Неспецифические факторы защиты организма

Антигены и их общая характеристика. Антигенная структура бактериальной клетки и вирусов. Принципы п олучения бактерийных антигенов. Иммуноглобулины. Характеристика основных класов. Структура иммунной системы (Т- и В-системы). Взаимодействие клеток в иммунном ответе. Механизм антибактериального и антивирусного иммунитета.

 

Антигены и их общая характеристика.

 

Антигены – это биополимеры, естественные  или синтетические соединения, которые распознаются  лимфоидными клетками и способные вызывать иммунный ответ. Последний может проявляться  синтезом антител, гиперчувствительностью, иммунологической памятью, иммунологической толерантностью. Из определения следует, что антигены характеризуются двумя взаимосвязанными свойствами:  избирательно взаимодействуют со специализированными рецепторами лимфоцитов (антигенная специфичность) и тем самым вызывают синтез антител, и реагируют с ними. Антигенами являются белки, некоторые естественные и синтетические полипептиды, полисахариды и их комплексы с белками, липидами, нуклеиновые кислоты. Таким образом, антигены – это органические вещества микробного, растительного и животного происхождения, а также полученные синтетическим путем.

 

Основные свойства веществ – антигенов

      1. Химический состав. Вещества со сложным химическим строением имеют значительную антигенность. Наиболее выраженные антигенные  свойства присущие белкам. Теоретически с 20 основных аминокислот можно построить 1020  разных за антигенными свойствами полипептидов.

      2. Генетическая инородность. Известно, что каждый индивидуум имеет свой индивидуальный набор генов, а значит свой набор макромолекул – белков-антигенов. Иммунная система является тем цензором, контролером, который не допускает в организм вещества с другой генетической программой и следит за генетическим составом своей внутренней среды. В связи с чем существовало такое определение антигенов  – это вещества, которые несут на себе признаки инородной генетической информации.

Вещество является антигеном для данного вида, если она генетически инородная для её лимфоидной системы. Степень инородности является важным фактором иммуногенности антигена. Вещества, очень подобные по своей химической структуре к собственным веществам организма, являются слабыми антигенами. Вещества, которые выполняют у разных организмов одну и ту же функцию – также плохие  антигены (гемоглобин, инсулин и др.).

      В то же время в собственном организме есть вещества и ткани, которые в период эмбрионного развития не контактировали с лимфоидной тканью, а тому лимфоидная система не “знает” об их существовании. И если при определенных патологических процессах эти вещества попадают в кровь, лимфоидная система реагирует на них как на инородные (хрусталик глаза, щитообразная железа, мозговая ткань, сперматозоиды, казеин и др.). Такие вещества являются антигенными для собственного организма и называются аутоантигенами. Кроме того, разнообразные процессы в организме могут приводить к частичным изменениям молекул собственного организма (вирусы, яды, химические вещества, ионизирующая радиация, температурный фактор), и они также становятся антигенами.

3. Макромолекулярность. Чем больше молекулярная масса вещества, чем более сложная ее структура, тем лучшим антигеном она является. Как правило, у хороших антигенов молекулярная масса составляет  десятки тысяч дальтон. Чем больше на поверхности антигену разнообразных конечных остатков аминокислот (-СООН, -ОН, –SО3Н),  моно- и дисахаров, так называемых детерминантных групп, тем лучшие антигенные свойства он  имеет.

4. Специфичность антигена. Как правило, любой антиген состоит из двух частей: высокомолекулярного носителя, который обеспечивает макромолекулярнисть, молекулярную массу (это белок или полисахарид) и детерминантной группы (эпитопа), от которой зависит специфичность антигена. На одном носителю может быть много эпитопов, и на каждый из них синтезируются отдельные антитела.

5. Большое значение для антигенных свойств вещества имеет стабильность конструкции молекулы, ее жёсткость. 

 

Рис. 1. Схематическое строение антигена.

 

 

 

В состав микроорганизмов входят белки, полисахариды, соединения белков с полисахаридами и липидами, нуклеиновые кислоты. Сложностью химического строения  бактерий  обусловлена их мозаичность в антигенном отношении. В бактериальной клетке находятся  разнообразные антигены и гаптены.

 

Антигенная структура бактериальной клетки и вирусов.

      В бактериальных клетках различают: соматический – О, жгутиковый – Н и капсульный К антигены, каждый из которых стимулирует синтез специфических антител.

Соматический О-антиген. Ранее полагали, что О-антиген заключен в содержимом клет­ки, ее соме, поэтому и назвали его соматическим антигеном. Впоследствии оказалось, что этот антиген связан с бактериальной клеточной стенкой. О-антиген грамотрицательных бактерий связан с ЛПС клеточной стенки. Детерминантными группами этого сложного комплексного антигена являются концевые повторяющиеся звенья полисахаридных цепей, присоединенные к ее основной части. Состав Сахаров в детерминантных группах, так же как и их число, у разных бактерий неодинаковы. Чаще всего в них содержатся гексозы (галактоза, глюкоза, рамноза и др.), аминосахар (N-ацетилглюкозамин). О-антиген термостабилен: он сохраняется при кипячении в течение 1—2 ч, не разрушается после обработки формалином и этанолом. При иммунизации животных живыми культурами, имеющими жгути­ки, образуются антитела к О- и Н-антигенам, а при иммунизации кипяченой культурой образуются антитела только к О-антигену.

К-антигены (капсульные). Эти антигены хорошо изучены у эшерихий и сальмонелл. Они, так же как О-антигены, тесно свя­заны с ЛПС клеточной стенки и капсулой, но в отличие от О-ан-тигена содержат главным образом кислые полисахариды: глю-куроновую, галактуроновую и другие уроновые кислоты. По чувствительности к температуре К-антигены подразделяют на А-, В- и L-антигены. Наиболее термостабильными являются А-антигены, выдерживающие кипячение более 2 ч, В-антигены выдерживают нагревание при температуре 60 °С в течение часа, а L-антигены разрушаются при нагревании до 60 °С.

К-антигены располагаются более поверхностно, чем О-антигены, и часто маскируют последние. Поэтому для выявления О-антигенов необходимо предварительно разрушить К-анти­гены, что достигается кипячением культур. К капсульным анти­генам относится так называемый Vi-антиген. Он обнаружен у брюшнотифозных и некоторых других энтеробактерий, обла­дающих высокой вирулентностью, в связи с чем данный антиген получил название  антигена   вирулентности.

Капсульные антигены полисахаридной природы выявлены у пневмококков, клебсиелл и других бактерий, образующих выра­женную капсулу. В отличие от группоспецифических О-анти­генов они часто характеризуют антигенные особенности опреде­ленных штаммов (вариантов) данного вида, которые на этом основании подразделяются на серовары. У сибиреязвенных бацилл капсульный антиген состоит из полипептидов.

Жгутиковые Н-антигены. Как видно из названия, эти антигены входят в состав бактериальных жгутиков. Н-антиген представляет собой белок флагеллин. Он разрушается при нагревании, а после обработки фенолом сохраняет свои антигенные свойства.

Антигены бактериальных токсинов. Токсины бактерий обладают полноценными антигенными свойствами в том случае, если они  являются  растворимыми  соединениями  белковой  природы.

Ферменты, продуцируемые бактериями, в том числе факторы патогенности, обладают свойствами полноценных антигенов.

Протективные антигены. Впервые обнаружены в экссудате пораженной ткани при сибирской язве. Они обладают сильно выраженными антигенными свойствами, обеспечивающими иммунитет к соответствующему инфекционному агенту. Протективные антигены образуют и некоторые другие микроорганизмы при попадании в организм хозяина, хотя эти антигены не являются их постоянными компонентами

Знание антигенного строения бактерий необходимо для серологической идентификации микробной культуры, получение вакцинных препаратов, диагностических и лечебно-профилактических сывороток.

 

Схема антигенного строения бактерии

 

 

Антигены вирусов. В каждом вирионе любого вируса содержатся различные антигены. Один из них является вирусспецифическим. В состав других антигенов входят компоненты клетки хозяина (липиды, углеводы), которые включаются в его внешнюю оболочку. Антигены простых вирионов связаны с их нуклеокапсидами. По своему химическому составу они принадлежат к рибонуклеопротеидам или дезоксирибонуклеопротидам, которые являются растворимыми соединениями и поэтому обозначаются как S-антигены (solutio — раствор). У сложноорганизованных вирионов одни антигенные компоненты связаны с нуклеокапсидами, другие — с гликопротеидами внешней оболочки. Многие простые и сложные вирионы содержат особые поверхностные V-антигены — гемагглютинин и фермент нейраминидазу. Антигенная специфичность гемагглютинина у разных вирусов неоди­накова. Данный антиген выявляется в реакции гемагглютинации или ее разновидности — реакции гемадсорбции. Другая особенность гемагглютинина проявляется в антигенной функции вызывать образование антител — антигемагглютининов и вступать с ними в реакцию торможения гемагглютинации (РТГА) .

Вирусные антигены могут быть группоспецифическими, если они обнаруживаются у разных видов одного и того же рода или семейства, и типоспецифическими, присущими отдельным штаммам одного и того же вида. Эти различия учитываются при идентификации вирусов.

Наряду с перечисленными антигенами в составе вирусных частиц могут присутствовать антигены клетки хозяина. Так, например, вирус гриппа, выращенный на аллантоисной оболочке куриного эмбриона, реагирует с антисывороткой, полученной к аллантоисной жидкости. Этот же вирус, взятый из легких инфицированных мышей, реагирует с антисывороткой к легким данных животных и не реагирует с антисывороткой к аллантоисной жидкости.

 

Гетерогенные антигены (гетероантигены). Общие антигены, обнаруженные у представителей различных видов микроорганизмов, животных  растений, называют гетерогенными. Например, гетерогенный антиген Форсмана содержится в белковых структурах органов морской свинки, в эритроцитах барана и сальмонеллах.

Существование общих гетероантигенов у животных и паразитирующих в их организме микроорганизмов можно рассматривать как следствие антигенной мимикрии паразита, т. е. способности разных патогенных микроорганизмов маскироваться в организме за счет общих антигенов. В результате подобной маскировки клетки иммунной системы организма недостаточно активно отвечают синтезом антител на инфекцию данными патогенными агентами.

Перекрестно реагирующие антигены (ПРА) обнаружены у ряда микроорганизмов и в тканях человека. К ним относится антиген слизистой оболочки кишечника человека, в частности у больных язвенным колитом, и общий антиген энтеро-бактерий. Гемолитические стрептококки группы А содержат ПРА, общие с аутоантигенами миокарда и клубочков почек, с чем связывают их способность провоцировать ревмокардит и гломерулонефрит. ДНК-содержащие вирусы и ядра клеток организма человека также несут в себе ПРА. Для паразита ПРА играют защитную роль, для организма хозяина они могут стать пусковым механизмом  аутоиммунного  заболевания.

 

Главный комплекс гистосовместительности (ГКГ)

 

Главный комплекс гистосовместительности (ГКГ) – это система генов, которая контролирует синтез антигенов,  что определяют несовместимость тканей при пересадках и индуктируют реакции отторжения трансплантантов. Эти антигены выполняют в организме и другие биологически важные функции. Они являются маркерами дифференциации Т-лимфоцитов, они содержатся на клетках-мишенях цитотоксических Т-лимфоцитов, размещаясь на В-клетках и макрофагах, обусловливают их взаимодействие с Т-хелперами. Продукты ГКГ выполняют функцию резервной генетической информации для воссоздания многообразия, образования С3-конвертаз, принимают участие в разнообразных иммунологических процессах.

      Поверхностные структуры цитомембран клеток, которые индуктируют реакции отторжения трансплантанта, получили название антигенов гистосовместительности, а гены, которые их кодируют – генов гистосовместительности – Н-генов (histocompatibility).

Гены первого и второго классов главного комплекса гистосовместительности (разные алели) кодируют лейкоцитарные антигены (HLA) двух классов. Антигены первого класса ГКГ размещены практически на всех клетках организма. Антигены второго класса ГКГ размещены на В-лимфоцитах, макрофагах, дендритных клетках, входят в состав рецепторов Т-хелперов, принимают участие в иммунном ответе,  клеточном распознавании и взаимодействии клеток иммунной системы.

 

Генетическая карта  главного комплекса  гистосовместимости

 

Учение о главном комплексе гистосовместимости (ГКГ) является стержневым в фундаментальной и прикладной иммунологии. Выше уже неоднократно упоминалось о молекулах ГКГ, в частности, при описании особенностей презентации чужеродного материала для распознавания Т-лимфоцитам при развитии иммунного ответа. Роль молекул ГКГ чрезвычайно важна. Набор этих молекул для каждого человека абсолютно специфичен, они делают нас индивидуальными во многих отношениях, вплоть до поведенческих реакций.

Первые работы, свидетельствующие о том, что у млекопитающих существуют гены, детерминирующие выраженность трансплантационной реакции отторжения, появились более 40 лет тому назад, с началом активной пересадки органов. Впоследствии эта группа генов получила название “главный комплекс гистосовместимости” (Major Histocompatibility Complex — МНС). Самим названием была подчеркнута их определяющая роль в развитии трансплантационного иммунитета. У человека этот комплекс генов получил название системы HLA (Human Leukocyte Antigen). Таким образом, аббревиатуры ГКГ, МНС и HLA для человека являются синонимами обозначения главного комплекса гистосовместимости.

