Матеріали для підготовки до практичного заняття №5

 

Імунний статус організму й методи його оцінки. Тести І і ІІ рівня. Використання серологічних реакцій в діагностиці вірусних інфекцій.

Алергія. Основні типи алергічних реакцій. Методи алегро діагностики. Імунотерапія та імунопрофілактика інфекційних захворювань. Методи вакцинації. Підсумкове заняття. Мікробіологічна діагностика стафілококових, стрептококових інфекцій.

Мікробіологічна діагностика і профілактика захворювань, викликаних патогенними ентеробактеріями.

1. Центральні   й периферичні  органи    імунітету

     В даний  час  імунна  система розглядається  як система контролю, що забезпечує індивідуальність і цілісність    організму. Імунна система здатна відрізнити власні структури організму від генетично чужорідних, а також переробляти і елімінувати останні.

Імунна система – це сукупність всіх лімфоїдних органів і скупчень лімфоїдних клітин, включаючи вилочкову залозу, селезінку, лімфатичні вузли, групові лімфатичні фолікули (пейерові бляшки) та   інші лімфоїдні скупчення, лімфоцити кісткового мозку і периферичної крові,  які складають єдиний орган імунітету (рис. 1).

 

                  

 

Останнім часом виділяють ще дві тканинні імунні системи – імунну систему шкіри та імунну систему слизових оболонок.

Розрізняють центральні і периферичні органи імунітету. В центральних органах, які ще називаються органами лімфопоеза, дозрівання лімфоцитів  відбувається без суттєвого впливу антигенів. Розвиток периферичних органів (органів імунопоеза), навпаки, безпосередньо залежить від антигену. Лише при контакті з антигеном у них починаються процеси проліфераціі і диференціації.

         

 

Центральним органом імунної системи є вилочкова залоза і сумка (бурса) Фабріціуса у птахів. У савців роль сумки Фабріціуса виконує кістковий мозок, який є постачальником стовбурових клітин –  попередників лімфоцитів. Обидва центральних органи є місцем диференціації певних популяцій лімфоцитів. Вилочкова залоза –   джерело тимусзалежних або Т-лімфоцитів (від тимус), а в бурсі Фабріціуса  (кістковому мозку) утворюються В-лімфоцити (від бурса).

Периферичними лімфоїдними органами є селезінка, лімфатичні вузли, мигдалики, лімфоїдна тканина кишечника, бронхів. На момент народження вони ще практично несформовані, тому що контакту з антигеном ще не мали. Лімфопоез здійснюється в них лише при  антигенній стимуляціі. Периферичні лімфоїдні органи заселяються Т- і В-лімфоцитами із центральних органів. При цьому кожна популяція лімфоцитів мігрує в певні ділянки периферичних органів, які називаються тимусзалежними і тимуснезалежними зонами. Більшість лімфоцитів периферичних органів не залишаються в них постійно, а через деякий час, найчастіше після контакту з антигеном, включаються в рециркуляцію. За винятком тільки деяких випадків (наприклад, передня камера ока), лімфоцити практично досягають  всіх систем і органів, так що жодний антиген не залишається непоміченим.

Центральною фігурою імунної системи є лімфоцит. Лімфоцити – це спеціалізовані клітини, які  здатні реагувати ( відповідати ) лише на окрему групу структурно подібних антигенів. Ця здатність існує ще до першого контакту імунної системи з даним антигеном і обумовлена наявністю мембранних рецепторів, специфічних до детермінант цього антигена. Кожен клон лімфоцитів відрізняється від іншого будовою антигензв’язуючої ділянки   своїх рецепторів. Таким  чином, кожен клон реагує тільки на певні, відповідні йому антигени. Здатність організму відповідати практично на будь-який антиген забезпечується наявністю значної кількості різноманітних груп і клонів лімфоцитів. У результаті лімфоцити складають виключно неоднорідну популяцію клітин. Різноманіття рецепторів лімфоцитів у людини перевищує 10⁹. Лімфоцити відрізняються між собою не тільки за специфічністю своїх рецепторів, але й за функціональними властивостями. За останніми розрізняють два основних класи лімфоцитів: В- лімфоцити і Т- лімфоцити.

 

2. Характеристика  В-лімфоцитів

Першою клітиною, яка започатковує появу В- лімфоцитів, є  попередник  В- клітини (пре-В-клітина). Найменш зрілі пре-В-клітини не синтезують ані легких, ані важких ланцюгів імуноглобулінів, хоча вони мають антиген спільний із зрілими В- клітинами. Ці великі пре-В-клітини діляться, утворюючи великі пре-В-клітини, що містять в цитоплазмі важкі ланцюги ІgM. Згодом у результаті поділу останніх виникають малі пре-В-клітини. Потім через стадію незрілих малих пре-В-клітин утворюються малі В-клітини, на мембранах яких розміщуються молекули імуноглобулінів. Із кісткового мозку чи ембріональної печінки В-клітини потрапляють у кровообіг і мігрують у селезінку, лімфатичні вузли та інші периферичні лімфоїдні органи.

Найменш зрілі В-клітини мають на своїй поверхні молекули ІgM. В міру дозрівання на їх поверхні з‘являються IgD, рецептори компонентів комплементу, Fc – фрагментів тих імуноглобулінів, які вони продукують.

 

Всередині кожного клону частина В-клітин переключається із синтезу ІgM (IgD) на синтез IgG, IgA, IgE. В-лімфоцити, в яких змінюється синтез важких ланцюгів, можуть водночас продукувати до трьох класів імуноглобулінів, наприклад: IgM, IgD, IgA.

При такій зміні ізотипів важких ланцюгів експресія генів, які визначають активний центр імуноглобуліну, не змінюється.

На поверхні зрілої В-клітини  розміщуються специфічні рецептори для антигену – BcR (B cell receptor). Та ділянка рецептора, яка здатна зв‘язати антиген є молекулою імуноглобуліна. Але до складу рецептора, крім імуноглобуліна, входять ще 4 поліпептидних ланцюги – по 2 з обох сторін від імуноглобуліна. Ці мембранні молекули позначаються Iga та Igb. Їх основне призначення – проведення сигнала всередину клітини про те, що антиген зв‘язався з активним центром імуноглобулінового компонента.

                      

 У кістковому мозку відбувається лімфопоез значної частини В-лімфоцитів (В-2 субпопуляції). Проте існує ще В-1 субпопуляція, на клітинах якої розміщені молекули CD5 (CD – cluster definition– молекули клітинної мембрани різного призначення). На поверхні цих лімфоцитів відсутні IgD, але є у наявності IgM. Їх лімфопоез відрізняється від лімфопоеза загальновідомих В-2 лімфоцитів і полягає у тому, що попередник  CD5 В-лімфоцитів ще в ембріональному періоді залишає кістковий мозок, і його нащадки у дорослих зберігаються у периферичних тканинах, в основному у черевній і плевральній порожнинах. За своєю функцією В-1 лімфоцити теж суттєво відрізняються від В-2 лімфоцитів. 

В-1 лімфоцити диференціюються за межами кісткового мозку і здатні виробляти імуноглобуліни без взаємодії з Т-лмфоцитами. У більшості випадків вони продукують лише IgM. Принциповою особливістю цих імуноглобулінів є їх широка перехресна активність, і взаємодіють вони в основному з антигенами бактерій полісахаридного походження.

 Активація В-клітин відбувається у дві фази: проліферації і диференціації. В результаті проліферації збільшується кількість клітин, здатних здатні вступати в реакціюреагувати  із введеним в організм чужорідним антигеном. Значення проліферації велике, тому що в неімунному організмі дуже мало В-клітин, специфічних для будь-якого антигену.

Таким чином, в результаті проліферації збільшується кількість клітин, які ­­­­здатні негайно диференцюватись в антитілоутворюючі клітини. При активації частина клону В-лімфоцитів знову перетворюється у малі лімфоцити і не диференцюється у плазматичні клітини. Це відносно тривалоіснуючі клітини, які значно легше  активуються при повторній стимуляції, ніж вихідні В-клітини. Тому ці клітини отримали назву В-клітин пам’яті.

В активованих В-лімфоцитів поступово зникають поверхневі імуноглобуліни і замість них клітини починають синтезувати молекули антитіл, що секретуються назовні. Як відомо, плазматичні клітини відрізняються  від В-лімфоцитів ексцентрично розміщеним ядром, добре розвинутим апаратом Гольджі. У цих клітин ендоплазматичний ретикулум займає майже всю цитоплазму, що необхідне для активного синтезу і продукції антитіл. Зрілі плазматичні клітини  здатні синтезувати декілька тисяч молекул імуноглобулінів протягом секунди. Але така продуктивність поєднується з короткою тривалістю життя (2-3 дні).

Фази проліферації і диференціації В-лімфоцитів перебувають під впливом різноманітних факторів, серед яких найбільше значення мають інтерлейкіни (ІЛ). Більшість вчених  вважає, що за активацію В-клітин відповідає ІЛ-4 , за проліферацію – ІЛ-5,  диференціацію – ІЛ-6. Хоч на окремих етапах, крім цих трьох інтерлейкінів, можуть брати участь і інші цитокіни. Такі як ІЛ-1, ІЛ-2, інтерферон та інші.

 

 

3.Функціональна характеристика  Т-лімфоцитів

Частина попередників Т-лімфоцитів із кісткового мозку та ембріональної печінки мігрують у тимус і зазнають серії перетворень у процесі диференціації. Ці попередники ще не мають характерних для Т-лімфоцитів молекул СD4, СD8,  і тому їх називають подвійними негативними клітинами. Потім вони розвиваються у подвійні позитивні клітини CD4⁺CD8⁺ з наступною диференціацією у CD4⁺CD8^– і CD4^–CD8⁺  дозрілі клітини. У процесі розвитку спостерігається позитивна селекція з виживанням тимоцитів, які взаємодіють з власними антигенами головного комплексу гістосумісності (ГКГ), і негативна селекція з елімінацією тих клітин (аутореактивних) , які реагують із власними антигенними структурами тканин організму.

Друга частина стовбурових клітин – попередників Т – лімфоцитів попадають із кісткового мозку у слизову оболонку  кишкового тракту і там диференцюються у Т – лімфоцити. Вони локалізуються у бар‘єрних тканинах, в основному у слизовій кишечника, де і виконують свої функції. Ці клітини за своїми рецепторами відрізняються від тимусної популяції Т–лімфоцитів. Їм властивий рецептор TcRgd (T cell receptor gd).

Лімфоцити – єдині клітини крові, які проходять двохетапну диференціацію. Перший етап – лімфопоез – здійснюється у кістковому мозку і тимусі. Другий етап – імуногенез – продовження диференціації лімфоцита після його контакта з антигеном. Кожен лімфоцит здатний розпізнавати і зв‘язувати тільки свій антиген.

Лімфопоез – антигеннезалежний процес, імунопоез – антигензалежний процес – продовження диференціації. Слід пам‘ятати, що синтез на мембрані антигенрозпізнавального рецептора лімфоцита відбувається під час лімфопоеза, коли ще лімфоцит не зустрічався з антигеном. У результаті лімфопоеза, який триває все життя, здоровий організм формує більше 10⁹ варіантів клонів лімфоцитів. Кожен клон лімфоцитів має на своїй поверхні єдиний варіант антигензв‘язуючого рецептора (кожен лімфоцит існує для одного, свого антигена). Такою властивістю  більше не володіють жодні клітини.

