Антиген распознающие рецепторы в и т лимфоцитов

Т-лимфоциты

Т-лимфоциты образуются и программируются в тимусе. В большинстве своем они являются долгоживущими, циркулирующими между кровью и лимфой, что обеспечивает им широкие возможности встречи с любыми антигенами, находящимися в разных местах организма. Подобно В-лимфоцитам, каждый Т-лимфоцит запрограммирован на взаимодействие со специфическим антигеном. Однако, хотя Т-лимфоциты не образуют антител, их специфичность тем не менее служит различным и очень полезным целям, о которых мы еще расскажем. Кроме того, подобно В-лимфоцитам, Т-лимфоциты несут на своей поверхности рецепторы, позволяющие им распознавать тот антиген, на реакцию с которым они запрограммированы. Хотя рецепторы на поверхности Т-лимфоцитов не идентичны с зонами молекул иммуноглобулинов, служащих рецепторами на поверхности В-лимфоцитов, они имеют с ними некоторые общие черты, указывающие на то, что и они кодируются определенными генами, сходными с генами вариабельных областей молекул иммуноглобулинов. Однако о способе, которым создается иммунологическое разнообразие Т-лимфоцитов, известно значительно меньше по сравнению с В-лимфоцитами.

При встрече с антигеном Т-лимфоциты, запрограммированные на его распознавание, подвергаются активации. Они увеличиваются, пролиферируют и дифференцируются в один из нескольких подтипов Т-лимфоцитов:

1) клетки-киллеры (цитотоксические Т-лимфоциты), которые, как ниже будет описано подробнее, специфически реагируют с чужеродными клетками, попавшими в организм и обладающими антигенами, которые распознаются киллерами,

2) Т-клетки памяти,

3) клетки-хелперы,

4) клетки-супрессоры,

5) клетки — «амплификаторы».

Мы вначале поговорим о Т-киллерах. Другие подтипы Т-лимфоцитов будут описаны далее. Т-киллер, чтобы разрушить клетку с распознаваемым им антигеном, должен вступить с ней в контакт. Такой тип иммунологической реакции, включающий прямой контакт между клеткой-мишенью и Т-киллером, описывается как реакция клеточного иммунитета. Так как Т-лимфоциты могут стать киллерами, то они ответственны за отторжение трансплантата ткани или органа, пересаживаемых от одного человека другому.

Механизм действия Т-киллеров. Уничтожение клетки-мишени, как отмечалось, требует контакта между ней и Т-киллером. Нет данных о каком-либо выделении растворимых цитотокси-ческих факторов или комплемента, которые были бы необходимы, если бы этот процесс опосредовался гуморальными антителами. Контакт с Т-киллерами, дифференцирующимися из особым образом активированных Т-лимфоцитов, индуцирует повышение проницаемости клеточной мембраны клетки-мишени следующим путем.

По Эллисону, подвижные клетки-киллеры контактируют с клетками-мишенями с помощью одного из своих цитоплазматических отростков, узнающего их специфическим образом. Затем после некоторого периода контакта они вновь разделяются. Но при этом в месте контакта на поверхности атакуемых клеток остаются кусочки мембраны киллеров. Эти кусочки воздействуют на мембрану клеток-мишеней таким образом, что в ней возникают щели, через которые из клетки «вытекают» ионы калия, а в клетку входят ионы натрия и вода. Происходит осмотическое набухание, затем лизис, выход цитоплазматических белков и гибель клетки. Следовательно, хотя распознавание клетки-мишени Т-киллером специфично, сам механизм уничтожения неспецифичен, потому что все клетки-мишени погибают одинаковым образом независимо от их типа.

Сейчас ясно, что Т-лимфоциты не представляют единой гомогенной популяции клеток, происходящих из тимуса, а являются набором подтипов, имеющих различные функции, локализацию, степень зрелости, продолжительность жизни и поверхностные маркеры, по которым они могут быть распознаны, несмотря на их идентичность по внешнему виду. Одни могут действовать как киллеры, разрушающие чужеродные клетки при контакте с ними, что уже было описано, другие-как супрессоры (они рассмотрены ниже), подавляющие гуморальные или

клеточные иммунные ответы. Т-лимфоциты другого подкласса действуют как хелперы, образующие Т-хелперный фактор для облегчения иммунных ответов, о чем мы говорили в связи с активацией В-лимфоцитов. Еще один подкласс-уже описанные Т-клетки памяти.

Действуют ли супрессоры блокированием Т-хелперов или более прямым путем, влияя на пролиферацию или дифференцировку В - или Т-лимфоцитов, неизвестно. Для зрелых Т-лимфоцитов при рециркуляции характерна большая продолжительность жизни. Однако в селезенке и тимусе имеется немного зрелых Т-лимфоцитов, которые не рециркулируют, являются короткоживущими и принимают участие в поддержании или размножении клеток-источников популяции Т-лимфоцитов. Это так называемые Т — «амплификаторы».

Дополнение, особенно важное для тех, кто интересуется научными исследованиями. Взаимодействие Т-лимфоцитов с антигеном приводит к образованию многочисленных продуктов. Сюда относятся не только фактор, облегчающий гуморальный и клеточный иммунные ответы (Т-хелперный фактор), но также и другие факторы, в том числе индуцирующий клеточное деление (митогенный фактор), фактор потери подвижности макрофагами (фактор подавления миграции макрофагов), гибели клеток (цито-токсический фактор), ингибирования репликации вирусов (интерферон), и даже факторы, поддерживающие пролиферацию и дифференцировку миелоидных клеток-предшественников (колониестимулирующие факторы). Следовательно, Т-лимфоциты играют, по-видимому, центральную роль в регуляции разнообразных клеточных процессов, включая и такие, которые, строго говоря, не относятся к иммунологическим.