Действительно, до недавнего времени изучение проблем, связанных с антигенами системы HLA (трансплантационными, или тканевыми, антигенами), диктовалось в основном их очевидным практическим значением в пересадке органов, прежде всего — в пересадке почки. Первичная биологическая функция трансплантационных антигенов была неизвестна. Однако достижения последних лет в исследовании генетической структуры и биологической роли ГКГ позволили определить, по крайней мере, две основные его функции, которые имеют общебиологическое значение. К ним относятся: 1) роль трансплантационных антигенов в межклеточных при реализации иммунного ответа; 2) функция HLA-региона, связанная с иммунологической реактивностью организма в целом. В первом случае речь идет о том, что молекулы ГКГ являются теми структурами, с помощью которых осуществляется презентация чужеродного антигенного материала для последующего распознавания Т-клеточным антигенраспознающим рецептором. Во втором случае речь идет о существовании в HLA-регио-не специального гена иммунного ответа (Ir — immune response), наличие которого определяет способность данного организма развивать иммунный ответ на конкретный антиген; эта же функция HLA-регио-на связана с предрасположенностью к ряду заболеваний.

Началом изучения антигенов гистосовместимости человека можно считать работу G. Dausset (1957), в которой был описан первый антиген гистосовместимости человека, названный (сейчас это HLA–A2).

Некоторые исследователи называют антигены ГКГ “иммунным паспортом, группой белой крови”, с помощью которых иммунная система способна различать “свое” от “чужого” Индивидуальный набор и свойства молекул ГКГ во многом определяют силу иммунного ответа конкретного человека на конкретный антиген.

Отметив, что клетки гомозиготных близнецов реагируют с набором тест-сывороток одинаково, а гетерозиготных — по разному, G. Dausset высказал подтвердившееся впоследствии предположение о генетической детерминированности антигенов гистосовместимости: т. е. о том, что каждый из генов, входящих в HLA-комплекс, имеет свое представительство в виде антигена гистосовместимости, экспрессируемого на мембране клетки.

В настоящее время ГКГ (HLA) человека является одним из наиболее хорошо изученных и вместе с тем наиболее сложных генетических структур в геноме человека.

 

Обозначение HLA-специфичностей включает три компонента:

1) аббревиатуру всей системы;

2) локус, содержащий данную специфичность;

3) номер антигена (например HLA–B12). В том случае, когда генетическая позиция антигена еще недостаточно ясна или недостаточно уточнена, перед его порядковым номером ставят символ “w” (workshop).

 

На рис. представлена несколько упрощенная схема системы человека. Установлено, что гены HLA-системы расположены на коротком плече хромосомы 6. Все они разделены на три группы: гены гистосовместимости класса I, класса II и класса III; также сгруппированы и молекулы (антигены), которые контролируются этими генами.

Рис. Схематическое изображение генного комплекса HLA на С6 хромосоме.

В настоящее время гены системы HLA класса I включают локусы В, С, Е, A, G, F (по направлению к теломере). Часть из них — локусы В, С и А — относят к так называемым “классическим”, кодирующим традиционные трансплантационные антигены. Что касается недавно открытых локусов Е, G, то биологическая функция их самих и их продуктов в настоящее время уточняется. Возможно, некоторые из них принимают участие в презентации антигена для распознавания интра-эпителиальными Т-лимфоцитами-киллерами, несущими гамма-, дельта-цепи в антиген-распознающем рецепторе; другие определяют взаимоотношения в системе “мать-плод” (например антигены локуса G).

В норме “классические” антигены системы HLA класса I присутствуют на всех ядерных клетках, отличаясь лишь степенью интенсивности их экспрессии. Доказано наиболее низкое содержание их на миокарди-оцитах, скелетных мышцах, эндотелии роговицы; не установлено их присутствие на нитях трофобласта. Степень выраженности антигенов системы как I, так и II класса — непостоянна и зависит от воздействия, прежде всего, так называемых эндогенных факторов модификации иммунного ответа, к которым относят интерлейкины, интерферо-ны, опухольнекротизирующий фактор, простагландины и др.

Одной из важнейших характеристик генов системы HLA является их разнообразие и полиморфизм, т. е. существование в пределах каждого локуса большого количества различных специфичностей HLA-генов (или множественных аллельных вариантов), отличающихся между собой по аминокислотным последовательностям, входящим в вариабельный участок ДНК, что определяет их полиморфизм. В настоящее время описано более 40 специфичностей в локусе А, более 60 специфичностей в локусе В и около 20 — в локусе С (R. Lechler, 1994). Кроме того, показано, что некоторые специфичности (гены) имеют по несколько аллельных вариантов. Так, например, HLA–A2 специфичность имеет 12 аллелей, 6, а 7 аллелей. Наличие аллельного полиморфизма HLA молекул лежит в основе строгой индивидуализации набора трансплантационных антигенов у каждого конкретного человека, делая его неповторимым в этом плане.

Очень важным этапом в развитии учения о системе HLA и в понимании функции молекул HLA класса I стали работы, в которых было описано их тонкое строение.

На рис. представлено схематическое изображение структуры молекулы (антигена) HLA класса I (I. Roitt, 1994). По современным представлениям, молекула HLA класса I является гетеродимером, состоящим из тяжелой альфа-полипептидной цепи и нековалентно связанной с ней легкой бета-полипептидной цепи.

 

 

Рис. Схематическое изображение молекулы (антигена) HLA класса I (объяснение в тексте).

Альфа-цепи молекул класса I содержат приблизительно 340 аминокислотных остатков, которые формируют три внеклеточных домена (альфа 1, альфа2, альфаЗ), одну трансмембранную часть и внутрицито-плазматический “хвост”. Они кодируются генами локусов А, В и С комплекса расположенного на 6-ой хромосоме, и как упоминалось, являются высокополиморфными. Бета-цепь молекулы класса I представляет собой бета-2-микроглобулин, который состоит из внеклеточного домена, включающего 100 аминокислотных остатков, он кодируется геном, расположенным на хромосоме и является неполиморфным.

Серия работ, выполненная P. Bjorkman и др. (1987), впервые позволила понять природу пространственного взаимодействия HLA-мо-лекул и антигенных пептидов.

Оказалось, что взаимное расположение 1- и альфа2-доменов в молекуле класса I создают некий “желоб”, “карман”, в формировании которого принимают участие две альфа-спирали — “стены” и антипараллельные бета-складки — “дно”; эта структура получила название “пептидсвязывающая бороздка”. Определенная аминокислотная последовательность этой бороздки служит своеобразным “якорем” удержания в нем пептида. Именно таким образом HLA-молекула класса I презентирует (представляет) специфический пептид для его дальнейшего распознавания альфа- и бета-цепями Т-клеточного антиген-рецептора.

Как упоминалось выше, пептид представляет собой процессирован-ный антиген (чужеродный или собственный), состоящий из небольшого числа аминокислотных остатков. Так называемый линейный пептид, который находится в пептидсвязывающей бороздке молекулы HLA класса I, состоит всего из аминокислотных остатков. Несколько больше (до 20) их содержат пептиды, которые находятся в “бороздках” молекул класса И. По сути дела пептид представляет собой антигенную детерминанту — эпитоп. Сложный антиген может содержать сотни пептидов.

Как же образуется пептид, как он попадает в пептидсвязывающую бороздку молекулы гистосовместимости класса I и как она появляется на поверхности клетки? Это стало понятным после обнаружения двух новых локусов — LMP и ТАР, отнесенных к классу II (см. рис.).

Гены локуса LMP кодируют большой пептидазный комплекс, названный протеасомой. Протеасома является внутриклеточным комплексом, вовлеченным в протеолиз цитозольных белков, что обеспечивает продукцию эндогенных пептидов (рис.).

Рис. 12. Схема механизма презентации антигена с помощью молекулы HLA класса I (объяснение в тексте). * В цитозоле, кроме эндогенных пептидов, образуются также некоторые экзогенные пептиды, в частности вирусные.

В свою очередь, эти пептиды с помощью трансмембранных белков, которые контролируются генами локуса ТАР, в эндоплазматическую сеть и там “загружаются” в пептидсвязывающую бороздку антигенов системы HLA класса I, затем транспортируются на поверхность клетки и далее представляются для распознавания предшественникам Т-лимфопитов-киллеров/супрессоров (CD8+ клетки).

Важно помнить, что к антигенам, подвергающимся воздействию про-теасом, относятся не только собственные белки, но и про-

дукты многих вирусных, бактериальных или протозойных патогенов, которые индуцируют развитие клеточного ответа и созревание Т-лим-фоцитов-киллеров (CD8+ клеток).

Таким образом, пептиды, презентируемые молекулами HLA класса I, несут информацию о цитозольных эндогенных белках, как нормальных, так и измененных либо в результате мутации, либо вследствие модификации вирусами, а также иными внутриклеточными паразитами. Поскольку “классические” антигены ГКГ класса I представлены, как уже упоминалось, на всех клетках организма, становится понятным насколько важен подобный цензорный механизм за измененными клетками организма, активацию цитотоксических Т-лимфоцитов-киллеров (CD8+ клетки).

–

 

 

Рис. Схематическое изображение молекулы (антигена) HLA класса II (объяснение в тексте).

Гены системы HLA класса II (см. рис.) расположены непосредственно вблизи центромеры и включают несколько локусов, часть из которых — DR, DP, DQ — можно отнести к “классическим”, трансплантационным или непосредственно принимающим участие в презентации чужеродного антигена при его распознавании; другие же несут хоть и чрезвычайно важную, но все же вспомогательную функцию.

Антигены, кодируемые генами системы HLA класса II локусов DR, DP и DQ, экспрессируются, в противоположность молекулам HLA класса I, не столь широко. Они обнаружены в норме лишь на В-лим-фоцитах, макрофагах и дендритных клетках (т. е. на клетках, способных презентировать антиген). При воздействии таких цитокинов, как гамма-интерферон, молекулы HLA класса II могут экспрессироваться и на других клетках, например Т-лимфоцитах, эндотелиальных и эпителиальных клетках.

 

 

Молекулы класса II (рис. несколько отличаются по структуре от молекул HLA класса I. Являясь гетеродимерами, альфа- и бета-Пептид, помещенный в пептид-связывающую бороздку цепи состоят приблизительно из 230 аминокислотных остатков, каждая из которых формирует два внеклеточных домена 1 и аль-фа2, бета1 и бета2), трансмембранную часть и внутриплазматический “хвост”; бета-цепь является высокополиморфной. Молекулы HLA класса II также имеют пептидсвязывающую бороздку, в формировании которой принимают участие поровну 1 и домены альфа- и бета-полипептидныи цепей: их альфа-спирали (“стены” бороздки) и антипараллельные бета-складки (“дно” бороздки).

В пептидсвязывающих бороздках антигенов системы HLA класса II также имеются пептиды, но в основе их образования (продукции) лежит принципиально иной внутриклеточный механизм. В этом случае пептиды происходят из экзогенных антигенов, поглощенных антигенпред-ставляющими клетками с помощью, например, эндоцитоза (рис.).

Рис. Схема механизма презентации антигена с помощью молекулы HLA класса II (объяснение в тексте).

 

После эндоцитоза чужеродный антиген подвергается деградации (протеолизу) в ранних и поздних эндосомах (лизосомах), в результате образуются пептиды. Однако “загрузка” этих пептидов в пептид-связывающую бороздку молекул класса II происходит не в эн-доплазматической сети. Дело в том, что хотя сборка молекул HLA класса II и происходит в эндоплазматической сети, но в этом компартменте клетки указанные молекулы имеют дополнительную цепь, названную инвариантной цепью (ИЦ), которая как бы “прикрывает” собой пептидсвязывающую бороздку. Такой комплекс — молекулы HLA класса II + инвариантная цепь — транспортируется через комплекс Гольджи в эндосомальный компартмент клетки, где находится пептид, образовавшийся из чужеродного антигена. Здесь под влиянием катепсинов В и D происходит разрушение инвариантной цепи и “загрузка” пептидов в открывшуюся пептидсвязывающую бороздку. На следующем этапе образовавшийся комплекс — молекула HLA класса II + пептид — транспортируется на поверхность клетки и представляется для распознавания Т-лимфоцитам-хелперам (CD4+ клеткам). Активированные таким образом Т-лимфоциты-хелперы в свою очередь участвуют в реализации иммунного ответа

Говоря об основной роли молекул HLA класса I и II в реализации иммунного ответа, следует подчеркнуть их необходимость для антигенной активации Т-клеток. В отличие от В-клеток, которые непосредственно распознают антиген за счет своих иммуноглобулиновых рецепторов, Т-клетки могут распознавать его только в том случае, если антиген в виде пептида экспрессирован на клеточной мембране в комплексе с собственной HLA-молекулой — феномен HLA-рестрикции (ограничение распознавания антигенных пептидов молекулами HLA; рис).

Рис. Феномен HLA-рестрикции: АГ-РР — антигенраспознающий рецептор.