Таким чином, в органи лімфопоезу попадають недиференційовані клітини попередники. Із них виникають зрілі неімунні лімфоцити, готові зустріти антиген. Стабільним маркером неімунних Т-лімфоцитів є молекули CD45RA (повна ізоформа мембранного фермента тирозинфосфатази).

У тимусі у попередників Т-лімфоцитів появляються молекули CD4 i CD8 і згодом рецептор TcRab.

 Таким чином, Т-лімфоцити можуть мати два молекулярних варіанти рецепторів для антигена – TcRab i TcRgd, і на кожному з них знаходиться лише одна різновидність рецептора: або TcRab, або TcRgd.

 Всі Т-лімфоцити з TcRab диференцюються із стовбурової клівтини у тимусі. Більшість лімфоцитів з TcRgd диференцюються поза тимусом, головним чином у слизовій шлунково-кишкового тракту, і там виконують свою функцію. У крові циркулює незначна кількість Тgd-лімфоцитів, але в організмі вони_складають майже половину всіх Т-лімфоцитів і локалізовані у бар‘єрних органах, більшість – у слизовій шлунково-кишкового тракту.

 

Тимоцити з готовими рецепторами (TcR) взаємодіють з антигенами ГКГ  першого  або другого  класів і проходять процеси позитивної і негативної селекції.

Негативна селекція полягає у загибелі (за механізмом апоптозу) тимоцитів, які не зв‘язали своїм рецептором антигени ГКГ, а також тимоцитів , які досить міцно зв‘язали ці антигени.

Клітини моноцитарно-макрофагального ряду і інші клітини, що складають мікрооточення тимусу (клітини-няньки, епітеліальні і дендритні клітини), беруть безпосередню участь в процесі дозрівання Т-лімфоцитів. Макрофаги, напевне, одна із основних субпопуляцій клітин тимусу, що продукують метаболіти арахідонової кислоти (МАК). Синтез МАК починається на ранніх стадіях онтогенезу і регулюється гормонами тимусу (наприклад, тимуліном). Встановлено, що простагландини (продукти метаболізму арахідонової кислоти) викликають апоптоз тимоцитів (запрограмована загибель клітин) шляхом активації ендонуклеаз і, таким чином, беруть участь в елімінації заборонених клонів лімфоцитів. З іншого боку, МАК, які утворюються під дією ліпоксигеназ (лейкотриєни), пригнічують апоптоз.

Позитивна селекція полягає у вибірковому захисті від апоптозу тимоцитів, які зв‘язали який-небудь пептидний антиген із середньою афінністю. У залежності від того, яка антигенпрезентуюча клітина працює з тимоцитом на даному етапі лімфопоеза, на клітинній мембрані та у геномі тимоцита закріплюється експресія лише однієї із ключевих молекул – або CD4 (яка комплементарно зв‘язується з власними  антигенами ГКГ ІІ класу), або CD8 (яка комплементарно зв‘язується з власними антигенами ГКГ І класу).

Відповідно з CD4⁺ тимоцита у майбутньому у периферичних органах виникне який-небудь із Т хелперів. Із CD8⁺ тимоцитів утворяться цитотоксичні Т-лімфоцити ефектори. Тільки такі тимоцити у нормі будуть мігрувати з тимусу у периферичні тканини і чекати там зустрічі із своїм антигеном. Після зустрічі з антигеном у периферичних тканинах розпочинається другий етап диференціації Т-лімфоцита – імуногенез.

 

Серед Т-лімфоцитів розрізняють 8 великих функціонально різних субпопуляцій. Проте всі вони містять на клітинній мембрані молекули CD3, які складаються із трьох поліпептидних ланцюгів (e,g,d). Ці ланцюги закріплюють TcR по боках. З трансмембранною частиною рецептора пов‘язані ще два ланцюги, які занурені всередину клітини й забезпечують передачу сигнала про те, що рецептор зв‘язав антиген. Після чого запускаються відповідні реакції в ядрі і цитоплазмі.

В процесі дозрівання і диференціації появляються різні види Т-лімфоцитів, які відрізняються за функціональним призначенням, антигенною структурою та інш.

Так розрізняють Т-лімфоцити помічники (хелпери), в основному з молекулами CD4⁺CD8^–, лімфоцити із супресорними властвостями, Т-лімфоцити ефектори (кілери) з молекулами CD4^–CD8⁺, Т-контрсупресори.

Якщо молекули CD4 розташовані на Т-лімфоцитах з рецептором TcRab, то ці клітини називаються Т-хелперами (Th). Крім цих лімфоцитів така молекула властива нейронам, макрофагам, еозинофілам. Недавно встановлено, що серед Th з фенотипом CD4⁺CD8^– можна розрізнити декілька субпопуляцій, які у процесі імунної відповіді продукують різні цитокіни Ї позначаються Tho, Th1, Th2, Th3.

Th0 – містять гени, які характерні для всіх інших типів Т-хелперів.

Тh1 – єдині Т-хелпери, які продукують g– інтерферон, інтерлейкін-2 (ІЛ-2), фактор некрозу пухлин, лімфотоксин. Вони стимулюють проліферацію Т- і В-лімфоцитів, сприяють    перемиканню синтезу імуноглобулінів у В-лімфоцитах з класу IgM на клас  IgG, підсилюють активність макрофагів (g інтерферон). Th1 – основні патогномонічні клітини, що запускають реакції гіперчутливості сповільненого типу (ГСТ). Остання якраз і розвивається у такій послідовності антиген – Th1– g інтерферон – активований макрофаг – макрофаг – запалення.

Th2 – відрізняються від Th1 за тою ознакою, що продукують ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-10, ІЛ-13. Цими цитокінами  обумовлені основні функціональні властивості Th2: ІЛ–4- сприяє переключенню біосинтезу  імуноглобулінів у В-лімфоцитах з класу IgM на  IgE; ІЛ-5 – сильний активатор для еозинофілів – разом з ІЛ-4 організовує захисну реакцію проти паразитів (гельмінтів, найпростіших).

 

 

Th3 – ще нечітко виділена субпопуляція. До неї належать ті Т-хелпери, які у значній кількості секретують ІЛ-4, ІЛ-10, TGFb (трансформуючий фактор росту b). Цей фактор є головним гуморальним чинником супресії імунної відповіді. Клоновані клітини Th3 здатні викликати стан толерантності. Функціональна здатність Th3 відповідає поняттю Т-лімфоцитів супресорів, якими до недавна вважали Т-лімфоцити з фенотипом CD8⁺. У даний час клітини – супресори перестали сприймати як одну з особливих субпопуляцій Т-лімфоцитів, що  розвиваються у процесі лімфопоеза.

Супресія імунної відповіді вцілому –  багатофакторне явище. Вона спричинена елімінацією антигена як ініціатора імунної відповіді, апоптозом простимульованих лімфоцитів, антипроліферативною дією трансформуючого фактора росту b, невелику кількість якого виробляють різні лімфоцити і дуже багато Th3. Але оскільки ці ж Th3 виділяють і інші цитокіни (ІЛ-4, ІЛ-10), що не мають імуносупресорного призначення, то виділяти супресорні клітини як окремої  субпопуляції є не зовсім доцільним.

Від функціонального стану супресорних клітин залежить розвиток аутоімунних, імунодефіцитних, алергічних станів, пухлинних процесів, вираженість трансплантаційних реакцій, гіперчутливості сповільненого типу, розвиток імунної відповіді на тимусзалежні і тимуснезалежні антигени.

Наприклад, при їх недостатності  ефекторні клітини імунної системи (Т-ефектори, В-лімфоцити) одержують необмежену можливість реагувати проти власних клітин і тканин, що обумовлює появу аутоімунних і алергічних реакцій.

У той же час, якщо кількісні і функціональні показники їх надто високі, то створюється благодатний фон для розвитку імунодефіцитних захворювань. Один із гормонів вилочкової залози тимопоетин вибірково стимулює  функцію супресорних механізмів, що відіграє певну роль у регуляції цих процесів.

Т-хелпери будь-якої функціональної спеціалізації об‘єднує одна загальна властивість – особливість їх антигензв‘язуючого рецептора TcR. TcRab здатний разом з мембранною молекулою CD4 розпізнавати тільки пептидні антигени і лише тоді, коли вони знаходяться у комплексі з молекулами ГКГ ІІ класу на поверхні клітин власного організма. Сама молекула CD4 реагує з молекулами ГКГ ІІ. Молекули ГКГ ІІ знаходяться на мембрані тільки певних клітин організму – дендритних, В-лімфоцитів, макрофагів, ендотелію судин. Ці клітини мають загальну назву антигенпрезентуючих клітин. Т-хелпер здатний “побачити” своїм рецептором пептидний антиген тільки тоді , коли певна антигенпрезентуюча клітина попередньо поглинула антиген, ферментативно його  переробила і зв‘язала із своїми молекулами ГКГ ІІ.

Існує ще одна різновидність Т-клітин – Т-контрсупресори. Ці клітини здатні попереджувати інактивацію Т-хелперів супресорними клітинами.

 Наступною дуже важливою групою Т-лімфоцитів є цитотоксичні Т-клітини (Т-ефектори, кілери) з фенотипом CD8⁺TcRab. Вони здатні розпізнавати чужорідний антиген у комплексі з власними молекулами ГКГ першого класу і знищувати його. Молекула CD8 на клітинній мембрані лейкоцита взаємодіє з молекулами ГКГ І класу, які розміщені на поверхні клітин, що несуть антиген. Таким чином Т-кілери здатні також розпізнавати свій антиген за умови, що він зв‘язаний з ГКГ І класу на клітинах власного організму. Молекули ГКГ І присутні на всіх клітинах організму, тому для Т-ефектора антигенпрезентуючою клітиною може стати будь-яка клітина організму, на якій розмістились білки вірусів, бактерій, найпростіших, що проникли в організм. Т-ефектори після антигенної стимуляції стають зрілими Т-кілерами, які знищують клітини – мішені, що уражені цими паразитами.

Як ми бачимо, Т-лімфоцити з рецептором TcRab i CD4⁺ i CD8⁺ здатні взаємодіяти з антигеном тільки тоді, коли його їм піднесли (презентували) інші клітини. Зате вони відзначаються високою специфічністю і реагують тільки із своїм антигеном, не звертаючи уваги на подібні.

Tgd-лімфоцити. Т-лімфоцити з рецептором TcRgd значною мірою відрізняються від тимоцитів з рецептором TcRab за своїми антигенрозпізнавальними властивостями.Tgd лімфоцити потрібні організму на бар‘єрах (вони локалізуються у шкірі і слизових) для швидкого зв‘язування антигенів без попередньої участі у цьому процесі антигенпрезентуючих клітин. Рецептор цього лімфоцита самостійно реагує з антигеном , не вимагаючи контакта з антигенами ГКГ. У той же час специфічність Tgd значно менша ніж у попередніх субпопуляцій. Один і той же лімфоцит може реагувати з досить широким спектром антигенів. Ця фракція Т-лімфоцитів в основному реагує з інфекційними і харчовими антигенами. За попередніми даними серед Тgd можна виділити кілери, Th1,Th2.

Т-лімфоцити CD4^–CD8^–TcRab. Такі лімфоцити нещодавно відкриті у периферичних тканинах і відрізняються від інших, що здатні реагувати з ліпогліканами і сполуками міколової кислоти, які зв‘язані з молекулою CD1 на поверхні антигенпрезентуючих клітин.