Т-лимфоциты в тимусе

В отличие от лимфатических узлов и селезенки, где лимфоидная ткань практически исчезает при прекращении поступления антигенов в организм (например, в стерильных условиях), в тимусе образование лимфоцитов продолжается непрерывно. Интенсивность этого процесса не зависит ни от количества антигенов, ни от числа лимфоцитов в периферической крови. Тимус, таким образом, является автономной «фабрикой» лимфоцитов. Как и можно было ожидать, Сент-Мари и Костюк обнаружили больше лимфоцитов в крови, оттесняющей из тимуса, чем в крови, поступающей туда. Число новообразованных клеток, выходящих ежедневно из тимуса, столь велико, что их достаточно для полной замены популяции лимфоцитов крови, приблизительно в четыре раза превышающей норму. Трудно установить, какая часть лимфоцитов, образованных в тимусе, погибает там. Рассмотренная выше концепция о гибели Т-лимфоцитов, запрограммированных для распознавания макромолекул собственного организма, может объяснить это явление. Кроме того, если разнообразие специфичностей лимфоцитов в тимусе обеспечивается мутациями, клеточная гибель, вероятно, обусловливается нежизнеспособностью некоторых мутантов.

Корковое и мозговое вещество тимуса до некоторой степени не зависят друг от друга. Так как предшественники Т-лимфоцитов пролиферируют и дифференцируются за пределами барьера коркового вещества, их потомство мигрирует из наружной во внутреннюю часть коркового вещества. Образовавшиеся Т-лимфоциты покидают тимус, выходя из внутренней части коркового вещества, минуя мозговое.

Вместе с тем Т-лимфоциты в мозговом веществе представляют собой часть рециркулирующего фонда Т-лимфоцитов и свободно обмениваются с Т-лимфоцитами других лимфоидных органов. По-видимому, из мозгового вещества эти лимфоциты выходят в кровь, мигрируя через стенки венул с характерным высоким эндотелием, известных как посткапиллярные венулы.

Кровь оттекает из мозгового вещества по венам, которые связаны с периваскулярной соединительной тканью. Имеется также некоторое количество лимфатических сосудов, выносящих лимфу по мере ее образования и тоже связанных с периваскулярными пространствами.

Необходимо отметить, что в норме в корковом веществе тимуса нет плазматических клеток. Это обусловлено двумя причинами:

1) Т-лимфоциты не превращаются в плазматические клетки;

2) если бы В-лимфоциты проникали в капилляры и в корковое вещество тимуса, то они оказывались бы в условиях малой вероятности контакта с антигеном.

Однако некоторое количество В-лимфоцитов попадает из крови в мозговое вещество, не огражденное барьером. Там же по этой причине могут быть и антигены, проникающие из крови в периваскулярную ткань. Таким образом, случайные В-лимфоциты способны здесь формировать некоторое число плазматических клеток. Кроме того, при повреждении тимуса и прорастании в него сосудов из окружающей соединительной ткани В-лимфоциты и антигены могут попасть в поврежденный участок, так что в результате здесь возможно развитие плазматических клеток.

Как Т-лимфоциты определяют врага?

Т-лимфоциты из тимуса циркулируют в крови и оседают в некоторых участках лимфатических узлов и селезенке. В этих лимфоидных органах они доступны для контакта с антигенами, которые распознаются по-разному запрограммированными Т-лимфоцитами. Поскольку должно быть столько-же по-разному запрограммированных Т-лимфоцитов, сколько существует потенциальных антигенов, снова возникает вопрос о том, как осуществляется программирование этих клеток. Механизм возникновения разнообразия обсуждался в связи с В-лимфоцитами, о которых известно значительно больше главным образом потому, что их поверхностные рецепторы идентичны с антиген-связывающими участками антител, и это облегчает изучение их специфичности. До недавнего времени антиген-специфичные рецепторы Т-лимфоцитов были недоступны, и поэтому было проведено очень мало экспериментов. Сейчас, однако, известно, что Т-лимфоциты не имеют иммуноглобулиноподобных рецепторов, которыми располагают В-лимфоциты. Тем не менее рецепторы Т-лимфоцитов вступают в специфическое взаимодействие с антигеном, и поэтому, возможно, содержат вариабельную область, подобно молекулам иммуноглобулинов.

При попытке выяснить, как образуются в тимусе Т-лимфоциты со специфичностью в отношении различных антигенов, вероятно, важно учесть, что тимус является местом активного непрерывного образования лимфоцитов. Эта ситуация вполне может обеспечить генетическую вариабельность. Т-лимфоцит, покидающий тимус, чтобы «поселиться» в какой-либо другой области тела, при встрече с соответствующим антигеном активируется и формирует клон клеток, запрограммированных одинаково. Это указывает, что специфичность определяется на уровне генов. Таким образом, хотя Т-лимфоциты в отличие от В-лимфоцитов не превращаются в антителообразующие клетки, они все же, подобно В-лимфоцитам, приобретают специфичность в отношении определенных антигенов.

Однако при обсуждении этой концепции возникают определенные сложности. Во-первых, если лимфоциты по-разному детерминируются в тимусе на взаимодействие с любым возможным антигеном, то почему некоторые из них не программируются для взаимодействия с макромолекулами собственного организма. Концепция, объясняющая это, была обрисована выше в разделе, посвященном иммунологической толерантности. В этой связи было высказано предположение, что гибель множества лимфоцитов, наблюдающаяся в тимусе, может как раз отражать разрушение Т-лимфоцитов, запрограммированных на взаимодействие с макромолекулами организма, с которыми клетки сталкиваются еще до созревания.

