8.3.1. Характеристика клеток, участвующих в реакциях специфического иммунитета

Единая общепринятая классификация клеток, обеспечивающих реакции специфического иммунитета, отсутствует. На основании функциональных особенностей выделяют несколько типов клеток:

антигенпредставляющие (презентирующие) клетки (АПК), захватывающие антигены, перерабатывающие их и представляющие соответствующие антигенные детерминанты другим иммунокомпетентным клеткам, (к АПК относятся дендритные АПК, моноциты и макрофаги, а также В—лимфоциты);

эффекторные клетки, непосредственно осуществляющие реакции специфического иммунитета (к эффекторным иммунокомпетентным клеткам относятся цитотоксические T—лимфоциты — ЦТЛ — и плазматические клетки);

регуляторные клетки, обеспечивающие активацию или угнетение отдельных звеньев иммунных реакций (активаторы — индукторы T—хелперов, индукторы T—супрессоров, T—хелперы 1, T—хелперы 2, макрофаги; ингибиторы — T—супрессоры; Т—контрсупрессоры делают T—хелперы нечувствительными к Т—супрессорам);

клетки памяти, хранящие информацию о взаимодействии с конкретным антигеном и тем самым способствующие более активному развитию иммунного ответа при повторном его воздействии.

Антигенпредставляющие клетки (АПК) располагаются на главных путях поступления антигенов в организм (в коже и в слизистых оболочках), откуда, захватив антигены, они мигрируют в периферические органы иммунной системы, где представляют антигены лимфоцитам. Ранее АПК полностью отождествляли с макрофагами. Эффективность представления антигенов макрофагами значительно ниже, чем специализированными на этой функции дендритными АПК. Последние, в свою очередь, по сравнению с макрофагами обладают значительно более низкой фагоцитарной и цитотоксической активностью. Функции АПК включают: 1) захват нативного (неизмененного) антигенного материала путем фагоцитоза, пиноцитоза или рецепторно—опосредованного эндоцитоза; 2) частичный протеолиз (процессинг) эндогенного материала в эндосомах в течение 3060 мин при низких рН с высвобождением эпитопов антигенов (эпитоп — часть антигена, взаимодействующая с паратопом, т. е. гипервариабельной частью антитела), которые могут быть прерывистыми и непрерывными; 3) синтез гликопротеиновых молекул главного комплекса гистосовместимости, или МНС (англ. Major Histocompatibility Complex), называемого у человека также системой HLA (англ. Human Leukocyte Antigens — антигены лейкоцитов человека), а также связывание синтезированных молекул МНС с эпитопами антигенов; 4) транспорт комплексов молекулы МНС/эпитоп антигена на поверхность АПК, где они представляются распознающим их лимфоцитам;

5) экспрессию на поверхности клетки наряду с комплексом МНС/антиген ряда добавочных (костимулирующих) молекул, усиливающих процесс взаимодействия с лимфоцитами; 6) секрецию растворимых медиаторов (преимущественно ИЛ1), которые вызывают активацию лимфоцитов.

 Рис. 8.15 Структура продуктов главного комплекса гистосовместимости классов I и II. Пояснения в тексте

     

Синтез молекул главного комплекса гистосовместимости, процессинг и представление антигенов. Структура молекул МНС I и II классов представлена на рис. 8.15. Молекулы МНС I класса являются мембранными гликопротеинами, состоящими из одной полипептидной α—цепи, с молекулярной массой 45 кДа. Роль β—субъединицы выполняет нековалентно связанная с α—цепью молекула β2—микроглобулина с молекулярной массой 12 кДа. Ген МНС расположен в хромосоме 6 человека и 17 мыши. Структурный ген молекулы β2—микроглобулина локализуется вне МНС, в другой хромосоме. Установлено, что αцепь состоит из трех внеклеточных доменов α—1, α—2 и α—3), гидрофобного трансмембранного участка и короткой цитоплазматической части. Существует множество аллельных вариантов гена, кодирующего αцепь молекулы I класса, тогда как аллельный полиморфизм у β2—микроглобулина проявляется в слабой степени.

Молекулы МНС II класса также являются мембранными гликопротеинами и состоят из гомологичных полипептидных цепей с молекулярной массой соответственно около 35 кДа (α—цепь) и 29 кДа (β—цепь). Так же как и у молекул МНС I класса, для антигенов II класса существует множество аллельных вариантов.

Продукты генов МНС III класса — три компонента системы комплемента:

С2, С4 и фактор В.

Молекулы МНС I класса синтезируются в гранулярной эндоплазматической сети (грЭПС) (рис. 8.16), где они образуют комплексы с антигенами, представляющими собой эндогенно синтезированные молекулы (вирусные белки в инфицированных клетках или белки опухолевых клеток). Эти антигены подвергаются предварительному расщеплению в особом протеолитическом АТФ—зависимом крупном белковом комплексе — протеосоме. Образующиеся при этом короткие пептидные фрагменты транспортируются в просвет грЭПС с помощью специальных переносчиков в мембране — ТАР—белков (англ. Transporter for Antigen Presentation — переносчик для представления антигена), где связываются с молекулами МНС I класса. Образовавшиеся комплексы транспортируются через комплекс Гольджи и экспрессируются на поверхности АПК. Молекулы МНС I класса обнаруживаются на поверхности всех клеток и тромбоцитов, благодаря чему распознающие их цитотоксические лимфоциты имеют возможность уничтожения любых зараженных или опухолевых клеток.

Молекулы МНС II класса также образуются в грЭПС (см. рис. 8.16.), где они формируют комплекс с так называемой инвариантной пептидной цепью (II).

Рис. 8.16 Схема синтеза молекул главного комплекса гистосовместимости I и II классов, процессинга и представления антигенов

А — молекулы главного комплекса гистосовместимости I класса; Б — молекулы главного комплекса гистосовместимости  II класса. АГ — антиген; грЭПС — гранулярная (шероховатая) эндоплазматическая сеть; КГ — комплекс Гольджи; МНС — главный комплекс гистосовместимости;

МНС/АГ — комплекс молекул главного комплекса гистосовместимости с антигенными пептидами; ПЛ — плазмалемма;

ПС — протеосома; ПФ — пептидные фрагменты; ТАР — белок—переносчик для представления антигена; ЭКАГ — экзогенный антиген; ЭНАГ — эндогенный антиген;

ЭС — эндосома; И — инвариантные цепи.

      

Гликопротеины МНС II класса экспрессируются на «профессиональных» АПК (макрофагах, дендритных АПК и В—лимфоцитах), что обеспечивает их взаимодействие с Т—лимфоцитами. Известно, что способность молекул МНС образовывать комплексы с антигенными пептидами различается у отдельных людей, что может оказывать влияние на особенности их иммунных реакций, в частности, на устойчивость к инфекциям.

АПК, захватившие антиген, мигрируют из тканей в лимфатические капилляры, а оттуда — в Т—зависимые зоны регионарных лимфатических узлов, где они окончательно созревают и приобретают способность к представлению антигенов лимфоцитам. Только небольшая часть антигенов может связываться с мигрирующими дендритными клетками. Часть антигена, проникшего в ткани, вероятнее всего, окажется в дренирующем лимфатическом узле. Антигены, захваченные в верхних дыхательных путях или кишке, попадают в лимфоидные ткани, ассоциированные со слизистыми оболочками (MALT, англ. Mucosal Associated Lymphoid Tissue). Антиген, проникший в кровь, попадает в селезенку. Макрофаги в печени и легких могут фагоцитировать антигены, но это, как правило, не приводит к иммунному ответу. В лимфоидных тканях антигены могут поглощаться и разрушаться макрофагами. Некоторые антигены специфически связываются с антиген—распознающими рецепторами В—лимфоцита, образовавшийся комплекс далее поглощается с помощью механизма рецепторно—опосредованного эндоцитоза, подвергается процессингу и экспрессируется на поверхности В—лимфоцитов в виде пептидов, связанных с молекулами МНС II класса.

При встрече с Т—лимфоцитом, обладающим рецепторами к соответствующему антигену, АПК контактно взаимодействует с ним, активируя его и инициируя развитие иммунной реакции. Характер этой реакции зависит от природы молекул МНС, связанных с антигеном. Антигены, образующие комплекс с молекулами МНС I класса, распознаются у человека лимфоцитами с поверхностными маркерами CD8+, а антигены, связанные с белками МНС, II класса — лимфоцитами с фенотипом CD4+.