У лімфоїдній системі визначені спеціальні місця, в яких лімфоцити зустрічаються з антигенами. Для екзогенних антигенів, які проникають в організм через покривні бар‘єрні органи, такі місця – регіонарні лімфовузли. Для антигенів, які попадають через кров – це селезінка. Для антигенів, які проникають через бар‘єр шлунково-кишкового тракту – це лімфатичні вузли брижі.

Інтенсивність рециркуляції лімфоцитів через кровяне русло досить значна: через один лімфатичний вузол за одну добу проходить приблизно 25 10⁹ лімфоцитів. Щоб лімфоцит попав у певний лімфоїдний орган або у певну нелімфоїдну тканину, на його клітинній мембрані  присутні відповідні молекули (homing-рецептори). Наприклад, homing–рецептор лімфоцитів, необхідний для їх попадання у лімфатичний вузол представлений мембранною молекулою L селектина. У той же час на ендотеліальних клітинах посткапілярних венул того органа, куди повинен попасти цей лімфоцит його чекають теж конкретні молекули, комплементарні до певного homing–рецептора. Ці молекули на ендотелії судин називаються адресинами. Адресин для L селектина є молекула Gly CAM-1 (Glycan–bearing Cell Adhesion Molecule).

Гени, які кодують молекули імуноглобулінів і гени, які кодують молекули TcR, мають одну унікальну властивість якою вони відрізняються від інших клітин. Вони здатні до рекомбінації. На таких перебудованих генах синтезуються лише молекули білків TcR та імуноглобулінів.

У крові людини на долю Т-лімфоцитів припадає біля 75%, 15% складають В-лімфоцити і 10 % нульові (К) клітини.

Нижче подаємо порівняльну характеристику Т- і В-лімфоцитів (табл. 1).

Таблиця 1

Характеристика  Т- і В-лімфоцитів

 

  

 

Дослідження кількості і функціональної  активності лімфоцитів.                    

Велике значення для дослідження стану імунної системи має підрахунок  Т- і В-лімфоцитів і визначення їх функціональної здатності. Для підрахунку цих клітин з початку 70-х років вживається метод спонтанного розеткоутворення.

   Розеткоутворення – це процес взаємодії лімфоцитів і ксеногенних еритроцитів з утворенням клітинних конгломератів, які складаються з лімфоцита і приєднаних до нього чужорідних еритроцитів. Еритроцити розміщуються навколо лімфоцита, і на вигляд такі конгломерати нагадують розетки. Спонтанне розеткоутворення спостерігається між лімфоцитами і еритроцитами певних видів тварин.

   Т-лімфоцити людини, маючи рецептори  до баранячих еритроцитів, утворюють з ними розетки. Ось чому  метод спонтанного розеткоутворення з еритроцитами барана (метод Е-розеткоутворення – від еритроцити ( Е ) використовується для виявлення Т-клітин людини. Ці лімфоцити позначають як Е-РУК ( Е-розеткоутворюючі клітини ).

    В-лімфоцити людини мають на своїй поверхні рецептори до еритроцитів мишей і формують з ними спонтанні розетки. Цей тест можна використати для підрахунку В-лімфоцитів. Проте для виявлення В-лімфоцитів більш широко до цього часу використовуються методи розеткоутворення з урахуванням інших рецепторів, які є специфічними маркерами. Такими маркерами є рецептори до Fc-фрагменту імуноглобуліну і до С3 компонента комплементу.

    При зв`язуванні комплекса антиген – антитіло ( еритроцити – антиеритроцитарні антитіла ) з рецептором до Fc фрагменту формуються так звані ЕА-розетки.  Коли ж до рецептора  С3 приєднується комплекс антиген – антитіло – комплемент ( еритроцити – антиеритроцитарні антитіла – С3 ) утворюються  ЕАС-розетки. Відповідно В-лімфоцити часто позначають як ЕА-РУК або ЕАС-РУК.

 

Для вивчення функціональної здатности лімфоцитів використовується реакція бласттрансформації (РБТЛ). Перехід малих лімфоцитів із стану спокою в бластні форми, які здатні до проліферації і подальшої диференціації, називається бласттрансформацією і супроводжується морфологічними змінами – збільшенням розмірів, кількості мітохондрій, рибосом і ін.  Під час трансформації в бласти в лімфоцитах  стимулюються біохімічні процеси, що призводить до інтенсифікації синтезу білка, РНК, ДНК, в результаті чого відбувається мітотичний поділ клітин. Одна бластна клітина може дати клон із 32- 64 клітин, які мають ту ж імуноспецифічність, що і вихідна клітина.

Бласттрансформація лімфоцитів може бути викликана як специфічними, так і не специфічними стимуляторами. Речовини, які стимулюють мітоз лімфоцитів  (мітогени)   різноманітні за походженням і хімічномим складом. Найбільшу їх кількість виявлено серед бактерій. Це окремі компоненти капсульної речовини, джгутиків, клітинної стінки, цитоплазматичної мембрани, рибосом. До мітогенів відносять білок А стафілококу, ліпополісахариди грамнегативних бактерій, туберкулін і т.ін.

Викликати бласттрансформацію лімфоцитів можуть окремі речовини тваринного і рослинного походження (фітогемаглютинін – ФГА, КонА, мітоген лаконосу – РwМ).

Неспецифічні стимулятори залучають у процес бласттрансформації значну частину лімфоцитів незалежно від їх імунологічної специфічності.

Причому одні з них вибірково активують тільки Т-клітини, інші – В – клітини. Найчастіше в клінічній практиці використовують ФГА, КонА, ЛПС, мітоген лаконосу, туберкулін. Такі мітогени, як ФГА, КонА активують тільки Т-клітини; ЛПС – тільки В-клітини.

Специфічними стимуляторами бластогенезу є антигени, які залучають у цей процес і Т-, і В- лімфоцити. Навідміну від неспецифічних стимуляторів антиген здатний активувати тільки ті лімфоцити, які несуть специфічні до нього рецептори. Здатність клітин до бласттрансформації відображає функціональну активність імунокомпетентних клітин.

РБТЛ під впливом антигенів служить критерієм специфічної реактивності Т- і В- лімфоцитів, а під впливом неспецифічних стимуляторів – показником загальної імунологічної реактивності, що характеризує потенційну здатність імунної системи реагувати на антигени.

 

5. Антигенпрезентуючі клітини

До антигенпрезентуючих клітин належать: дендритні клітини, В-лімфоцити, макрофаги, клітини ендотелію.

Найбільш ефективними серед них є дендритні клітини. Вони – єдині, які здатні подати антиген лімфоцитам у первинній імунній відповіді. Дендритні клітини розвиваються із стовбурової кровотворної клітини і, напевне, вони подають ендогенні пептиди Т-лімфоцитам у тимусі, коли останні диференцюються. Вони першими зв‘язують всі речовини, що проникли через шкіру. Дендритні клітини не фагоцити,  але здатні міцно фіксувати антигени на своїй мембрані і частково їх розщеплювати. Навантажені антигеном клітини, маючи значний тропізм до лімфатичних вузлів, транспортують його туди. Там вони презентують антиген для розпізнавання лімфоцитам. На дендритних клітинах за час циркуляції у лімфоїдні органи появляється значна кількість молекул ГКГ ІІ класу.

В-лімфоцити у ролі антигенпрезентуючих клітин характеризуються тим, що здатні зафіксувати своїми імуноглобуліновими рецепторами незначні кількості розчинних антигенів. Ця здатність В-лімфоцитів особливо проявляється при повторному попаданні антигена в організм.

Антигенпрезентуючі функції ендотеліальних клітин мають вирішальне значення у забезпеченні місцевої локалізації процесів імунного запалення у місці проникнення антигена.

Макрофаги. При первинній імунній відповіді макрофаги не подають антиген. Вони здатні виконувати функції антигенпрезентуючих клітин тільки у раніше імунізованому організмі. Для макрофага презентуюча функція другорядна, він виконує значно більш важливу роль. Мононуклеарні фагоцити мають багатогранні функції, які пов‘язані з процесами тканинного метаболізму (тканинна перебудова протягом ембріогенезу, тканинна деструкція і репарація в ході інфекції, а також видалення пошкоджених і відмираючих клітин). Макрофаги здійснюють імунологічну функцію, секретують значну кількість цитокінів. Вони всюдисущі і знаходяться в усіх органах і тканинах. Будучи активно рухомими клітинами, макрофаги мігрують до чужорідних агентів, різних аберантних, старіючих, пошкоджених клітин, взаємодіють з ними і руйнують їх. Вони постійно включаються в контроль метаболізму ліпідів і заліза.

Характерною особливістю макрофагів є наявність у них гранул і лізосом, в яких знаходяться різноманітні ферменти (кислі гідролаза і фосфатаза, різні естерази, катепсини, еластаза, колагеназа, лізоцим) , а також катіонні білки і лактоферин. На їх поверхні виділено більше 50 рецепторів: Fc-рецептори – для  IgG i IgE, рецептори комплементу – для C3b, C4b, C3bi, рецептори цитокінів -(для g-інтерферону, інтерлейкінів-1-2-4, фактора некрозу пухлин (ФНП), фактора, що пригнічує міграцію клітин), для фібронектину, рецептори розпізнавання  (вуглеводневі компоненти, прості цукри), рецептори гормонів, інтегринові молекули  LFA-1, VLA та інші, антигени ГКГ (I і II класів).  

Таким чином, макрофагам притаманні такі основні функції:

1.  Видаляти і катаболізувати чужорідні агенти – фагоцитоз.

2.  Секреторна функція: продукують різні ферменти, компоненти комплементу, біоактивні ліпіди (простагландини, лейкотриєни, фактори хемотаксису), нуклеозиди, ендогенні пірогени, ІЛ-І і інш.

3.  Процесинг і презентація антигену.

4.  Стимуляція або пригнічення проліферації і диференціації  лімфоцитів.

5.  Здатність руйнувати клітини-мішені в антитіло залежній клітинній цитотоксичності.

У залежності від своїх функцій макрофаги поділяються на ряд категорій:

1. Резидентні макрофаги – клітини, які постійно присутні  у неімунізованих осіб і приймають участь у спонтанній цитотоксичності.

2. Активовані макрофаги  –  клітини, які стимулюються різними екзогенними факторами. Вони здатні руйнувати і фагоцитувати різні мікроорганізми, мають виражену протипухлинну активність, яка може бути стимульована БЦЖ, ендотоксином, ліпідом А та ін.

3. Озброєні макрофаги – це мононуклеари, які мають рецептори для Fc-фрагмента цитофільних антитіл і, зв’язуючись з ними, специфічно розпізнають і лізують відповідні клітини-мішені, що покриті цими антитілами.

4. Запальні макрофаги – це клітини, активовані стерильними подразниками. Вони менш активні і неспецифічно реагують з пухлинними клітинами.

 З усіх своїх функцій в  імунній відповіді та взаємодії імунокомпетентних  клітин вирішальне значення має здатність макрофага розщеплювати і переробляти антиген (здійснювати процесинг), а потім подавати (презентувати) імуногенний фрагмент антигена Т-і В-лімфоцитам. Ця його здатність особливо чітко проявляється у повторній імунній відповіді. Як правило, при презентації активний  компонент  антигена розміщується на  поверхні макрофага поряд з молекулами антигенів головного комплексу гістосумісності.