Эксперименты показали, что у животного можно индуцировать толерантность к чужеродному антигену, если вводить его в тимус, но при условии, что это делается до того, как запрограммированные в тимусе лимфоциты успеют поселиться в других частях лимфоидной системы. Вероятно, в таких условиях не образуется специфичных в отношении данного антигена Т-лимфоцитов, поскольку они будут разрушены в результате раннего контакта с этим антигеном. Как следствие, животное приобретет толерантность к антигену и сохранит ее все время, пока антиген находится в тимусе.

Видео: Т-лимфоциты

Особенность Т-лимфоцитов

Особенность Т-лимфоцитов состоит в том, что их рецепторы, в отличие от антител и рецепторов В-лимфоцитов, не распознают свободно циркулирующих антигенов. Они распознают только те чужеродные вещества, точнее их пептидные фрагменты, которые представляются им клетками организма через посредство антигенов МНС класса I или класса II.

Разные Т-лимфоциты распознают разные собственные антигены (белки МНС). Т-цитотоксические лимфоциты распознают клетки, несущие антигены МНС класса I и чужеродные антигены, представляемые ими. Основное назначение Т-цитотоксических лимфоцитов — обеспечение противовирусного, противоопухолевого и трансплантационного иммунитета. Т-киллеры с помощью своих специфических рецепторов распознают чужеродные антигены, ассоциированные на мембранах клеток с их антигеном МНС класса I, они атакуют такие клетки и уничтожают их.

Т-хелперы распознают клетки, имеющие антигены МНС класса II (макрофаги, В-лимфоциты и некоторые другие), и представляемые ими чужеродные антигены. Белки МНС класса II связывают чужеродный антиген в макрофагах в ходе ироцессинга, выносят его на поверхность мембраны макрофага, и в таком виде этот антиген представляется Т-хелперам. Последние также распознают его с помощью своих рецепторов и при участии своих белков МНС класса II. В свою очередь, В-лимфоциты также представляют чужеродные антигены Т-хелперам, используя собственные белки МНС класса II.

Таким образом, Т-хелперы осуществляют регуляцию иммунного ответа, стимулируя В-лимфоциты, а также другие Т-клетки, специализированные к данному антигену.

В настоящее время Т-лимфоциты подразделяют на 7 основных субклассов, объ­единенных в следующие три группы.

1. Т-помощники, или активаторы: индукторы Т-хелперов, индукторы Т-супрессоров, Т-хелперы 1, Т-хелперы 2.

2. Т-эффекторы — Т-цитотоксические лимфоциты.

3. Т-регуляторы: Т-супрессоры, Т-контрсупрессоры.

Кроме того, существуют различные варианты Т-клеток иммунной памяти.

Т-лимфоциты различаются по своим рецепторам. Каждый из субклассов выполняет специфические функции. Для активации Т-клеток требуется контакт их рецептора с комплексом чужеродного антигена с собственным белком МНС класса I или класса II. Через 16-20 ч после установления контакта возникают индукторы Т-хелперов

У какого поэта не найдутся стихи об осени (такие, как на verses. ru )? Ведь осень навевает в творческих душах определенные мысли, которые они воплощают на бумаге в виде стихотворений.

Антитела и антиген-распознающие рецепторы лимфоцитов

Вещество, способное вызывать реакцию приобретенного иммунитета, носит название а н т и г е н а. Антигеном может быть не всякое вещество. Оно должно быть чужеродным, макромолекулярным и иметь устойчивую химическую структуру. К типичным антигенам относятся белки и полисахариды.

Когда свободный антиген циркулирует в крови, в ответ на него появляются защитные белки - антитела, которые специфически распознают его и образуют с ним комплекс. Антитела обезвреживают антиген, если он токсичен (бактериальный токсин, змеиный яд или болезнетворный вирус), и способствуют выведению его из организма.

При отторжении трансплантата главная роль принадлежит особой разновидности лимфоцитов Т - к и л л е р а м, “убийцам”. Эти лимфоциты несут на своей наружной мембране антителоподобные рецепторы - рецепторы Т-клеток (РТК). РТК специфически распознают антиген, находящийся на мембране чужеродных клеток, и обеспечивают прикрепление Т-киллера к клетке-мишени. Это необходимо для осуществления киллером своей смертоносной функции. Прикрепившись, они выделяют в просвет между собой и мишенью особый белок, “продырявливающий” мембрану клетки-мишени, в результате чего клетка гибнет. Затем они открепляются от мишени и переходят на другую клетку, и так несколько раз. При повторной встрече организма с антигеном образуется больше антител и киллеров, они появляются в более короткие сроки, чем при первой встрече. В этом и проявляется иммулогическая память, и на этом основан эффект вакцинации (рис. 14).

Как устроены антитела и рецепторы лимфоцитов? Очевидно, что их структура должна быть необычной, так как они строго специфически распознают громадное множество различных антигенов - любой чужеродный белок, полисахарид или синтетическую молекулу, вообще в природе не встречающиеся. При этом антитела и Т-лимфоциты, как правило, не реагируют с белками и клетками собственного организма. Как природа решает эту задачу?

Принцип строения антитела и РТК представлен на рис. 15. Часть молекулы антитела, которая связывается с антигеном, очень изменчива, поэтому ее называют в а - р и а б е л ь но й (V). V-часть концентрируется на самом кончике антитела, поэтому защитную молекулу можно сравнить с пинцетом, ухватывающим с помощью острых концов мельчайшие детали самого замысловатого часового механизма. Активный центр распознает в молекуле антигена небольшие участки, состоящие из 4 - 8 аминокислот. Эти участки антигена подходят к структуре активного центра, “как ключ к замку”.

Разнообразие активных центров очень велико, не менее 107 -10 8. Этого вполне достаточно для специфического распознавания любого произвольно взятого антигена антителами и РТК (а точнее, их активными центрами).