Полноценное функционирование АПК способствует эффективному и своевременному распознаванию микробных, вирусных и опухолевых антигенов, что препятствует развитию инфекций и новообразований. Последние часто протекают на фоне сниженной активности АПК, поэтому стимуляция деятельности этих клеток рассматривается как перспективный метод иммунотерапии таких заболеваний.

T—лимфоциты, их цитофизиология и участие в иммунных реакциях. В периферической крови человека Т—лимфоциты составляют в среднем 1030% всех лейкоцитов и более 50% всех лимфоцитов. В отличие от В—лимфоцитов они обладают высокой способностью к рециркуляции, поэтому их содержание в грудном лимфатическом протоке чрезвычайно велико (около 90%). T—лимфоциты выполняют следующие функции: 1) с помощью имеющихся на их поверхности Т—клеточных рецепторов (ТКР) обеспечивают специфическое распознавание антигенных детерминант (эпитопов); 2) специализированные сенсибилизированные T—лимфоциты—киллеры — ЦТЛ осуществляют элиминацию антигенов; 3) специальные субпопуляции Т—лимфоцитов  обеспечивают регуляцию иммунного ответа, активируя или угнетая иммунные реакции; 4) осуществляют регуляцию гемопоэза путем выделения соответствующих гемопоэтических факторов;

5) участвуют в регуляции пролиферации нелимфоидных клеток путем секреции соответствующих цитокинов; 6) играют важную роль в поддержании структурного гомеостаза организма благодаря продуцируемым цитокинам, которые оказывают влияния на нервную и эндокринную системы.

Образование Т—лимфоцитов  — процесс более сложный и многоступенчатый по сравнению с образованием других иммунокомпетентных клеток. Он включает две фазы: антигеннезависимую и антигензависимую.

Антиген—независимая фаза образования T—клеток осуществляется последовательно в двух органах: в костном мозге и в вилочковой железе (тимусе). Антиген—зависимая фаза дифференцировки этих клеток проходит во вторичных лимфоидных органах, где преимущественно размножаются клоны тех клеток которые имеют специфические рецепторы к внедрившемуся антигену. При этом резкое увеличение специфического клона Т—лимфоцитов  наблюдается на 45 сут (первичный иммунный ответ) или на 34 сут (вторичный иммунный ответ) после внедрения в организм чужеродного материала.

В костном мозге из полипотентной стволовой кроветворной клетки образуется пул стволовых лимфоидных клеток, а из него — пул предшественников T—клеток (преT—клетки). Костномозговые преT—клетки имеют поверхностный маркер SP1 (антиген мозга), могут появляться на поверхности так называемые дифференцировочные антигены, присущие практически всем Т—лимфоцитам. Поверхностные функциональные маркеры в соответствии с принятой международной номенклатурой обозначаются аббревиатурой CD (от англ. Cluster of Differentiation — группа дифференцировки) с добавлением цифровых и буквенных символов. Появляющиеся на пре—Т—клетках человека дифференцировочные антигены обозначаются как CD2 и CD3. Для этих клеток характерно высокое содержание терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазы (ТДТ) — фермента, обеспечивающего встраивание дополнительных нуклеотидных последовательностей в сегменты ДНК, кодирующие вариабельные участки со стороны N—конца будущей белковой молекулы одной из полипептидных цепей Т—клеточный антигенраспознающий рецептор (ТКР). Интенсификация этого встраивания увеличивает структурное разнообразие ТКР на последующих этапах развития Т—лимфоцитов . Пре—T—клетки, привлекаемые специальными хемотаксическими факторами, через кровоток попадают в вилочковую железу.

Вилочковая железа (тимус) представляет собой окруженный капсулой лимфоидный орган, который располагается за грудиной в переднем средостении.

Этот лимфоэпителиоидный орган представляет собой эволюционное приобретение позвоночных животных. У всех беспозвоночных он отсутствует, даже в зачаточной форме. Возникновение этого органа у позвоночных животных рассматривается как ключевое событие в эволюции иммунитета и может быть отнесено к ароморфозу, так как повысило эффективность работы всей системы специфической иммунной защиты. В тимусе происходит формирование основных функционально активных субпопуляций T—клеток, заселяющих периферию зрелыми эффекторными и регуляторными клетками, принимающими непосредственное участие в иммунном реагировании.

Тимус является первым лимфоидным органом, возникающем в процессе эмбриогенеза у млекопитающих и птиц. У млекопитающих орган представлен двумя долями, каждая из которых подразделяется на более мелкие дольки, частично отделенные друг от друга выростами капсулы, называемыми трабекулами. Периферическую часть дольки занимает кора, центральную часть — мозговое вещество (рис. 8.17). Важную роль в функционировании тимуса играет строма, состоящая, главным образом, из эпителиальных клеток. Эпителиальные клетки тимуса синтезируют ряд пептидных гормонов, из которых четыре изучены достаточно хорошо. К ним относятся тимулин, α— и β—тимозин, тимопоэтин, активным центром последнего является пентапептид ТР5. Указанные пептидные гормоны участвуют в многоэтапной дифференцировке лимфоцитов в тимусе. T—лимфоциты, находящиеся в тимусе, имеют общую антигенную детерминанту, отличающую их от T—клеток в других органах и тканях. В связи с этим их принято называть тимоцитами.

Специализированные крупные эпителиальные клетки наружного коркового слоя, так называемые «клетки—кормилицы», контактируют с большим количеством лимфоцитов, среди которых много активированных клеток—лимфобластов. Дендритные эпителиальные клетки внутренней части коркового вещества имеют разветвленные отростки с большим количеством молекул МНС II класса на поверхности. Эти клетки, соединенные Своими отростками, образуют сеть, сквозь которую тимоциты должны пройти при переходе из коркового вещества в мозговое. При этом тимоциты должны также пройти через барьер, образованный макрофагами на границе двух слоев. В мозговом веществе тимуса имеются

Рис. 8.17 Клеточное строение дольки тимуса

1 — лимфобласт, 2 — гибнущая клетка, 3 — делящийся лимфоцит, 4 — дендритная эпителиальная клетка коркового вещества, 5 — капсула, 6 — корковое вещество, 7 — септа, 8 — мозговое вещество, 9 — интердигитатная клетка, 10 — тельце вилочковой железы (Гассаля), 11— эпителиальная клетка, 12— рыхлые скопления малых лимфоцитов мозгового вещества, 3 — макрофаг, 14 — плотные агрегаты малых лимфоцитов коркового вещества.

 

эпителиальные клетки с более широкими отростками, чем в корковом веществе. На поверхности последних экспрессированы антигены МНС не только II класса но и I класса. В этой зоне тимуса обнаруживаются также интердигитатные клетки костномозгового происхождения и макрофаги. Все перечисленные клетки взаимодействуют с делящимися лимфобластами средних размеров.

Пре—T—клетки, имеющие поверхностный маркер SP1 (антиген мозга), концентрируются в субкапсулярной зоне. Здесь под влиянием гормонов тимуса и, возможно, цитокинов (например, ИЛ7) происходят первые события, связанные с реорганизацией генома пре—T—клеток. Основные направления внутритимусной дифференцировки тимоцитов представлены на рис. 8.18. Кортикальные тимоциты начинают экспрессировать специфичные для коркового слоя маркеры (CD1 у человека, TL у мышей), постоянные маркеры Т—лимфоцитов  (CD2 и CD5 у человека, Thyl у мышей) и маркеры, специфичные для популяции хелперов/индукторов и цитотоксических/супрессорных лимфоцитов (CD4 и CD8). Постепенно почти все клетки начинают экспрессировать ТКР, образованный двумя полипептидными цепями, соединенными с CD3 (рис. 8.19). Тимоциты перемещаются из коркового вещества в мозговое, где происходит разделение клеток—носителей CD4 и CD8 с параллельной дифференцировкой лимфоцитов на T—хелперы и цитотоксические (супрессорные) T—лимфоциты.