 На відміну від лімфоцитів макрофаги не мають клонально запрограмованих властивостей і не володіють антигенною специфічністю, а реагують, як неспецифічні допоміжні клітини.

 

Основні властивості речовин – антигенів

Хімічна природа. Відомо, що речовини із складною хімічною будовою мають значну антигенність. Найбільш виражені антигенні  властивості притаманні білкам. Теоретично із 20 основних амінокислот можна побудувати 10²⁰  різних за антигенними властивостями поліпептидів. Обов’язковою умовою антигенних властивостей білків є доступність тирозинових залишків для рецепторів імунокомпетентних клітин. Проте для прояву їх антигенності має значення не тільки хімічна стуктура, але й їх хімічний стан. Білки – антигенні тільки в колоїдному стані. В порівнянні з білками, полісахариди у чистоìу вигляді рідко є антигенами. Антигенні властивості  полісахариди проявляють в складі складних сполук з ліпідами і білками. В той же час хорошими антигенами є полісахариди клітинної стінки  і капсул бактерій, полісахариди тваринного походження, наприклад, глікоген, речовини, що визначають групи крові людини. 

В комплексі з білками, як гаптенні субстанції, можуть функціонувати такі ліпіди: кардіоліпін, холестерин, лецитин,  кефалін. Вони стимулюють синтез антитіл і реагують з ними.

Важливою властивістю антигенів є їх генетична чужерідність. Відомо, що кожний індивідум має свій індивідуальний набір генів, а значить свій набір макромолекул – білків-антигенів. Якраз, дякуючи цьому, і можливе існування індивідума як такого. Імунна система є тим цензором, контролером, який не допускає в організм речовини з іншою генетичною програмою і слідкує за генетичним складом свого внутрішнього середовища. В звязку з чим існує таке визначення антигенів  – це речовини, які несуть на собі ознаки чужерідної генетичної інформації.

         Антигенні відмінності існують між видами і між окремими особами в середині виду. Речовина являється антигеном для даного виду,    якщо вона генетично чужерідна для її лімфоїдної системи. Ступінь чужерідності  являється важливим фактором  імуногенності антигену. Речовини, дуже подібні  по своїй хімічній структурі  до власних речовин організму, являються слабими антигенами. Речовини, які виконують  у різних організмів одну й ту ж функцію – також погані  антигени (гемоглобін, інсулін та ін.).   В той же час у власному організмі є речовини і тканини, які в період ембріонального розвитку не контактували з лімфоїдною тканиною, а тому лімфоїдна система “не знає” про їх існування. І якщо при певних патологічних процесах ці речовини попадают у кров, лімфоїдна система реагує на них як на чужерідні (кришталик ока, щитовидна залоза, мозкова тканина, сперматозоїди, казеїн та інш.).

Такі речовини являються антигенними для власного організму і називаються аутоантигенами. Крім того, різноманітні процеси в організмі можуть приводити до часткових змін молекул власного організму (віруси, отрути, хімічні речовини, іонізуюча радіація, температурний фактор), і вони також стають антигенами.

Наступною властивістю антигенів є їх макромолекулярність. Чим вища   молекулярна маса, чим складніша їх структура, тим кращими антигенами вони є. Як правило, у хороших антигенів молекулярна маса становить  десятки тисяч дальтон. Чим більше на поверхні антигену різноманітних кінцевих залишків амінокислîт (-СООН, -ОН,  –SО₃Н),  моно- і дицукрів, так званих детермінантних груп, тим кращі  антигенні властивості він  має.

Специфічність антигену. Як правило, будь-який антиген складається з двох частин: високомолекулярного носія, який забезпечує макромолекулярність, молекулярну масу (це білок або полісахарид) і детермінантної групи,  від якої залежить специфічність антигену. На одному носію може бути багато детермінантних груп, і на кожну з них синтезуються окремі антитіла (рис. 1).

 

   

 

    

 

Специфічність антигену обумовлена  не тільки структурою детермінантної групи, але і її просторовим розміщенням.  Речовини з однаковими детермінантами, але з різним її  просторовим розміщенням (орто-,  парарозміщення, L– i D-структури) – відмінні в антигенному відношенні. Детермінанти специфічності білкових антигенів є комбінацією залишків амінокислот, які створюють певну трьохпросторову конфігурацію, олігопептиди, кінцеві амінокислоти.

Імунологічна специфічність антигенів полісахаридного походження визначається складом цукрів і типом  зв’язку. Цими детермінантами можуть бути моно-, ди- і трисахариди, які складаються із 5-6 простих цукрів. Роль носія, напевно, заключається в тому, що він стабілізує стереохімічну структуру детермінанти в найвигіднішому положенні для з’єднання з активним центром антитіла.

Розрізняють таке поняття як валентність антигену. Валентність антигену – це кількість детермінантних груп на його молекулі. Неповноцінні антигени, як правило, мають лише одну детермінантну групу і тому є одновалентними.

Детермінантні групи антигену розпізнаються рецепторними структурами антитіл і імунокомпетентних клітин. Їх називають епітопами. Епітоп – це та частинка антигену, яка зєднується з активним центром антитіла (ідіотопом).

Велике значення для антигенних властивостей речовини має стабільність конструкції молекули, її жорсткість. Желатина,  маючи високу молекулярну масу, є поганим антигеном через нестабільність конструкції молекули, яка повертається навколо своєї осі. Якщо структуру молекули за допомогою відповідних речовин стабі- лізувати, то желатина стає добрим антигеном.

Види специфічності . Як ми вже говорили, специфічність антигенів визначається особливостями хімічної структури, їх детермінантними групами (епітопами). Розрізняють специфічність видову, групову, типову, гетероспецифічність, органну і тканинну.

Видова специфічність. Кожен вид організму має в органах і тканинах свої характерні антигени. Ці антигени носять назву видових.

У різних індивідумів одного й того ж виду однакові білки відрізняються за  антигенними  властивостями, що обумовлено генотипічно.  Ці відмінності   називаються алотипічними.

Групова специфічність. Серед тварин одного й того ж виду є групи, які відрізняються специфічними антигенами. Такі антигени спільні для груп тварин чи людей називаються груповими або ізоантигенами. У людей розрізняють 14 груп за ізоантигенами еритроцитів, існує також система HLA (лейкоцитарних антигенів), яка відіграє головну роль в реакціях гістосумісності. Проте у повсякденній практиці  найчастіше використовується визначення основних чотирьох груп крові, які асоційовані  з наявністю відповідних антигенів на еритроцитах. При наявності антигена А (група А), В (група В), АВ (група АВ), при відсутності антигенів АВ (група О).  Їх оприділення   має вирішальне значення при переливанні крові.

Типова специфічність. Ці антигени обумовлюють відмінності серед штамів одного і того ж виду мікробів. За такими типовими антигенами розрізняють окремі типи стрептококів, менінгококів, ботулінового токсину тощо.

Під гетероспецифічністю розуміють такий стан, коли у різних видів знаходять однакові антигени. Наприклад, так званий  антиген Форсмана знаходять у сальмонел,  баранячих еритроцитах,  нирках гвінейської свинки. Загальні антигени часто зустрічаються в тканинах тварин і мікроорганізмів.

Органна специфічність. Тканини кожного органу мають специфічну хімічну будову, отже, містять специфічні лише для конкретного органу антигени. Такі антигени виявлені в нервовій тканині, нирках, щитовидній залозі, печінці .легенях.

Антигени, які виявляються тільки у певній тканині, називаються тканинними і говорять про тканинну специфічність.

 Розрізняють ще тимусзалежні і тимуснезалежні антигени.

Тимусзалежні антигени – це такі антигени, для імунної відповіді на які потрібна допомога Т-лімфоцитів. Вони повинні мати хоча би одну детермінанту (гаптен) для В-лімфоцита і детермінанту (носій)  для  Т-лімфоцита, з допомогою яких вони взаємодіють із   цими  імунокомпетентними клітинами.  Такими антигенами є деякі білки сироватки, еритроцити барана та інш.

Тимуснезалежними називаються антигени,  для імунної відповіді на які не потрібно допомоги Т-лімфоцèòів. Це високополімерні білки і полісахариди. Молекули цих антигенів  мають значну кількість однозначних детермінантних груп.

 3. Антигени бактерій і вірусів.

Вам відомо, що до складу мікроорганізмів входять білки, полісахариди, сполуки білків з полісахаридами і ліпідами, нуклеїнові кислоти. Складністю хімічної будови  бактерій  зумовлена їх мозаїчність в антигенному відношенні. У бактерійній клітині знаходяться  різноманітні антигени і гаптени, які поділяються на дві групи: групові – загальні для декількох видів бактерій і специфічні видові, які притаманні  тільки даному виду і відсутні  в інших видів.

Варіанти в межах виду розрізняються за антигенами, специфічними для сероварів. Використовуючи  специфічні антисироватки можна диференціювати мікроорганізми в межах роду і виду. Найбільш складними в хімічному відношенні продуктами мікробного походження є білки. Дуже багаті білками мікросомні фракції бактерій. Серед протеїнів бактерій найбільше значення як антигенні субстанції мають муко-, хромо- і нуклеопротеїни. В клітинах сальмонел розрізняють: соматичний – О-, джгутиковий – Н– і капсульний К-антигени, кожен з яких стимулює синтез специфічних антитіл (рис. 3).

 У клітинній стінці грамнегативних бактерій міститься ендотоксин – ліпополісахарид (ЛПС), який є антигеном. Ендотоксини грамнегативних бактерій є полімерами і мають подібну структуру незалежно від виду бактерій. Молекули  ЛПС складаþться  з гідрофільної полісахаридної частини і з гідрофобної – ліпіду А. Специфічність сальмонел залежить від структури специфічних бокових ланцюгів ліпополісахариду, які побудовані з гексоз, пентоз та інш.

В клітинній стінці стафілококів знаходяться  два видоспецифічні антигени. Антиген А – специфічний для S. aureus (тейхоєва кислота) і антиген В – специфічний для сапрофітних стафілококів. Антигенні властивості мають і позаклітинні продукти стафілококів: гемолізини, лейкоцидин, ентеротоксин і коагулаза.

 

     До складу мікроорганізмів входять білки, полісахариди, сполуки білків з полісахаридами і ліпідами, нуклеїнові кислоти. Складністю хімічної будови  бактерій  зумовлена їх мозаїчність в антигенному відношенні. У бактерійній клітині знаходяться  різноманітні антигени і гаптени.
      В клітинах сальмонел розрізняють: соматичний – О-, джгутиковий – Н- і капсульний К-антигени, кожен з яких стимулює синтез специфічних антитіл.
Знання антигенної  будови бактерій необхідне для серологічної ідентифікації мікробної культури, одержання вакцинних препаратів, діагностичних і лікувально-профілактичних сироваток.

Антигени  вірусів. Кожен вірус є складною сукупністю антигенів. Ступінь цієї складності визначається кількістю  вірусоспецифічних білків. Особливою властивістю вірусів, як антигенів, є здатність до реплікації, дякуючи якій збільшується період впливу  антигена на імунну систему. Більшість вірусних антигенів виявились тимусзалежними. Високими  імуногенними властивостями володіють  пептиди вірусних  глікопротеїдів, які містять гідрофільні групи (гемаглютинін вірусу грипу, поверхневий антиген  вірусу гепатиту В, антигени вірусів сказу, ящуру).

