Стволовая гемопоэтическая клетка, мигрирующая в тимус, превращается (дифференцируется) под влиянием тимического микроокружения в Т-лимфоцит. Цель дифференцировки:
- обучить распознаванию чужеродного материала, попавшего в организм, и его разрушению (т. е. осуществлению киллинг-эффекта);
- создать толерантность по отношению к собственным (self) антигенам. тимус играет главную роль в этих процессах, поскольку является тем органом, где про¬исходит антигеннезависимая дифференцировка Т-клеток и создание (генерирование) чрезвычайно разнообразного набора (репертуара) антигенраспознающих Т-клеточных рецепторов.
Вначале стволовая гемопоэтическая клетка попадает в корковую зону тимуса и превращается в ранний предшественник Т-лимфоцита. Фенотип этой клетки следующий: ТАГРР-альфа, бета +, CD3+ CD4-, CD8-, т. е. характеризуется наличием Т-клеточного распознающего рецептора, в составе которого имеются альфа- и бета-цепи, CD3 структура, но отсутствуют молекулы CD4 и CD8.
Далее, здесь же в корковой зоне тимуса, под влиянием тимического микроокружения, гормонов тимуса и, особенно, ИЛ-7 ранний предшественник Т-лимфоцита превращается в незрелый Т-лимфоцит, фенотип которого следующий: ТАГРР-альфа, бета +, CD3+, CD4+, CD8+. Набор таких мембранных структур говорит о том, что данная клетка способна: 1) распознать любой антиген с помощью ТАГРР-альфа, бета; 2) после распознавания передать сигнал внутрь клетки для ее активации с помощью CD3 структуры: 3) превратиться как в CD4+ (хелпер), так и в CD8+ (киллер) клетки при развитии эффекторного звена иммунного ответа.
На следующем этапе дифференцировки незрелый предшественник Т-лимфоцита переходит в мозговое вещество тимуса, где завершается тимический этап созревания. При этом происходят два важнейших события: 1) индуцируется толерантность к аутоантигенам; таким образом, минимизируется возможность развития аутоиммунного заболевания; 2) происходит разделение Т-лимфоцитов на две субпопуляции: CD4+CD8- (хелперы) и CD4-CD8+ (киллеры) (не нужно за-бывать, что на их мембране сохраняются молекулы ТАГРР-альфа, бета и CD3). Этот этап также реализуется при важном участии ИЛ-7.
Покидая тимус, зрелые покоящиеся Т-лимфоциты, которые находятся в G(O) стадии клеточного цикла, расселяются в Т-зоны периферических лимфоидных органов. Такие Т-лимфоциты характеризуется следующими свойствами:
- способностью распознавать чужеродные антигены, которые презентируются ему в виде пептида с помощью молекул ГКГ класса I и класса II, и развивать эфферентную часть иммунного ответа;
- неспособностью распознавать большинство аутологичных антигенов, как в растворимой форме, так и в виде молекул на мембране клеток. Это главное препятствие на пути к развитию аутоиммунного ответа.
Часть Т-лимфоцитов, покидающих тимус, все же способна распознавать аутоантигены, однако такие Т-лимфоциты (и В-лимфоциты) либо подвергаются делении (разрушению) в периферических органах, либо находятся в состоянии анергии (неспособности к активации и реализации эфферентной части иммунного ответа).
Т-лимфоциты-хелперы (CD4+ клетки) представлены тремя субпопуляциями: т. н. нулевыми Т-хелперами (Тх0), которые дифференцируются в Т-хелперы 1-го типа (Tx1) и 2-го типа (Тх2). В этой дифференцировке основную роль играют ИЛ-12, ИЛ-2, гамма-интерферон, ИЛ-10, ИЛ-4, ИЛ-5.
Т-лимфоциты-хелперы (CD4+ клетки) участвует в распознавании атигенногопептида, который презентируется с помощью молекул ГКГ класса П. В этом случае для активации Т-лимфоцита необходим дополнительный, костимуляционный, сигнал.
Созревание и дифференцировка лимфоцитов проходят в два этапа. Первый этап - развитие от стволовой клетки до зрелого лимфоцита, способного вступать в контакт с антигеном называемого антиген-реактивной клеткой (АРК). Созревание лимфоцита на этом этапе не зависит от воздействия антигена, рецепторы к которому формируются только при завершении созревания. Второй этап осуществляется в том случае, если лимфоцит вступил в контакт с антигеном, рецепторами для которого он обладает. Антиген индуцирует в АРК цепь внутриклеточных событий, начинающихся с активации внутриклеточной протеинкиназы и мобилизации из митохондрий в цитозоль внутриклеточного Са2+. Действие протеинкиназы и Са2+ разнонаправленно: протеинкиназа индуцирует дальнейшую пролиферацию клетки, деление, формирование клона, Са2+ - тормозит или прекращает этот процесс, активирует эндонуклеазы лимфоцита, разрушающие ДНК и приводящие клетки к апоптозу (физиологической гибели). В зрелых лимфоцитах второй механизм, способствующий развитию иммунологической толерантности, репрессирован и происходит дальнейшее развитие клеток, обуславливающих формирование позитивного иммунного ответа.