 

Установлено, что субпопуляция Т-лимфоцитов-хелперов (CD4+ клетки) распознают чужеродный пептид, который презентируется молекулами HLA класса II, а субпопуляция Т-лимфоцитов-киллеров/суп-рессоров (CD8+ клетки) распознает пептид, который презентируется молекулами HLA класса I (поэтому говорят, что функция Т-хелперов ограничена (рестриктирована) молекулами HLA класса II, а функция Т-киллеров/супрессоров — молекулами HLA класса I). Доказано, что структуры CD4 и CD8, имеющиеся на Т-хелперах и Т-киллерах/суп-рессорах соответственно, представляют собой дополнительные, адгезивные, молекулы, которые стабилизируют присоединение Т-клеток хелперов и киллеров к антигенпредставляющим клеткам с помощью специфического взаимодействия с неполиморфными частями соответственно молекул HLA класса II (бета2-домен) и класса I (альфаЗ-до-мен). Они специфически распознают аутологичные молекулы ГКГ и бы “удерживают” вместе антигенпредставляющую клетку и Т-лим-фоцит, обеспечивая тем самым достаточный контакт клеток в процессе распознавания. Кроме того, CD4 и CD8 молекулы относятся к так называемым костимуляционным молекулам, способствуя трансдукции сигнала внутрь Т-лимфоцита. Еще одним важным костимуляционным сигналом для активации Т-лимфоцита является взаимодействие рецептора CD28 с белками на поверхности антигенпредставляющей клетки, которые относятся к семейству молекул CD80. В процессе этого взаимодействия усиливается передача сигнала внутрь Т-лимфоцита, в результате чего происходит его активация. Без костимуляционных сигналов активация Т-лимфоцитов не наступит; возможна его гибель по механизмам апоптоза.

В табл. приведена краткая сравнительная характеристика антигенов (молекул) системы HLA классов I и II.

Таблица. Краткая характеристика классических антигенов системы HLA класса I и II

 

Важным является также возможность изменения степени экспрессии молекул HLA. Установлено, что молекулы класса И, имеющиеся в норме только на клетках, могут индуцироваться на многих (если не на всех) клетках под влиянием инкубации с гамма-интерфероном, который включает транскрипцию генов II класса в этих клетках. Кроме обработка гамма-интерфероном клеток, на которых обычно обнаруживаются молекулы HLA класса II, будет усиливать их экспрессию, тогда как простагландин Е будет снижать этот эффект. Отсюда следует, что количественная и качественная экспрессия молекул HLA классов I и II может критически зависеть от различных регуляторных механизмов, которые способны ее как усиливать, так и ослаблять. Это обстоятельство имеет важное значение.

Так, клетки, являющиеся в норме класс-П-негативными, в присутствии гамма-интерферона (продуцируемого активированными Т-клетками-хелперами) могут становиться класс-И-позитивными и приобретать способность индуцировать антигенспецифический ответ. Поскольку степень Т-клеточной активации (до определенного предела) прямо пропорциональна концентрации HLA-молекул, количественные вариации в экспрессии молекул и II классов могут оказывать иммуно-регуляторное воздействие, усиливая (или ослабляя) иммунный ответ.

Гены системы HLA класса III (см. рис.) занимают на 6-ой хромосоме промежуточное положение между генами класса I и класса II. Они не кодируют классические антигены гистосовместимости, но их продукты выполняют целый ряд важнейших биологических функций.

Одним из генов системы HLA класса III, привлекающих наибольшее внимание, является ген CYP21, основной функцией которого является контроль активности ферментов цитохрома Р450. Дефект этого гена приводит к развитию синдрома конгенетальной адреналовой гиперплазии, частота которой составляет в популяции .европеоидов 1/10000. “Нормально” функцию ферментов кодирует ген CYP21; тогда как является псевдогеном.

Гены С4 (С4А и С4В) кодируют 4-й компонент комплемента.

В популяции европеоидов наличие “С4А нулевой аллели” в большинстве случаев ассоциировано с предрасположенностью к системной красной волчанке и другой аутоиммунной патологии. Что касается ассоциации системной красной волчанки с HLA гаплотипом (совокупность генов, расположенных на одной хромосоме) в целом, то наиболее сильная связь с предрасположенностью к системной красной волчанке установлена для гаплотипа HLA–A1, В8, Cw4, DR3.

Ген В (Bf) функционирует в значительной степени совместно с геном С2, принимая участие в “запуске” альтернативного пути активации. Дефицит гена В описан только в гетерозиготе. В гомозиготе дефицит этого гена не описан и, по-видимому, является летальным.

Дефицит С2 является наиболее частой формой недостаточности системы комплемента у человека (частота отсутствия С2 в гомозиготе 1:10000). У 40% больных системной красной волчанкой обнаружен дефицит С2.

Следующим после локуса С2 в сторону от центромеры является локус генов теплового шока 70 (HSP70). Белковые продукты этих генов обладают протективной функцией при развитии так называемого клеточного стресса (повышение температуры тела, изменение рН и ос-мотичности внутри- и внеклеточной среды). Не исключено, что продукты этих генов могут обусловливать ассоциацию определенных ал-лельных вариантов HLA-генов с заболеваниями человека.

Крайним в сторону теломеры среди генов системы HLA класса III является локус опухолънекротизирующего фактора (TNF), состоящий из двух генов А и В, которые кодируют ОНФ-адьфа и ОНФ-бета. Оба белка секретируются активированными макрофагами и Т-лимфоци-тами и оказывают плейотропное действие на различные типы клеток, включая различные субпопуляции лимфоцитов, нейтрофилы и эндо-сосудов.

Указанные механизмы действия ОНФ, а также их влияние на воспалительный процесс, опосредованный ими цитолитический и цитотоксический эффект против раковых клеток, обеспечивает важнейшую биологическую функцию ОНФ. Помимо этого, белки ОНФ участвуют в регуляции экспрессии антигенов HLA класса I на эндотелии сосудов, что свидетельствует об участии ОНФ в развитии аутоиммунной патологии и реакции отторжения трансплантации.

HLA-гены наследуются по кодоминантному типу, что означает одинаковое проявление у гибридов определяемых обоими родительскими аллелями данного локуса. Поскольку каждый индивидуум получает от своих родителей по одной хромосоме, у человека имеется два гаплотипа, которые в совокупности составляют генотип.

Антигены, выявленные при изучении клеток конкретного человека, составляют его фенотип; такое лабораторное обследование называют фенотипированием. В отличие от фенотипа в генотипе известна последовательность расположения генов на хромосоме. Генотип (два гаплотипа) может быть определен с помощью семейных исследований, при которых выявляются фенотипы родителей и детей (родные сестры и братья — сибсы). Таким образом, определяя фенотипы членов семьи, можно установить гаплотипы.

Для решения важных вопросов, связанных с изучением ГКГ человека, организуются и проводятся Международные рабочие совещания (Международные воркшопы). Решение об упорядочении специфично-стей, особенно об отмене “w“, принимается при корреляции всех данных рабочего совещания (результатов исследований локальных лабораторий, с одной стороны, и данных, полученных при окончательном компьютерном анализе, — с другой).

Эксперименты на животных, а также результаты, полученные прежде всего после пересадки аллогенных органов, показали, что в целом млекопитающие по способности развивать иммунный ответ на конкретный антиген делятся условно на три группы: 1) респондеры (to respond — отвечать), развивающие сильную иммунную реакцию; 2) нонреспондеры — реагирующие на тот же антиген слабо; 3) часть популяции, реагирующих средне. Было высказано предположение о существовании гена иммунного ответа — Immune response), который предопределяет индивидуальную специфику иммунного реагирования. Действительно, в 1972 г. McDevitt и соавт. сообщили о том, что им удалось картировать ген иммунного ответа у мышей именно в области ГКГ. Попытки обнаружить у человека пока не увенча лись успехом. Вместе с тем, достижения фундаментальной иммунологии последних лет позволили сформировать представление об у человека, как о некой интегральной функции, в которой принимают участие “главные действующие лица” процесса распознавания: чужеродный пептид, молекулы класса I и II и Т-клеточный распознающий рецептор. R. Lechler (1994) описывает участие упомянутых структур в реализации интегральной функции иммунного распознавания следующим образом:

Во-первых, необходимо, чтобы антигенпредставляющая клетка могла “сделать” оптимальное количество пептидов из чужеродного антигенного материала, а ее пептидсвязывающие бороздки смогли связать эти пептиды; этот этап назван селекцией антигенных детерминант.

Во-вторых, необходимо, чтобы иммунная система конкретного человека имела достаточный репертуар Т-лимфоцитов с антигенрас-познающим рецептором, способным распознать чужеродный пептид. Если же такие Т-лимфоциты отсутствуют, (т. е. имеют место “дыры” в репертуаре Т-лимфоцитов), то создаются условия, при которых иммунная система не способна распознать некоторые экзогенные антигены.

В-третьих, предполагается, что на конечном этапе распознавания включаются (с помощью все того же пептида) разные механизмы, приводящие в одном случае к индукции иммунного ответа, а в другом — к его супрессии.

На практике это подтверждается доказательством существования двух субпопуляций Т-хелперов: 1-го и 2-го типов. Т-хелперы 1-го типа, продуцируя ИЛ-2, гамма-интерферон, индуцируют клеточный ответ, реализуемый специфическими Т-киллерами (CD8+ клетками). Т-Хел-перы 2-го типа индуцируют гуморальный ответ за счет продукции ИЛ-4, ИЛ-5. Интенсивность и клеточного, и гуморального ответа находится под контролем супрессорного который продуцируется Т-хелперами 2-го типа. По какому “сценарию” будет развиваться иммунный ответ зависит от многих факторов, большинство из которых пока неизвестно.

Еще раз подчеркнем, что информацию об антигене, представляемую молекулами класса I, “считывают” Т-лимфоциты-киллеры (CD8+ клетки), а молекулами HLA класса II — Т-лимфоциты-хелпе-ры (CD4+ клетки).

 

Иммуноглобулины.

Характеристика основных классов иммуноглобулинов.

 

       Наиболее критический момент в процессе иммунного ответа – это распознавание, выявление химического маркера, который свойственный “чужому” агенту в отличие от “своего”. Это задание положено на  особенные белки, которые отличаются удивительным разнообразием молекулярной структуры.  Основными распознающими белками являются антитела или  имуноглобулины (Ig). Существует пять классов иммуноглобулинов человека – G, M, А, E, D. Молекулы каждого класса состоят из тяжелых и легких полипептидных цепей. 

       Лёгкие полипептидные цепи (L) бывают двух видов либо κ, либо λ и одинаковые для всех классов иммуноглобулинов. Тяжелые цепи (Н) у каждого класса разные. От строения тяжелой цепи происходит название класса иммуноглобулинов.

 

 

 

 

 

У каждого иммуноглобулина – только один тип легких цепей или l, или k.  Таким образом,  структурные формулы каждого класса иммуноглобулина можна записать таким образом:

 

 

Ig G – g2l2,,g2k2

Ig M – (m2l2)5, (m2k2)5

Ig A – (a2l2)n , (a2k2)n,,

Ig E –  e2l2, e2k2

IgD – d2l2,  d2k2

 

 

Молекулы иммуноглобулинов разных классов построены из одних и тех же мономеров, имеющих по две тяжелых и по две легких цепи.

К мономерам относятся иммуноглобулины G и Е, к пентамерам — IgM, a IgA могут быть представлены мономерами, димерами и тетрамерами (см. рис. 15.3 и 15.4). Мономеры соеди­нены между собой так называемой соединительной цепью, или j-цепью (англ. joining — соединительный).

Разные классы иммуноглобулинов отличаются друг от друга биологическими свойствами. Прежде всего это относится к их способности связывать гомологичные антигены. В данной реак­ции у мономеров IgG и IgE участвуют два антигенсвязывающих участка (активных центра), обусловливающих бивалентность антител. При этом каждый активный центр связывается с одним из эпитопов поливалентного антигена, образуя сетевую струк­туру, которая выпадает в осадок. Наряду с бивалентными суще­ствуют моновалентные антитела, у которых функционирует лишь один из двух активных центров, способный связаться лишь с единичной антигенной детерминантой без последующего образования сетевой структуры иммунных комплексов. Такие анти­тела называются неполными, они выявляются в сыворотке крови с помощью реакции Кумбса.

Иммуноглобулины характеризуются различной авидностью, под которой понимают скорость и прочность связыва­ния с молекулой антигена. Авидность зависит от класса имму­ноглобулинов, содержащих разное количество мономеров. В этой связи наиболее выраженной авидностью обладают пентамеры иммуноглобулинов класса М. Авидность антител меняется в про­цессе иммунного ответа в связи с переходом от синтеза IgM к преимущественному синтезу IgG.

Разные классы иммуноглобулинов отличаются друг от друга по способности проходить через плаценту, связывать и активировать комплемент и др. За эти свойства отвечают отдельные домены Fc-фрагмента иммуноглобулина, образованные его тяжелой цепью. Так, например, цитотропность IgG определяется СЗ-доменом, связывание комплемента — С72-доменом и т. д.