Знання антигенної  будови бактерійних клітин необхідне для серологічної ідентифікації мікробної культури, одержання вакцинних препаратів, діагностичних і лікувально-профілактичних сироваток.

Перехресні антигени савців і мікроорганізмів. Виявлено загальні антигени у стрептококів і клітин ендокарду, клапанів серця і нирок. Коклюшні бактерії мають спільні антигени з нервовою тканиною кролика, ряд штамів кишкової палички  – з ізоантигенами А і В еритроцитів людини. З еритроцитарними антигенами мають спільні антигени і  холерний вібріон, і збудник чуми, бактерії тифо-паратифозної групи, вірус  віспи.

Перехресні антигени мікробів і вірусів можуть стимулювати  в організмі синтез антитіл (аутоантитіл), які пошкоджують відповідні тканини організму. Такі патогенетичні механізми досить чітко  проглядаються при ревматизмі, виразковому коліті, деяких  ускладненнях після вакцинації.

 

4. Структура і функція головного комплексу гістосумісності

 

Головний комплекс гістосумісності (ГКГ) – це система генів, яка контролює синтез антигенів,  що визначають несумісність тканин при пересадках та індукують реакції відторгнення трансплантантів. Проте, ці антигени виконують в організмі і інші біологічно важливі функції. Вони є маркерами диференціації Т-лімфоцитів, вони містяться на клітинах-мішенях цитотоксичних Т-лімфоцитів, розміщуючись на В-клітинах і макрофагах, обумовлюють їх взаємодію з Т-хелперами. Продукти ГКГ виконують функцію резервної генетичної інформації для відтворення різноманіття, утворення С3-конвертаз, беруть участь у різноманітних імунологічних процесах.

Поверхневі структури цитомембран клітин, які індукують реакції відторгнення трансплантанта, одержали назву антигенів гістосумісності, а гени, які їх кодують – генів гістосумісності – Н-генів (histocompatibility).

Ці гени є сильними і кодують антигени, що викликають гострі реакції відторгнення.

Головний комплекс гістосумісності досить різноманітна і складна  система, сформована з великої кількості генів і розміщується в невеликому сегменті на шостій парі хромосом і складається з багатьох локусів.

 

Розрізняють три основні класи ГКГ. У межах кожного класу функціонують певні гени, продуктами яких є різноманітні лейкоцитарні антигени (HLA – human leucocyte antigen), білки тощо.

 

 

 

Молекули – продукти ГКГ І класу – це трансмембранні пептиди і складаються з важкого поліпептидного ланцюга, який ковалентно зв’язаний з легкими b₂ – мікроглобуліном. Велика частина важкого ланцюга утворює три домени (a₁, a₂, a₃), що виступають над поверхнею клітини. Молекули ГКГ ІІ класу – це трансмембранні гетеродимери, які складаються з двох поліпептидних ланцюгів a і b і формують два домени.

Антигени першого класу розміщені практично на всіх клітинах організму. Антигени другого класу розміщені на В-лімфоцитах, макрофагах, входять до складу рецепторів Т-хелперів і супресорів, беруть участь в імунній відповіді,  клітинному розпізнаванні і взаємодії клітин імунної системи.

Існує багато алелів кожного з локусів:  HLA–AI…A23, HLB–BI…B31, HLA–Cw1…Cwв і т.ін. Гени локусів А, В, С, Е, G, F кодують антигени,які визначаються у серологічних реакціях, а гени локусів D кодують антигени, які визначаються як в серологічних реакціях, так і в реакціях клітинного імунітету.

Гени третього класу кодують компоненти комплементу і білки теплового шоку. Останні виконують захисну роль при клітинному стресі (підвищення температури, зміна РН, осмотичного тиску тощо).

Таким чином, ГКГ є основною генетичною системою, що обумовлює функціювання імунної системи і, в першу чергу, Т-системи імунітету. ГКГ кодує здатність розпізнавати “своє” і “чуже”, здатність синтезувати антитіла, відторгати чужерідні клітини. Він визначає схильність до захворювань людей похилого віку (злоякісні пухлини, діабет, амілоїдоз, серцево-судинні захворювання). Всі ці хвороби постійно супроводжуються недостатністю Т-системи імунітету.

Гаплотип антигенів гістосумісності успадковується повністю, тому кожна половина антигенів дитини ідентична з гаплотипом одного з батьків. Даний індивід може мати максимально 8 антигенів системи HLA, з яких 6 визначається серологічними методами, а 2 – з допомогою лімфоцитів.

Серед народів різних рас є відмінності в частоті антигенів HLA. Серед монголоїдної раси частіше зустрічаються антигени HLA (A9, A11, B5), у африканців – HLA – (A23, A 30, B 17 ).

 HLA – антигени продукти локусів першого класу –  розміщені на всіх клітинах і тканинах. Проте найбільша кількість їх знаходиться в лімфоїдних органах і в крові. Значно менше їх в легенях, нирках, ще менше в м’язах і мозку. Ці антигени розчинні і містяться в молоці, сироватці крові. Від набору лейкоцитарних елементів залежить антигенна мозаїка організму, фактично залежить “я” кожного індивіда. Вважається, що антигени першого класу обумовлюють взаємодію між будь-якими клітинами організму, а антигени другого класу забезпечують взаємодію між клітинами імунної системи.

Основне значення антигенів  (білків) ГКГ полягає в спрямуванні реакції Т-клітин на антигени. Це явище називається ГКГ обмеженням. Яка користь для організму в ГКГ-обмеженні? Активність цитотоксичних Т-лімфоцитів спрямована на клітини власного організму, уражені вірусами, а не конкретно на віруси чи бактерії.

Із набором антигенів HLA  асоційовано ряд захворювань. Антиген В-27 зустрічається у 96%  хворих хронічним анкілозуючим спондилоартритом, у 80%  хворих хворобою Рейтера. HLA-8 зустрічається у 80%  хворих  хворобою Адісона, 60% – ювенільним діабетом. За наявністю тих чи інших лейкоцитарних антигенів можна прогнозувати результати певних захворювань.

 

 

 

Антитіла (імуноглобуліни). Характеристика основних класів  імуноглобулінів

 

 

 Імунна система організму безумовно необхідна для його виживання,  без неї смерть від будь-якої інфекції була  практично неминучою. Але якщо навіть не приймати до уваги  цієї життєво важливої функції, імунна система викликає подив, як приклад винахідливості природи.

Елементи цієї системи – клітини і молекули  постійно і пильно оберігають від інфекцій організм. Вони пізнають майже нескінченну кількість різноманітних чужерідних клітин і речовин, відрізняючи їх від клітин і речовин власного організму. Коли збудник попадає в організм, вони виявляють його і мобілізують захисні механізми для його знищення. Вони “памятають“ кожного збудника, так що при повторному зараженні організму тим самим мікробом він захищається більш ефективно, ніж у перший раз. Крім цього,  все це робиться в рамках дуже скромного “оборонного бюджету”- використовується тільки невелика частина геному і ресурсів організму.

Найбільш критичний момент у процесі імунної відповіді – це пізнання, виявлення хімічного маркеру, який властивий “чужому” агенту на відміну від “свого”. Це завдання покладено на  особливі білки, які відрізняються дивовижною різноманітністю молекулярної структури. Ці розпізнавальні білки імунної системи існують в мільйонах, можливо, міліардах різних форм. “Індивідуальність” кожної такої молекули дозволяє їй  знаходити специфічні чужерідні маркери, мішені.

Найбільш відомими розпізнаючими білками є антитіла або  імуноглобуліни (Ig). Існує пять класів імуноглобулінів людини – G, M, A, E, D. Молекули кожного класу складаються з важких і легких поліпептидних ланцюгів.

Легкі поліпептидні ланцюги (L) бувають двох видів або , або  і одинакові для всіх класів імуноглобулінів. Важкі ланцюги (Н) у кожного класó різні, і якраз від будови, назви важкого ланцюга і походить назва класу імуноглобулінів.

 

Причому, в імуноглобуліні в залежності від класу є одна або більше пар важких і легких поліпептидних ланцюгів, звязаних між собою дисульфітними звязками. У кожного імуноглобуліну є тільки один тип легких ланцюгів або l, або k.  Таким чином,  структурні формули кожного класу імуноглобуліни можна записати таким чином: Ig G – g₂l₂,_,g₂k₂ , Ig M – (m₂l₂)_5, (m₂k₂)₅, Ig A – (a₂l₂)_n , (a₂k₂)_n, IgD – d₂l₂,  d₂k₂ ,Ig E –  e₂l₂, e₂k₂. У кожному класі імуноглобулінів розрізняють постійні ділянки – С(С – сonstat – постійний) і змінні V(variabile – /ріабельний, змінний), які залежать від виду детермінантної групи антигену. Давайте на прикладі Ig G більш детально розглянемо будову імуноглобуліну.

 

 

Постійні ділянки поліпептидних ланцюгів спільні для одного класу антитіл, зумовлюють загальні властивості: здатність звязувати комплемент, фіксуватись на клітинних рецепторах, проходити через плаценту.

 

Молекули імуноглобулінів складаþться з компактних тісно скручених ділянок поліпептидних ланцюгів – доменів (глобул), які мають від 100 до 120 амінокислотних залишків. Між доменами одного ланцюга і  доменами двох ланцюгів, які розміщені поряд, існує взаємодія. Як видно з малюнку IgG по довжині має 5 доменів.

Кожен з доменів виконує певну біологічну функцію, що видно з малюнку. V_l , V_H  –  звязує  антиген, тут розміщений активний центр антитіла, СН₂ – фіксує С1q, СН₃ – забезпечує фіксацію на В-лімфоцитах, макрофагах, К-клітинах.

Специфічність антитіла обумовлена відповідністю конфігурації активного центру детермінантній групі антигена, що в свою чергу повязано з певною послідовністю амінокислот у варіабельних ділянках важких і легких ланцюгів.

 

Активний центр –  це щілина між варіабельними ділянками важкого і легкого ланцюгів імуноглобуліну. Функціонально він автономний, тому що здатний звязувати антигенну детермінанту  в  ізольованому вигляді.

 В звязку з тим, що багато антигенних детермінант дуже подібні  між собою за конфігурацією, один і той же активний центр може зєднуватися з декількома детермінантами, які дещо собою різняться. Доказом цього може бути  той факт, що до однієї й тієї ж самої антигенної детермінанти постійно виявляють багато різновидностей антитіл. Імунні сироватки можуть містити у своєму складі декілька антитіл різної специфічності, хоча відомо, що існують високоспецифічні антитіла, які здатні розрізняти тільки конкретну антигенну детермінанту.

В університеті ім. Тафта в домені СН₂  Ig G  виділено тетрапептид (289-292), який одержав  назву тафтсин. Він має широкі біологічні властивості: стимулює фагоцитарну активність лейкоцитів, цитотоксичну дію Т-лімфоцитів і інш. У складі СН₃ (341-344) виявлено пептид, який одержав назву ригін і має властивості, подібні до тафтсину.

Поряд з активними центрами цілої молекули вивчені такі структурні ділянки,  які відкриваються і починають проявляти свою активність лише після розщеплення  антитіла (імуноглобуліну). Якщо подіяти на імуноглобулін папаїном, то він розділяється на три частини: на два антигензв‘язуючі фрагменти –Fab(fragment antigen binding) і один – здатний до кристалізації – Fc – фрагмент (fragment cristalisatione).