Следует подчеркнуть, что весь репертуар антител или РТК. он возникает до встречи с антигеном и независимо от антигена, а большая часть антител не потребуется в течение всей жизни особи.

1 Общие сведения об иммунной системе

Иммунная система эволюционно формировалась для защиты макроорганизма от патогенных микробов. Одни из них, такие как вирусы, проникают внутрь клетки хозяина, другие, например многие бактерии, размножаются в тканях или полостях тела. Текст и рис. В поддержании иммунитета принимают участие лимфоциты и фагоциты. Лимфоциты распознают антигены патогенных микроорганизмов. Фагоциты поглощают и разрушают самих возбудителей. Текст и рис.

Иммунный ответ состоит из двух фаз. В ранней фазе происходит распознавание антигена специфически реагирующими лимфоцитами и их активация; в поздней (эффекторной) фазе эти лимфоциты осуществляют свою координирующую функцию в устранении источника чужеродных антигенов из организма.

Специфичность и память - это две основных характеристики приобретенного иммунитета. На повторную встречу с тем же антигеном иммунная система отвечает более эффективно. Лимфоциты специализированы по функциям. В-клетки образуют антитела. Цитотоксические Т-лимфоциты уничтожают клетки, инфицированные вирусами. Хелперные Т-лимфоциты координируют иммунный ответ путем контактных межклеточных взаимодействий и выделения в межклеточную среду цитокинов, которые, например, помогают В-клеткам в образовании антител.

Антигены - это молекулы, распознаваемые рецепторами лимфоцитов. В-лимфоциты обычно распознают нерасщепленные молекулы антигена, тогда как Т-лимфоциты чаще всего способны распознавать антигенные молекулы только в виде фрагментов на поверхности других клеток. Узнавание молекул антигена специфичными к нему лимфоцитами влечет за собой селективное размножение лимфоцитарных клонов; клональная экспансия сопровождается дифференциацией лимфоцитов на клетки-эффекторы и клетки иммунологической памяти. При функционировании иммунной системы могут возникать нарушения, приводящие к иммунодефицитному состоянию или к гиперчувствительности, а также к аутоиммунным заболеваниям.

2 Клетки, осуществляющие иммунный ответ

Многие виды клеток различного происхождения предназначены для выполнения специализированных функций в иммунном ответе.

В - и Т-лимфоциты экспрессируют на своей поверхности антигенсвязывающие рецепторы и другие молекулы (маркеры), необходимые для осуществления разнообразных функций. Для Т-клеточного ответа требуется представление антигенов антигенпрезентирующими (антигенпредставляющими) клетками (АПК).

Различные функциональные субпопуляции Т-лимфоцитов проявляют хелперную, супрессорную или цитотоксическую активность. РИС . Фагоцитарные клетки, несущие специфические поверхностные маркеры, циркулируют с кровотоком (моноциты и гранулоциты) и присутствуют в тканях (например, клетки Купфера в печени). РИС . Эозинофилы, базофилы, тучные клетки и тромбоциты принимают участие в воспалительной реакции. РИС.

3 Лимфоидная система

Лимфоидные органы и ткани относятся либо к первичным (центральным), либо ко вторичным (периферическим). Центральные лимфоидные органы - это тимус (РИС) и красный костный мозг( РИС ). Лимфоциты дифференцируются из стволовых лимфоидных клеток в первичных лимфоидных органах и мигрируют для выполнения своих функций во вторичные лимфоидные органы и ткани.

Вторичные лимфоидные органы (РИС) - это селезенка и лимфатические узлы; кроме того, в слизистых оболочках присутствуют участки вторичной лимфоидной ткани (лимфоидные образования), формирующие единую лимфоидную систему - лимфоидную ткань слизистых оболочек (ЛТС). Иммунный ответ на антигены, поступающие в организм через слизистые оболочки, начинается с примирования лимфоцитов, главным образом в пейеровых бляшках. Разные лимфоидные органы защищают различные системы организма: селезенка отвечает за антигены, циркулирующие в крови; лимфоузлы реагируют на антигены, поступающие по лимфатическим сосудам, ЛТС защищает слизистые оболочки.

Лимфоциты в большинстве не оседлые . а циркулирующие клетки; они постоянно мигрируют из кровотока в лимфоидные ткани и вновь поступают в кровь через грудной лимфатический проток. Лимфоидные ткани входят в состав первичных и вторичных лимфоидных органов и образований

4. Комплемент

Система комплемента - это одна из основных систем врожденного иммунитета . функция которой состоит в том, чтобы отличать "свое" от "не своего". Такая дифференциация осуществляется благодаря присутствию на собственных клетках организма регуляторных молекул, подавляющих активацию комплемента. Существует два главных пути (механизма) активации комплемента - классический и альтернативный. РИС .

При классической активации происходит связывание иммунных комплексов с С1q, что соединяет приобретенный иммунитет (антитела) с врожденным (комплемент). В плазме крови постоянно происходит "холостая" активация С3 . приводящая к фиксации небольшого числа его молекул на поверхности как "своего" так и "не-своего". На поверхности собственных клеток регуляторные белки вызывают разрушение связавшихся молекул С3 и подавляют дальнейшую активацию комплемента. На чужеродных структурах, лишенных регуляторных белков, напротив, начинается альтернативная активация комплемента. Наличие внутренней тиоэфирной связи в белках С3 и С4 позволяет им ковалентно взаимодействовать с гидрокси - и аминогруппами других молекул. Образование этой связи составляет ключевой момент локальной активации комплемента в очагах воспаления.