Экспрессируемые αβТКР+ выступают в качестве структур клеточной поверхности, посредством которых реализуется внутритимусный процесс позитивной и негативной селекции соответствующих Т—клонов— одного из наиболее

Рис. 8.18 Внутритимусная дифференцировка T—клеток

CD4 — маркер T—хелперов/индукторов; CDS — маркер Т—киллеров/супрессоров; ТКР — Т—клеточный антигенраспознающий рецептор; IL2R — рецептор к IL2; α, β — полипептидные цепи ТКР; Н2К — антиген главного комплекса гистосовместимости I класса у мышей.

Рис. 8.19 Т—клеточный рецептор — трансмембранный гетеродимер из двух полипептидных цепей α и β, каждая из которых содержит вариабельный и кон­стантный домены Рецептор прочно связан с маркерной молекулой —дифференцирующим антигеном, появляющимся на пре—Т—клетках человека (CD3), которая состоит из трех цепей: γ (гамма), δ (дельта), ε (эпсилон).

Рис. 8.20 Дифференцированные маркеры Т—лимфоцитов  человека и мыши в процессе развития этих клеток в тимусе

TdT — терминальная дезоксинуклеотидилтрансфераза; Тр — Т—клеточный α,β —рецептор, соединенный с ТЗ; ЭБ — эритроциты барана. Эквивалентные маркеры человека и мыши: Tl/LyI, T4/L3T4, T8/Ly2, T6/TL.

 

 

важных событий в дифференцировке тимоцитов. ТКР распознают экзогенный чужеродный антиген, экспрессированный на поверхности АПК, только в комплексе с молекулами МНС I и II класса. ТКР обладают способностью к двойному распознаванию — чужеродного антигена и собственного антигена МНС. Распознавание «своего» является тем событием, которое определяет положительный отбор «нужных» организму клонов тимоцитов. При этом тимоциты с ТКР, не способными к самораспознаванию, гибнут. Структура участка ТКР, взаимодействующая с антигенами МНС, должна быть такой, чтобы его аффинность к собственным антигенам не была слишком высокой. Клоны с высокоаффинными антигенраспознающими участками уничтожаются.

Позитивная и негативная селекция тимоцитов, осуществляющаяся во внутреннем слое коры тимуса, создает условия для дальнейшей дифференцировки отобранных клонов на функционально активные субпопуляции (рис. 8.20). Если позитивная селекция направлена на распознавание антигенов МНС I класса, в мозговом веществе происходит формирование CD4+CD8+TKP+клoнoв. В тех случаях, когда ТКР тимоцитов распознают антигены МНС II класса, происходит формирование CD4+CD8—TKP+клoнoв.

Таким образом в медуллярной зоне завершается внутритимусная дифференцировка тимоцитов, приводящая к формированию субпопуляций с хелперной/индукторной (CD4+CD8) и киллерной/супрессорной (CD4—CD8+) функциями. Выселяющиеся из медуллярной зоны тимоциты имеют также рецепторы к ИЛ2 и могут продуцировать этот цитокин. Они мигрируют в кровь, а затем в периферические лимфоидные или лимфомиелоидные органы (лимфатические узлы, пейеровы бляшки кишки, миндалины, селезенку), локализуясь в их Т—областях (рис. 8.21, 8.22). При этом T—лимфоциты покидают кровеносные сосуды в особых участках через посткапиллярные венулы с высоким эндотелием. Эти клетки через лимфу могут вновь попадать в кровь. Лимфоциты из

 

Рис. 8.21 Строение лимфатического узла

МС — медуллярные синусы; МТ — медуллярные тяжи. 1 — поток лимфы, 2 — афферентные сосуды, 3 — клапан, 4 — краевой синус, 5 — соединительнотканная капсула, 6 — кортикальная область (В—клеточная), 7 — паракортикальная область (Т—клеточная), 8 — артерия лимфоузла, 9 — вена лимфоузла, 10 — ворота органа, 11 — первичный лимфоидный фолликул, 12 — вторичный фолликул с мантией из малых В—лимфоцитов и зародышевым центром.

Рис. 8.22 Строение селезенки

1 — вена, 2 — артерия, 3 — фолликул с зародышевым центром, 4 — краевая зона (В—клеточная), 5 — Т—клеточная область, 6 — селезеночные тяжи, 7 — венозные синусоиды, 8 — артериола.

Рис. 8.23 Циркуляция лимфоцитов в лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми оболочками

Антигенреактивные клетки перемещаются из пейеровых бляшек (возможно, из легкого и других скоплений диффузной лимфоидной ткани в слизистых оболочках) и заселяют собственную пластинку слизистой оболочки кишки и другие слизистые поверхности (волнистые линии). Аг — антиген; IgA — иммуноглобулин А

 

Рис. 8.24  Миграция Т—лимфоцитов через высокий эндотелий посткапиллярных венул

БМ— базальная мембрана; ЭНД— эндотелиальная клетка. Лимфоцитарная адгезия к эндотелию включает так называемый адгезивный   каскад — последовательную быструю смену различных адгезивных молекул от момента прикрепления Т—клеток до их выхода в окружающую ткань.

 1— образование слабых контактов Т—лимфоцитов с эндотелием (нестабильное взаимодействие); 2— выделение  триггерных сигналов, активирующих функцию Т—клеточных интегринов;     3— возникновение сильной адгезии Т— клеток к эндотелию; 4— миграция Т— лимфоцитов к межэндотелиальным контактам и их проникновение в окружающие ткани.

 

сосудистого русла направляются и в ткани органов, не относящихся к иммунной системе, мигрируя через стенку мелких кровеносных сосудов (посткапиллярных венул) с обычным (плоским) эндотелием. До встречи с антигенами такие лимфоциты называют «наивными» (не имевшими «опыта» взаимодействия с антигеном).

Антигензависимая фаза развития Т—лимфоцитов  происходит во вторичных лимфоидных органах и тканях (лимфатических узлах, селезенке, пейеровых бляшках и др.). Известно, что T—лимфоциты способны взаимодействовать только с антигеном, представленным им особыми АПК, в которых антиген ранее был подвергнут процессингу. T—клетки поступают в ткани и лимфатические узлы по афферентным лимфатическим сосудам, проникая через стенки посткапиллярных венул с так называемым высоким эндотелием (рис. 8.23).

Эфферентные лимфатические сосуды, отходящие от последнего узла каждой цепочки лимфатических узлов, соединяются, образуя грудной проток, по которому лимфоциты возвращаются обратно в кровь (грудной проток у человека открывается в левую подключичную вену). В селезенку T—лимфоциты поступают из артериол, а покидают ее по селезеночной вене. Миграция Т—лимфоцитов  в лимфоидную ткань называется хомингом (от англ. homing — возвращающийся домой). регуляция хоминга T—клеток обеспечивается благодаря следующим принципам: 1) каждая линия иммунных клеток обладает собственными механизмами миграции; 2) покоящиеся клетки мигрируют в лимфатические узлы, а T—клетки памяти мигрируют первично в нелимфоидную ткань; 3) клетки памяти мигрируют преимущественно в ткани, где они ранее были стимулированы антигеном; 4) воспаление вызывает скопление Т—лимфоцитов  и уменьшает селективность, которая управляет нормальным хомингом. В основе хомингового движения лежит специфическое взаимодействие адгезивных молекул на Т—клетках и эндотелии, которое обеспечивает региональную специфичность Т—клеточных субпопуляций (рис. 8.24).

В результате взаимодействия с антигеном T—лимфоциты активируются, пролиферируют (экспансия клона), секретируют разнообразные цитокины (лимфокины), вновь поступают в кровь, а из нее — повторно в ткани (процесс рециркуляции), где они осуществляют свои защитные функции. Часть лимфоцитов превращается в долгоживущие T—клетки памяти, которые сохраняют в течение всего времени своего существования усиленную экспрессию ТКР и ряда других маркеров. Последнее обстоятельство определяет высокую чувствительность этих клеток к повторному действию антигена. Рециркулирующие T—лимфоциты живут 46 месяцев, а T—клетки памяти сохраняются преимущественно в лимфоидных органах в течение многих лет.