Иммуноглобулины класса G (IgG) составляют около 80% сывороточных иммуноглобулинов (в среднем 12 г/л), с молеку­лярной массой 160 000 и скоростью седиментации 7S. Они обра­зуются на высоте первичного иммунного ответа и при повторном введении антигена (вторичный ответ). IgG обладают достаточно высокой авидностью, т. е. сравнительно высокой скоростью связывания с антигеном, особенно бактериальной природы. При связывании активных центров IgG с эпитопами антигена в области его Fc-фрагмента обнажается участок, ответственный за фиксацию первой фракции системы комплемента, с последующей активацией системы комплемента по классическому пути. Этим обусловливается способность IgG участвовать в защитных реакциях бактериолиза.  IgG  является единственным  классом  антител,  проникающим через плаценту в организм плода. Через некоторое время после рождения ребенка содержание его в сыворотке крови падает и достигает минимальной концентрации к 3—4 мес, после чего начинает возрастать за счет накопления собственных IgG, достигая нормы к 7-летнему возрасту. Из всех классов иммуно­глобулинов в организме больше всего синтезируется IgG. Около 48 % IgG содержится в тканевой жидкости, в которую он диф­фундирует из крови. IgG, так же как и иммуноглобулины других классов, подвергается катаболическому распаду, который происходит в печени, макрофагах, воспалительном очаге под дей­ствием протеиназ.

Иммуноглобулины класса М (IgM) первыми начинают синтезироваться в организме плода и первыми появляются в сыворотке крови после иммунизации людей большинством антигенов. Они составляют около 13% сывороточных иммуноглобулинов при средней концентрации 1 г/л. По молекулярной массе они значительно превосходят все другие классы иммуноглобулинов. Это связано с тем, что IgM являются пентамерами, т. е. состоят из 5 субъединиц, каждая из которых имеет молекулярную массу, близкую к IgG. К IgM принадлежит большая часть нормальных антител — изогемагглютининов, которые при­сутствуют в сыворотке крови в соответствии с принадлежностью людей к определенным группам крови. Эти аллотипические варианты IgM играют важную роль при переливании крови. Они не проходят через плаценту и обладают наиболее высокой авидностью. При взаимодействии с антигенами in vitro вызывают их агглютинацию, преципитацию или связывание комплемента. В последнем случае активация системы комплемента ведет к лизису корпускулярных антигенов.

Иммуноглобулины класса A (IgA) встречаются в сыворотке крови и в секретах на поверхности слизистых оболочек. В сыворотке крови присутствуют мономеры IgA с константой седиментации 7S в концентрации 2,5 г/л. Данный уровень достигается к 10 годам жизни ребенка. Сывороточный IgA синтезируется в плазматических клетках селезенки, лимфатических узлов и слизистых оболочек. Они не агглютинируют и не преципити-руют антигены, не способны активировать комплемент по клас­сическому пути, вследствие чего не лизируют антигены.

Секреторные иммуноглобулины класса IgA(SlgA) отличаются от сывороточных наличием секреторного компонента, связанного с 2 или 3 мономерами иммуноглобулина А. Секреторный компонент является р-глобулином с молекулярной массой 71 000 D. Он синтезируется клетками секреторного эпи­телия и может функционировать в качестве их рецептора, а к IgA присоединяется при прохождении последнего через эпите­лиальные клетки.

Секреторные IgA играют существенную роль в местном им­мунитете, поскольку препятствуют адгезии микроорганизмов на эпителиальных клетках слизистых оболочек рта, кишечника, респираторных и мочевыводящих путей. Вместе с тем SIgA в агрегированной форме активирует комплемент по альтернатив­ному пути, что приводит к стимуляции местной фагоцитарной защиты.

Секреторные IgA препятствуют адсорбции и репродукции вирусов в эпителиальных клетках слизистой оболочки, например при, аденовирусной инфекции, полиомиелите, кори.

ИММУНОГЛОБУЛИН	ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ
IgG	Основные антитела при вторичном иммунном ответе. Опсонизируют бактерии, способствуют активизации фагоцитоза. Фиксируют комплемент, способствуя лизису бактерий. Нейтрализуют бактериальные токсины и вирусы. Проходят через плаценту.
IgA	Секреторные IgA предупреждают адгезию бактерий и вирусов на слизистых оболочках. Не фиксируют  комплемент.
IgM	Первыми синтезируются при попадании антигена. Фиксируют комплемент.Не проходят через плаценту. Антигенные рецепторы на поверхности В-лимфоцитов.
IgD	Не выясненная. Находятся на поверхности В-лимфоцитов и в сыворотке.
IgE	Реализуют гиперчувствительность немедленного типа путём выделения тучными клетками и базофилами медиаторов после присоединения антигена. Основная защита от глистной инвазии путем выделения энзимов из эозинофилов. Не фиксируют комплемент.

 

 

Основные свойства  разных классов иммуноглобулинов

 

 

 

 

Характеристика основных классов  иммуноглобулинов

 

 

 

 

Иммуноглобулины G

 

 

 

 

 

 

Иммуноглобулины М

 

 

 

 

Иммуноглобулины А

 

 

 

Иммуноглобулины Е

 

 

 

 

 

 

 

Взаимодействие клеток в иммунном ответе.

Механизм антимикробного и антивирусного иммунитета.

 

Гуморальные механизмы иммунной защиты.

К гуморальным факторам иммунной защиты относятся имуногло- булины, которых существует 5 классов (IgM, IgG, IgA, IgE, IgD), и  разнообразные цитокины, что выделяются клетками организму.

В зависимости от того, каким образом антиген проник в организм, зависит его  место пребывания в лимфоидной системе. Проникнув в ткани, антиген задерживается в регионарном лимфатическом узле. В то же время антигены, проникшие на слизистые оболочки дыхательных путей или кишечника попадают в лимфоидную ткань слизистых оболочек, а антиген, который непосредственно проникает в кровь, задерживается  в селезёнке.

Выделяют такие стадии развитию иммунного ответа:

     1. Проникновение антигена через барьерные ткани.

    2. Связывание части антигена антигенпрезентирующими клетками; стимуляция антигеном продукции цитокинов клетками барьерных органов, которые готовят сосуды и лимфоциты к активации.

    3. Распознавание лимфоцитами антигена своими специфическими рецепторами TкР и BкР.

   4. Взаимодействие и пролиферация Т- и В-лимфоцитов.

   5. Дифференциация (имунопоэз) лимфоцитов.

   6. Организация лимфоцитами уничтожения антигена макрофагами, эозинофилами, базофилами, тучными клетками, нейтрофилами. Самостоятельно уничтожают антиген   Т-киллеры.

  7. Выведение разрушенного антигена  из организма.

Процесс гуморального иммунного ответа выглядит таким образом:

        Антиген связывают дендритные клетки барьерной ткани, например, клетки Лангерганса, и следуют в регионарный лимфатический узел. За время такого перемещения они частично перерабатывают антиген к пептидным фрагментам и связывают их со своими молекулами ГКГ ІІ класса. Одновременно антиген непосредственно стимулирует другие клетки (кератиноциты, макрофаги), и они в незначительных количествах начинают  выделять хемокины, фактор некроза опухолей, которые активируют эндотелий в месте попадания антигена. На эндотелии появляются молекулы адгезии для лимфоцитов и лейкоцитов.

 

 

Клеточные механизмы иммунной защиты.

В специфическом иммунном ответе, особенно на внутриклеточную (вирусную) инфекцию, кроме гуморального механизма защиты, срабатывают клеточные механизмы. Основными действующими лицами в данном случае являются Т-хелперы и цитотоксичные Т-лимфоциты.

В отличие от антител, единственной мишенью для Т-киллеров являются зараженные вирусами клетки. Инфицированная клетка содержит на своей поверхности вирусные пептиды в виде комплекса с ГКГ I класса. Соответствующие Т-киллеры своим рецептором TcR распознают вирусный белок в связке с ГКГ I. Последний взаимодействует с CD8 молекулой Т-киллера. На поверхности клеток расположенные Fas рецепторы  и рецепторы ФНП. Т-лимфоцит имеет FasL-лиганд, который связывается с Fas. Как Fas, так и рецептор ФНП содержат “домен гибели”, который передает апоптозный сигнал на внутриклеточный аппарат апоптоза.

Конечным следствием иммунного ответа является уничтожение и удаление из организма распознанного лимфоцитами антигена. Этот процесс может осуществляться такими путями:

1. Уничтожением антигена, который связался с антителом комплементом, что адсорбовировался на  этом комплексе.

2. Фагоцитозом комплексов антиген-антитело макрофагами и деструкцией их лизосомальними ферментами,  перекисным окислением или  анаэробными протеазами.

3. Лизисом клеток, которые содержат вирусы или другие внутриклеточные паразиты, Т-киллерами с помощью перфорина и апоптозного механизма.

4. Разрушением клеток-мишеней клетками иммунной системы при условии, что с клеткой мишенью связалось специфическое антитело. Однако клетки-эффекторы должны иметь рецептор к Fc– фрагменту иммуноглобулина соответствующего класса. Например, с антителами IgE и  IgA взаимодействуют эозинофилы.

5. Развитием реакций гиперчувствительности немедленного и замедленного типов.

 

Разнообразие путей распознавания антигенов и развития иммунного ответа, роль CD1 молекул

Как и чем узнается “чужое” – антиген – был один из центральных вопросов иммунологии XX века. К его концу возникла стройная концепция о ведущей роли в этом процессе молекул главного комплекса гистосовместимости (МНС, ГКГС) или HLA-антигенов. Наличие МНС-антигенов I (HLA A, B, C) и II класса и их высокий полиморфизм обеспечивают возможность взаимодействия с различными антигенами-пептидами.

Механизмы распознавания антигенов-пептидов

Основные клетки, обеспечивающие развитие иммунного ответа, – различные виды макрофагов, дендритные клетки, Т- и В-лимфоциты. Но в зависимости от вида антигена и конкретных условий в нем активно принимают участие различные гранулоциты (эозинофилы, базофилы – при аллергии, нейтрофилы при ответе на бактерии) и комплемент.

Центральным механизмом развития иммунного ответа является генетическая рестрикция (ограничение), заключающаяся в том, что для естественного взаимодействия клеток СИ в иммунном ответе необходимо наличие на их мембранах антигенов МНС данного генотипа (“своих”). Молекулы МНС I класса образуют комплекс с эндогенными, собственными, опухолевыми и вирусными антигенами, синтезированными своими клетками, а молекулы МНС II класса представляют Т-хелперам экзогенные пептиды-антигены. Этот процесс обозначают как “презентация” (представление) антигена (рис.). Обычно он осуществляется молекулами МНС II класса – HLA-DR-макрофагов, дендритных и других антиген-представляющих клеток (АПК). Если АПК будет отличаться по генотипу, то она не сможет представить экзогенный антиген-пептид, так как иммунный ответ будет развиваться на антигены МНС данной клетки. Этот феномен генетической рестрикции лежит в основе распознавания “своего и чужого”, а в итоге запускает элиминацию чужого.

Из-за сходства в строении некоторых эпитопов антигенов МНС (HLA) и антигенов вирусов и бактерий (антигенная мимикрия) иммунный ответ на них может не развиваться. С другой стороны, при взаимодействии с возбудителями болезней эпитопы молекул HLA могут модифицироваться так, что распознаются как чужие и на них развивается аутоиммунная реакция.

Рис. Кооперация клеток в иммунном ответе на антигены-пептиды

Классические принципы распознавания антигенов

1. “Чужое” узнается в связи со “своим”, т.е. антиген в комплексе с аутологичными молекулами МНС I или II классов.

2. Основными АПК являются дендритные клетки и макрофаги, но могут быть В-лимфоциты и другие, несущие соответствующие молекулы ГКГС.

3. Антигенспецифические рецепторы – ТКР на Т-лимфоцитах и мембранные иммуноглобулины на В-лимфоцитах генетически предопределены и имеются еще до контакта с антигеном. Большое разнообразие этих рецепторов позволяет антигену “находить” связывающий рецептор и активировать несущую его клетку, т.е. антиген осуществляет селекцию антигенспецифических клонов клеток.

Процессинг антигенов. Экспрессию молекул HLA I и II классов, презентирующих антиген, регулируют три генетических локуса HLA – TAP, DM и LMP, определяющих их взаимодействие с антигенами. Первыми в систему процессинга различных экзогенных антигенов включаются молекулы HLA-LMP₂ и HLA-LMP₇,которые экспрессируются под влиянием gamma-интерферона. Они запускают протеолиз в протеосомах и регулируют размер и специфичность пептидов для связывания с молекулами HLA. Протеосома представляет собой ферментный комплекс из 24 белковых субъединиц. Две цепи молекул HLA II класса синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме, временно соединяются с третьей, инвариантной Ii(CD74) цепью, которая предотвращает связывание их с аутопептидами.

Затем этот комплекс переносится в эндосомы, где связывается с соответствующим пептидом-антигеном длиной 9-25 аминокислот, вытесняющим инвариантную Ii цепь. Путем слияния эндосомы с мембраной, молекулы HLA-DR экспрессируются с антигеном-пептидом на поверхности клетки. Вытеснение пептида инвариантной цепи и замену его специфическим пептидом-антигеном осуществляют особые белки локуса HLA-DM, катализирующие этот процесс.