Морфологически лимфоцит - клетка шаровидной формы с большим ядром и узким слоем базофильной цитоплазмы. В процессе дифференцировки последовательно формируются большие, средние и малые лимфоциты. В лимфе и периферической крови большинство составляют наиболее зрелые малые лимфоциты, которые обладают амебоидной подвижностью. Они постоянно перемещаются с током лимфы или крови, накапливаясь в лимфоидных органах и тканях, где осуществляются иммунологические реакции. Две основные популяции лимфоцитов Т- и В-клетки при световой микроскопии не различаются, но четко дифференцируются по поверхностным структурам и функциональным свойствам. Их сравнительные характеристики представлены в таблице.
Основные функциональные отличия Т- и В-лимфоцитов состоят в том, что В-лимфоциты осуществляют гуморальный иммунный ответ, а Т-лимфоциты - клеточный, а также участвуют в регуляции обеих форм иммунного ответа.
Т-лимфоциты получили обозначение потому, что созревают и дифференцируются в тимусе. Они составляют около 80% всех лимфоцитов крови и лимфатических узлов, содержатся во всех тканях организма. Они осуществляют две основные функции - регуляторную и эффекторную. Регуляторные клетки обеспечивают развитие иммунного ответа другими клетками, регулируют его дальнейшее течение. Эффекторные Т-лимфоциты осуществляют эффект иммунологической реакции чаще всего в форме цитолиза клеточных структур, к антигенам которых возникла иммунологическая реакция.
Сравнительная характеристика Т- и В-лимфоцитов
| Лимфоциты |
||
|
Т-лимфоциты |
В-лимфоциты |
|
|
Происхождение |
Костный мозг |
Костный мозг |
|
Созревание |
Костный мозг |
|
|
Рецептор для антигена |
Протеиновый гетеродимер, ассоциированный с CD3, CD4, CD8 |
Молекула иммуноглобулина |
|
Митогены, стимулирующие клетки |
Фитогемагглютинин, конканавалин А, анти-Т-антитела |
Липополисахариды, антиглобулиновые антитела |
|
Участие в гуморальном ответе: индукция антител продукция антител | ||
|
Участие в клеточных реакциях | ||
|
Клетки памяти |
Т-лимфоциты памяти |
В-лимфоциты памяти |
|
CD-антигены |
CD-2, 3, 4 или 8, 5, 7, 28 |
CD- 19, 2 1,22, 23, 24, 37 |
Все Т-лимфоциты обладают поверхностными молекулами CD2 и CD3, определяющими ряд функций этих клеток и служащими маркерами для выявления их с помощью моноклональных антител или Другими способами. Кроме того, СD2-молекулы адгезии обуславливают контакт Т-лимфоцитов с другими клетками. Эту способность использовали для выявления данных лимфоцитов с помощью эритроцитов барана, которые способны in vitro прилипать к поверхности лимфоцитов, образуя «розетки», хорошо видимые при микроскопии. Молекулы CD3 входят в состав рецепторов лимфоцита. Для антигенов, определяя способность клеток к контакту со специфическим антигеном. На поверхности каждого Т-лимфоцита имеется несколько сотен таких молекул.
Существуют два варианта CD3 рецепторов Т-лимфоцитов для антигенов: альфа/бета и гамма/дельта. Лимфоциты с рецепторами альфа/бета составляют не менее 90% всех лимфоцитов человека. Они содержатся в большей концентрации в крови, лимфоузлах, селезенке, обладают широким диапазоном специфичности, позволяющим распознавать любые антигены, а также выраженной хелперной и цитотоксической активностью. Гамма/дельта-лимфоциты содержатся в кишечном эпителии, брюшине, репродуктивных органах, коже. Они способны распознать меньшее число антигенов, чем альфа/бета -лимфоциты, не имеют СD4-антигена, обладают цитотоксическими свойствами и более, чем в половине случаев относятся к CD8+ клеткам. Поскольку эти лимфоциты содержатся в коже и слизистых структурах они относятся к компонентам первой линии защиты организма от патогенов. Несмотря на сравнительно ограниченную возможности антигенного распознавания, гамма/дельта - лимфоциты быстро реагируют на углеводные компоненты микроорганизмов, стрессовые белки, образуют гамма-интерферон, активирующий макрофаги и обладающий противовирусными свойствами, гамма/дельта -лимфоциты кишечника способствуют толерантности организма к антигенам, содержащимся в пище.