Специфика участия Т—лимфоцитов  в различных защитных реакциях обусловлена их принадлежностью к одной из функциональных групп (табл. 8.1). Функциональные группы Т—лимфоцитов  объединяют: 1) клетки—помощники (индукторы T—хелперов — ИТх, индукторы T—супрессоров — ИТс, T—хелперы 1 — Tx1, T—хелперы 2 — Tx2), вызывающие активацию Т или В—клеток, 2) клетки—эффекторы — ЦТЛ, непосредственно осуществляющие защитные реакции, 3) клетки—регуляторы (T—супрессоры — Тc, Т—контрсупрессоры — Ткс), влияющие на межклеточные взаимодействия, 4) клетки памяти, сохраняющие иммунологическую «память» о первичном контакте с антигеном (Тп).

Взаимодействие Т—лимфоцитов  с антигенами и их участие в иммунных реакциях. Для активации покоящихся Т—лимфоцитов  необходимы два сигнала (рис. 8.25). Роль первого может выполнять антиген, связанный с молекулами

 

Таблица 8.1

 

Субклассы Т—лимфоцитов, их функции и маркеры мембраны

 

Субклоны Т—клеток

Функции

Факторы Т—субклассов

Маркеры

Помощники(активаторы)

Индукторы Т—хелперов

Экспрессия Ia молекулы на макрофагах и других А—клетках. Секреция ИЛ—1 макрофагами

ФАМ, 1а—ФИ, γ—ИФН, ФСК—ГМ

CD4+(CD8—), CD29

Индукторы Т—супрессоров

Активация дифференцировки пред­шественников Т—супрессоров

ФИТс

CD4+(CD8—), 2H4(CD45R, Lew18)

Т—хелперы 1

Дифференцировка ЦТЛ, ГЗТ, активация Т—хелперов 2

ИЛ—2, ИЛ—3,

γ—ИФН, ФНО, ЛТ

CD4+(СD8—), CD45, 4В4, СВ44(ГПФ—1)

Т—хелперы 2

Пролиферация и активация B—клеток, синтез антител, подавление Т—хелперов 1

ИЛ—4, ИЛ—5, ИЛ—6

CD4+(CD8—), 4В4, CD28

Эффекторы

ЦТЛ

Лизис клеток (трансплантата, опухоли, инфицированных вирусами, бактериальными и другими белками)

Сериновая протеаза in vivo

CD8+(CD4—), CD28

Перфорин in, vitro

То же

Регуляторы

Т—супрессоры

Подавление функций Т—хелперов 1 и 2, В—клеток

ТсФ

CD8+(CD4—), CD11,C1,C4,I—J1(CD28—)

Т—контрсупрессоры

Подавление функции Т—супрессоров: развитие резистентности Т—хелперов к эффекту Т—супрессоров

ТксФ

(CD4—,CD8—), I—J3, рецептор к Vicia villosa

 

Примечание. ФАМ — фактор активации макрофагов; Iа—ФИ — фактор индукции Ia—молекулы;

ИФН — интерферон; ФСК—ГМ — фактор стимуляции роста колоний гранулоцитов и макрофагов;

ФИТс— фактор индукторов Т—супрессоров; ИЛ— интерлейкин; ЦТЛ— цитотоксический Т—лимфоцит; ГЗТ — гиперчувствительность замедленного типа; ФНО — фактор некроза опухолей;

ЛТ — лимфотоксин; ГПФ — гликопротеин фагоцитов; ТсФ — фактор Т—супрессоров; ТксФ — фактор Т—контрсупрессоров.

 

Рис. 8.25  Распознавание антигенов и активация Т—хелпера (Тх) при его взаимодействии с антигенпредставляющей клеткой (АПК)

Главный активационный сигнал, обозначенный светлой звездочкой обеспечивается распознаванием посредством ТКР и CD4 на мембране Тх эпитопа антигена в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости II класса на поверхности дендритной АПК Добавочный активационный сигнал, обозначенный черной звездочкой обеспечивается взаимодействием костимулирующих молекул на поверхности АПК с адгезионными молекулами на плазмалемме Т—лимфоцитов . При активации Тх выделяют ряд цитокинов, состав которых различается у T—хелперов I порядка (Тх») и T—хелперов II порядка (Тх,) AM адгезионные молекулы; CD3, CD4  поверхностные функциональные маркеры; МНС II/АГ  комплекс молекул главного комплекса гистосовместимости класса II и антигена; ТКР  Т—клеточный рецептор

 

 

Рис. 8.26 Биохимические механизмы активации Т—лимфоцитов 5—ГПЭТЕК — 5—гидропероксиейкозотетраеновая кислота; 5—ГЭТЕК — 5—гидроксиэйкозотетраеновая кислота;

цГМФ — циклический 3',5'—гуанозинмонофосфат.

 

МНС класса II на поверхности АПК. Этот комплекс распознается с помощью ТКР и CD4 или CDSкомпонента на мембране Т—лимфоцита. Тройное взаимодействие между антигеном, гликопротеином МНС и рецептором Т—лимфоцита генерирует сигнал, передаваемый Т—клетке через комплекс ТКР с CD3. Одновременно это взаимодействие обеспечивает воздействие на Т—лимфоцит высокой локальной концентрации ИЛ1 (или других цитокинов), продуцируемого АПК. В процессе активации T—лимфоциты увеличиваются в размере, переходят в состояние бласт—трансформации.

Биохимические механизмы активации T—клеток сложны (рис. 8.26). Среди процессов, стимулируемых антигеном и ИЛ1, вероятно, наиболее важна активация фосфолипазы С, расщепляющей Фосфатидилинозитолдифосфат на два медиатора — диацилглицерол и инозитолтрифосфат. Увеличение концентрации Са2+ в клетке активирует различные ферментативные системы, что в конце концов приводит к стимуляции синтеза РНК, белка и ИЛ2. Увеличение концентрации Са2+ в клетке обусловлено либо открытием кальциевых каналов в плазматической мембране, либо, что более вероятно, мобилизацией внутриклеточных запасов Са2+ под влиянием инозитолтрифосфата.

Важным условием активации Т—лимфоцитов  является способность определенных субпопуляций этих клеток взаимодействовать лишь с собственными клетками, экспрессирующими молекулы МНС, свойственные данному организму (рис. 8.27). Эта способность T—клеток носит название рестрикции (от лат. restrictio — ограничение) по МНС. Молекулы CD4 и CD8 служат дополнительными рецепторами (корецепторами) молекул МНС II и I классов соответственно. Благодаря потребности в комбинированном активационном сигнале предотвращаются возможные реакции на антиген, который не подвергся необходимому процессингу и представлению, и на собственные антигены. Различные цитокины, такие как ИФН и ИЛ4, способны повышать плотность распределения молекул МНС II класса, регулируя таким образом функции АПК. Другие цитокины, подобно ИЛ6 и ФНО, увеличивают плотность распределения антигенов МНС I класса.

 

Рис. 8.27 Первичное распознавание антигена Т—хелперами, Т—супрессорами и Т—киллерами

1 — молекула МНС I класса;

2 — молекула МНС II класса (1а); 3 — антиген интактный;

4 — антиген процессированный (пептид). ФДК — фактор дифференцировки киллеров; п — предшественник; РР — радиорезистентный; ТсФ — фактор Т—супрессора; ПГЕ2 — простагландин Е2; ФСК — фактор стимуляции роста колоний (стимулирует секрецию ИЛ2); 1аФИ — фактор индукции la молекулы (МНС II класса); ФИТс — фактор индуктора Т—супрессора;

ТКР — Т—клеточный рецептор. Пояснения в тексте.

 Индукторы T—хелперов (ИТх) начинают функционировать спустя 1620 ч после появления чужеродного материала. Реагируя на процессированный анти ген и молекулы МНС II класса, ИТх быстро секретируют факторы, которые способствуют экспрессии молекул МНС II класса (la молекулы) на поверхности макрофагов, а также синтезу ИЛ1 теми же макрофагами.