Молекулы МНС I класса постоянно синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме клетки и стабилизируются белком калнексином. Эндогенные и вирусные антигены предварительно расщепляются в протеосоме на пептиды размером 8-11 аминокислотных остатков. При связывании с антигеном-пептидом калнексин отщепляется, а молекулы МНС переносятся с помощью транспортных белков HLA-TAP (transporter of antigen processing) на поверхность клетки, где этот комплекс представляется Т-супрессорам/киллерам.

Особенности структуры молекул МНС II класса в отличие от МНС I класса таковы, что обеспечивают связывание более полиморфных пептидов-антигенов.

Стабильную трехмерную форму на клетках молекулы ГКГС приобретают только после связывания их складками-сайтами соответствующих пептидов. Презентируемый комплекс “молекула ГКГС -пептид” остается на клетке (макрофаге и др.) несколько недель, что позволяет другим клеткам, в частности Т-лимфоцитам, взаимодействовать с ним. В связь с конкретным пептидом-антигеном вступают конкретные аллельные специфичности молекул ГКГС, что и обеспечивает распознавание антигена. Так, например, пептид вируса герпеса связывается с гаплотипом HLA-DQA 1*0501/DQВ 1*2001, но не с другим, отличающимся только на 15 аминокислотных остатков.

Антигензависимая активация Т- и В-лимфоцитов

Распознавание Т-лимфоцитами комплекса антигенный пептид – молекула ГКГС ведет к их активации. Процесс распознавания включает взаимодействие комплекса Т-клеточный рецептор – СD3, обеспечивающего специфичность и участие вспомогательных костимулирующих молекул: В-лимфоцитов и/или макрофагов. Молекулы Т-лимфоцита СD28 взаимодействуют с В7 (СD80), СD2 с LFA-3 (CD58), LFA-1 (CD11a/CD18) с ICAM – 1, 2, 3, CD40L c CD40 B-лимфоцита (рис.). К cтимуляции через CD28 особенно чувствительны Тх, которые дифференцируются в Тх2, активирующие В-клетки через СD80. При слабой экспрессии СD28 и в присутствии CTLA формируются Тх1. CD40 рецептор на В-клетках взаимодействует с CD40L (CD154) активированных Т-клеток. Сигнал, получаемый В-клетками через CD40, обеспечивает переключение С-генов иммуноглобулинов, не образующих IgM антитела, дифференцировку и созревание В-клеток памяти. В итоге оба вида взаимодействий стимулируют как T, так и В-клетки. Сигнал о взаимодействии проводится внутрь клетки. Это осуществляется при участии CD3 молекул, ассоциированных с ТКР, которые передают его соседним тирозинкиназам р59^fin, р56^lck, фосфорилирующим белки, в том числе фи-цепь CD3 комплекса. Поэтому последний приобретает сродство к G-белку, передающему сигнал фосфолипазе С. Она катализирует превращение фосфоинозитидов в диацилглицерол, активирующий протеинкиназу С и инозитол-1,4,5-трифосфат, которые мобилизируют ионы кальция. Эта передача сигналов в цитоплазму и ядро клеток в итоге приводит к активации их метаболизма и трансформации Т-лимфоцитов в лимфобласты, секретирующие цитокины и делящиеся на дочерние клетки, имеющие более специфичные ТКР рецепторы по сравнению с материнскими клетками. Следовательно, в процессе пролиферации увеличивается клон антигенспецифических Т-лимфоцитов, растет аффинность их рецепторов к антигену, секретируются цитокины, активирующие другие клетки. Причем в зависимости от вида антигена и особенностей иммунного ответа могут преобладать его разные специфические продукты: антитела одного из классов иммуноглобулинов, Т-эффекторы, потомки исходных Тх1, Тх2, или Т-супрессоры/киллеры. Образование антител и иммунных Т-лимфоцитов всегда сопровождается неспецифическим участием макрофагов, гранулоцитов, других клеток и синтезом неспецифических иммуноглобулинов.

Роль CD1 молекул в иммунном ответе на гликолипиды

Новые данные позволяют понять механизм распознавания липидных антигенов. Оказалось, что в этом процессе участвуют АПК, несущие CD1 дифференцировочные молекулы.

Подобно МНС I класса, все CD1 антигены являются гетеродимерными структурами ~50 кDа (alpha цепь), ассоциированными с beta2 микроглобулином. Выявлено целое семейство генов, кодирующих различные антигены – серологические специфичности CD1a, b, c, e, d. Они обычно имеют три полипептидных экстрацеллюлярных домена (alpha1 – alpha3), трансмембранную область и короткий внутриклеточный карбокси-терминал. По критериям общности строения CD1 молекулы являются членами суперсемейства иммуноглобулинов.

Все CD1 гены локализованы вне системы МНС. У человека они найдены в 1q22-23²¹, занимая область в 1-й хромосоме 10 Мb.

CD1 молекулы менее полиморфны, чем МНС. Они, как и МНС II класса, участвуют в распознавании внеклеточных, но липидных молекул, в отличие от МНС I класса, представляющих внутриклеточные субстанции. Поэтому для презентации не требуется участия транспортеров пептидов (ТАР1 или 2). Среди них различают две группы молекул: 1-я – CD1 A, B, C и вероятно Е, и 2-я – CD1 D. Молекулы 1-й группы взаимодействуют с Т-клетками, представляя им липидные антигены, а 2-й группы с NKT-клетками.

Первоначально 1-я группа CD1 молекул была описана на тимоцитах как дифференцировочные антигены, но затем они обнаружены на профессиональных антигенпредставляющих клетках (АПК): дендритных, субклассах В-клеток [5, 6]. 2-я группа – CD1d – более широко представлена на гемопоетических клетках. CD1 молекулы экспрессируются на клетках Лангерганса, дендритных клетках, индуцированных из моноцитов под влиянием ГМ-КСФ, а CD1 2-й группы найдены на макрофагах, эпителиальных клетках и гепатоцитах. Их роль была неясна до тех пор, пока не было доказано их распознавание Т-лимфоцитами. Клоны двойных негативных CD4^–CD8^– Т-лимфоцитов с alphabeta и gammadelta рецепторами лизировали тимические культуры лейкимических клеток (МОLT-4) CD1a- и CD1c-зависимым способом без экзогенного антигена. Распознавание CD-1 изоформ Т-клонами блокировалось антителами против TCR-CD3 комплекса, чем было доказано распознавание Т-клетками CD1-молекул [10, 11]. Разные изоформы CD1-молекул аккумулируются в различных клеточных компарментах. CD1a и CD1d молекулы аккумулируются в поздних эндосомах, в кислых лизосомах и субпопуляциях лизосом, содержащих МНС молекулы II класса, тогда как CD1c найдены во фракции плазматических мембран и мембранах ранних эндосом.

Прямое доказательство роли CD1 белков как антигенпредставляющих молекул было получено на CD4^–CD8^– Т-клеточной линии, пролиферирующей в ответ на антигены Mycobacterim tuberculosis. Т-клетки линии DN1 дозозависимо пролиферировали под влиянием антигенов M.tuberculosis в присутствии CD1⁺ дендритных клеток. Эта пролиферация блокировалась анти-CD1b антителами, но не антителами против МНС-молекул, т.е. CD1b функционировали как элемент рестрикции при распознавании клетками DN1 антигенов микобактерий. Причем презентация этих антигенов CD1-молекулами не требовала участия ни ТАР, ни HLA-DM-молекул, необходимых при процессинге пептидных антигенов и их представлении МНС-молекулами I и II классов. Антиген, презентируемый CD1-молекулами, оказался резистентным к протеазам и представлял собой миколевые кислоты и осфатидилинозитол содержащие липогликаны микобактерий. CD1 рестриктированные Т-клеточные линии распознают гексозил-1-фосфоизопреноид микобактерий.

Имеются доказательства участия CD1-рестриктированных alphabeta и gammadelta Т-клеток в иммунитете против микобактериальной инфекции. Такие клетки секретируют gamma-интерферон, а CD1^–рестриктированные CD8+ Т-клетки секретируют гранулы, содержащие гранулизин, лизирующий микобактерии. Следовательно, они участвуют в иммунитете против бактерий, паразитирующих внутриклеточно, на ранних фазах инфекции, в частности CD1 молекулы связывают также антигены клеточной стенки микобактерий Haemorphilus influenzae через гидрофобные взаимодействия. Возможно, механизм активации Т-клеток через систему CD-молекул эволюционно более ранний и опосредует врожденный иммунитет.

CD1 рестриктированные Т-клетки, по-видимому, участвуют в ЛПС-индуцированной патологии печени и противопаразитарном иммунитете. Они имеют уникальный генотип, экспрессируя маркеры естественных киллеров (NK), NK1 и CD3/Т клеточный рецепторный комплекс (TCR). Их лигандами-антигенами служат гликозил фосфатидил гинозитол, гидрофобные пептиды, гликолипиды, alpha-галактозил церамид (alphaGalCer). Эти NKT-клетки, выделяя ИЛ-4, активируют CD1d+ В-клетки, усиливая их антителообразование против антигенов плазмодия, трипаносом и лейшманий. В то же время у NZB/NZW мышей, предрасположенных к СКВ, такое усиление ответа приводит к появлению аутоантител

 к ДНК. Это особая субпопуляция Т-клеток, взаимодействующая с CD1 молекулами. CD1d-рестриктированные линии NKT-клеток распознают гликолипиды (alpha-галактозилцерамид) или паразитарный гликофосфатидилинозитол в ассоциации с CD1 и опосредуют функции Тх 1 или Тх 2 в продукции цитокинов или перфорингранзимную цитотоксичность. При стимуляции конконавалином А они могут вызывать гепатиты у мышей, при отсутствии Т-клеток.

Антигенпредставляющая и антигенраспознающая адгезивные сети

Пример CD1 молекул указывает на существование разных молекул, представляющих антигены, которые по существу служат первичными антигенраспознающими структурами, так как связывают лишь определенные, а не иные антигены. Хотя они не обладают таким широким полиморфизмом как МНСмолекулы I и II классов, однако их способность представлять гликолипиды уникальна, а наличие определенной субпопуляции NKT-клеток рестриктированных к взаимодействию с антигенами этими CD1 молекулами и опосредующих цитотоксическую Тх 1 и Тх 2 функции указывает на существование иммунитетного микромира, “параллельного” классическому.

Становится ясным, что клетки системы иммунитета несут разнообразные молекулы адгезии, способные связываться со всеми существующими и возможными молекулами. Именно феномен адгезии определяет взаимодействие между молекулами и рецепторами системы иммунитета.

Такое связывание, в зависимости от микроокружения и взаимодействия с другими молекулами адгезии, может индуцировать выделение цитокинов, пролиферацию клеток или их апоптоз.

По-видимому, то, что обычно считают формированием иммунного ответа, а именно синтез антител, индукция клонов иммунных Т-клеток, несущих TCR, т.е. появление узкоспециализированных, “специфических” молекул – лишь частный случай проявления общебиологической реакции иммунитета, не всегда решающей проблему противоинфекционной “защиты” и не являющейся его конечной целью. А ведь на концепции этой конечной цели иммунного ответа – антителообразовании построено все современное представление об иммунитете, а другие не менее важные явления – фагоцитоз, активация комплемента, эффекты NK, “антигенпредставляющие” и т.д. – как бы служат этой единственной цели. На деле реакция носит общий характер равноправно взаимодействующих молекул, а результат – равнодействующая многих этапов взаимодействия молекул и клеток.

Рис. Выбор антигенами путей активации системы иммунитета. Антиген “А” “выбирает” путь “а” включая последовательно на разных этапах (1, 2, 3 и т.д.) свойственные ему молекулы и рецепторы; другой путь “б” запускает антиген “Б” и т.д., т.е. специфичность иммунного ответа формируется на всем пути активации при участии рецепторов клеток всех этапов, а не только его последнего В-клеточного этапа “созревания аффинитета антител”. Предшествующие этапы индуцируют перестройку и повышение мутабельности V-генов конкретных, избранных для синтеза антител В-лимфоцитов.

Распознавание антигенов начинается первой взаимодействующей молекулой, будь то МНС-I, II класса, CD1 или другими. Они уже избирательно презентируют их определенным молекулам и клеткам 2-го этапа, последние – следующим. Осуществляется “селекционный каскад”, выбор из разнообразия. Возникает феномен нарастания специфичности взаимодействия молекул и рецепторов за счет включения в связывание избранных адгезивных структур. Наличие полиморфизма, изоморфного разнообразия однотипных молекул определяет и взаимодействие не любых из них, как принято считать, а разных клеток данной Т или В субпопуляции. Эти многоэтапные взаимодействия между клетками создают особый тип выбора участников ответа – процесс многоэтапной селекции молекул и клеток. Обычная селекция клона – последний аккорд в этом процессе, подготовленный предыдущими событиями: для селекции В-клеточного клона уже появились “селекционные”, специфические клоны Т-лимфоцитов, а для них были “селекционированы” антигеном специфичные АПК. Поэтому “селекция” начинается со взаимодействия антигена с первой молекулой АПК и заканчивается предетерминированной активацией конкретного В-лимфоцита, что приводит к синтезу специфических иммуноглобулинов – антител (рис.2). Следовательно, избирательность активации конкретного В-лимфоцита зависит не только от антигена, но и от рекрутируемых им достаточно специфических молекул и рецепторов других клеток, которые и осуществляют выбор специфической клетки среди прочих. Такое положение не исключает прямой активации значительной части Т- или В-лимфоцитов тем или иным антигеном, к которому они имеют рецепторы. Примером этого могут служить активация митогенами и суперантигенами, а также вторичный иммунный ответ.