Как уже было отмечено, созревающие в тимусе Т-лимфоциты дифференцируются на две популяции, маркерами которых служат поверхностные антигены CD4 и CD8. Первые составляют более половины всех лимфоцитов крови и через продуцируемые лимфокины стимулируют другие клетки иммунной системы. Поэтому их назвали клетками-хелперами (англ. Help - помощь), которые относятся к основным клеткам иммунной системы, осуществляющих иммунные реакции. Без их помощи не может реализоваться большинство функций В-лимфоцитов.
Существует несколько подтипов В- лимфоцитов. Основная функция В- клеток- эффекторное участие в гуморальных иммунных реакциях, дифференциация в результате антигенной стимуляции в плазматические клетки, продуцирующие антитела.
Образование В- клеток у плода происходит в печени, в дальнейшем- в костном мозге. Процесс созревания В- клеток осуществляется в две стадии- антиген - независимую и антиген - зависимую.
Антиген -независимая фаза. В- лимфоцит в процессе созревания проходит стадию пре- В- лимфоцита- активно пролиферирующей клетки, имеющей цитоплазменные H- цепи типа C мю (т.е. IgM). Следующая стадия- незрелый В- лимфоцит характеризуется появлением мембранного (рецепторного) IgM на поверхности. Конечная стадия антигеннезависимой дифференцировки- образование зрелого В- лимфоцита , который может иметь два мембранных рецептора с одинаковой антигенной специфичностью (изотипа) - IgM и IgD. Зрелые В- лимфоциты покидают костный мозг и заселяют селезенку, лимфоузлы и другие скопления лимфоидной ткани, где их развитие задерживается до встречи со “своим” антигеном, т.е. до осуществления антиген- зависимой дифференцировки.
Антиген- зависимая дифференцировка включает активацию, пролиферацию и дифференцировку В- клеток в плазматические клетки и В- клетки памяти. Активация осуществляется различными путями, что зависит от свойств антигенов и участия других клеток (макрофагов, Т- хелперов). Большинство антигенов, индуцирующих синтез антител, для индукции иммунного ответа требуют участия Т- клеток- тимус- зависимые пнтигены. Тимус- независимые антигены (ЛПС, высокомолекулярные синтетические полимеры) способны стимулировать синтез антител без помощи Т- лимфоцитов.
В- лимфоцит с помощью своих иммуноглобулиновых рецепторов распознает и связывает антиген. Одновременно с В- клеткой антиген по представлению макрофага распознается Т- хелпером (Т- хелпером 2), который активируется и начинает синтезировать факторы роста и дифференцировки. Активированный этими факторами В- лимфоцит претерпевает ряд делений и одновременно дифференцируется в плазматические клетки, продуцирующие антитела.
Пути активации В- клеток и кооперации клеток в иммунном ответе на различные антигены и с участием популяций имеющих и не имеющих антиген Lyb5 популяций В- клеток отличаются. Активация В- лимфоцитов может осуществляться:
Т- зависимым антигеном при участии белков МНС класса 2 Т- хелпера;
Т- независимым антигеном, имеющим в составе митогенные компоненты;
Поликлональным активатором (ЛПС);
Анти- мю иммуноглобулинами;
Т- независимым антигеном, не имеющим митогенного компонента.
Кооперация клеток в иммунном ответе.
В формировании иммунного ответа включаются все звенья иммунной системы- системы макрофагов, Т- и В- лимфоцитов, комплемента, интерферонов и главная система гистосовместимости.
В кратком виде можно выделить следующие этапы.
1. Поглощение и процессинг антигена макрофагом.
2. Представление процессированного антигена макрофагом с помощью белка главной системы гистосовместимости класса 2 Т- хелперам.
3. Узнавание антигена Т- хелперами и их активация.
4. Узнавание антигена и активация В- лимфоцитов.
5. Дифференциация В- лимфоцитов в плазматические клетки, синтез антител.
6. Взаимодействие антител с антигеном, активация систем комплемента и макрофагов, интерферонов.
7. Представление при участии белков МНС класса 1 чужеродных антигенов Т- киллерам, разрушение инфицированных чужеродными антигенами клеток Т- киллерами.
8. Индукция Т- и В- клеток иммунной памяти, способных специфически распознавать антиген и участвовать во вторичном иммунном ответе (антигенстимулированные лимфоциты).
Клетки иммунной памяти. Поддержание долгоживущих и метаболически малоактивных клеток памяти, рециркулирующих в организме, является основой длительного сохранения приобретенного иммунитета. Состояние иммунной памяти обусловлено не только длительностью жизни Т- и В- клеток памяти, но и их антигенной стимуляцией. Длительное сохранение антигенов в организме обеспечивается дендритными клетками (депо антигенов), сохраняющими их на своей поверхности.
Дендритные клетки - популяции отросчатых клеток лимфоидной ткани костномозгового (моноцитарного) генеза, представляющая антигенные пептиды Т- лимфоцитам и сохраняющая антигены на своей поверхности. К ним относятся фолликулярные отросчатые клетки лимфоузлов и селезенки, клетки Лангерханса кожи и дыхательных путей, М- клетки лимфатических фолликулов пищеварительного тракта, дендритные эпителиальные клетки тимуса.