T—хелперы (Тх) играют важную роль в деятельности иммунной системы — распознавании антигена, запуске реакций клеточного и гуморального иммунитета, регуляции взаимодействий Т—лимфоцитов  друг с другом и между Т— и В—лимфоцитами, продукции лимфокинов. Главная их функция — стимулирующее (хелперное) влияние на эффекторные клетки. Они экспрессируют на своей поверхности ТКР и антигенную детерминанту — молекулу CD4

Распознавание комплекса молекулы МНС II класса и антигена который находится на поверхности АПК (дендритная АПК, макрофаг, интердигитатная

клетка, В—лимфоцит), осуществляется посредством ТКР и CD4 на мембране Tх (см. рис. 8.258.27).                                        

Подклассы Тх — Tx1 и Тх2, различаются характером цитокинов (лимфокинов), секретируемых при активации, экспрессией некоторых костимулирующих адгезивных молекул, а также функциональной ролью в различных звеньях иммунитета. Поддержание соотношения между подклассами Тх представляется весьма важным для течения и исхода инфекционных и аутоиммунных заболевании. взаимодействия между «наивными» Т—клетками и их подклассами представлено на рис. 8.28. Клетки каждого подкласса усиливают дифференциоовку «наивных» T—клеток в свой подкласс Тх.    За дифференцировку

Tx1 отвечают преимущественно за реакции клеточного иммунитета и воспаления, а также, частично, за некоторые реакции гуморального иммунитета (связанные с деятельностью фагоцитов). Тх2 стимулируют реакции гуморального иммунитета, а также участвуют в ряде регуляторных механизмов. Они продуцируют ИЛ4, ИЛ5, ИЛ6, ИЛ9, ИЛ10, ИЛ13, ФСКГМ (колониестимулирующий фактор для клеток гранулоцитарно—моноцитарного ряда) Указанные лимфокины вызывают активацию В—лимфоцитов, усиливается их пролиферация и диффepeнциpoвкa в плaзмaтичecкиe клетки, вырабатывающие IgM, IgA, IgG (не связывающие комплемент), а также IgE (что способствует развитию аллергических реакций),                              

Относительное содержание Тх в крови в норме у здорового человека составляет около 2/3 циркулирующих Т—лимфоцитов . Снижение содержания Тх

Рис. 8.28 Развитие T—хелперов и взаимодействие их подклассов

Тхо — предшественник Т—лимфоцитов  («наивная» Т—клетка); Tx1 — Т—лимфоцит первого порядка; Тх2 — Т—лимфоцит второго порядка. Цитокины, выделяемые Тх каждого подкласса, усиливают образование клеток своего подкласса (стрелки со знаком «+») и угнетают развитие и активность клеток другого подкласса (стрелки со знаком «»).

 

имеет место при различных врожденных и приобретенных иммунодефицитных состояниях. Оно может возникать при проникновении в клетки вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) путем прикрепления к молекулам CD4 и, следовательно, является признаком синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД). Именно внутри Тх образуется более 99% из 1010 вирусных частиц, появляющихся ежедневно в организме ВИЧ—инфицированного больного. Причины возникновения дефицита Тх остаются пока невыясненными. Предполагают, что дефицит Тх может возникать в результате разрушения Тх вирусом или цитотоксическими лимфоцитами. Потеря большого количества Тх приводит к иммунной недостаточности, проявляющейся в развитии тяжелых инфекций, опухолей, неврологических расстройств.

Индукторы T—супрессоров (ИТс), как полагают, играют важную роль в активации дифференцировки T—супрессоров (Тс), т. е. вносят вклад в подавление иммунного ответа. Эти клетки имеют такой же фенотип, что и Тх, т. е. CD4+(CD8), однако несут на своей поверхности антигенные детерминанты, характерные только для данного субкласса Т—лимфоцитов . ИТс, будучи активированы нативным антигеном, продуцируют фактор ИТс (ФИТс). Последний, воздействуя на макрофаги и другие АПК, стимулирует синтез и выделение ими простагландина Е2, который, в свою очередь, активирует Тс (см. рис. 8.27, 8.28).

T—супрессоры (Тс), на поверхности которых имеются ТКР и молекулы CD8, распознают эпитопы антигенов в комбинации с продуктами системы МНС I класса (см. рис. 8.27). Клетками—мишенями Тс являются В—лимфоциты, Тх и ЦТЛ. Функция Тс заключается в угнетении активности иммунных реакций путем непосредственного контактного воздействия на указанные клетки или секреции угнетающих (супрессорных) факторов (ТсФ). Тс подавляют развитие аутоиммунных реакций. Возникновение иммунодефицита при жизнедеятельности организма в экстремальных условиях (облучение УФ—лучами, обширные ожоги и травмы, опухоли, вирусные и бактериальные инфекции) обусловлено, прежде всего, активацией Тс. Тс, прямо контактируя с мембраной Тх, подавляют секрецию цитокинов Тх и экспрессию рецепторов к ИЛ1, ИЛ2, а также иных структур на мембране Тх и угнетают нарастание уровня Са2+ в цитоплазме Тх.

Функция Те может быть полезной и необходимой. В организме эмбриона, новорожденного животного и человека активированные Тс, блокируя пролиферацию Тх—клеток и генерацию ЦТЛ, способствуют развитию толерантности к собственным белкам и блокируют иммунный ответ лимфоцитов матери, проникших в организм новорожденного, на аллоантигены самого новорожденного. В дальнейшем Тс угнетают аутоиммунные процессы и подавляют развитие аллергии с помощью ингибирования синтеза иммуноглобулина класса Е. Высказывалось мнение, согласно которому роль Тс могут играть Tx1 и Тх2, которые вырабатывают ряд цитокинов, способных угнетать активность лимфоцитов

и макрофагов.

Цитотоксические T—лимфоциты (ЦТЛ), или Т—киллеры (Тк), посредством ТКР и молекулы CD8 распознают эпитопы антигенов в комплексе с молекулами

 

Рис. 8.29 Распознавание антигенов на поверхности клетки—мишени и активация цитотоксических Т—лимфоцитов  (ЦТЛ)

Главный активационный сигнал (светлая звездочка) обеспечивается распознаванием Т—клеточным рецептором (ТКР) и CDS на мембране ЦТЛ эпитопа антигена в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости I класса (МНС 1/АГ) на поверхности клетки—мишени (КЛМ). Дополнительный активационный сигнал (черная звездочка) обеспечивается взаимодействием костимулирующих молекул (КМ) на поверхности КЛМ с адгезионными молекулами (AM) на поверхности ЦТЛ. При активации ЦТЛ выделяет ряд цитокинов.

Рис. 8:30 Контактное действие цитотоксического Т—лимфоцита (ЦТЛ) на клетку—мишень (КЛМ)

1 — ЦТЛ секретирует в межклеточную щель белки—перфорины (П), которые встраиваются в плазмалемму КЛМ (белые стрелки) и образуют в ней трансмембранные поры, вызывающие нарушение осмотического равновесия КЛМ (пунктирная стрелка) и ее гибель; 2 — апоптоз КЛМ (стрелка в виде «молнии») индуцируется в результате введения (черная стрелка) в ее цитоплазму через ранее образованные поры в плазмалемме сериновых протеиназ—гранзимов (ГР), синтезируемых и выделяемых ЦТЛ; 3 — индукция апоптоза КЛМ (стрелка в виде «молнии») в результате взаимодействия Fas—лиганда (FasL) на поверхности ЦТЛ с антигеном Fas (APO1) на плазмалемме КЛМ.

 

МНС I класса (рис. 8.29). Распознавание антигенов и активация ЦТЛ происходит под влиянием двух основных сигналов: 1) взаимодействие TKPCD8 на Тк с комплексом МНС I класса/эпитоп антигена на клетке—мишени; 2) воздействия цитокинов, выделяемых Тх, макрофагами и АПК. Активированные ЦТЛ продуцируют ИФН—γ и ИЛ2, стимулируют представление антигенов, активируют клетки, участвующие в воспалении, и уничтожают клетки—мишени, зараженные вирусами, грибами и некоторыми бактериями, очищая от них организм.