При активации комплемента действуют два механизма усиления . Первый известен как "запуск ферментного каскада". "Пусковым сигналом" служит связывание небольшого числа молекул С1q, вызывающее затем последовательную активацию ряда зимогенов (проферментов), которые расщепляют уже значительно большее число молекул С3. Второй механизм усиления - это действующая по принципу положительной обратной связи "петля усиления" . Расщепление небольшого количества молекул С3 с образованием С3b способствует появлению фермента С3-конвертазы, который расщепляет гораздо больше С3. На собственных клетках организма имеются молекулы, подавляющие действие этой петли усиления путем расщепления С3b на неактивные продукты. На чужеродных структурах действие "петли усиления" не встречает препятствий.

Эффекторные механизмы системы комплемента делятся на пять групп в зависимости от функции:

1. опсонизация микробов для поглощения их фагоцитами;


2. непосредственное уничтожение микроорганизмов путем лизиса;


3. активация и хемотаксическое привлечение лейкоцитов в очаг воспаления;


4. процессинг (специфическое расщепление) иммунных комплексов; и


5. индукция специфических антител путем, во-первых, усиленной локализации антигенов на поверхности В-лимфоцитов и антигенпрезентирующих клеток и, во-вторых, снижения порога активации В-лимфоцитов.

Патогенные микробы вырабатывают механизмы, позволяющие им избежать уничтожения системой комплемента . а в некоторых случаях даже использовать для усиления своей патогенности. Система комплемента может участвовать в патогенезе заболевания, если происходит ее генерализованная активация in vivo или активация на собственных тканях в результате связывания комплемента аутоантителами.

Опсонизация . Это стимуляция фагоцитоза в результате прикрепления белков комплемента к поверхности мишеней (микробов, иммунных комплексов и др.). Обладая рецепторами к опсонизирующим белкам, фагоцитарные клетки связывают мишени, что вызывает активацию фагоцитов и эндоцитоз или фагоцитоз мишеней. Хемотаксис (направленное движение клеток).

Активация лейкоцитов. Полиморфноядерные гранулоциты и макрофаги обладают специфическими рецепторами к мелким фрагментам белков комплемента, образующимся на поверхности мишеней в результате каскада протеолитических реакций. Диффундируя в окружающую среду, эти фрагменты привлекают фагоциты и, связываясь с ними, вызывают их активацию. Рис.5.12. Лизис клеток-мишеней. Протеолитический каскад комплемента завершается погружением гидрофобного "зонда" в липидный бислой мембраны клетки-мишени и ее последующим осмотическим разрывом и лизисом. РИС .

5 Миграция клеток и воспаление

Воспаление - это реакция организма, обеспечивающая привлечение лейкоцитов и растворимых компонентов плазмы в очаги инфекции или повреждения тканей. К его основным проявлениям относятся повышение кровенаполнения капилляров и их проницаемости для сывороточных макромолекул, а также усиленная миграция лейкоцитов в направлении воспалительного очага через эндотелий расположенных поблизости сосудов. РИС .

Миграция лейкоцитов представляет собой сложный процесс, который зависит от особенностей данной популяции мигрирующих клеток, уровня активации клеток и характера их взаимодействия с эндотелием в разных участках сосудистого русла .РИС .

Путь миграции частично определяется уровнем активации клеток: покоящиеся или еще не встречавшие антиген лимфоциты имеют тенденцию мигрировать через венулы с высоким эндотелием в лимфоидные ткани, тогда как активированные лимфоциты - в очаги воспаления.

Молекулы адгезии . регулирующие миграцию лейкоцитов, по структурным признакам относятся к разным, но родственным семействам, в том числе к суперсемейству иммуноглобулинов (эндотелиальные молекулы клеточной адгезии), семейству или семейству интегринов. В эндотелиальных клетках синтез молекул адгезии индуцируют цитокины. Экспрессия лейкоцитарных молекул адгезии зависит от популяции клеток и стадии их дифференцировки. РИС

Хемотаксические молекулы определяют направление миграции лейкоцитов и, кроме того, инициируют этот процесс при контакте лейкоцитов с поверхностью эндотелия. Медиаторы воспаления, выделяемые тучными клетками, тромбоцитами и лейкоцитами при иммунологических реакциях организма или повреждении тканей, действуют совместно с продуктами активации ферментных систем плазмы, осуществляя регуляцию проницаемости и кровенаполнения сосудов.

6 Антитела и клеточные рецепторы для них

Циркулирующие антитела распознают антиген в крови и в тканевой жидкости. У большинства видов млекопитающих пять классов антител - IgA, IgG, IgM, IgD и IgE.

Основная структурная единица иммуноглобулинов состоит из двух легких и двух тяжелых цепей . Классы различаются между собой тяжелыми цепями. IgA и IgM - это олигомеры основной четырехцепочечной единицы. РИС

Цепи иммуноглобулинов свернуты в несколько глобулярных структур, называемых доменами; легкие цепи образуют по два домена, тяжелые - четыре или пять в зависимости от класса Ig.

С помощью протеолитических ферментов можно получать фрагменты иммуноглобулинов для исследовательских либо медицинских целей. Папаин расщепляет молекулу IgG на три фрагмента - два антигенсвязыващих (Fab) и один Fc; пепсин отепляет крупный F(ab')2 - фрагмент, содержащий оба антигенсвязывающих центра.

Антигенсвязывающие центры образованы гипервариабельными (V) участками цепей Ig. В V-доменах любой легкой или тяжелой цепи имеется по три таких участка. Свертывание цепей в домены приводит к тому, что гипервариабельные участки группируются на выступающих частях молекулы, образуя два антигенсвязывающих центра в каждой четырехцепочечной единице.