Вид антигена определяет выбор пути развития иммунного ответа (табл.). Полисахаридные антигены с повторяющейся структурой являются тимуснезависимыми и способны активировать В-лимфоциты, связываясь с их иммуноглобулиновыми (и/или другими ?) рецепторами. Корпускулярные – подвергаются фагоцитозу, расщеплению до пептидов разного размера, процессингу и презентации CD4⁺ Т-лимфоцитам хелперам в виде комплекса с МНС-II класса или CD8⁺-цитотоксическим лимфоцитам в комплексе с МНС-I класса. Гликолипиды связываются с CD1 молекулами и, опять-таки в виде комплекса, взаимодействуют с рецепторами Т-лимфоцитов или NKT-лимфоцитов. Причем, учитывая полиморфизм молекул МНС и неоднородность CD1, в каждом случае комплексирование происходит с определенными структурами, осуществляется их выбор, или селекция. Фактически антиген служит матрицей для связывания определенных структур и активации клеток их несущих. Цикл отбора продолжается на следующих этапах развития иммунного ответа.

 

 

 

Структура иммунной системы

     В настоящее время  иммунная  система рассматривается  как система контроля, что обеспечивает индивидуальность и целостность организма. Иммунная система способна отличить собственные структуры организма от генетически инородных, а также переделывать и элиминировать последние.

Иммунная система – это совокупность всех лимфоидных органов и скоплений лимфоидных клеток, включая вилочковую железу, селезенку, лимфатические узлы, групповые лимфатические фолликулы (пейеровы бляшки) и другие лимфоидные скопления, лимфоциты костного мозга и периферической крови, которые составляют единственный орган иммунитета.

Различают центральные и периферические органы иммунитета. В центральных органах, которые еще называются органами лимфопоэза, дозревание лимфоцитов  происходит без существенного влияния антигенов.

Центральные органы иммунной системы: тимус и костный мозг.

 Периферические органы иммунной системы: селезенка, лимфатические узлы, мигдалики, лимфоидная ткань кишечника, бронхов.

 

 

 

 

 

 

Иммунная система человека

 

 Центральной фигурой иммунной системы является лимфоцит.

 

Рис.

 Клетки иммунного ответа: В- и Т-лимфоциты.

 

 

Клетки иммунного ответа: М – макрофаг.

 

Лимфоциты – это специализированные клетки, которые  способны реагировать (отвечать) лишь на отдельную группу структурно подобных антигенов. Эта способность существует еще до первого контакта иммунной системы с данным антигеном и обусловленная наличием мембранных рецепторов, специфических к детерминант этого антигена. Каждый клон лимфоцитов отличается от другого строением антигенсвязующего участка своих рецепторов.

 

 Развитие иммунокомпетентных клеток

			тимус
		пре Т-клетка		Т-хелперы (ab)       Т-киллеры(ab),  (gd)
Стволовая клетка	Лимфоидный предшественник	костный мозг
		пре В-клетка		В2-лимфоцит	плазмоцит		Ig M, IgG, Ig E, Ig А, Ig D
				сальник
				В1-лимфоцит	плазмоцит		Ig M, Ig А

 

Характеристика  В-лимфоцитов

Основным свойством В-лимфоцитов является наличие на их поверхности антигенраспознающих иммуноглобулиновых рецепторов. После взаимодействия антигена с этими рецепторами В-лимфоциты дифференцируются в плазмоциты, основной функцией которых является продукция иммуноглобулинов – антител. Антитела же способные связать и обезвредить антигены, которые попали в организм.

На поверхности зрелой В-клетки  размещаются специфические рецепторы для антигена (B клеточный рецептор). Тот участок рецептора, который способен связать антиген является молекулой иммуноглобулина. Кроме иммуноглобулина, в состав рецептора входят еще 4 полипептидных цепи – по 2 из обеих сторон от иммуноглобулина. Эти мембранные молекулы отражаются Iga и Igb

Их основное назначение – проведения сигнала внутрь клетки о том, что антиген связался с активным центром иммуноглобулинового компонента.

На поверхности мембран В-лимфоцитов размещается значительное количество молекул, функция которых направлена как на распознавание антигена, так и на контакт с другими клетками иммунной системы .

B-лимфоци́ты (B-клетки, от bursa fabricii птиц, где впервые были обнаружены) — функциональный тип лимфоцитов, играющих важную роль в обеспечении гуморального иммунитета.

У эмбрионов человека и других млекопитающих B-лимфоциты образуются в печени и костном мозге из стволовых клеток, а у взрослых млекопитающих — в красном костном мозге.

При контакте с антигеном или стимуляции со стороны T-клеток некоторые B-лимфоциты трансформируются в плазматические клетки, способные к продукции антител. Другие активированные B-лимфоциты превращаются в B-клетки памяти.

 

·  1 Дифференциация В-лимфоцитов ·  2 В-клетки ·  3 Маркеры В-клеток ·  4 Активация В-клеток ·  5 Литература ·  6 См. также

 Дифференциация В-лимфоцитов

Лимфоциты происходят от плюрипотентных стволовых клеток, дающих также начало всем клеткам крови. Дифференциация стволовых клеток крови по эритроидному, миелоидному либо лимфоидному пути зависит от микроокружения (в случае птиц дифференциация стволовых клеток в В-лимфоциты происходит в фабрициевой сумке, у млекопитающих в костном мозге, где также происходит дифференциация по миелоидному и эритроидному пути). Дифференциация В-лимфоцитов условно делится на две стадии — антигеннезависимую (в которую происходит перестройка генов иммуноглобулинов и их экспрессия) и антигензависимую (при которой происходит активация, пролиферация и дифференциация в плазматические клетки).

·  Пре-В-Клетки-предшественники не синтезируют тяжёлых и лёгких цепей, содержат зародышевые H и L гены, но содержат антигенный маркер, общий с зрелыми пре-В-клетками.

·  Ранние пре-В-клетки — D–J перестройки в Н генах.

·  Поздние пре-В-клетки — V–DJ перестройки в Н генах.

·  Большие пре-В-клетки Н-гены VDJ-перестроены; в цитоплазме имеются тяжёлые цепи класса μ.

·  Малые пре-В-клетки — V–J перестройки в L генах; в цитоплазме имеются тяжёлые цепи класса μ.

·  Малые незрелые В-клетки — L гены VJ-перестроены; синтезируют Н и L– цепи; на мембране расположены иммуноглобулины.

·  Зрелые В-клетки- начало синтеза IgD.

В-клетки клетки поступают из костного мозга во вторичные лимфоидные органы (селезёнку и лимфатические узлы), где происходит их дальнейшее созревание, антиген-презентирование, пролиферация и дифференциация в плазматические клетки и В-клетки памяти.

В-клетки

Экспрессия всеми В-клетками мембранных иммуноглобулинов позволяет осуществляться клональному отбору под действием антигена. при созревании, антиген-стимулировании и пролиферации существенно меняется набор маркеров В-клеток. По мере созревания В-клетки переключаются от синтеза IgM и IgD на синтез IgG, IgA, IgE (при этом у клеток сохраняется способность синтезировать также IgM и IgD- вплоть до трёх классов одновременно). При переключении синтеза изотипов антигенная специфичность антител сохраняется. Различают:

·  Собственно В-клетки (ещё называемые «наивными» В-лимфоцитами)- неактивированные В-лимфоциты, не представлявшиеся антигену. Не содержат тельца Голла, в цитоплазме рассеяны монорибосомы. Полиспецифичны и имеют слабое сродство к многим антигенам.

·  В-клетки памяти- активированые В-лимфоциты, посредством кооперации с Т-клетками вновь перешедшие в стадию малых лимфоцитов. Являются долгоживущим клоном В-клеток, обеспечивая быстрый иммунный ответ и выработку большого количества иммуноглобулинов при повторном введении того же антигена. Названы клетками памяти так как позволяют иммунной системе «помнить» антиген на протяжении лет после прекращения действия антигена. В-клетки памяти обеспечивают долговременный иммунитет.

·  Плазматические клетки- являются последним этапом дифференцировки активированных В-клеток, провзаимодействовавшими с антигеном. В отличие от остальных В-клеток несут мало мембранных антител и способны секретировать раствоаимые антитела. Являются большими клетками с эксцентрично расположенным ядром и развитым синтетическим аппаратом- шероховатый эндоплазматический ретикулум занимает почти всю цитоплазму, также развит и аппарат Гольджи. Являются короткоживущими клетками (2-3 дня) и быстро элиминируются при отсутствии антигена, вызвавшего иммунный ответ.

Маркеры В-клеток

Характерной особенностью В-клеток является наличие поверхностных мембрано-связанных антител, относящихся к классам IgM и IgD. В комплексе с с другими поверхностными молекулами иммуноглобулины формируют антиген-распознающий рецептивный комплекс, ответственный за узнавание антигена. Также на поверхности В-лимфоцитов расположены антигены МНС класса II, важные в кооперации с Т-клетками, также на некоторых клонах В- лимфоцитов присутствует CD5 маркер, общий с Т-клетками. Рецепторы C3b компонента комплимента(Cr1, CD35) и C3d (Cr2,C D21) имеют определённую роль в активации В-клеток. Следует отметить, что маркеры CD19, CD20 и CD22 используются для идентификации В-лимфоцитов. Также на поверхности В-лимфоцитов обнаружены Fc-рецепторы.

Активация В-клеток

Антиген-презентирующая клетка (макрофаги, клетки Купфера, фолликулярные дендритные клетки, интердигитальные дендритные клетки и т. д.) вскоре после переваривания патогена выносит эпитопы на поверхность клетки при помощи МНС I или II (в зависимости от природы антигена), делая их доступными для Т-клеток. Т-хелпер при помощи Т-клеточного рецептора распознаёт комплекс эпитоп-МНС. Активированный Т-хелпер выделяет цитокины, усиливающие антиген-презентирующую функцию, а также цитокинов, активирующих В- лимфоцит- индукторы активации и пролиферации. В-лимфоцит присоединяется при помощи мембрано-связанных антител, выступающих в роли рецепторов и в зависимости от получаемых от Т-хелпера сигналов пролиферируют и дифференцируются в плазматическую клетку, синтезирующую антитела, либо перерождается в В-клетку памяти. При этом, в зависимости от качества и количества антигена будет зависеть исход данной трёхклеточной. Данный механизм справедлив для полипептидных антигенов, относительно неустойчивых к фагоцитарному процессингу- т. н. тимус-зависимых антигенов. Для тимус-независимых антигенов (обладающих высокой полимерностью с часто повторяющимися эпитопами, относительно устойчивых к фагоцитарному перевариванию и обладающих свойствами митогена) участия Т-хелпера не требуется- активация В-лимфоцитов происходит по тимус-независимому пути, В-лимфоциты связываются с данными антигенами а за счёт их собственной митеогенной активности будет происходить пролиферация В-лимфоцитов и активация.

 

Типы иммунного ответа

 

 

Клеточный иммунитет                          Гуморальный иммунитет

 

 

Характеристика Т-лимфоцитов

Т-лимфоциты получили название от тимуса — железы, в которой они растут и созревают. На внешней оболочке Т-лимфоцитов находятся белки, распознающие специфичные молекулы, а не специфичные антигены (в отличие от В-лимфоцитов). Т-лимфоциты реагируют с антигенами после объединения с молекулами другого типа, называемыми комплексом гистосовместимости и присутствующими во всех клетках индивидуума. Т-лимфоцит исполняет роль часового, который переходит с одного места на другое и окликает другие клетки, спрашивая у них пароль. Если на поверхности клетки оказывается верный комплекс гистосовместимости, Т-лимфоцит проходит дальше. Если что-то не в порядке, например комплекс изменен белком вирусной оболочки, Т-лимфоцит взаимодействует с клеткой и разрушает ее.

Именно эта способность Т-лимфоцитов распознавать «чужаков» делает трансплантацию органов настолько сложной проблемой. Т-лимфоциты стремятся атаковать пересаженный орган, поэтому их необходимо сдерживать с помощью лекарств-иммунодепрессантов. Кроме того, Т-лимфоциты являются мишенью для вируса, вызывающего СПИД, который во многом совпадает с рецепторами Т-лимфоцитов. Наконец, случается, что способность Т-лимфоцитов распознавать «своих» постепенно снижается, и тогда иммунная система может атаковать собственные клетки организма. Так возникают аутоиммунные заболевания, например ревматоидный артрит.

Как упоминалось выше, часть иммунологически незрелых стволовых клеток мигрирует из костного мозга в вилочковую железу (тимус), где под влиянием тимического микроокружения, прежде всего эпителиальных клеток и гормонов тимуса, созревают до иммуноком-петентных Т-лимфоцитов. Созревание тимоцитов (незрелых лимфоцитов, попавших в тимус из костного мозга) происходит последовательно, по мере их перемещения из коркового слоя железы в мозговое вещество, т. е. из наружного слоя тимуса во внутренний.