CD антигены.
Кластерная дифференциация поверхностных молекул (антигенов) клеток, прежде всего лейкоцитов, шагает далеко вперед. К настоящему времени CD антигены- не абстрактные маркеры, а функционально значимые для клетки рецепторы, домены и детерминанты, в том числе исходно не являющиеся специфическими для лейкоцитов.
Важнейшими дифференцировочными антигенами Т- лимфоцитов человека являются следующие.
1. CD2 - антиген, характерный для Т- лимфоцитов, тимоцитов, NK клеток. Он идентичен рецептору эритроцитов барана и обеспечивает образование розеток с ними (методика определения Т- клеток).
2. CD3 - необходимы для функционирования любых Т- клеточных рецепторов (ТКР). Молекулы CD3 имеют все субклассы Т- лимфоцитов. Взаимодействие ТКР- CD3 (она состоит из 5 субъединиц) с представляющей антиген молекулой МНС класса 1 или 2 определяет характер и реализацию иммунного ответа.
3. CD4. Эти рецепторы имеют Т- хелперы 1 и 2 и Т- индукторы. Являются корецептором (местом связывания) детерминант белковых молекул МНС класса 2. Является специфическим рецептором для оболочечных белков вируса иммунодефицита человека ВИЧ- 1 (gp120) и ВИЧ- 2.
4. CD8. Популяция CD8+ Т- лимфоцитов включает цитотоксические и супрессорные клетки. При контакте с клеткой- мишенью CD8 выступает в роли корецептора для белков HLA класса 1.
Дифференцировочные рецепторы В- лимфоцитов.
На поверхности В- лимфоцитов может находиться до 150 тысяч рецепторов, среди которых описано более 40 типов с различными функциями. Среди них - рецепторы к Fc- компоненту иммуноглобулинов, к С3 компоненту комплемента, антигенспецифические Ig рецепторы, рецепторы к различным факторам роста и дифференцировки.
Краткая характеристика методов оценки Т- и В- лимфоцитов.
Для выявления В- лимфоцитов используют метод розеткообразования с эритроцитами, обработанными антителами и комплементом (EAC- РОК), спонтанного розеткообразования с эритроцитами мыши, метод флюоресцирующих антител с моноклональными антителами (МКА) к рецепторам В- клеток (CD78, CD79a,b, мембранные Ig).
Для количественной оценки Т- лимфоцитов используют метод спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана (Е- РОК), для выявления субпопуляций (например, Т- хелперов и Т- супрессоров) - иммунофлюоресцентный метод с МКА к CD рецепторам, для определения Т- киллеров- тесты цитотоксичности.
Функциональную активность Т- и В- клеток можно оценить в реакции бласттрансформации лимфоцитов (РБТЛ) на различные Т- и В- митогены.
Сенсибилизированные Т- лимфоциты, участвующие в реакциях гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) можно определить по выделению одного из цитокинов - MIF (миграцию ингибирующего фактора) в реакции торможения миграции лейкоцитов (лимфоцитов) - РТМЛ. Подробнее о методах оценки иммунной системы- в лекциях по клинической иммунологии.
Одной из особенностей иммунокомпетентных клеток, особенно Т- лимфоцитов, является способность продуцировать большое количество растворимых веществ - цитокинов (интерлейкинов) , осуществляющих регуляторные функции. Они обеспечивают согласованную работу всех систем и факторов иммунной системы, благодаря прямым и обратным связям между различными системами и субпопуляциями клеток обеспечивают устойчивую саморегуляцию иммунной системы. Их определение дает дополнительное представление о состоянии иммунной системы.
В целом гомеостаз организма обеспечивается согласованной работой (взаимодействием) иммунной, эндокринной и нервной систем.
Лекция № 14. Аллергия. ГНТ, ГЗТ. Особенности развития, методы диагностики. Иммунологическая толерантность.
Аллергические заболевания широко распространены, что связано с рядом отягощающих факторов - ухудшением экологической обстановки и широким распространением аллергенов , усилением антигенного давления на организм (в том числе- вакцинация), искусственным вскармливанием, наследственной предрасположенностью.
Аллергия (allos + ergon, в переводе- другое действие) - состояние патологически повышенной чувствительности организма к повторному введению антигена . Антигены, вызывающие аллергические состояния, называют аллергенами. Аллергическими свойствами обладают различные чужеродные растительные и животные белки, а также гаптены в комплексе с белковым носителем.
Аллергические реакции - иммунопатологические реакции, связанные с высокой активностью клеточных и гуморальных факторов иммунной системы (иммунологической гиперреактивностью). Иммунные механизмы, обеспечивающие защиту организма, могут приводить к повреждению тканей, реализуясь в виде реакций гиперчувствительности.