При встрече с различными клетками ЦТЛ обследуют их поверхность в поисках антигенного эпитопа. При обнаружении клетки—мишени зрелый Тк связывается с ней и оказывает на нее летальное цитотоксическое воздействие. После этого воздействия, иначе называемого «смертельным ударом», или «смертельным поцелуем», осуществляемого исключительно прицельно и не повреждающего соседние клетки, Тк отсоединяется от гибнущей клетки—мишени и через некоторое время готов лизировать следующую жертву. Активность Тк находится под контролем Тх и Тс, причем Тх действуют непосредственно на Тк а Тс — опосредованно через угнетение функциональной активности Тх. Механизмы контактного цитотоксического действия Тк на клетку—мишень связаны с ее разрушением снаружи и изнутри (рис. 8.30). Различают 3 вида таких механизмов контактного цитотоксического действия Тк: а) образование пор в плазмалемме клеток—мишеней; б) индукция апоптоза клеток—мишеней ферментами введенными в их цитоплазму через поры в плазмалемме; в) индукция апоптоза клеток—мишенеи, опосредованная поверхностными рецепторами на их плазмалемме

ЦТЛ, вступивший в контакт с клеткой—мишенью, в присутствии ионов Са2+ направленно (векторно) секретирует в межклеточное пространство особые белки перфорины, накопленные в цитоплазматических гранулах. Мономеры белков встраиваются в качестве трансмембранных белков в плазмалемму клеток—мишеней, а в дальнейшем они полимеризуются с образованием трансмембранных пор (рис. 8.31). Размер пор достигает 520 нм (внутренний диаметр наиболее крупных равен 10 нм). Поры, возникающие в плазмалемме клетки—мишени после контакта с ЦТЛ, подобны тем, которые образуются при воздействии МАК—компонентов комплемента. Формирование пор в плазмалемме приводит к нарушению осмотического равновесия клетки—мишени, ее набуханию и гибели. Образующиеся поры, очевидно, могут служить для проведения в клетку—мишень веществ, разрушающих клетки—мишени изнутри.

Тк синтезируют и накапливают в гранулах ряд ферментов, из которых наиболее важной представляется группа сериновых протеиназ — гранзимов. Будучи выделенными в узкое межклеточное пространство путем Са2+—зависимого экзоцитоза, гранулы Тк могут освобождать эти ферменты, которые через трансмембранные поры проникают в цитоплазму клеток—мишеней и запускают программу апоптоза, вызывающую гибель клеток.

Т—контрсупрессоры (Ткс) — специальная категория Т—лимфоцитов , которые продуцируют свой фактор (ТксФ) и могут угнетать функциональную активность Тс (см. рис. 8.27). После взаимодействия ТксФ с Тх последние приобретают резистентность к Тс и их факторам, т. е. секреция ИЛ2 не подавляется.

Физиологическая роль Ткс выявляется к концу 1й недели жизни ребенка после завершения Тс своей главной функции — обеспечения сохранности жизни новорожденного. Ткс, подавляя функцию Тс, способствуют развитию иммунных реакций на раннем этапе жизни. В последующем отсутствие регуляции аутоиммунитета Тс приводит к развитию аутоиммунных заболеваний типа энцефаломиелита, красной волчанки, миастении, ревматоидного артрита.

T—клетки ГЗТ (Тгзт) являются эффекторными клетками иммунных реакций гиперчувствительности замедленного типа. Они обладают поверхностным антигеном CD4 и экспрессируют ТКР совместно с молекулами МНС II класса. Тгзт распознают чужеродные антигены, преимущественно продуцируемые внутриклеточными микроорганизмами. В последние годы накоплены данные, свидетельствующие о том, что роль Тгзт фактически исполняют Tx1, обеспечивающие течение указанных реакций. Тгзт, в отличие от Тк, сами не обладают непосредственным цитотоксическим действием, однако обеспечивают защитные реакции клеточного иммунитета, вовлекая в них клетки других типов. Проявлением реакций ГЗТ служат очаги хронического воспаления, состоящие

Рис. 8.31 Образование пор в плазмалемме клетки—мишени при атаке цитотоксического Т—лимфоцита

1 — мономеры перфорина (МП) выделяются ЦТЛ в пространство между ним и клеткой—мишенью; 2 — МП связываются с фосфолипидными головками плазмалеммы (ПЛ) клетки—мишени; 3 — МП претерпевают конформационные изменения и внедряются в липидный бислой; 4—5— полимеризация МП с образованием поры (П) — агрегата МП цилиндрической формы, с просветом в центре. Все процессы, начиная со связывания МП с ПЛ и заканчивая образованием П, являются Са2+—зависимыми.

 

преимущественно из макрофагов и лимфоцитов, часто формирующих характерные компактные структуры — гранулемы.

Функции субклассов Т—лимфоцитов  в иммунитете и в первичном распознавании антигена представлены на схеме (см. рис. 8.27). Деление Т—лимфоцитов  на субпопуляции с хелперной и супрессорной/киллерной функциями, а также способность этих клеток к продукции регуляторных цитокинов обнаружены у представителей всех классов позвоночных животных.

Рис. 8.32 Сравнение клеточного и гуморального иммунитетов

      

В—лимфоциты и плазматические клетки. Гуморальный иммунный ответ в виде продукции антител зависит от функционирования В—системы специфической иммунной защиты. Центральным органом системы является костный мозг у млекопитающих или фабрициева сумка (бурса) у птиц (рис. 8.32). Клеточный состав системы представлен В—лимфоцитами различной Степени зрелости вплоть до заключительной клеточной формы — продуцирующих антитела плазматических клеток. В состав В—системы в качестве важного компонента входят эффекторные молекулы — иммуноглобулины

различных изотипов, индуцируемый синтез которых есть результат взаимодействия В—клетки с антигеном при участии вспомогательных клеточных популяций (Тх, макрофагов и др.). Функции В—лимфоцитов можно определить следующим образом: 1) распознавание антигенов иммуноглобулиновыми рецепторами; 2) обеспечение реакций гуморального иммунитета; 3) образование плазмоцитов — клеток, вырабатывающих антитела.

В—лимфоциты, в отличие от T—клеток, обладают слабой способностью к рециркуляции. В связи с этим В—клетки практически отсутствуют в лимфе грудного протока, в крови же их количество составляет не более 30%. Среди В—лимфоцитов преобладают короткоживущие, хотя встречаются и долгоживущие формы. Характерной особенностью В—лимфоцита является наличие на его поверхности иммуноглобулинового рецептора, а также рецептора к СЗ—компоненту комплемента. Кроме того, на поверхности В—лимфоцитов имеются характерные антигенные маркеры: CD19, CD20, CD22, а также CD21 — на зрелых В—клетках и CD23 — на плазматических клетках.

Образование В—лимфоцитов и их активация находятся под контролем нейроэндокринной системы. На поверхности этих клеток имеется большое число рецепторов к различным гормонам и медиаторам. Глюкокортикоидные гормоны в больших дозах подавляют антителообразование, в малых — стимулируют его. В отличие от Т—лимфоцитов  В—клетки не способны трансформироваться и пролиферировать под влиянием таких лектинов растительного происхождения, как фитогемагглютинин и конканавалин А.

В то время как первые признаки Т—системы обнаруживаются у беспозвоночных животных и даже у примитивных многоклеточных (губки, кишечнополостные), В—система специфического иммунитета исторически развивалась в пределах типа позвоночных животных. Анализ способности к антителопродукции в филогенетическом ряду указывает на постепенное усиление этой иммунологической функции от менее организованных позвоночных животных к их более совершенным формам. У круглоротых продукцию антител к бактериальным антигенам удается вызвать с трудом, при этом иммунологическая память о первичном контакте с антигеном не формируется. У костистых рыб гуморальная форма иммунного реагирования имеет более выраженный характер, вполне сопоставимый с ответом млекопитающих. В ряде случаев иммунный ответ у рыб характеризуется созданием иммунологической памяти, хотя и в слабой форме.

Ряд прогрессивных черт в отношении иммунной реактивности отмечен у бесхвостых амфибий — животных, впервые вышедших на сушу. Переход от водного к наземному образу жизни помимо морфофункционального прогресса в целом, очевидно, потребовал совершенствования системы иммунной защиты. Последнее, вероятно, инициировалось неизбежными контактами с новыми группами наземных патогенных микроорганизмов. У амфибий появляется функционирующий в качестве источника В—клеток костный мозг, возникает достаточно эффективная иммунологическая память, формируются механизмы повышения аффинности антител по мере развития иммунного процесса и приобретаются дополнительные изотипы иммуноглобулинов. Эти прогрессивные черты развития гуморального иммунного ответа эволюционно закрепляются у пресмыкающихся и птиц, достигая особого совершенства у млекопитающих.