У эмбриона человека тимус закладывается на 6-й неделе гестации и представляет собой эпителиальные клетки, окруженные мезенхималь-ной тканью. Лимфоидные клетки начинают определяться в тимусе человека на гестационной неделе. источник Т-лим-фоцитов; подсчитано, что у крыс массой 100 г он продуцирует за 1 ч ~ 20 млн. лимфоцитов.

Созревает тимус к годам, после чего начинается так назы-

ваемая физиологическая инволюция: уменьшается зона коркового вещества, снижается тимоцитопоэз, продукция гормонов тимуса. Кроме возрастной, физиологической, необратимой инволюции различают еще акцидеитальную, обратимую, инволюцию тимуса, которая может развиться в любом возрасте (особенно это важно в младшем детском возрасте) под влиянием различных стрессовых воздействий (психоэмоциональных, экологических, лекарственных и др.). Возрастная, также как и акцидентальная инволюция тимуса могут быть причиной развития вторичной иммунологической недостаточности.

Тимус продуцирует несколько гормонов, из них наиболее изучены следующие:

1. Тимозин (фракция 5) содержит около 30 термостабильных полипептидов с различной молекулярной массой. По миграционным свойствам разделен на 3 класса: 1) альфа-тимозины — альфа-1, альфа-5 и альфа-7 (изоэлектр. точка —< 5,5); 2) бета-тимозины —_:бета-3 и бета-4 (5,5—7,0); 3) гамма-тимозины (> 7,0).

Таким образом, тимозин 5 включает: а) продукты разрушения ти-моцитов; б) лимфокины, продуцируемые тимоцитами; в) истинные гормоны, продуцируемые эпителиальными клетками тимуса — аль-5, 7- и бета-3, 4-полипептиды.

Тимозин 5 восстанавливает иммунный ответ, усиливает лимфоци-топоэз, вызывает лимфоцитоз, стимулирует антителообразование, противоопухолевый иммунитет, функцию Т-хелперов, супрессоров и киллеров. Тимозин, в отличие от других активных веществ тимуса, повышает уровень цГМФ и не влияет на цАМФ

2. Тимопоэт ин — I и II — различаются по двум аминокислотным остаткам. Активный центр тимопоэтина — пептид, соответствующий 20—41-й позициям аминокислот. Синтезирован минимальный фрагмент позиции аминокислот), сохраняющий активность тимо-поэтина, — ТР5. Под влиянием тимопоэтина в претимических лимфоцитах повышается уровень цАМФ, а в периферических — цГМФ. На В-клетки гормон не действует. Тимопоэтин — иммуномодулятор, поскольку способен стимулировать и угнетать иммунные реакции. Видимо, для проявления биоактивности тимопоэтина необходимы еще какие-то вещества тимической природы, поскольку он не восстанавливает иммунокомпетентность неонатально тимэктомированных животных.

3. Тимическийгуморальный фактор (ТГФ) — термолабильный полипептид, массой 3,2 • 10³ D, имеет 31 аминокислотный остаток.

Стимулирует Т-систему: реакцию трансплантат против хозяина (РТПХ), реакцию бластной трансформации лимфоцитов (РБТЛ) на фитогемагглютинин (ФГА) и конканавалин (КонА), миграцию Т-кле-ток, отменяет у тимэктомированных животных, уси-

ливает Т-киллеры и Т-хелперы. Клетка-мишень для — Т-лимфо-цит. действия типичный для пептидных гормонов — через

аденилатциклазную систему.

4. Тимулин, или сывороточный тимический фактор (СТФ), — выделен из сыворотки крови; молекулярная D. Получен синтетический аналог. У человека постоянный уровень СТФ держится до 20 лет, затем начинает снижаться и к 50 годам исчезает. Нужен цинк для синтеза. В сыворотке крови есть специальный белок-носитель для СТФ (похож на альбумин или преальбумин). Участвует в дифференцировке как претимических, так и посттимиче-

ских лимфоцитов; in vitro стимулирует образование Т-супрессоров и Т-хелперов.

Итак, общим для всех перечисленных гормонов тимуса является их участие в процессах дифференцировки Т-лимфоцитов, возможно, на разных его этапах.

Группой украинских ученых во главе с И. А. Безвершенко из тимуса выделено так называемое лимфоцитозстимулирующее вещество (ЛСВ)— низкомолекулярный неполипептидный фактор. Состоит из 2 групп веществ с молекулярной массой 6—7- 10² D и 1,5—2-10² D. ЛСВ обнаружен в 5-й фракции, поскольку он не осаждается аммония сульфатом. Основная функция ЛВС — индукция пролиферации Т-лим-фоцитов как в тимусе, так и на периферии; активация репаративной регенерации Т-лимфоцитов (увеличение количества Т-клеток в тимусе) и повышение их миграции в селезенку и лимфатические узлы. Под влиянием ЛСВ образуются все классы Т-лимфоцитов — киллеры, суп-рессоры и хелперы. Эффект — дозозависимый. Малые дозы стимулируют, большие — угнетают. Ингибиция идет за счет увеличения числа Т-лимфоцитов-супрессоров. Это свойство ЛСВ — усиливать функцию Т-лимфоцитов-супрессоров — легло в основу механизма действия препарата “Вилозен”, полученного в Украине из ЛСВ и используемого при лечении аллергических заболеваний для подавления продукции реагиновых антител.

После окончания этапа антигеннезависимой дифференцировки в тимусе покоящиеся зрелые Т-лимфоциты, готовые к встрече с антигеном, через кровоток расселяются в определенных областях периферической лимфатической системы. Эти места получили название тимус-зависимых зон (Т-зон) вторичныхлимфоидных органов. К ним относятся паракортикальная зона лимфатических узлов, богатая посткапиллярными венулами, обеспечивающими рециркуляцию лимфоцитов, а также периартериальные муфты лимфатических фолликулов селезенки (белая пульпа).

Как уже упоминалось, на поверхности всех Т-лимфоцитов имеется специальный инструмент, с помощью которого происходит распознавание чужеродного материала — Т-клеточный рецептор (ТАГРР) (рис.).

Этот рецептор представляет собой гетеродимер, состоящий из двух полипептидных цепей. Большая часть каждой из двух цепей рецептора находится вне клетки и свернута в виде двух доменов — вариабельного и (С). Большинство Т-лимфоцитов несет рецепторы, состоящие из альфа- и бета-цепей (рис. 1, а). Иногда такие Т-лим-фоциты называют “альфа-бета-Т-лимфоциты”. 

Рис. 1. Схематическое изображение строения Т-клеточного антигенраспознающего рецептора (ТАГГР) (объяснение в тексте)

 

Именно вариабельный домен обеспечивает существование огромного числа рецепторов разной специфичности, позволяющего распознать любой чужеродный материал, попавший в организм. Обязательным условием является наличие на одном Т-лимфоците рецептора (точнее, рецепторов), способного распознать только один антиген. Уже после распознавания для реализации полноценного иммунного ответа такой Т-лимфоцит подвергается пролиферации (делению), в результате чего из одного Т-лимфоцита образуется целый клон (группа) клеток, обладающих той же специфичность, что и первоначальный Т-лимфоцит.

У всех Т-лимфоцитов, несущих ТАГРР, последний нековалентно связан в единый комплекс с пятью трансмембранными белками: гамма (у), дельта (8), эпсилон (е), дзета (Q, эта (г)) (см. рис. 1,6), которые в настоящее время обозначаются как единая дифференцировочная молекула CD3. Важнейшая функциональная роль молекулы CD3 состоит в том, что она участвует в передаче сигнала от собственно распознающих антиген альфа-, бета-цепей внутрь клетки, запуская процесс ее активации с последующей пролиферацией. Таким образом, ТАГРР представляет собой комплекс, состоящий из альфа-, бета-цепей и молекулы CD3, включающей пять мембранных белков, и весь этот комплекс следует рассматривать как единую функциональную структуру. (В соответствии с международной классификацией все основные антигенные маркеры лимфоцитов и других клеток иммунной системы сведены в группу и обозначены как кластеры дифференцировки, или CD (claster of differentiation). Набор различных CD на поверхности отдельной клетки составляет ее фенотип (поверхностную характеристику). Суммируя выше изложенное, можно отметить следующее:

1. На мембране зрелых покоящихся Т-лимфоцитов имеется ТАГРР с определенной антигенной специфичностью, не зависящей от того, встречался ли ранее организм с данным антигеном или нет;

2. Встреча Т-лимфоцита со специфическим антигеном включает новый этап в жизни этап антигензависимой диф-ференцировки (в отличие от антигеннезависимой, которая прошла в тимусе);

3. Распознавание специфического антигена приводит к активации Т-лимфоцита и последующей его пролиферации, заканчивающейся появлением в организме большого количества (клона) Т-лимфоцитов определенной специфичности, способной реализовывать иммунный ответ.

Процесс распознавания чужеродного материала Т-лимфоцитом своеобразный, и отличается от процесса распознавания В-лимфоци-том. Для распознавания крупной чужеродной (бактериальная, вирусная и другие клетки) или аутологичной структуры Т-лимфоцитам необходим промежуточный этап, на котором макрофаг или другая ан-тиген-представляющая клетка специальным образом “подготавливает” чужеродный материал для распознавания. Этот процесс подготовки носит название процессинга (переваривания) и заключается в ферментативном расщеплении поглощенного макрофагом чужеродного материала.-Образующиеся в результате процессинга отдельные блоки, или пептиды, представляют собой определенной длины аминокислотные остатки — эпитопы чужеродного антигена. Именно эти пептиды и способны распознавать Т-лимфоциты в тот момент, когда они попадают на мембрану макрофага в сочетании с молекулами главного комплекса гистовместимости (ГКГ), или трансплантационными антигенами.

Более подробно механизмы распознавания будут описаны в специальной главе.

Т-лимфоциты относятся, в основном, к долгоживущей и медленно рециркулирующей популяции лимфоидных клеток. Есть данные о том,

длительность жизни для некоторых Т-лимфоцитов составляет 20 лет. Поскольку во взрослом состоянии замещаемость среди популяции Т-лимфоцитов невелика, то повреждения в этой части иммунной системы трудно восстанавливаются и имеют серьезные последствия. Например удаление тимуса в период онтогенеза приводит к

нарушению в иммунной системе, что проявляется нарушением клеточных реакций организма и снижением продукции иммуноглобулинов (антител) на тимусзависимые антигены. На долю Т-лимфоцитов в периферической крови приходится от общего числа лимфоцитов, в селезенке — 60, а в лимфатическом узле — 70%.

Кроме ТАГРР, на поверхности всех Т-лимфоцитов также имеются:

—   рецептор к эритроциту барана

—   рецептор к Т-митогенам: фитогемагглютинину (белок растительного происхождения, полученный из фасоли) и конканавалину А;

— рецепторы к интерлейкину 1, 2

— трансплантационные антигены класса I.

Это далеко не полный перечень антигенов и рецепторов, имеющихся на поверхности Т-лимфоцитов.

Многообразие функций, которые выполняют Т-лимфоциты в рамках иммунного ответа организма, связано с существованием различных субпопуляций Т-лимфоцитов, “запрограммированных” на реализацию конкретной задачи в целях поддержания иммуногомеостаза.

Т-клетки по их поверхностным гликопротеинам CD4 и CD8 подразделяют на две большие категории. Известно, что зрелые Т-клетки имеют только один из этих белков CD4, либо CD8, но не оба.

В отличие от этого, незрелые Т-лимфоциты, находящиеся в тимусе, могут быть одновременно CD4- и ными CD4+ CD8+).

CD4+ Лимфоциты получили название Т-лимфоциты-хелперы/индук-торы, их количество в периферической крови достигает 55—60% от общего числа Т-лимфоцитов. CD8+ Лимфоциты названы Т-лимфоцитами-киллерами/супрессорами, их содержание в периферической крови составляет Обе субпопуляции Т-лимфоцитов относятся к так называемым иммунорегуляторным клеткам, и от их соотношения в организме во многом зависит сила иммунного ответа. По некоторым данным, соотношение иммунорегуляторных клеток генетически детерминировано и у каждого человека сугубо индивидуально. Все же, принято считать, что в среднем соотношение клеток в норме составляет

Молекулы CD4+ и CD8+ являются трансмембранными теинами, они относятся к так называемым адгезивным молекулам и участвуют в распознавании аутологичных молекул главного комплекса гистосовместимости, а также в механизмах передачи сигнала внутрь лимфоцита в момент кооперации Т-лимфоцитов и антигенпредстав-ляющих клеток при антигенном распознавании.

CD4+ Лимфоциты выполняют главным образом хелперную функ-

цию, однако следует отметить, что при некоторых обстоятельствах CD4+ клетки могут выполнять и киллерную функцию. Выполняя свою основную хелперную функцию, они помогают, во-первых, В-клеткам превращаться в антителопродуцирующую плазматическую клетку; во-вторых, CD8+ лимфоцитам — в зрелую цитотоксическую Т-клетку; в-третьих, макрофагам осуществлять эффекты гиперчувствительности замедленного типа. Указанные функции Т-лимфоцитов-хелперов реализуются за счет того, что они в свою очередь разделяются на две субпопуляции — 1-го и 2-го типа, выполняющие разные хелперные функции за счет продукции разных цитокинов — интерлейкинов.

