоначальной клеткой Т-лимфоцитов, как и всех клеток крови, является полипотентная стволовая гемопоэтическая клетка. Её маркером является CD 34. Справочную информацию о CD смотри в конце учебно-методической рекомендации.

Ранние предшественники Т-лимфоцитов мигрируют из костного мозга в тимус, где происходит антигеннезависимая дифференцировка Т-клеток под влиянием «клеток нянек», эпителиальных клеток тимуса, а так же гормонов тимуса (α- и β-тимозины, тимулин /сывороточный фактор тимуса/, тимопоэтин, тимический гуморальный фактор). Самыми ранними маркерами тимоцитов являются CD7, CD2. В тимусе Т-лимфоциты дифференцируются в иммунокомпетентные клетки и приобретают важную способность к распознаванию антигена. На их наружной мембране появляется (экспрессируется) особый рецептор - Т- клеточный рецептор (ТКР, англ. - TcR, T-cell receptor) для антигена. Причем для каждого антигена (эпитопа) в организме предназначен отдельный лимфоцит или его клональные дочерние лимфоциты-потомки, которые имеют специфичный антигену TcR. Тимоциты одновременно с TcR в процессе дифференцировки приобретают CD3, который тесно связан с Т-клеточным рецептором. CD3 необходим для передачи сигнала от ТКР в цитоплазму. На поверхности тимоцитов появляются также молекулы CD8 и CD4. Это двойные позитивные клетки, т.е. их фенотип (ТКР+, CD3+, CD4+, CD8+) и они

Место связывания антигенаКафедра клинической иммунологии с аллергологией являются молодыми тимоцитами.

По своему строению молекулы TcR (ТКР) напоминают иммуноглобулины (Fab-фрагмент) и состоят из альфа- и бета- цепей (TcR αβ их подавляющее большинство) или гамма- и дельта- цепей (TcR γδ). αβ- и γδ – формы TcR весьма сходны по структуре. Каждая цепь ТКР состоит из двух областей (доменов): наружный вариабельный (V) , второй – константный (С). Отдельные гены кодирующие всю вариабельную область (V) α и

β цепей TcR отсутствуют. Фрагменты вариабельных доменов кодируются тремя группами генов обозначаемых V, D, J. В клеточном геноме гены, кодирующие V-, J- и D-сегменты вариабельной области, представлены в виде многочисленных вариантов. Именно различные сочетания V-, J- и D-сегментов V области, образующиеся

в процессе генной перестройки, называемой реаранжировкой, обеспечивают разнообразие молекул ТКР.

Таким образом, ограниченное число генов (около 400) может кодировать рецепторы для почти бесконечного числа антигенов (многих миллионов). Причем различные комбинации генов V, D, J –сегментов - это только один из способов достижения многообразия антигенных рецепторов Т-лимфоцитов.

Основная функция зрелых Т-лимфоцитов – распознавание чужеродных антигенных пептидов в комплексе с собственными антигенами главного комплекса гистосовместимости (ГКГС) на поверхности антигенпрезентирующих клеток или на поверхности любых клеток-мишеней организма. Для выполнения этой функции Т-лимфоциты должны быть способны распознавать собственные антигены ГКГС. В то же время, Т- клетки не должны распознавать аутоантигены самого организма, связанные с собственными антигенами ГКГС.

В связи с этим в тимусе молодые тимоциты проходят селекцию («отбор»), TcR которых соответствует вышеуказанным условиям.

Суть позитивной и негативной селекции состоит в следующем (см. рисунок на титульном листе):

Позитивная селекция. Т-лимфоциты, ТКР которых обладает способностью распознавать HLA (молекулы ГКГС) стромальных клеток тимуса, выживают, а если нет – то гибнут путем апоптоза. Позитивная селекция – поддержка избирательной выживаемости. Таким образом, выживают только лимфоциты способные

распознавать собственные HLA! И эта способность в последующем является важной в функционировании Т- клеток.

Кроме этого в тимусе погибают путем апоптоза аутореактивные лимфоциты (лимфоциты имеющие ТКР к антигенным детерминантам собственных тканей). Важно, что при контакте с эпителиоидными клетками тимуса Т-лимфоциты, реагирующие на «своё», разрушаются путем запуска апоптоза (запрограммированной

клеточной смерти при активации через CD95 – Fas рецептор). Это отрицательная селекция. В итоге, исчезают аутореактивные клоны клеток и возникает толерантность (неотвечаемость) к «своему». В тимусе около 95 – 97% лимфоцитов погибают в результате процесса селекции.

В последующем одна из молекул CD4 или CD8 утрачивается и клетки становятся зрелыми. Клетки сохранившие CD4 являются Т-хелперами (Тh) и их ТКР распознает HLA II класса, а сохранившие CD8 – цитотоксическими Т-лимфоцитами и их ТКР обладает способностью распознавать HLA I класса. Из тимуса

На одном Т-лимфоците только один вариант рецептора и только к одному антигену.