Все антитела несут две функции. Кроме связывания антигена, они осуществляют одну или несколько эффекторных функций . Структурные участки молекулы иммуноглобулина, ответственные за эффекторную активность (например, за активацию комплемента или связывание с клеткам), пространственно удалены от антигенсвязывающих центров и находятся главным образом в Fc-области.

Рецепторы для иммуноглобулинов присутствуют на поверхности мононуклеарных лейкоцитов, нейтрофилов, нормальных клеток-киллеров, эозинофилов, базофилов и тучных клеток. Взаимодействуя с Fc-областью иммуноглобулинов разных изотипов, рецепторы стимулируют, например, фагоцитоз, противоопухолевую цитотоксическую активность и дегрануляцию тучных клеток. Большинство Fc гамма-рецепторов относится к молекулам иммуноглобулинового суперсемейства и имеет два или три внеклеточных иммуноглобулин-подобных домена.

7. Антигенраспознающие рецепторы Т-клеток и молекулы МНС

Антигенраспознающий Т-клеточный рецептор - это гетеродимерный (альфа-бета или гамма-дельта) гликопротеин, благодаря которому Т-клетки способны распознавать разнообразные антигены. На поверхности Т-клеток он ассоциирован с полипептидным комплексом, имеющим групповое название CD3.

Главный комплекс гистосовместимости (MHC) РИС кодирует два набора высокополиморфных белков клеточной поверхности, названных молекулами MHC класса I и класса II. Альфа-бета ТкР распознает процессированный антиген в виде пептидных фрагментов, связанных с молекулами MHC класса I или II. При этом и молекула MHC, и фрагмент антигена контактируют с ТкР.

Укладка полипептидных цепей молекулы MHC обеспечивает образование полости, в которой связываются пептидные фрагменты процессированного антигена для их презентации Т-клеткам. Молекулы класса I способны связывать пептиды из 8-9 аминокислотных остатков, молекулы класса II - несколько более длинные.

Карманы антигенсвязывающей полости могут вмещать пептиды различной структуры в зависимости от гаплотипа MHC. Высокий полиморфизм молекул MHC, а также способность каждой АПК экспрессировать несколько разных молекул MHC обеспечивают возможность презентации Т-клеткам множества самых различных антигенных пептидов.

8. Источники разнообразия антигенраспознающих структур

Благодаря огромному разнообразию антител, синтезируемых В-клетками, и антигенраспознающих рецепторов, экспрессируемых Т-клетками, иммунная система способна распознавать множество различных антигенов и отвечать на них . Молекула иммуноглобулина состоит из тяжелых и легких цепей; легкие цепи могут относиться к каппа - или лямбда-типу. Общее количество возможных вариантов антигенсвязывающих центров рассчитывается как произведение чисел различных тяжелых и легких цепей.

Легкие цепи иммуноглобулинов кодируются генными сегментами V и J; в кодировании тяжелых цепей участвуют сегменты V и J, но дополнительное разнообразие вносят сегменты D. РИС

Рекомбинации ограниченного числа генных сегментов V, D и J создают бесконечное число вариабельных доменов разной специфичности. После антигенной стимуляции в генах легких и тяжелых цепей иммуноглобулинов происходят точечные соматические мутации. Гены Т-клеточных рецепторов при этом не подвергается изменениям.

В кодировании ТкР участвуют четыре группы генов: гены альфа и бета экспрессирует большинство периферических Т-клеток, а гены гамма и дельта - одна из субпопуляций Т-клеток тимуса и небольшая часть периферических Т-клеток. Разнообразие ТкР, подобно разнообразию антител, создается в результате рекомбинаций между генными сегментами V, D и J, происходящих в каждом из локусов альфа-, бета-, гамма - или дельта-цепей с небольшими различиями в механизмах.

Рекомбинацию генных сегментов V, D и J, кодирующих иммуноглобулины и Т-клеточные рецепторы, регулируют (по крайней мере отчасти) два активирующих ее гена (RAG-1 и RAG-2). Кроме простых перестановок генных сегментов V, D и J в создании разнообразия иммуноглобулинов и ТкР имеют значение вставки добавочных нуклеотидов ("N-региональная" вариабельность), изменение позиций стыковки генных сегментов и рамок считывания сегментов D.

Переключение изотипов иммуноглобулинов обусловлено рекомбинацией VDJ-генов с различными С-генами и дифференциальным сплайсингом РНК. РИС

9. Распознавание антигена

Антитела высокоспецифичны по отношению к трехмерной конформации эпитопов антигена, вызвавшего их образование. Аффинность (сродство) антитела - мера прочности связи антигенсвязывающего центра молекулы антитела с отдельным эпитопом антигена. Функциональная аффинность, или авидность, взаимодействия антител с антигеном определяется также числом антигенсвязывающих центров в молекуле антитела и их способностью связываться с многочисленными эпитопами данного антигена.

Т-клетки распознают связанные (презентируемые) другими клетками антигены в ассоциации с молекулами MHC класса I или класса II . РИС Пептидные фрагменты процессированных антигенов связываются в специальной полости молекул MHC. Молекулы MHC класса I или класса II презентируют пептиды соответственно эндогенных и экзогенных антигенов. В зависимости от своего происхождения процессированные антигены встречаются и связываются с молекулами MHC в различных внутриклеточных органеллах.

Антигенные пептиды, связываемые молекулами MHC класса I, образуются в цитоплазме в результате расщепления антигенов органеллами, названными протеазомами. Движение этих пептидов по эндоплазматическому ретикулуму обеспечивают транспортные белки из суперсемейства "АВС". Комплекс из трех компонентов - тяжелая цепь класса I - бета 2-микроглобулин - пептид - перемещается на клеточную поверхность. РИС

Антигенные пептиды, связываемые молекулами MHC класса II, образуются из поглощенных путем эндоцитоза экзогенных антигенов, в результате их процессинга в эндосомах или лизосомах . Молекулы MHC класса II в составе комплекса с инвариантной (Ii) полипептидной цепью транспортируются через комплекс Гольджи в эндосомы, где утрачивают Ii-цепь в результате диссоциации и присоединяют антигенные пептиды. РИС

Комплексы антигенных пептидов с молекулами MHC, экспонированные на клеточной поверхности, могут распознаваться специфическими рецепторами Т-клеток. Однако для последующей активации Т-клеток требуется ряд дополнительных взаимодействий с участием вспомогательных молекул.