Fab– фрагменти  – це реально існуючі компоненти біологічного середовища в нормі і патології. Вони несуть на собі спеціалізовані структури, що виступають в ролі аутоантигенів і стимулюють синтез постійно циркулюючих антитіл – гомореактантів або аглютинаторів.

Fс – фрагмент імуноглобуліну  також являється  імунорегуляторним  фактором. Це чітко підтверджено відносно його дрібних пептидів, що утворюються після їх відщеплення  протеазами.

Кінцевий пептид домена CH₃    ( 23 амінокислотних залишки ) здатний активувати  В-лімфоцити, підміняючи в цьому відношенн³ активність Т-хелперів.

Імуноглобуліни мають виражені антигенні властивості. Розрізняють 3 види антигенів: ізотипові, алотипові, ідіотипові. Ізотипові антигени  – ідентичні для всіх осіб даного виду. Алотипові антигени – внутрішньовидові – вони є у одних осіб даного виду і відсутні у інших. Ідіотипові детермінанти – властиві тільки антитілам, які синтезуються конкретним клоном плазматичної клітини.

Характеристика  імуноглобулінів різних класів.

Клас імуноглобуліну, який синтезується на певний антиген залежить від носія, а не від гаптену (детермінантної групи).

 

Імуноглобуліни класу G. Після синтезу IgM настає більш високий етап імунної відповіді – утворення IgG. Цей клас імуноглобулінів продовжує  синтезуватись протягом тривалого часу після попадання антигену і звязує не тільки корпускулярні антигени, але й розчинні, дрібні субстанції. Імунологічна память відносно цих антитіл зберігається  довго, і у випадку необхідності організм може протягом короткого часу різко збільшуваòи кількість антитіл цього класу. IgG –  основний клас імуноглобулінів, який складає 70 % всіх імуноглобулінів. У значній мірі він виділяється у відповідь на повторне попадання антигену в організм. В процесі імунної відповіді відбувається переключення синтезу  IgM  на   IgG.   IgG  порівняно термостабільні (витримують  нагрівання при  75  С  30 хв). При такій   експозиції  IgM  швидко  руйнуються.  Період  піврозпаду  IgG – 23  доби.

IgG  нейтралізують віруси, токсини, опсонізуюче діють на бактерії, звязують комплемент. Їх активність  по відношенню до токсинів  у сотні раз вища  ніж у IgM.     IgG – єдиний  імуноглобулін, який проходить через плаценту і захищає   в перший час після народження дитину від збудників дифтерії, правця, коклюшу, кору  та інш. За структурою важких ланцюгів серед   IgG  розрізняють  чотири підкласи: IgG₁, IgG₂, IgG₃, IgG₄.

Імуноглобуліни класу М. Імунна відповідь організму розпочинається із синтезу IgM. Вони синтезуються швидко, але імунологічна память у клітин, які їх синтезують або відсутня, або зберігається короткотривало. Період піврозпаду цього імуноглобуліну- 5 діб. Він містить додатковий ланцюг J, який обєднує 5 мономерів в одну структуру. IgM  має 10 активних центрів і додатковий домен   СH₄, який  активно фіксує комплемент. Основним джерелом IgM являється селезінка. IgM  знаходиться в крові і секретах, чим в основному обумовлені бактерицидні властивості цих речовин. У жінок вміст IgM в сироватці значно більший ніж у чоловіків, тому і бактерицидні властивості сироватки крові жінок значно вищі. IgM має виражені гемолітичні властивості, що обумовлено звязуванням  значної кількості комплементу. Імунітет проти збудників кишечних інфекцій, в основному, повязаний з цим класом імуноглобулінів, але вони не проходять через плаценту. Тому від матері новонароджені не одержують ці антитіла, і від кишечних інфекцій вони беззахисні. В той же час нестача IgM компенсується за рахунок поступлення в організм дитини IgM i IgA з молоком матері, ось чому так  важливо годувати дитину материнським молоком.

IgM являються так звані холодові аглютиніни, які спостерігаються в сироватці хворих холодовою алергією. Вони склеюють еритроцити при 4C. Це антитіла (аутоантитіла) до Fc фрагменту IgG. Їх находять серед всіх класів імуноглобулінів    (крім IgD), але найбільш часто серед IgM.

 

Імуноглобуліни класу А. За будовою виділяють сироваткові та секреторні IgА. Сироваткові IgA  можуть мати структуру мономеру (80 % ), димеру- або полімеру. В останніх двох є ще додатковий ланцюг J , який об’єднує ці мономери. Сироваткові імуноглобуліни А складають 10-20 % всіх імуноглобулінів сироватки.

Секреторні імуноглобуліни найчастіше бувають у вигляді димеру, до якого приєднується секреторний компонент (SP-фрагмент), який захищає IgA від руйнування протеазами. Секреторний імуноглобулін становить біля 1 %  всього сироваткового IgA і складає основну частину імуноглобулінів, що виділяються  на слизових оболонках. Значна кількість його міститься в слині, кишковому соці, молоці та інших секретах. Сироватковий мономерний IgA синтезують плазмоцити кісткового мозку, лімфатичних вузлів і селезінки, секреторний (S IgA) – плазмоцити лімфоїдної тканини слизових оболонок кишечника, верхніх дихальних шляхів, сечостатевої системи. Секреторний Ig A має виражені бактерицидні властивості. Він у декілька разів більш активний по відношенню до грамнегативної флори, ніж IgM і в десятки разів  в порівнянні із IgG.

 

S IgA – основний захисний фактор від вірусів і існує незалежно від сироваткового. Показано, що місцева резистентність слизових від вірусних інфекцій тісно повязана з кількістю S IgA на слизових оболонках.

Тому для максимального ефекту імунізації антигенами вірусів поліомієліту, грипу, парагрипу їх необхідно  вводити на поверхню слизових кишечника, чи відповідно верхніх дихальних шляхів.

S IgA, розміщуючись на поверхні слизових оболонок, захищає їх від адгезії на них патогенних мікроорганізмів. Є дані про те, що недостатня кількість в організмі  IgA споріднена із схильністю до аутоімунних захворювань. Концентрація  S IgA найвища у молозиві – 1 500 мгл, вмісті тонкого кишечнка – 750 мгл, жовчі – 500 мгл.

 

 

Імуноглобуліни класу Е. Ці імуноглобуліни одержали назву реагінів і відіграють основну патогенетичну роль в алергічних реакціях негайного типу.  Ig E синтезуються у шкірі, лімфоїдній тканині дихальних шляхів і кишечника. За своєю структурою вони дещо відрізняються від IgG. В IgE на один домен більше (СН₄). Ця властивість обумовлює особливості біологічної функції IgE – здатність адсорбуватись на базофілах і тучних клітинах при допомозі цього додаткового домену Fc –  фрагменту. Кількість Ig E у здорових людей – 0,0002 гл. Його рівень у сироватці підвищується при бронхіальній астмі, екземі, полінозах та інш.

 

Імуноглобуліни класу D. Будова цього класу імуноглобулінів подібна до IgG. Проте  вони не здатні    фіксувати   комплемент. Порівняно  більша  кількість  IgD перебуває   в судинах,  ніж за  їх  межами. У сироватці крові  його  кількість  становить  0,01-0,02 г  л,  проте     у  спинномозковій  рідині  концентрація сягає 5-7  мг л, при    незначних  кількостях  імуноглобулінів  інших класів.  

 

 

IМУНО-   ГЛОБУЛІН	ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ
IgG	Основні антитіла при вторинній імунній відповіді. Опсонізуючи бактерії, сприяють активізації фагоцитозу. Фіксують комплемент, сприяючи лізису бактерій. Нейтралізують бактерійні токсини і віруси. Проходять через плаценту.
IgA	Секреторні IgA попереджують адгезію бактерій і вірусів на слизових оболонках. Не  фіксують  комплемент.
IgM	Першими синтезуються при попаданні антигена. Фіксують комплемент.Не проходять через плаценту. Антигенні рецептори на поверхні В-лімфоцитів.
IgD	Не вияснена. Знаходяться на поверхні В-лімфоцитів, як і в сироватці.
IgE	Реалізують гіперчутливість негайного типу шляхом виділенням тучними клітинами і базофілами медіаторів після приєднання антигена. Основний захист від глистної інвазії шляхом виділення ензимів з еозинофілів. Не фіксують комплемент.

 

 

Динаміка утворення антитіл.

Кількість і швидкість утворення антитіл на кожен антиген генетично детермінована. Кожному виду тварин характерна своя динаміка синтезу антитіл. Вона також залежить від дози антигену, шляхів його проникнення в організм. Перший контакт з антигеном  зумовлює  первинну  імунну  відповідь,  при якій розрізняють   чотири  фази  синтезу антитіл:

   Індукції (лаг-фаза) – триває від моменту проникнення антигену в організм до початку зростання кількості антитіл (24-96 годин).

 Логарифмічного   збільшення титру антитіл – продовжується  2-7 днів.

 Максимальної  концентрації  антитіл.

 Зменшення продукції антитіл –  декілька тижнів, місяців і навіть років (жовта гарячка – 60 років, кір – 8 років).

Повторна імунізація через декілька тижнів або місяців приводить до інтенсифікації імунної відповіді. Латентний період наростання титру антитіл різко скорочується. Титри сягають значних величин і зберігаються на високому рівні тривалий час. При  цьому  тривалість   кожної  фази реакції інша. Спостерігається  значне скорочення фази індукції. Потім наступає  раптове  збільшення  антитіл   у сироватці (одночасно зявляються  IgG і  IgM), які  знаходяться  там триваліший період,  ніж   при   первинній  імунній  відповіді (рис. 5).

Повторні введення антигену з інтервалом у 2-3- дні протягом 2-3 тижнів приводять до гіперімунізації і сприяють значному  підвищенню титрів антитіл, що використовується при одержанні відповідних імунних сироваток. Значно підвищують  інтенсивність імунної відповіді різноманітні підсилювачі, так звані адюванти. Адювантами  можуть  бути мікобактерії, хімічні сполуки (фосфат  алюмінію, гідроксид капьцію, гідроксид алюмінію), олії  та інш.

 

 Теорії   синтезу антитіл.

Протягом всього періоду розвитку і становлення імунології як науки виникали оригінальні теорії синтезу антитіл, які намагались пояснити, яким чином в організмі зявляється  така надзвичайна їх кількість.  Найбільшого  поширення набули   інструктивні та  селекційні теорії.

 

Інструктивні теорії пояснювали, що антиген виконує роль інструктора, матриці,  а відповідні відбитки – комплементарні матриці, що  продукуються  клітиною – це антитіла.

 

Селекційні теорії передбачали, що антиген відбирає готові антитіла із  присутніх  в організмі специфічні  йому, і цей комплекс стимулює імунокомпетентні клітини, які починають виробляти значну кількість такої специфічності антитіл. Однак лише клонально-селекційна теорія Бернета  зуміла в значній мірі пояснити цей процес і дати,  в основному,  чіткі відповіді на поставлені питання. Про що йде мова в цій теорії?

             Лімфоїдна тканина організму містить велику кількість імунокомпетентних клітин.