TcR прочно связан с CD3.Кафедра клинической иммунологии с аллергологией, они мигрируют в периферические лимфоидные органы, где заселяют преимущественно Т-зависимые зоны. В частности в лимфоузлах – паракортикальную. Зрелые лимфоциты рециркулируют.

Таким образом, АНТИГЕННЕЗАВИСИМАЯ дифференцировка Т-лимфоцитов включает в себя пролиферацию, приобретение специфических маркеров Т-лимфоцитами и образование дифференцированных, зрелых субпопуляций, способных осуществлять характерные для той или иной субпопуляции функции

(индукция иммунного ответа, его регуляция, цитотоксичность). В процессе антигеннезависимой дифференцировки образуются лимфоциты, которые генетически детерминированы к взаимодействию с определенным антигеном и иммунному ответу на этот антиген.

АНТИГЕНЗАВИСИМАЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКА Т-ЛИМФОЦИТОВ

Антигензависмая дифференцировка происходит в периферических органах иммунной системы, если Т- лимфоцит провзаимодействовал с антигеном. Начинается она с момента распознавания антигена и заканчивается образованием клона лимфоцитов, способных оказывать специфическое действие как по отношению к антигену, так и к другим иммунокомпетентным клеткам, вступившим во взаимодействие с антигеном. Причем хелперы и цитотоксические лимфоциты распознают антиген по разному. Так,

ХЕЛПЕРЫ (CD4–клетки) распознают АНТИГЕН в комплексе с HLA II КЛАССА, КИЛЛЕРЫ

(CD8-клетки) - в комплексе антиген с HLA 1 КЛАССА. Распознавание антигена Т-хелпером является центральным процессом, как в гуморальном иммунном ответе, так и в усилении клеточной формы иммунного ответа.

Специфическими МАРКЕРАМИ для ВСЕЙ ПОПУЛЯЦИИ Т-ЛИМФОЦИТОВ являются имеющиеся на наружной мембране этих клеток антигены CD 3. (Раньше использовался маркер CD 2 - рецептор для эритроцитов барана, что не совсем корректно. Параметры CD антигенов смотри в приложении.)

Маркер Т-лимфоцитов - структура, которая свойственна только Т-лимфоцитам (всем

субпопуляциям Т-лимфоцитов) – CD3.

СУБПОПУЛЯЦИИ ЛИМФОЦИТОВ:

Тh лимфоциты. Примерно половина из числа циркулирующих Т-лимфоцитов несут на своей поверхности антиген CD4 . Эти Т-лимфоциты функционируют как ХЕЛПЕРЫ, то есть помощники (от англ. To help - помогать), «включающие» популяцию В-лимфоцитов в процесс выработки антител, а Т-эффекторы – в реализацию клеточного иммунитета. Т-хелперы опосредуют свою функцию гуморальными факторами - цитокинами, которые синтезируются этими лимфоцитами в ответ на антигенный стимул.

Недостаточность хелперной функции Т-лимфоцитов, наблюдаемая при синдроме приобретенного иммунодефицита (СПИД, одной из важнейших мишеней ВИЧ являются Т-лимфоциты хелперы), приводит к «неотвечаемости» организма на антигенную стимуляцию, что, в конечном итоге, способствует персистенции в организме человека микроорганизмов, развитию злокачественных новообразований и является причиной летального исхода.

Т-хелперы (Th) – стимулируют пролиферацию и дифференцировку как Т-, так и В-лимфоцитов, выделяя цитокины. В зависимости от того, какие цитокины они продуцируют (в зависимости от цитокинового профиля) среди них различают:

Th1 (Т-хелперы первого типа), выделяют ИЛ-2 и γ-интерферон, и в итоге обеспечивают реакции Т-клеточного иммунитета – стимулируют иммунный ответ против внутриклеточных бактерий, противовирусный, противоопухолевый, трансплантационный иммунитет.

Th2 (Т-хелперы второго типа), секретируют ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-13 и стимулируют синтез антител, способствуют развитию гуморального иммунного ответа против внеклеточных бактерий, их токсинов, а также образование IgE-антител.

Между Th1 и Th2 существует антагонизм: при повышении активности одних, угнетается функция других. В итоге преобладает Т-клеточный (Th1Ø T киллеры) или В-клеточный (Th2 Ø В-лимфоциты Ø

Все Т- Лимфоциты CD3+

СD4+ - на Т-хелперах

CD8+ - на Т-цитотоксических

На активированных Т-лимфоцитах появляются рецепторы для

ИЛ-2, HLA-DR антигены, рецептор к трансферрину (CD71).

У здоровых людей Т-лимфоциты (CD3+) составляют

60- 80% всех лимфоцитов крови.

Дата добавления: 2014-12-12 | Просмотры: 4308 | Нарушение авторских прав