Этапы антигеннезависимой дифференцировки В—клеток. Предшественники В—лимфоцитов обнаружены в островках гемопоэтической ткани эмбриональной печени на 89й неделе зародыша. Затем образование В—клеток в печени постепенно прекращается и в последующем происходит только в костном мозгу. От полипотентной стволовой кроветворной клетки формируется коммитированный предшественник лимфопоэза, общий для Т и В—клеточного пути развития. Особенностью данного клона клеток, отличающего его от других клеток костного мозга, является наличие специфического поверхностного маркера (антиген ThB у мышей и CD10 у человека). От предшественника лимфоцитов возникает родоначальная форма В—клеточного пути развития или предшественник В—клеток I типа. Незрелые В—клетки являются прямыми потомками предшественников В—лимфоцитов II типа и представлены в костном мозгу и на периферии, главным образом, в селезенке и в небольшом количестве в лимфатических узлах. Основные этапы антигеннезависимой дифференцировки В—лимфоцитов представлены на рис. 8.33.

Рис. 8.33 Этапы, антигеннезависимой дифференцировки В—лимфоцитов

СКК — стволовая кроветворная клетка; КЛ — коммитированный лимфоцит, общий для Т и В—клеточного путей развития; ПpBI — предшественник В—клеток I типа; ПрВII — предшественник В—клеток II типа; НВ — незрелые В—лимфопиты;

BI — В—лимфоциты I типа; ВII — В—лимфопиты II типа. Пояснения в тексте.

 

Рис. 8.34 Зрелые В—клетки экспрессируют набор разнообразных связанных с мембраной молекул преимуществен­но гликопротеиновой природы

ВЭБ — рецепторы вируса Эшптейна—Барра; Ф — фосфорилирующие ферменты; Г — гликозидазы; И — рецепторы инсулина; Д — рецепторы других гормонов; С — рецепторы антигенспецифических факторов Т—клеток; Н — рецепто­ры антигеннеспецифических факторов Т—клеток.

 

На завершающем этапе дифференцировки В—клеток в костном мозгу на поверхности незрелых В—лимфоцитов появляются специфический маркер этих клеток (у мышей — мышиный В—лимфоцитарный антиген), дифференцировочные маркеры В—клеток (у мышей Lyb2), а также иммуноглобулины двух изотипов IgM и IgD. Незрелые В—лимфоциты уже способны к распознаванию антигена, однако взаимодействие клетки с антигеном не обеспечивает трансформации лимфоцита в антителопродуценты. Интенсивность синтеза поверхностных молекул иммуноглобулинов невелика по сравнению с более зрелыми клеточными формами. Этап становления зрелых клеток начинается с образования В—клеток I типа, представляющих собой промежуточную стадию развития между В—клетками и наиболее зрелыми В—клетками II типа. В отличие от незрелых В—лимфоцитов, В—лимфоциты первого типа начинают экспрессировать антигены II класса МНС (Ia—белки) и рецептор для Fc фрагмента иммуноглобулина. Антигеннезависимое развитие В—клеток завершается формированием В—клеточных форм II типа.

На этой стадии рецепторный и антигенный комплекс клеточной поверхности выражен с наибольшей полнотой: помимо первого дифференцировочного антигена (Lyb2 у мышей) появляются следующие (Lyb3, 5), начинается экспрессия рецептора к СЗ—компоненту комплемента, усиливается выраженность антигенов МНС I класса (рис. 8.34). В ходе пролиферации и дифференцировки В—клеток в костном мозгу в отсутствие антигенной стимуляции происходит реаранжировка части генома, ответственной за антигенную специфичность этих клеток. В результате образуются клетки с огромным (порядка 109 вариантов) спектром антигенраспознающих рецепторов.

Из костного мозга «наивные» В—лимфоциты попадают в кровь, неся на своей поверхности молекулы иммуноглобулинов, которые представляют собой специфические антигенраспознающие рецепторы (до 104—105 на клетку) а также характерные маркеры CD19, CD20, CD21, CD22 и CD23. В—лимфоциты экспрессируют на плазмалемме молекулы МНС I и II классов, рецепторы к СЗ—компоненту комплемента и Fc участкам молекул иммуноглобулинов.

Механизмы взаимодействия В—лимфоцитов с антигенами. Из крови где В—лимфоциты составляют 10—20% циркулирующих лимфоцитов, они направляются в периферические иммунные органы и заселяют их В—зависимые области. Скопления В—лимфоцитов представляют собой основные структуры кортикальной зоны лимфатического узла. В узле, находящемся в состоянии покоя, они имеют сферическую форму и называются первичными фолликулами. после стимуляции антигеном В—лимфоциты образуют вторичные фолликулы, в которых корона (мантия) концентрически упакованных покоящихся малых В—лимфоцитов окружает бледно окрашенный зародышевый центр

 

 

Рис. 8.35 Сравнение структуры лимфатического узла неиммунизированной (слева) и иммунизированной (справа) мыши (схема). В результате иммунизации выявлены следующие особенности: 1 — зародышевые центры (светлые кружки) представляют собой кластеры делящихся и дифференцирующихся В—клеточных бластов, отвечающих на локализованный там же антиген и обеспечивающих проникновение малых В—лимфоцитов в окружающие серповидные области первичных фолликулов; 2 — расширение мякотных тяжей мозгового вещества (MB) за счет плазматических клеток. ВЭВ — посткапиллярные венулы с высоким эндотелием; МС — синусы мозгового слоя.

 

 

(рис. 8.35). Последний содержит крупные интенсивно пролиферирующие лимфобласты, макрофаги и специализированные АПК.

В В—зависимой зоне в результате взаимодействия с антигеном (и Тх) происходит активация и пролиферация В—лимфоцитов. Это завершается созреванием и дифференцировкой активированных В—лимфоцитов в плазматические клетки, продуцирующие антитела, и В—клетки памяти. Антитела могут продуцироваться и самими активированными В—лимфоцитами, тем не менее главным источником антител являются плазматические клетки.

Часть активированных В—лимфоцитов с током лимфы возвращается в кровь, а из нее в различные органы (в том числе и в очаги воспаления), где они превращаются в плазматические клетки. Значительное количество активированных В—лимфоцитов направляется в слизистые оболочки, особенно те, которые явились входными воротами для данного антигена. Основу местной иммунной системы слизистых оболочек составляет MALT. Здесь активированные В—лимфоциты дифференцируются в плазматические клетки, в том числе вырабатывающие секреторные IgA, которые обеспечивают местный гуморальный иммунитет слизистых оболочек, защищающий их от колонизации микроорганизмами и от возможного внедрения микробов в ткани (см. рис. 8.23).

Активация В—лимфоцитов является одним из ключевых этапов в развитии иммунного ответа гуморального типа. Признаками активации служат увеличение размеров клетки (бласттрансформация), гиперэкспрессия антигенов МНС II класса (Ia—антигенов), деполяризация мембраны лимфоцитов, увеличение концентрации в цитоплазме свободных ионов Са2+ и появление на мембране новых, так называемых активационных антигенов. Для активации В—лимфоцитов необходимо получение ими двух сигналов. Первый переводит клетку из состояния покоя в G1—фазу клеточного цикла. Роль его выполняет антиген, связывающийся со специфическим иммуноглобулиновым рецептором на поверхности В—лимфоцита, либо с его аналогом на Т—лимфоците. В обычных физиологических условиях этот этап активации иммунологически специфичен. Второй этап состоит в контактном взаимодействии В—лимфоцита с Тх, секретирующим ряд лимфокинов.

Различают три типа антигенов, участвующих в активации В—лимфоцитов (рис. 8.36): тимуснезависимые антигены типа 1 (бактериальные липополисахариды); тимуснезависимые антигены типа 2 (полисахарид пневмококков, полимеры D—аминокислот, поливинилпирролидон); тимусзависимые антигены (ряд антигенов, которые в отсутствие Т—лимфоцитов  лишены иммуногенности).

Тимуснезависимые антигены типа 1 при достаточно высокой концентрации способны к поликлональной активации значительной части популяции В—лимфоцитов. При низкой концентрации подобных антигенов, не приводящей

 

Рис. 8.36  Распознавание В—клетками трех типов антигенов Волнистая стрелка — активирующий сигнал; прерывистая черта — перекрестное связыва­ние рецепторов.