Т-Лимфоциты-хе/шеры 1-го типа (Txl) продуцируют гамма-интерферон (ИНФ), ИЛ-2 и альфа-опухольнекротизирующий фактор (ОНФ). Указанные цитокины активируют макрофаги, ЕК-клетки, созревание цитотоксических Т-лимфоцитов-киллеров, обеспечивая преимущественное развитие клеточного иммунного ответа, в том числе, при внутриклеточной инфекции.

Напротив, Т-пимфоцты-хелперы 2-го типа (Тх2) продуцируют ИЛ-4, ИЛ-5, и которые отвечают за развитие гумораль-

ного ответа, в том числе, за продукцию IgE. Кроме того, ИЛ-10 обладает ингибирующим эффектом по отношению к Txl.

Txl и Тх2 различаются не только по способности продуцировать различные цитокины, но и по наличию на своей поверхности различных активационных маркеров. Так, после активации на мембране Тх2 экспрессируется CD30 (молекула, относящаяся к семейству рецепторов для опухольнекротизирующего фактора), а на поверхности активированных Txl появляется LAG-3 (молекула, относящаяся к суперсемейству иммуноглобулинов).

Одним из важнейших регуляторных цитокинов, поддерживающих баланс между Т-хелперами 1-го и 2-го типа, является который

продуцируется макрофагами. ИЛ-12 увеличивает количество Т-хел-перов 1-го типа, помогая таким образом хозяину защититься против микроорганизмов, которые контролируются клеточным иммунным ответом. Другой важный регуляторный компонент — это гамма-интерферон, который подавляет функционирование Т-хелперов 2-го типа.

Со своей стороны, Т-хелперы 2-го типа могут продуцировать ИЛ-10, который является супрессивным интерлейкином и подавляет функцию Т-лимфоцитов-хелперов 1-го типа. В настоящее время принято считать, что цитокины, которые продуцируются Txl и Тх2, используются как аутокринные факторы, и как факторы, способные вызыватьре-ципрокную супрессию (взаимное подавление функции).

На схеме представлена дифференцировка Т-хелперов 1-го и 2-го (Схема)

Дифференцировка Т-лимфоцитов-хелперов 1-го и 2-го типа (Txl и Тх2) типа из покоящейся недифференцированной хелперной клетки

Т-лимфоциты

. Как видно из схемы, на ранних этапах иммунного ответа под влиянием который продуцируется антигенпредставляющей клеткой (АПК), диф-ференцировка ТхО идет преимущественно в сторону созревания Txl, которые начинают продуцировать ИЛ-2, гамма-ИНФ и альфа-ОНФ. В случае воздействия на ТхО ИЛ-4, который продуцируется тканевыми базофилами (тучными клетками) и базофильными гранулоцитами крови, ТхО начинают дифференцироваться в Тх2 и продуцировать свой цитокиновый профиль: ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-10, ИЛ-13. Гамма-ИНФ и способны рецикпрокно подавлять функционирование Txl и Тх2. обладает способностью не только влиять на созревание но и стимулировать их пролиферацию как паракринный фактор. Точно так же действует и ИЛ-4 на Тх2: он сначала индуцирует дифферен-цировку Тх2, а затем уже как аутокринный фактор способствует их пролиферации.

Обнаружено, что Txl и Тх2 ответственны за развитие различных иммунопатологических реакций у человека. Так, например, функция преобладает при развитии множественного (рассеянного) склероза, инсулинозависимого сахарного диабета, аутоиммунного тиреои-дита, болезни Крона, острого отторжения аллотрансплантата, при-

вычного невынашивания плода и др. В свою очередь, функция Тх2 преобладает при нормально протекающей беременности, трансплантационной толерантности, идиопатическом легочном фиброзе, прогрессирующем системном склерозе, у ВИЧ-инфицированных больных с быстрым прогрессированием заболевания, а также при аллергической патологии.

Таким образом, Т-лимфоциты-хелперы 1-го и типа представляют собой важнейшие субпопуляции Т-лимфоцитов, от функционального баланса которых зависит направленность иммунного ответа в норме и особенности клинических проявлений при развитии иммунопатологии. На этом основании Т-хелперы получили название “дирижеры иммунного ответа”. В табл. приведена сравнительная характеристика Т-лимфоцитов-хелперов обоих типов.

Таблица. Сравнительная характеристика Т-лимфоцитов-хелперов 1–го и 2-го типа

 

Другая субпопуляция Т-лимфоцитов, меньшая по количеству, несет на своей поверхности отличительный признак в виде молекулы CD8 и относится, как уже упоминалось, кТ-лимфоцитам-киллерам/су-прессорам. Такое двойное название означает, что эта субпопуляция ‘ Т-лимфоцитов может дифференцироваться либо в Т-киллер (цитоток-сический Т-лимфоцит), либо в Т-супрессор и выполнять различные функции в зависимости от потребностей организма.

До недавнего времени безоговорочно признавалось существование CD8+ супрессорных клеток, которые вместе с CD4+ клетками относились к иммунорегуляторным субпопуляциям. Однако, данные последних лет, особенно открытие Т-хелперов 1-го и 2-го типа, внесли некоторые сомнения в существование постулированных ранее супрессор-ных CD8+ клеток, хотя функциональных доказательств предостаточно. В связи с этим предполагается, что способность ров 2-го типа продуцировать супрессорный и является тем моментом, который позволяет Т-лимфоцитам-хелперам 1-го и 2-го типа без участия других клеток реализовывать регуляторный потенциал иммунного ответа.

Будущие исследования покажут, существует ли морфологически очерченный тип Т-лимфоцитов-супрессоров, или иммунорегуляторная роль будет полностью закреплена за соотношением субпопуляций Т-лимфоцитов-хелперов 1-го и 2-го типа. Тем не менее, сегодня продолжают считать, что GD8+ клетки киллеры/супрессоры существуют, а соотношение Тх:Тс является важным иммунорегуляторным индексом, играющим существенную роль в поддержании нормального иммунного ответа. Более того, недавно получены доказательства о существовании морфологической структуры на поверхности клеток, с помощью которой эту субпопуляцию можно разделить на две, функционально отличающиеся между собой группы клеток: киллеры и супрессоры.

Итак, прежде всего, охарактеризуем лимфоциты, выполняющие цитотоксические функции. Эти лимфоциты реализуют специфические клеточные реакции иммунитета: участвуют в механизмах отторжения аллотрансплантатов, реакциях аутоиммунитета, разрушают вирусинфицированные и опухолевые клетки.

Таким образом, Т-лимфоцит-киллер — основная эффекторная клетка клеточно-опосредованного иммунитета, которая осуществляет лизис мишеней, обеспечивает генетическое постоянство внутренней среды организма.

Напомним, что в периферической крови и во вторичных лимфоид-ных органах Т-киллер находится в состоянии покоя, — так называемая зрелая покоящаяся клетка. Для того, чтобы произошла ее дифференцировка в Т-киллер, способный осуществлять кил-линговый эффект, несколько условий. Во-первых, нужно распознать чужеродный антиген; во-вторых, требуется время для создания клона специфических Т-киллеров, способных оказать ощутимый эффект. Для распознавания чужеродного антигена у клетки, так же, как и у есть Т-клеточный антигенраспознающий рецептор в комплексе с Точно так же, как и в случае с клеткой (хелпером), клетка (киллер) распознает не весь чужеродный антиген, а его блоки, так называемые доминантные пептиды, которые находятся на поверхности антигенпредставляющей клетки в сочетании с молекулами ГКГ. Однако, существует принципиальное различие в “работе” CD4+ клеток (хелперов) и CD8+ клеток (киллеров) при распознавании антигенов.

Так, клетки (Т-лимфоциты-хелперы) могут распознать чужродный пептид только в том случае, если он находится в сочетании (презентируется) с молекулами гистосовместимости класса II на поверхности антигенпрезентирующей клетки. В норме в организме таких клеток немного — это моноциты-макрофаги, В-лимфоциты и дендритные клетки, обладающие способностью поглощать попавший в организм чужеродный материал, перерабатывать (процессировать) его с помощью целого ряда ферментов, разрезая антиген на блоки — пептиды, а затем транспортировать их из глубины клетки на ее поверхность в сочетании с молекулами гистосовместимости класса II. Только после этого CD4+ клетка (хелпер) сможет распознать эти чужеродные, так называемые экзогенные, пептиды; это повлечет за собой активацию и пролиферацию CD4+ клеток с последующей их дифференцировкой на Т-хелперы и 2-го типа, о чем уже упоминалось.

Совсем иначе осуществляется распознавание пептидов CD8+ клеткой (Т-лимфоцитом-киллером). Основное отличие состоит в том, что пептид подается для распознавания (презентируется) в составе молекулы гистосовместимости класса I, а не класса II, как для хелперов. Это очень важный момент, поскольку молекулы гистосовместимости класса I присутствуют на всех ядерных клетках организма. Исходя из этого, все изменения гомеостаза организма, происходящие на внутриклеточном уровне, будут отражаться на мембране клетки в виде так называемых эндогенных пептидов, находящихся в составе молекул гистосовме-стимости класса I. То или иное изменение гомеостаза клетки превращает ее в чужеродную (например мутация, поражение вирусом и др.), CD8+ клетка (киллер) распознает это по пептидам, проактивируется и разрушит такую измененную клетку. образом, CD8+ Т-клетка

(киллер), распознающая эндогенные пептиды в составе молекул гисто-совместимости класса I, которые имеются на мембране всех ядерных клеток организма, выполняет своеобразную цензорную функцию, позволяющую иммунной системе осуществлять контроль за постоянством внутренней среды организма. Следует добавить, что с помощью молекул гистосовместимости класса I презентируются также экзогенные пептиды, “сделанные” из внутриклеточных паразитов, например, вирусов.

Существует еще одно условие, необходимое для созревания цито-токсических CD8+ клеток: после распознавания чужеродного пептида эти клетки должны получить дополнительный сигнал от CD4+ клеток (хелперов), который позволит им делиться (пролиферировать), в результате чего из клетки образуется целый клон (группа) клеток, обладающих одной специфичностью и достаточным потенциалом для реализации клеточного иммунного ответа. Отсюда ясно, насколько важна способность клеток пролиферировать. Сигнал к пролиферации CD4+ клетка (хелпер) подает с помощью ИЛ-2, который она продуцирует; для восприятия этого сигнала на CD8+ клетке (киллере) есть рецептор к ИЛ-2. Более точная хронология событий состоит в следующем.

После поглощения антигена, активированный макрофаг среди прочего продуцирует одна из основных задач которого заключается в том, чтобы “заставить” Т-лимфоциты-хелперы продуцировать ИЛ-2. Одновременно под влиянием на поверхности лимфоцитов появляется рецептор к ИЛ-2. В том случае, если иммунный ответ пойдет по клеточному пути, то Т-лимфоцит-киллер после распознавания чужеродного пептида получит дополнительный сигнал в виде ИЛ-2 и начнет пролиферировать.

Рассмотрим цитотоксическую реакцию на примере разрушения ви-русинфицированных клеток (рис.).

Рис. Этапы “созревания” цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8+ клетки) при вирусной инфекции (объяснение в тексте).

 

При появлении в организме вирусифицированных клеток, CD8+ Т-лимфоциты (киллеры) распознают вирусный антиген, который представляется им совместно с молекулой ГКГ класса I на поверхности этой клетки. В свою очередь CD4+ Т-лимфоцит (хелпер) распознает вирусный антиген, который представляется ему с молекулой ГКГ класса II антигенпредставляющей клетки (АПК), например макрофага. Одновременно макрофаг продуцирует ИЛ-1, что запускает интерлейкиновый каскад. Хелперный Т-лимфо-цит секретирует ИЛ-2, который позволяет предшественнику CD8+ ци-тотоксической Т-клетки пролиферировать, что приводит к образовы-ванию клона вирусспецифических клеток-киллеров. В последующем эти цитотоксические Т-клетки разрушают вирусинфицированные клетки. Одновременно с клеточным ответом на вирус развивается и гуморальный ответ, заканчивающийся продукцией антител. Здесь также очень важна роль CD4+ клеток (хелперов). Более подробно об этом будет сказано ниже.

Механизм цитолитического действия Т-лимфоцитов-киллеров в настоящее время представляется следующим образом: на первом этап е (программирования лизиса) между клеткой-эффектором (киллером) и клеткой-мишенью устанавливается специфический контакт; на ром этапе (летального удара) клетки-киллеры оказывают литиче-ское действие на клетки-мишени; на третьем (заключительном) этапе осуществляется непосредственное повреждение клеток-мишеней. В цитотоксической реакции разрушаются только клетки-мишени: кил-лерные клетки после летального удара отделяются от клеток-мишеней. Таким образом, Т-киллеры только запускают цитолитическую реакцию, но не участвуют в непосредственном разрушении клеток-мишеней. Сама киллерная клетка может участвовать в последовательном разрушении нескольких клеток-мишеней, оставаясь при этом неповрежденной и функционально активной.

Убитые вирусные вакцины не активируют CD8+ Т-клетки (киллеры) потому, что в этом случае вирус не реплицируется в пораженной клетке, и, следовательно, вирусные эпитопы (пептиды) не презентиру-ются в ассоциации с молекулами ГКГ класса I и не распознаются CD8+ клетками.