Классификация Джелла и Кумбса выделяет 4 основных типа гиперчувствительности в зависимости от преобладающих механизмов, участвующих в их реализации.
По скорости проявления и механизму аллергические реакции можно разделить на две группы - аллергические реакции (или гиперчувствительность) немедленного типа (ГНТ) и замедленного типа (ГЗТ).
Аллергические реакции гуморального (немедленного) типа обусловлены главным образом функцией антител классов IgG и особенно IgE (реагинов). В них принимают участие тучные клетки, эозинофилы, базофилы, тромбоциты. ГНТ делят на три типа. По классификации Джелла и Кумбса к ГНТ относятся реакции гиперчувствительности 1, 2 и 3 типов, т.е. анафилактическая (атопическая), цитотоксическая и иммунных комплексов.
ГНТ характеризуется быстрым развитием после контакта с аллергеном (минуты), в ней участвуют антитела.
Тип 1. Анафилактические реакции - немедленного типа, атопические, реагиновые. Они вызываются взаимодействием поступающих извне аллергенов с антителами класса IgE, фиксированными на поверхности тучных клеток и базофилов. Реакция сопровождается активацией и дегрануляцией клеток- мишеней с высвобождением медиаторов аллергии (главным образом гистамина). Примеры реакций типа 1 - анафилактический шок, атопическая бронхиальная астма, поллиноз.
Тип 2. Цитотоксические реакции. В них участвуют цитотоксические антитела (IgM и IgG), которые связывают антиген на поверхности клеток, активируют систему комплемента и фагоцитоз, приводят к развитию антитело- зависимого клеточно- опосредованного цитолиза и повреждения тканей. Пример- аутоиммунная гемолитическая анемия.
Тип 3. Реакции иммунных комплексов. Комплексы антиген- антитела откладываются в тканях (фиксированные иммунные комплексы) , активируют систему комплемента, привлекают к месту фиксации иммунных комплексов полиморфноядерные лейкоциты, приводят к развитию воспалительной реакции. Примеры- острый гломерулонефрит, феномен Артюса.
Гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ) - клеточно- опосредованная гиперчувствительность или гиперчувствительность типа 4, связанная с наличием сенсибилизированных лимфоцитов. Эффекторными клетками являются Т- клетки ГЗТ , имеющие CD4 рецепторы в отличие от CD8+ цитотоксических лимфоцитов. Сенсибилизацию Т- клеток ГЗТ могут вызывать агенты контактной аллергии (гаптены), антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших. Близкие механизмы в организме вызывают антигены опухолей в противоопухолевом иммунитете, генетически чужеродные антигены донора- при трансплантационном иммунитете.
Т- клетки ГЗТ распознают чужеродные антигены и секретируют гамма- интерферон и различные лимфокины, стимулируя цитотоксичность макрофагов, усиливая Т- и В- иммунный ответ, вызывая возникновение воспалительного процесса.
Исторически ГЗТ выявлялась в кожных аллергических пробах (с туберкулином- туберкулиновая проба), выявляемых через 24 - 48 часов после внутрикожного введения антигена. Развитием ГЗТ на вводимый антиген отвечают только организмы с предшествующей сенсибилизацией этим антигеном.
Классический пример инфекционной ГЗТ - образование инфекционной гранулемы (при бруцеллезе, туберкулезе, брюшном тифе и др.). Гистологически ГЗТ характеризуется инфильтрацией очага вначале нейтрофилами, затем лимфоцитами и макрофагами. Сенсибилизированные Т- клетки ГЗТ распознают гомологичные эпитопы, представленные на мембране дендритных клеток, а также секретируют медиаторы, активирующие макрофаги и привлекающие в очаг другие клетки воспаления. Активированные макрофаги и другие участвующие в ГЗТ клетки выделяют ряд биологически активных веществ, вызывающих воспаление и уничтожающих бактерии, опухолевые и другие чужеродные клетки - цитокины (ИЛ-1, ИЛ-6, альфа- фактор некроза опухолей), активные метаболиты кислорода, протеазы, лизоцим и лактоферрин.
Методы лабораторной диагностики аллергии : выявление уровня сывороточных IgE, фиксированных на базофилах и тучных клетках антител класса Е (реагинов), циркулирующих и фиксированных (тканевых) иммунных комплесов, провокационные и кожные пробы с предполагаемыми аллергенами, выявление сенсибилизированных клеток тестами in vitro - реакция бласттрансформации лимфоцитов (РБТЛ), реакция торможения миграции лейкоцитов (РТМЛ), цитотоксические тесты.
Иммунологическая толерантность.
Иммунологическая толерантность - специфическое подавление иммунного ответа, вызванное предварительным введением антигена. Иммунологическая толерантность как форма иммунного ответа специфична.
Толерантность может проявляться в подавлении синтеза антител и гиперчувствительности замедленного типа (специфического гуморального и клеточного ответа) или отдельных видов и типов иммунного ответа. Толерантность может быть полной (нет иммунного ответа) или частичной (существенное снижение ответа).