10. Реакции клеточного иммунитета

Цитокинам принадлежит центральная роль в положительной и отрицательной регуляции иммунного ответа . а также в его интеграции с физиологическими функциями других систем организма - эндокринной и гемопоэтической. Распознавание микробных структур происходит в самом начале реакции организма на инфекцию, до развития специфического иммунного ответа. Тип последующего ответа зависит в основном от выделяемых цитокинов.

Регуляцию иммунного ответа осуществляют хелперные Т-клетки (Тх). РИС Отвечая на антиген, они выделяют различные наборы цитокинов и тем самым инициируют разные эффекторные функции. Так, Тх1-клетки активируют макрофаги, а Тх2-клетки способствуют образованию антител. Если активирована неадекватная эффекторная функция, элиминации возбудителя не происходит и развивается хроническая иммунопатология. Иммунный ответ Тх1-типа подавляет ответ Тх2-типа, и наоборот. РИС Большинство цитотоксических Т-клеток распознает антиген, презентированный в ассоциации с молекулами MHC класса I, тогда как НК-клетки реагируют на мишени, не экспрессирующие эти молекулы. Цитотоксическая активность клеток-киллеров - это комбинированное воздействие на клетки-мишени путем прямого контакта, выделения цитокинов и экзоцитоза белков из гранул, в частности перфорина и гранзимов. Активированные макрофаги уничтожают поглощенные ими микроорганизмы с помощью высокоактивных метаболитов кислорода и азота.

Когда реакции клеточного иммунитета не обеспечивают устранения инфекции или персистирующего антигена и поэтому не могут завершиться, в тканях возникает хронический деструктивный воспалительный процесс или образуются гранулемы . При этом непосредственное разрушение жизненно важных клеток или вторичные микрососудистые нарушения, обусловленные избыточным выделением цитокинов, могут стать причиной иммунопатологии.

11. Взаимодействие клеток при гуморальном иммунном ответе

Иммуноактивация, необходимая для синтеза антител, включает взаимодействие между Т-клетками и АПК и затем между этими примированными Т-клетками и В-клетками. РИС Активация клеток осуществляется путем антигенспецифичного взаимодействия с участием молекул клеточной адгезии и цитокинов. Наиболее сильным костимулирующим сигналом служит молекула В7 (CD80 или CD86). РИС В отсутствие соответствующей костимуляции распознавание антигена может привести к развитию клональной анергии. Пролиферация лимфоцитов происходит опосредованно . т. е. зависит от индукции рецепторов для факторов роста лимфоцитов, которую вызывает активация. Факторы роста лимфоцитов (например ИЛ-2) синтезируются главным образом Т-клетками. Существуют два типа антигенов, вызывающих гуморальный иммунный ответ - Т-зависимые и Т-независимые. Т-зависимые антигены индуцируют вторичный иммунный ответ, характеризующийся образованием IgG и повышением аффинности антител.

Для первичного иммунного ответа на Т-зависимые антигены характерно образование низкоаффинных IgM-антител. При вторичном иммунном ответе продуцируется большее количество антител и происходит переключение изотипов с образованием IgG, IgA и IgE, Одновременно с этим возрастает аффинность антител. Переключение изотипа и повышение (созревание) аффинности антител происходит в центрах размножения внутри вторичных лимфоидных тканей.

Гуморальный иммунный ответ (образование антител) представляет собой кульминацию ряда клеточных и молекулярных взаимодействий, происходящих в определенной последовательности:

• Т-клетки распознают антиген, представленный им антигенпрезентирующими клетками (АПК), и в результате переходят в активированное состояние;


• Тх-клетки взаимодействуют с В-клетками, которые презентируют им антигенные фрагменты и в свою очередь получают от первых сигналы к делению и дифференцировке;


• активированные В-лимфоциты пролиферируют и дифференцируются в антителообразующие клетки;


• начинается синтез антител и от их класса зависит характер последующего иммунного ответа.

12. Развитие иммунной системы в онтогенезе

Большинство клеток иммунной системы образуется из гемопоэтических стволовых клеток. РИС Развитие клеток разных типов (рядов, или линий, дифференцировки) зависит от межклеточных взаимодействий и цитокинов. Лимфоидные стволовые клетки развиваются и созревают в первичных лимфоидных органах. Этот процесс называется лимфопоэзом .

Т-лимфоциты при развитии в тимусе подвергаются положительной и отрицательной селекции. В-клетки млекопитающих развиваются главных образом в печени плода, а после рождения - в костном мозге. Этот процесс прдолжается в течение всей жизни организма. В-клетки в местах своего развития также подвергаются отбору.

Репертуар антител, существующий у взрослых особей, формируется в процессе лимфопоэза путем рекомбинации генных сегментов, кодирующих ТкР и Ig. В центрах размножения происходит олигоклональная пролиферация В-клеток, переключение изотипа антител, повышение аффинности и формирование иммунологической памяти.

13. Регуляция иммунного ответа

Иммунный ответ регулируется разнообразными механизмами, которые обеспечивают восстановление исходного состояния иммунной системы, после того как реакция на данный антиген перестает быть необходимой. Конечный результат любого иммунного ответа зависит от многих факторов, в том числе от свойств антигена, его дозы и пути поступления, а также от генетических особенностей организма.