 

к поликлональной активации, те В—лимфоциты, у которых иммуноглобулиновые рецепторы специфичны по отношению к данным антигенам, будут пассивно фиксировать их на своей поверхности. За счет собственной митогенной активности эти антигены будут стимулировать пролиферацию клеток.

Тимуснезависимые антигены типа 2 — линейные антигены, имеющие часто повторяющуюся, определенным образом организованную детерминанту. Для таких антигенов характерна низкая скорость распада в организме. Они длительно персистируют (от лат. persistio — постоянно пребывать, оставаться) на поверхности специализированных макрофагов краевого синуса лимфатического узла и маргинальной зоны селезенки. Тимуснезависимые антигены обоих типов вызывают преимущественный синтез IgM, а индуцируемый ими иммунный ответ практически не сопровождается формированием клеток памяти.

Большинство антигенов являются тимусзависимыми: у животных, подвергнутых неонатальной тимэктомии и имеющих мало T—клеток, они либо не вызывают синтеза антител, либо этот синтез очень слаб. В отсутствии Т—лимфоцитов  такие антигены лишены иммуногенности: они могут быть одновалентными в отношении специфичности каждой детерминанты, подвергаться быстрой деградации фагоцитирующими клетками, но, как правило, не обладают собственной митогенной активностью. Тимусзависимые антигены неспособны активировать В—лимфоциты в отсутствие второго сигнала, обусловленного Тх, что послужило основанием к наименованию последних.

Антигенраспознающие рецепторы В—лимфоцита специфически связывают антиген, который далее поглощается с помощью механизма рецепторно—опосредованного эндоцитоза, подвергается процессингу и экспрессируется на поверхности В—лимфоцита в виде пептидов, связанных с молекулами МНС II класса (рис. 8.36, 8.37).

Тх, ранее активированный антигеном в ходе взаимодействия с АПК, распознает комплекс молекулы МНС II класса антиген на поверхности В—лимфоцита. При этом в Тх происходит внутренняя перестройка, отчасти сходная с наблюдаемой в Тк при контакте с клеткой—мишенью, — ориентация его органелл в направлении В—клетки. Благодаря этому, очевидно, Тх способен осуществлять направленную секрецию интерлейкинов (главным образом, ИЛ2, ИЛ4, ИЛ5, ИЛ6, ИЛ10) и ИФН на поверхность В—лимфоцита.

Первичный гуморальный иммунный ответ развивается при первой встрече с антигеном и вызывает выработку небольшого количества антител, которое спустя некоторое время существенно уменьшается. Вторичный гуморальный иммунный ответ возникает при повторном попадании в организм антигена и характеризуется быстрым развитием и продукцией большого количества антител. Он обеспечивается В— и Т—лимфоцитами памяти, образующимися при первом воздействии антигена.

В—клетка памяти (Вп) — долгоживущая клетка, обеспечивающая быструю пролиферацию и дифференцировку В—лимфоцитов в плазмоциты при повторном контакте с антигенами. В отличие от зрелых лимфоцитов, которые живут в периферических иммунных органах всего несколько суток и погибают, если не встречаются со своим специфическим антигеном, Вп могут жить в течение нескольких месяцев и даже лет, не делясь и участвуя в рециркуляции.

Существует пять принципиально различных механизмов активации В—клеток. Все они реализуются через фосфатидилинозитоловый каскад. Рецепторы, через которые происходит активация В—лимфоцитов, ассоциированы с G—белком. Существование в В—клетках двух типов G—белков (Gs и G1) и наличие тесной функциональной взаимосвязи между ними дают возможность приложить диссоциационную модель к В—лимфоцитам (рис. 8.38). Согласно этой модели, субъединица а Gi—белка взаимодействует с фосфолипазой С и активирует ее. Последнее приводит к стимуляции В—лимфоцита. Освобождающиеся при этом субъединицы β и γ связываются с субъединицей αs.

Gi—белок не только служит в качестве агента, сопрягающего антигенраспознающий рецептор с фосфолипазой С, но представляет собой точку ветвления в регуляции многих эффекторных систем. В частности, с помощью G—белков происходит интеграция на уровне клеточной мембраны фосфатидилинозитольной системы, а также аденилатциклазной, циклооксигеназной и ряда других систем. На рис. 8.38, показана интеграция мембраноцитоплазматических

 

 

Рис. 8.37 Взаимодействие В—лимфоцита (ВЛ) с Т—хелпером второго порядка (Tx2)

Антиген (АГ) поглощается ВЛ, подвергается процессингу и экспрессируется на его поверхности в комплексе с молекулами МНС П класса (МНС II/AT). Этот комплекс распознается Тх2 с помощью Т—клеточного рецептора (ТКР) и CD4. Тх2 секретирует ряд интерлейкинов, которые активируют ВЛ, стимулируя его пролиферацию и дифференцировку в плазматическую клетку, продуцирующую иммуноглобулины (Ig). Активации ВЛ способствует контактное взаимодействие рецептора CD40 на его плазмалемме с лигандом CD40L на поверхности активированного Tx2. Эффективность активации ВЛ повышается взаимодействием костимулирующих молекул (КМ) на поверхности ВЛ с адгезионными молекулами (AM) на плазмалемме Tx2.

Рис. 8.38  Интеграция мембраноцитоплазматических контролирующих деятельность В—лимфоцитов сигналов с помощью системы Gбелков

Gi — ингибирующий G—белок; Gs — стимулирующей G—белок; IgM — иммуноглобулиновый рецептор; ФЛС — фосфолипаза С; ИФа — инозитолтрифосфат; ДАТ — диацилглицерол;

ГТФ — гуанозинтрифосфат; АТФ — аденозинтрифосфат; цАМФ — циклический аденозинмонофосфат. Пояснения в тексте.

 

сигналов с помощью G—белков, в которой участвуют иммуноглобулиновый рецептор, взаимодействующий с антигеном, и β—адренорецептор, взаимодействующий со своим лигандом.

Плазматические клетки (плазмоциты). Это неподвижные или слабо подвижные, короткоживущие (23 сут, по другим сведениям — до 1030 сут) клетки, представляющие собой конечный этап развития В—лимфоцитов. В ходе дифференцировки из В—лимфоцитов они утрачивают рецепторы к СЗ—компоненту комплемента, мембранные иммуноглобулины и молекулы МНС, а также маркеры CD19 и CD21.

Плазматические клетки имеют сравнительно мелкие размеры (диаметр 920 мкм, в среднем — 14 мкм), круглую или овальную форму (рис. 8.39). Ядро — округлое, расположено эксцентрично, содержит крупные глыбки хроматина, которые располагаются в виде радиальных тяжей («спиц колеса»). В отличие от других клеток, интенсивно вырабатывающих белки, продукты синтетической деятельности плазмоцитов, иммуноглобулины, не накапливаются в цитоплазме в секреторных гранулах, а по мере образования транспортируются мелкими пузырьками к плазмалемме, где непрерывно выделяются с помощью экзоцитоза.

В обычных условиях плазматические клетки не циркулируют в крови. Они располагаются в лимфатических узлах (преимущественно в мозговых тяжах и зародышевых центрах), в белой пульпе селезенки, в красном костном мозге (составляя 12% его клеток). Значительное количество плазмоцитов находится в рыхлой волокнистой соединительной ткани, в особенности, образующей собственную пластинку слизистых оболочек и строму различных желез— например, слезных, слюнных, молочных, где преобладают клетки, продуцирующие IgA.

Функция плазматических клеток состоит в обеспечении гуморального иммунитета путем выработки антител. За 1 с каждый плазмоцит синтезирует до нескольких тысяч молекул иммуноглобулинов (более 10 млн в час). Продуцируемые иммуноглобулины относятся к пяти классам, причем плазмоциты способны переключаться с выработки иммуноглобулинов одного класса на другой. Переключение классов продуцируемых иммуноглобулинов (переключение изотипов) происходит в развивающихся плазмоцитах примерно с суточным интервалом — с IgM на IgG или IgA (без изменения их антигенсвязывающего участка).

Рис. 8.39 Ультраструктурная организация плазматической клетки

КГ — комплекс Гольджи; МТХ — митохондрии; грЭПС — гранулированная (шероховатая) эндоплазматическая сеть.