Если на введение антигена организм отвечает подавлением только отдельных компонентов иммунного ответа, то это - иммунологическое отклонение (расщепленная толерантность). Наиболее часто выявляется специфическая ареактивность Т- клеток (обычно Т- хелперов) при сохранении функциональной активности В- клеток.
Естественная иммунологическая толерантность - иммунологическая ареактивность к собственным антигенам (аутоиммунная толерантность) возникает в эмбриональном периоде. Она предотвращает выработку антител и Т- лимфоцитов, способных разрушать собственные ткани.
Приобретенная иммунологическая толерантность - отсутствие специфической иммунной реакции к чужеродному антигену.
Иммунологическая толерантность представляет особую форму иммунного ответа, характеризующуюся запретом, налагаемым Т- и В- супрессорами на образование клеток- эффекторов против данного, в том числе собственного, антигена (А.И.Коротяев, С.А.Бабичев, 1998).
В основе индуцированной иммунологической толерантности лежат различные механизмы, среди которых принято выделять центральные и периферические.
Центральные механизмы связаны с непосредственным воздействием на иммунокомпетентные клетки. Основные механизмы:
Элиминация антигеном иммунокомпетентных клеток в тимусе и костном мозге (Т- и В- клеток соответственно);
Повышение активности супрессорных Т- и В- клеток, недостаточность контрсупрессоров;
Блокада эффекторных клеток;
Дефектность презентации антигенов, дисбаланс процессов пролиферации и дифференциации, кооперации клеток в иммунном ответе.
Периферические механизмы связаны с перегрузкой (истощением) иммунной системы антигеном, пассивным введением высокоаффинных антител, действием антиидиотипических антител, блокадой рецепторов антигеном, комплексом “антиген- антитела”, антиидиопатическими антителами.
Исторически иммунологическую толерантность рассматривают как защиту против аутоиммунных заболеваний . При нарушении толерантности к собственным антигенам могут развиваться аутоиммунные реакции, в том числе возникать такие аутоиммунные заболевания как ревматоидный артрит, системная красная волчанка и другие.
Основные механизмы отмены толерантности и развития аутоиммунных реакций
1. Изменения химической структуры аутоантигенов (например- изменение нормальной структуры антигенов клеточных мембран при вирусных инфекциях, появление ожоговых антигенов).
2. Отмена толерантности на перекрестно- реагирующие антигены микроорганизмов и эпитопы аутоантигена.
3. Появление новых антигенных детерминант в результате связывания чужеродных антигенных детерминант с клетками хозяина.
4. Нарушение гисто- гематических барьеров.
5. Действие суперантигенов.
6. Нарушения регуляции иммунной системы (уменьшение количества или функциональная недостаточность супрессирующих лимфоцитов, экспрессия молекул МНС класса 2 на клетках, в норме их не экспрессирующих- тиреоциты при аутоиммунном тиреоидите).
Происхождение и дифференцировка В-лимфоцитов
Дифференцировка и созревание В-лимфоцитов происходят сначала в костном мозге, а затем в периферических органах иммунной системы, куда они отселяются на стадии предшественников. Потомками В-лимфоцитов являются клетки иммунологической памяти и плазматические клетки. Основные морфологические признаки последних - обширная цитоплазма, развитый эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи с большим количеством рибосом. Активно синтезирующий плазмоцит живет недолго, не более 2-3 суток.
Функциональной активностью В-лимфоцитов управляют растворимые антигены и иммуноцитокины Т2-хелпера, макрофага и других клеток, например ИЛ-4, 5, 6.
Основные этапы дифференцировки В-лимфоцитов:
· ППСК костного мозга (полипотентная стволовая клетка)
· ЛСК – лимфоидно-стволовая клетка (общий рпедш лимфопоэза)
· Предш-к В-лимфоцитов
· В0-лимфоциты
· В1-лимфоциты
· В2-лимфоциты
Этапы антигеннезависимой (в которую происходит перестройка генов иммуноглобулинов и их экспрессия) дифференцировки в костном мозге: ППСК – ЛСК – предш-и В-лимфоцитов – В0.
Этапы антигензависимой дифференцировки (при которой происходит активация, пролиферация и дифференцировка в плазматические клетки) в тимуснезависимых зонах периферических органах иммунитета: В1-лимфоциты – В2-лимфоциты.
Родоначальником В-лимфоцитов, как и других клеток крови яв-ся ППСК костного мозга. Через стадию ЛСК – общего предшественника всех Т и В-лимфоцитов – происходит формирование предшественников В-лимфоцитов (пВ), кот затем превращаются в незрелые В0-лимфоциты. Эта диференцировка происходит в костном мозге.