             Популяція лімфоїдних клітин гетерогенна і складається з  великої кількості клонів, що виникають в результаті мутацій. Це значить, що в організмі існують окремі клони лімфоцитів, що мають на своїй поверхні імуноглобулінові рецептори, які можуть реагувати з певними специфічними антигенними детермінантами. Постійні мутації лімфоїдних клітин забезпечують, таким чином,  достатню кількість клонів клітин, специфічних по відношенню до ймовірної кількості антигенних детермінант.

             Незначна кількість антигену стимулює специфічний клон лімфоїдних клітин до розмноження і диференціації в плазмоцити, які продукують вже специфічні імуноглобуліни – антитіла.

             Велика кількість антигену видаляє відповідний специфічний клон лімфоїдних клітин. Якраз  цим пояснюється загибель в ембріональному періоді лімфоїдних клітин, що здатні реагувати на власні антигени. Отже формується природна терпимість (толерантність) до них.

Згідно теорії Бернета імунокомпетентна клітина містить у своєму геномі генетичну інформацію для імунної відповіді на один  конкретний антиген. В процесі відповіді ця клітина ділиться, в результаті чого виникає клон, популяція клітин, яка здатна синтезувати тільки специфічні даному антигену антитіла. Друга клітина відповідає на другий антиген, третя – на інший тощо.

Таким чином, набір лімфоцитів у кожної особи запрограмований  для імунної відповіді на різноманітні антигени, що появляються в середовищі. Частина клонів виникає ще в ембріональному періоді, а інші – в процесі життя людини. Клони виникають як внаслідок експресії (прояву) різноманітних генів, що містяться в геномі, так і як результат соматичних мутацій.

 

 

2. Механізм імунного захисту організму

Незважаючи на могутній механізм неспецифічного захисту організму все ж таки вирішальне значення в підтримці гомеостазу має  імунна система, яка ініціює специфічні реакції захисту. Вони в свою чергу  поділяються на гуморальні і клітинні.

До гуморальних чинників імунного захисту відносяться імуноглобуліни, яких існує 5 класів (IgM, IgG, IgA, IgE, IgD), і  різноманітні цитокіни, що виділяються клітинами організму. Основними чинниками клітинного захисту є Т-ефектори і Т-хелпери різних субпопуляцій. Яким чином розвивається імунна відповідь організма, як реагує організм на проникнення збудника?

Залежно від того, яким чином антиген проник в організм, залежить його  місце перебування в лімфоїдній системі. Проникнувши у тканини, антиген затримується у регіонарному лімфатичному вузлі. У той же час антигени, що проникли на слизові оболонки дихальних шляхів або кишечника попадають в лімфоїдну тканину слизових оболонок, а антиген, який безпосередньо проникає в кров, затримується  у селезінці.

Виділяють так стадії розвитку імунної відповіді:

 1. Проникнення антигена через бар‘єрні тканини.

 2. Зв‘язування частини антигена антигенпрезентуючими клітинами; стимуляція антигеном продукції цитокінів клітинами бар‘єрних органів, які готують судини і лімфоцити до активації.

3 Розпізнавання лімфоцитами антигена своїми специфічними рецепторами TcR i BcR.

4. Взаємодія і проліферація Т- і В-лімфоцитів.

5 Диференціація (імунопоез) лімфоцитів.

6.Організація лімфоцитами знищення антигена макрофагами, еозинофілами, базофілами, тучними клітинами, нейтрофілами. Самостійно знищують антиген   Т-кілери.

7. Виведення зруйнованого антигена  з організму.

 

Більш детально цей процес виглядає таким чином.

Антиген зв‘язують дендритні клітини бар‘єрної тканини, наприклад, клітини Лангерганса, і прямують у регіонарний лімфатичний вузол. За час такого переміщення вони частково переробяють антиген до пептидних фрагментів і зв‘язують їх з своїми молекулами ГКГ ІІ. Одночасно антиген безпосередньо стимулює інші клітини (кератиноцити, макрофаги), і вони у незначних кількостях починають  виділяти хемокіни, фактор некрозу пухлин, які активують ендотелій у місці попадання антигена. На ендотелії появляються молекули адгезії для лімфоцитів і лейкоцитів.

У лімфатичному вузлі дендритні клітини подають антиген для розпізнання Т- і В-лімфоцитам. Процес розпізнавання здійснюється за рахунок взаємодії між молекулами мембрани лімфоцита і молекулами мембрани антигенпрезентуючої клітини: рецептор Т-лімфоцита    TcR реагує з антигеном; CD4 Т-хелпера з антигеном ГКГ ІІ класу або CD8 Т-ефектора зв‘язується з антигеном  ГКГ І класу; має місце взаємодія і інших важливих молекул. Тільки після цього може розпочатись проліферація Т-лімфоцитів і секреція ними проліферативних цитокінів.

Клони Т- І В-лімфоцитів, які зв‘язали антиген починають взаємодіяти між собою і Т-хелпери синтезують власні фактори росту, наприклад, ІЛ-2. Щоб Т-лімфоцит почав продукувати цитокіни, які зумовлюють диференціацію В-лімфоцитів, необхідна взаємодія мембранної молекули Т-хелпера CD40L з молекулою CD40 на мембрані В-лімфоцита, який теж розпізнав цей антиген. Після цього В-лімфоцити швидко проліферують.

 Проліферація є характерною ознакою імунної відповіді. У результаті проліферації розростаються тільки специфічні клони лімфоцитів, що зумовлює багатократне збільшення клітин, спрямованих своєю активністю на антигени.

Лімфоцити антигенрозпізнавальних клонів після проліферації диференцюються, згідно спеціалізації набутої ще в лімфопоезі. У результаті диференціації Т-хелпери, Т-ефектори, В-лімфоцити у залежності від наявності на їх мембрані певних homing-рецепторів мігрують із лімфатичного вузла у тканини у ті місця, де перебуває антиген. Плазмоцити (диференційовані В-лімфоцити) починають секретувати у кров імуноглобуліни, які необхідні для зв‘язування антигена, який там перебуває.

У місцях найбільшого скупчення антигена активовані лімфоцити залучають своїми цитокінами нейтрофіли, макрофаги, еозинофіли, тучні клітини, базофіли, які здатні переробити, зруйнувати антиген і видалити його з організма.

Після видалення антигена з організму імунна відповідь на нього припиняється. Цьому сприяє: відсутність антигена; із активованих CD4⁺Т-лімфоцитів розвивається субпопуляція Th3, яка виділяє серед інших цитокінів велику кількість супресорного цитокіна TGFb, який припиняє проліферацію лімфоцитів і продукцію запальних цитокінів; активовані лімфоцити гинуть за механізмом цитоптоза.

Частина лімфоцитів активно захищається від апоптозу, у них припиняється продукція цитокінів , і вони здатні тривалий час циркулювати в організмі. Це – клітини імунологічної пам‘яті. При повторному попаданні антигена в організм його  зустріне  значна кількість вже диференційованих клітин антигенспецифічного клону. На цьому принципі і базується сучасна вакцинація населення. 

На початку нашого викладу матеріала йшлось про те, що в імунному захисті велика роль належить імуноглобулінам і цитокінам. Імуноглобуліни ми розглядали у першій лекції. Тепер  потрібно ознайомитись з основними цитокінами.

З допомогою цитокінів лімфоцити взаємодіють між собою і одночасно з клітинами інших тканин організму, які теж здатні виділяти значну кількість цих біологічно активних речовин і у свою чергу впливають на лімфоцити. Цитокіни є тим містком, який зв‘язує систему імунітета із цілим організмом.

На даний час за своєю функцією цитокіни ділять на 5 груп.

1.Цитокіни, які зумовлюють природний захист. Вони виробляються макрофагами, кератиноцитами та іншими клітинами у результаті безпосереднього контакту з мікроорганізмами. До них відносять: a– і b-інтерферони, ІЛ-1, ІЛ-6, хемокіни, фактор некрозу пухлин.

2. Цитокіни, які регулюють ріст, активацію і диференціацію лімфоцитів.(ІЛ-2, ІЛ-4, TGFb). Їх головними продуцентами є Т-лімфоцити. Цитокіни починають синтезуватись після того, як  рецептор Т-лімфоцита TcR прореагує з антигеном.

3. Цитокіни, які активують клітини запального інфільтрату. Найчастіше їх продукують імунні лімфоцити з метою залучення у вогнище з антигеном  клітин запалення – нейтрофілів, макрофагів, еозинофілів, які повинні знищити і видалити цей антиген. У цю групу входять: g-інтерферон, ІЛ-5, ІЛ-10, ІЛ-12, лімфотоксин. g-інтерферон найактивніший стимулятор макрофагів, він активує ПК (природні кілери), нейтрофіли, ендотелій судин, запускає диференціацію CD4⁺Т-лімфоцитів у Th1 і CD8⁺ у Т-ефектори; у В-лімфоцитах пригнічує перемикання синтеза імуноглобулінів на IgG1 i IgE.

4. Цитокіни – фактори росту. Вони стимулюють проліферацію і диференціацію клітин попередників лейкоцитів у кістковому мозку (ІЛ-3, ІЛ-7, ІЛ-9, ІЛ-11,G–CSF та інші ростові фактори).

5. Мембраноасоційовані цитокіни – стимулюють ангіогенез.

Як правило у крові цитокінів не можна виявити за виключенням важких септичних станів , коли там можуть появитись ІЛ-1, ІЛ-6, фактор некрозу пухлин. Інші цитокіни ніколи у кров не попадають, а завжди діють локально у місці їх виділення. Цитокіни синтезуються оперативно, коли клітини отримують відповідний сигнал. Зрозуміло, що вони діють тільки на ті клітини, на мембранах яких розташований рецептор, що може зв‘язати цей цитокін.

Серед цитокінів є значна кількість інтерлейкінів. Основні з вивчених інтерлейкінів подані нижче (табл. 5).

Але у специфічній імунній відповіді, особливо на внутріклітинну (вірусну) інфекцію крім гуморального механізму захисту, спрацьовують клітинні механізми.

Основними діючими особами в даному випадку являються Т-хелпери і цитотоксичні Т-лімфоцити. CD8⁺ Т-кілери розпізнають своїм TcR рецептором антигени вірусі в, деяких бактерій і найпростіших, що знаходяться на уражених соматичних клітинах, а їх молекули CD8  реагують з антигеном ГКГ І класу цих клітин. Приєднуючись до інфікованих клітин, вони виділяють всередину клітини-мішені перфорин, який руйнує мембрану, що зумовлює лізис клітини разом з вірусами, які там знаходились (рис. 10). У зв‘язку, що CD8 молекула комплементарна антигену ГКГ І класу, то Т-кілер може знищити будь-яку клітину уражену збудником, адже всі клітини організму несуть на собі антигени ГКГ І класу.     

Коли в клітинах знаходяться бактерії або найпростіші ситуація дещо буде іншою. Лізис макрофагу, в якому знаходитиметься збудник, приведе до вивільнення мікроорганізму без його знищення. Тому в даному випадку підключаються інші Т- клітини – Th1 (Т-хелпери гіперчутливості сповільненого типу). Вони розпізнають інфікований макрофаг за присутністю на його поверхні мікробного антигену в комплексі з білком ГКГ ІІ класу. При цьому Т-клітини виділяють лімфокіни, які стимулюють внутриклітинне знищення збудника макрофагом.