Иммуноглобулины могут играть в иммунном ответе положительную роль, действуя как антиидиотипические антитела или образуя иммунные комплексы. Возможна и отрицательная роль Ig в иммунном ответе, когда они ослабляют антигенный стимул, маскируя детерминанты антигена в результате связывания или способствуя выведению антигена из организма.

Иммунный ответ может зависеть от способности антигенпрезентирующих клеток обеспечивать костимуляцию Т-лимфоцитов . Регуляцию иммунного ответа способны осуществлять Т-клетки. Опыты с переносом иммунокомпетентных клеток показали, что Т-лимфоциты CD4+ могут подавлять последующие иммунные ответы. Регуляторный эффект оказывают и Т-клетки CD8+. Продукция цитокинов Т-лимфоцитами влияет на тип иммунного ответа, вызываемого антигеном. Генетически иммунный ответ зависит как от генов MHC, так и от не относящихся к MHC генов. Кроме того, поскольку на него влияет нейроэндокринная система, он зависит и от генетических факторов, определяющих функции этой системы. РИС Эффективный иммунный ответ - результат взаимодействия между антигеном и целой сетью иммунокомпетентных клеток.

Факторы, влияющие на иммунный ответ .

• тип антигена,


• его доза,


• пути его поступления,


• свойства антигенпрезентирующих клеток (АПК),


• генетические особенности организма,


• наличие предшествующего контакта иммунной системы с данным или перекрестнореагирующим антигеном, а также


• специфические антитела.

14. Иммунологическая толерантность

Иммунологическая толерантность - это состояние ареактивности в отношении того или иного антигена; ее индуцирует предшествующий контакт с этим антигеном. Свойство различать "свое - несвое" появляется в онтогенезе; все эпитопы (антигенные детерминанты), закодированные в ДНК организма, должны быть иммунологически определены как "свои", все другие - как "несвои".

Механизмы толерантности необходимы, поскольку иммунная система продуцирует огромное число разнообразных антигенспецифичных рецепторов и некоторые из них оказываются специфичными к собственным антигенам организма; толерантность предотвращает нежелательные реакции против собственных органов и тканей.

Центральная (тимическая) толерантность к своим антигенам (аутоантигенам) обеспечивается делецией тех дифференцирующихся Т-клеток, антигенспецифичные рецепторы которых обладают высоким сродством к собственным антигенам, локализованным в тимусе. Низкоаффинные аутореактивные Т-клетки, а также Т-клетки с рецепторами к тем антигенам, которые не представлены в тимусе, созревают и пополняют пул периферических Т-лимфоцитов.

Посттимическую толерантность к собственным антигенам обеспечивают три механизма:

• циркулирующие в крови аутореактивные Т-клетки могут просто "не замечать" собственные антигены, например если антигены локализованы в не связанных с циркуляцией тканях;


• при определенных условиях аутореактивные клетки делетируются или становятся анергичными, неспособными взаимодейтствовать с антигеном;


• очевидное состояние толерантности к собственные антигенам может также поддерживаться механизмом иммунного отклонения.

Делеция В-клеток происходит в костном мозге; делетируются на ранней стадии дифференцировки те В-клетки, которые экспрессируют на своей поверхности иммуноглобулиновые рецепторы с высокой аффинностью к собственным мембраносвязанным антигенам. Аутореактивные В - и Т-клетки могут избежать делеции на периферии за счет снижения экспрессии антигенных рецепторов.

Толерантность можно индуцировать искусственно различными способами, и некоторые из них применимы в медицине для предотвращения отторжения чужеродных трансплантатов и лечения аутоиммунных и аллергических заболеваний. Кроме структурных особенностей эпитопов важное значение при определении "свое - не свое" имеют следующие факторы:

• стадия дифференцировки лимфоцита при его первом контакте со специфическим эпитопом;


• участок организма, где происходит этот контакт;


• природа клеток, презентирующих эпитопы и


• число лимфоцитов, реагирующих на данные эпитопы.

15. Эволюция иммунной системы

У беспозвоночных важную роль в ликвидации чужеродного материала выполняют фагоцитоз и инкапсулирование ; у многих видов эти процессы осуществляются белыми клетками крови. Установлена возможность распознавания чужеродных трансплантатов у животных, появившихся уже на ранних этапах эволюции, но специфичность реакции и клональная экспансия клеток у беспозвоночных недостаточно доказаны. В процессах распознавания "свое/не-свое" участвуют лектины и профенолоксидаза . У многих беспозвоночных в иммунорегуляции участвуют цитокин-подобные молекулы. Иммуноглобулинами беспозвоночные не обладают. хотя у многих из них обнаружены IgG-подобные молекулы. У некоторых вторичнополостных наблюдаются индуцируемые гуморальные иммунные реакции широкого спектра. У всех челюстноротых позвоночных имеются В-клетки и IgM.

У пойкилотермных животных, несмотря на присутствие дополнительных тяжелых цепей, не относящихся к мю-цепям, афффинность антител остается низкой. Метод рекомбинантной ДНК позволяет обнаружить у позвоночных разных уровней филогенеза несколько типов организации генов Ig. У хрящевых рыб идентифицирован главный комплекс гистосовместимости (MHC).

Начиная с костных рыб, появляются Т-клетки; рецепторные молекулы этих клеток в настоящее время изучаются. К элементам системы врожденного иммунитета у позвоночных относятся нормальные клетки-киллеры (НК), фагоциты, белки комплемента и иммунорегуляторные цитокины .

Сайт создан в системе uCoz

style="display:inline-block;width:300px;height:250px"
data-ad-client="ca-pub-6667286237319125"
data-ad-slot="5736897066">