В0-лимфоциты мигрируют затем через кровоток и заселяют затем тимуснезависимые зоны периф лимфоидных органов. Там происходит дальнейшее созревание и дифференцировка В-лимфоцитов. На их поверхности имеются только антигенраспознающие рецепторы, относящиеся к классу IgM.
В1-лимфоциты – это след, более зрелая стадия дифференцировки периферических В-лимфоцитов. На их поверхности также содержится рецепторный IgM, но его плотность на ед поверх клеток выше, чем на стадии В0. На их поверхности мембранный маркер CD5, который не характерен для В2-лимфоцитов.
В2-лимфоциты – это большая по численности популяция, состоящая из зрелых иммунокомпетентных клеток. На поверхности В2-л появляется иммуноглобулин D (дифференцировочный), что является признаком их зрелости. Кроме того на их поверх имеются антигенраспознающие рецепторы, относящиеся ко всем классам иммунолобулинов. Они дифферен не только в плазматические клетки, синтез-ие иммуноглобулины, но из них образуются и В-лимфоциты памяти. На их поверхности содержатся IgM, IgG, IgE, IgA.
Таким образом, при поступлени в организм любого антигена (Тзавис или Тнезавис) первым против данного антигена в процессе гуморального иммунного ответа синтез-ся IgM, а затем идет синтез всех остальных классов иммуногл - IgG, IgE, IgA, что обеспечивает эффективную защиту всех органов и тканей организма.
Основные рецепторы:
На поверхности В-лимфоцитов имеются след рецепторы:
· Иммуноглобулиновые антигенраспознающие рецепторы;
· Рецептор к эритроцитам мышей;
· C3b-рецептор (к третьему компоненту системы комплемента)
· Fc-рецепторы (к Fc-фрагментам иммуноглобулинов);
· Рецепторы к В-митогенам;
· Рецептор к вирусу Энштейна-Барра (возбудитель инфекционного мононуклеоза).
3. Методы оценки Т-системы.
А. Количественная оценка.
Определение количества Т-лимфоцитов. Метод Е-розетко-образования (Е-РОК).
Принцип метода: на первом этапе методом центрифугирования в градиенте плотности из крови выделяют лимфоциты. На втором этапе с помощью реакции розеткообразоаания с эритроцитами барана определяют процент Т-лимфоцитов от общего числа. Реакция розеткообразования основана на наличии на поверхности Т-лимфоцитов рецепторов, способных фиксировать эритроциты барана. Поэтому при добавлении к суспензии лимфоцитов эритроцитов барана последние адсорбируются Т-лимфоцитами. Образующиеся при этом структуры называются розетками. Розеткообразующей считается клетка, окруженная тремя и более эритроцитами. Общее количество лимфоцитов и количество розеток подсчитывают под микроскопом.
Процесс дифференцировки В-лимфоцитов в костном мозгу состоит из ряда этапов (ранняя и поздняя про-В-клетка, пре-В-клетка, незрелая и зрелая В-клетка), включающих на их протяжении реанжировку генов цепей иммуноглобулинов (Ig), формирующих В-клеточный рецептор (BCR - В cell receptor) с коэкспрессией на клеточной мембране его двух типов - IgM и IgD; активацию генов, обеспечивающих мембранную экспрессию ряда молекулярных структур, необходимых для эффективного прохождения внутриклеточного сигнала от взаимодействующего с антигеном рецептора к ядру клетки; активацию генов для экспрессии на мембране их продуктов, обеспечивающих возможность взаимодействия В-лимфоцитов с молекулярными структурами других клеток (CD40, CD45, МНС-II, ИЛ-2R, ИЛ-7R), включая корецепторные молекулы CD19, CD20, CD21; развитие толерантности (ареактивности) к антигенам собственных тканей. Выселяющиеся из костного мозга зрелые В-лимфоциты мигрируют в лимфоидные фолликулы периферических органов системы иммунитета, где происходит их окончательное дозревание, завершающееся установлением ареактивности к антигенам собственного организма.
На стадии про-В клетки содержат нерекомбинированную (зародышевую) ДНК, иммуноглобулиновые молекулы не экспрессируют, но имеют на мембране маркерные антигены - CD43, CD19 и CD10. Помимо этого, на про-В-клетках экспрессируются рецептор (CD117) для фактора стволовых клеток SCF (Stem cell factor), рецептор для ИЛ-7 и рецептор для фактора клеток стромы SDF (Stromal cell-derived factor). Эти структуры усиливают митотическую активность и поддерживают пролиферацию предшественников В-клеток. Поздние про-В-клетки несут также белковые продукты генов, активирующих процесс рекомбинации - RAG (Recombination-activating genes), и терминальную дезоксинуклеотидилтрансферазу - TdT (Terminal deoxynucleotidyl transferase) - ключевые ферменты, участвующие в процессе формирования множественности антигенраспознающих структур В-лимфоцитов и иммуноглобулиновых молекул. На стадии про-В начинаются процессы рекомбинации генных сегментов тяжелой цепи Ig.