 

Таблиця 5

Імунологічна  дія  основних  інтерлейкінів

 

Таким чином, ми бачимо, що основною регулюючою клітиною, як гуморальної, так і клітинної імунної відповіді, є Т-лімфоцит хелпер. Без нього не можлива активація ні В-лімфоцитів, ні Т-кілерів. Якщо ж згадати, що при СНІДі в основному поражаються клітини, які мають СD4 молекули- антигени (Т-хелпери), то стає зрозумілим – страждає вся система імунного захисту організму. Організм стає обезброєним, безпорадним проти бактерій і вірусів. Ось чому такою небезпечною є ця важка недуга.

Клітинами, які володіють протилежною функцією в імунній відповіді в порівнянні з Т-хелперами, є супресорні клітини. Ви знаєте, що існують різні механізми супресії,  пригнічення імунної відповіді. Це абсолютно природньо, адже, якщо природа створила клітини, що посилюють імунну відповідь, то вона повинна була створити і таку систему, яка би тримала в певних рамках Т-хелпери, щоб це посилення імунних реакцій не було безмежним.

При значному розвитку імунної відповіді організму активуються супресорні механізми, які пригнічують Т-хелпери (Th0,Th1,Th2). Відповідно зменшується вплив останніх на В-лімфоцити і Т-ефектори- попередники Т-кілерів. Імунологічна відповідь послаблюється. При певній межі такого пригнічення включається інша система клітин – система клітин контрсупресорів, які конкурують з супресорами  і стримують їх вплив на Т-хелпери. І знову рівень імунної відповіді починає підвищуватись. Ось таким чином відбувається регуляція імунної відповіді.

 

3. Імунні системи шкіри і слизових оболонок

 

Імунна система шкіри. Імунну систему шкіри складають епідермальні дендритні клітини (клітини Лангерганса), внутріепітеліальні лімфоцити і периваскулярні лімфоцити. Периваскулярні лімфоцити – це Т-лімфоцити з з фенотипами CD4⁺CD8- i CD4-CD8⁺. Коли антиген проникає через шкіру, його захоплюють дендритні клітини. Клітини Лангерганса мігрують у лімфатичні вузли і частково розщеплюють антиген, кон‘югуючи його з антигенами ГКГ ІІ або ГКГ І класів. У лімфатичних вузлах дендритні клітини перетворюються в інтердигітальні і подають антиген неімунним  CD4⁺Т-лімфоцитам для розпізнання. Активовані антигеном Т-лімфоцити проникають із лімфатичних вузлів у кров. Ті з них, які мають на мембрані спеціальну молекулу CLA-1 (Cutaneus Lymphocyte Antigen-1), мають тропізм до шкіри   і повертаються у дерму та епідерміс.

Серед цих Т-лімфоцитів переважає перша субпопуляція Т-хелперів-Th1, яка здатна інтенсивно виробляти g-інтерферон, ІЛ-2. Названі цитокіни є сильними активаторами макрофагів, дія яких у свою чергу спрямована на деструкцію і видалення антигена. Інший імунний механізм захисту шкіри від збудників пов‘язаний з дією IgA, які завжди присутні у всіх секретах шкіри (сальних, потових тощо).

Імунна система слизових оболонок. Імунна система слизових оболонок складається із внутріепітеліальних лімфоцитів (ВЕЛ), лімфоцитів  lamina propria, лімфоїдних фолікул. Більшість ВЕЛ – це Т-лімфоцити з фенотипом CD4⁺ CD8^–, 10% яких відносяться до  Тgd субпопуляції. На мембрані ВЕЛ міститься особлива молекула – інтегрин, яка є homing– рецептором лімфоцитів у епітелій слизових. Стимулятором росту ВЕЛ являється ІЛ-7, що синтезується епітелієм кишечника.

Лімфоцити у lamina propria різнорідні. Однак, значна їх кількість – це Т-хелпери. Вони мігрують у lamina propria з лімфатичних вузлів, де активувались антигеном. Тут вони будуть взаємодіяти і стимулювати інші клітини-виконавці їх волі (еозинофіли, тучні клітини, макрофаги). У lamina propria знаходиться значна кількість активованих В-лімфоцитів, які мігрували із мезентеріальних вузлів і пейерових бляшок, їх нащадків – плзмоцитів, що секретують велику кількість імуноглобулінів.

У пейерових бляшках 50-70% клітин складають В-лімфоцити і 10-30% – Т-лімфоцити. У цих лімфатичних скупченнях в основному відбувається імуногенез В-лімфоцитів і їх диференціація у плазмоцити. Серед Т-лімфоцитів переважають Th2, які продукують ІЛ-5. ІЛ-5 так само, як і ІЛ-10, і TGFb, контролює перемикання синтезу імуноглобулінів В-лімфоцитами на клас IgА. У слизових шлунково-кишкового тракту синтезується майже 70% добової продукції цих імуноглобулінів в організмі.

Крім IgA значну захисну функцію у слизових оболонках виконують Тgd-лімфоцити, які здатні зв‘язати мікробні й харчові антигени різноманітної хімічної будови, без попереднього подання їм антигенів презентуючими клітинами. Th2 виділяє ІЛ-4, який вибірково перемикає синтез імуноглобулінів у В-лімфоцитах на клас IgE. Останній осідає на тучних клітинах, які після активації секретують гістамін, простагландин Е-2, лейкотриєн D₄ тощо. Ці медіатори зумовлюють скорочення гладких м‘язів стінки кишечника, що сприяє видаленню збудника назовні.

Таким чином, кінцевим наслідком імунної відповіді, як витікає із вищенаведеного, є знищення і видалення з організму розпізнаного лімфоцитами антигена. Цей процес може здійснюватись такими шляхами:

1. Знищенням антигена, який зв‘язався з антитілом комплементом, що адсорбовувався на  цьому комплексі.

2. Фагоцитозом комплексів антиген-антитіло макрофагами і деструкцією їх лізосомальними ферментами  перекисним окисленням чи  анаеробними пртеазами.

3. Лізисом клітин  Т-кілерами з допомогою перфорину.

4. Руйнуванням клітин-мішеней клітинами імунної системи за умови, що з клітиною мішеню зв‘язалось специфічне антитіло. Проте клітини-ефектори повинні мати рецептор до Fc– фрагмента імуноглобуліна відповідного класу. Так, наприклад, з антитілами IgE та  IgA взаємодіють еозинофіли. Деструктивний механізм природніх кілерів, асоційований з перфорином та апоптозом; у макрофагів і нейтрофілів – – протеазами і перекисним окисленням, у еозинофілів – пов‘язаний з двома токсичними білками.

5. Розвитком реакцій гіперчутливості негайного і сповільненого типів.

 

Система Т-лімфоцитів забезпечуеіклітинний’_шімунітет при більшості вірусних інфекцій, туберкульозі, лепрі, бруцельозі, туляремії,   підвищену чутливість упо­вільненого типу, транс­плантаційний і протипух­линний імунітет, імуноло­гічну толерантність. У ре­алізації індукції і розвит­ку імунних реакцій важ­ливу роль відіграють ін-терлейкіни і фактори, що активують макрофаги.

Система В-лімфоцитів здійснює гуморальний імунітет проти більшості бактеріальних інфекцій, антитоксичний імунітет, підвищену чутливість негайного типу, атопії та низку аутоімунних станів.

Антитілотворні клітини виникають із В-лімфоцитів; інші клітини імунної системи (Т-лімфоцити і макрофаги) — допоміжні, вони кон­тролюють і регулюють процес утворення антитіл.

 

 

Гуморальна імунна відповідь

Клітинний імунітет характеризується специфічністю і реалізуєть­ся Т-лімфоцитами. Центральним органом клітинного імунітету єти-мус, у якому за допомогою його гормонів відбувається «навчання» Т-лімфоцитів, що розпізнають антиген, і Т-лімфоцитів, що беруть участь у знешкоджуванні антигенів. Виявлено чотири фази клітинного імунітету: 1) зв’язування антигену Т-лімфоцитами; 2) проліферація Т-лімфоцитів; 3) синтез медіаторів; 4) цитотоксичний ефект.

У клітинному імунітеті беруть участь три субпопуляції клітин Т-системи: 1) Т-кілери, які детермінують розвиток гіперчутливості сповільненої дії і трансплантаційний імунітет; 2) Т-хелпери, які допо­магають В-лімфоцитам трансформуватися в антитілотворні клітини; 3) Т-супресори, які відповідають за розвиток імунологічної толерантно­сті і продукцію медіаторів (фактор, що пригнічує міграцію макрофагів; фактор цитотоксичності макрофагів; бластогенні фактори; нейропепти-ди; хемотаксичні фактори; лімфотоксин; інтерлейкіни І—III; інтер­ферон та ін.). Т-лімфоцити, що секретують лімфокіни, регулюють розвиток і активацію імунокомпетентних клітин. Найважливішою і заключною ланкою клітинного імунітету є цитотоксичний ефект лім­фоцитів,  що  здійснюється  за  допомого*^ лімфотоксину.

Цитотоксичні Т-клітини і природні кілери (natural killers) при­кріплюються до клітин-мішеней (клітини злоякісних пухлин і кліти­ни, заражені вірусами), виділяють у їх мембрану спеціальний білок (перфорин), який у присутності іонів кальцію утворює пори діамет­ром 5—20 нм, через них вміст клітин-мішеней (вода і солі) витікає, що й призводить до їх загибелі. Такий стан названо апоптозом.

Клітинна імунна відповідь

 

Система В-лімфоцитів складається із трьох основних груп: 1) В-лімфоцитів — попередників антитілотворних клітин, які за допомогою Т-лімфоцитів (Т-кілерів) забезпечують інтенсивне вироблення антитіл; 2) В-супресорів, що є в кістковому мозку, селе­зінці і лімфатичних вузлах і разом з Т-супресорами відповідають за розвиток імунологічної толерантності (пригнічують розмножен­ня і перетворення В-лімфоцитів і Т-лімфоцитів у клітини-ефектори гуморального і клітинного імунітету); 3) В-кілерів, які, взаємодію­чи з Fc-фрагментами антитіл (IgG), фіксованих на клітинах транс­плантата, спричиняють руйнування останніх.

Захисна дія гуморального і клітинного імунітету може проявитися окремо або одночасно. Так, наприклад, при вірусних захворюваннях, туберкульозі, лепрі провідну роль відіграє клітинний імунітет, при правцю, анаеробній інфекції — гуморальний, при дизентерії, гострих сальмонельозних гастроентеритах — гуморальний і клітинний.

Виявлено і порівняно добре  вивчено  адоптивний імунітет, який відтворюється  перенесенням лімфоїдної тканини в інтактний організм. Варіантом адоптивного імунітету є трансфер-реакція, яка виникає при перенесенні імунних лейкоцитів, сенсибілізованих щодо антигенів організму. Трансфер-фактор виділений з імунних лейкоци­тів. При введенні його в організм через 2—7 діб розвивається  гіперчутливість уповільненого типу, яка зберігається протягом кількох місяців.        j

Функціональна активність Т- і В-лімфоцитів контролюється ге­нами, зчепленими з головним комплексом гістосумісності МНС (англ. major histocotnpatibility complex), які дають змогу розпізнавати «своє» і «чуже» і здійснюють імунологічний «нагляд» в організмі.

 

 

 

Матеріали для самопідготовки склали: ас. Кучмак О. Б.