На следующей пре-В-стадии завершается рекомбинация генов тяжелых цепей Ig и наблюдается экспрессия на клеточной мембране пре-В-рецептора, включающего тяжелую μ-цепь Ig, два полипептида - CD79a (Igα) и CD79b (Igβ), необходимые для передачи внутриклеточного сигнала, а также два нековалентно связанных полипептида, образующих суррогатную легкую цепь. Пpe-В-клетки экспрессируют также ряд молекул адгезии, в частности VLA-4 (Very late activation antigen 4 - очень поздний активационный антиген), удерживающих их в костном мозгу в течение необходимого для дифференцировки времени, несут на мембране маркеры B220lo и антиген CD43.
Подобно реанжировке генов тяжелых цепей μ, на поздней стадии пре-В-клеток происходит реанжировка генов легких цепей. Вначале реанжируются гены к-цепей, затем цепей λ. В результате развивающегося процесса аллельного исключения (Allelic exclusion) каждый отдельный В-лимфоцит несет только цепь к или только цепь
На стадии незрелых В-клеток после интенсивной пролиферации и накопления массы клеток заканчивается реанжировка генов легких цепей Ig, завершающаяся экспрессией на незрелых В-клетках Аг-распознающего рецептора (BCR), состоящего из легкой цепи (к или λ), тяжелой цепи (μ) и двух цепей Ig (Igα и Igβ). На этой стадии В-клетки утрачивают антиген CD43, в качестве маркера стадии выступает мембранный IgMlo, происходит редактирование рецептора, клетки подвергаются негативной селекции (делеции). Стадия незрелых В-клеток является важным этапом в созревании В-лимфоцитов и в установлении толерантности к АГ собственного организма. В этот период на этапе экспрессии BCR, но до появления на мембране IgD, происходит «выбраковка» клеток, способных с высокой степенью аффинности связывать антигены, имеющиеся на территории костного мозга, и активироваться под их влиянием. Такие клетки элиминируются в результате развития их апоптотической гибели. Такой механизм установления ареактивности к «своему» называют клональной делецией (Clonal deletion), т.е. уничтожением клона клеток, реагирующих на собственные антигены.
Процессы элиминации аутореактивных клеточных клонов продолжают функционировать и на территории периферических лимфоидных тканей, как на уровне незрелых (экспрессируют BCR, но не несут IgD), так и на уровне зрелых В-клеток. В этих случаях связывание АГ-распознающего рецептора незрелых В-лимфоцитов с растворимым антигеном или зрелых В-клеток с большими дозами растворимого АГ сопровождается анергией. Клетка апоптотической гибели не подвергается, но прохождение активирующего сигнала в клетку блокируется и клетка под влиянием антигена не активируется. Однако в случае связывания незрелой В-клеткой больших доз антигена в периферических лимфоидных тканях, как и на территории костного мозга, развиваются процессы клональной делеции. Среди незрелых В-лимфоцитов как костного мозга, так и периферических лимфоидных тканей, возможен и иной механизм отмены реактивности с собственными антигенами. В небольшом числе случаев связывание IgM в составе BCR с антигеном приводит к «редакции» рецептора, т.е. к индукции процесса новой реанжировки генов, в результате которой формируется структура, не способная взаимодействовать с АГ собственного организма. Такие клетки не подвергаются апоптозу и функционируют в защитных реакциях организма. В целом, в результате процессов позитивной и негативной селекции формируются клеточные формы, толерантные к антигенам собственного организма и способные активироваться под влиянием чужеродных антигенов.
Завершение В-лимфопоэза характеризуется экспрессией IgM, а затем и IgD и эмиграцией зрелых В-лимфоцитов из костного мозга, зрелые В-клетки приобретают способность к активации (пролиферации и дифференцировке). Маркерами стадии зрелых В-клеток служат мембранные молекулы IgD, IgM и CD23.
Проведенные расчеты показывают, что в костном мозгу мышей ежедневно вступает в митоз 30-40 млн клеток. Из них больше половины (примерно 2/3) подвергается «выбраковке» и апоптотической гибели. В результате эмиграции выживших клеток ежедневно обновляется 5-10% (по некоторым оценкам 3-25%) общего числа В-клеток. Эти клетки плохо рециркулируют, вне фолликулов их продолжительность жизни не превышает 3-х дней, в фолликулах - от 3-8 нед. до нескольких месяцев. В течение этого периода времени возможны 3 исхода - клетка активируется антигеном и дифференцируется в продуцента антител, клетка подвергается антигенной стимуляции и функционирует в качестве В-клетки памяти, клетка антигеном не активируется и подвергается апоптотической гибели. Содержание В-клеток в периферической крови разных видов животных и человека, в сравнении с содержанием в крови Т-лимфоцитов, показано в табл. 1.3. Каждый В-лимфоцит несет на мембране примерно 10- молекул BCR.
