Развитие Т- и В-лимфоцитов
- Родоначальником всех клеток
иммунной системы является кроветворная стволовая клетка (СКК). СКК локализуются
в эмбриональном периоде в желточном мешке,
печени, селезенке. В более поздний период
эмбриогенеза они появляются в костном
мозге и продолжают пролиферировать в
постнатальной жизни. Из СКК в костном
мозге образуется клетка—предшественник
лимфопоэза (лимфоидная мультипотентная
родоначальная клетка), которая генерирует
два типа клеток: пре-Т-клетки (предшественники
Т-клеток) и пре-В-клетки (предшественники
В-клеток).
Дифференцировка Т-лимфоцитов
- Пре-Т-клетки мигрируют из костного
мозга через кровь в центральный орган
иммунной системы — вилочковую железу (тимус). Еще в период эмбрионального развития в вилочковой железе создается микроокружение, имеющее значение для дифференцировки Т-лимфоцитов. В формировании микроокружения особая роль отводится ретикулоэпителиальным клеткам этой железы, способным к продукции ряда биологически активных веществ. Мигрирующие в вилочковую железу пре-Т-клетки приобретают способность реагировать на стимулы микроокружения. Пре-Т-клетки в вилочковой железе пролиферируют, трансформируются в Т-лимфоциты, несущие характерные мембранные антигены (CD4+, CD8+). Т-лимфоциты генерируют и «поставляют» в кровообращение и в тимусзависимые зоны периферических лимфоидных органов 3 типа лимфоцитов: Тц, Тх и Тс. Мигрирующие из вилочковой железы «девственные» Т-лимфоциты (виргильные Т-лимфоциты) являются короткоживущими. Специфическое взаимодействие с антигеном в периферических лимфоидных органах служит началом процессов их пролиферации и дифференцировки в зрелые и долгоживущие клетки (Т-эффекторные и Т-клетки памяти), составляющие большую часть рециркулирующих Т-лимфоцитов.
- Из вилочковой железы мигрируют
не все клетки. Часть Т-лимфоцитов погибает.
Существует мнение, что причиной их гибели
служит присоединение антигена к антигенспецифическому
рецептору. В вилочковой железе нет чужеродных
антигенов, поэтому данный механизм может
служить для удаления Т-лимфоцитов, способных
реагировать с собственными структурами
организма, т.е. выполнять функцию защиты
от аутоиммунных реакций. Гибель части
лимфоцитов является генетически запрограммированной
(апоптоз).
- Дифференцировочные
антигены Т-клеток. В процессе дифференцировки лимфоцитов на их поверхности появляются специфические мембранные молекулы гликопротеидов. Такие молекулы (антигены) можно обнаружить с помощью специфических моноклональных антител. Получены моноклональные антитела, которые реагируют лишь с одним антигеном клеточной мембраны. С помощью набора моноклональных антител можно идентифицировать субпопуляции лимфоцитов. Имеются наборы антител к дифференцировочным антигенам лимфоцитов человека. Антитела составляют относительно немного групп (или «кластеров»), каждая из которых узнает один единственный белок клеточной поверхности. Создана номенклатура дифференцировочных антигенов лейкоцитов человека, выявляемых моноклональными антителами. Эта CD-номенклатура (CD — cluster of differentiation — кластер дифференцировки)
базируется на группах моноклональных
антител, реагирующих с одними и теми же
дифференцировочными антигенами.
- Получены многоклональные
антитела к ряду дифференцировочных антигенов
Т-лимфоцитов человека. При определении
общей популяции Т-клеток могут быть использованы
моноклональные антитела специфичностей
CD (CD2, CD3, CDS, CD6, CD7).
- Известны дифференцировочные
антигены Т-клеток, которые характерны
либо для определенных стадий онтогенеза,
либо для различающихся по функциональной
активности субпопуляций. Так, CD1 — маркер
ранней фазы созревания Т-клеток в вилочковой
железе. В процессе дифференцировки тимоцитов
на их поверхности экспрессируются одновременно
маркеры CD4 и CD8. Однако в последующем маркер
CD4 исчезает с части клеток и сохраняется
только на субпопуляции, переставшей экспрессировать
антиген CD8. Зрелые CD4+ клетки являются
Тх. Антиген CD8 экспрессируется примерно
на ⅓ периферических Т-клеток, которые
созревают из CD4+/CD8+ Т-лимфоцитов. Субпопуляция
CD8+ Т-клеток включает цитотоксические
и супрессорные Т-лимфоциты. Антитела
к гликопротеинам CD4 и CD8 широко используются
для того, чтобы различать и разделять
Т-клетки соответственно на Тх и Тц.
- Кроме дифференцировочных
антигенов, известны специфические маркеры
Т-лимфоцитов.
- Т-клеточные рецепторы для антигенов
представляют собой антителоподобные
гетеродимеры, состоящие из полипептидных
α- и β-цепей. Каждая из цепей имеет длину
в 280 аминокислот, большая внеклеточная
часть каждой цепи свернута в два Ig-подобных
домена: один вариабельный (V) и один константный
(С). Антителоподобный гетеродимер кодируется
генами, которые собираются из нескольких
генных сегментов в процессе развития
Т-клеток в вилочковой железе.
- Различают антигеннезависимую
и антигензависимую дифференцировку и
специализацию В- и Т-лимфоцитов.
- Антигеннезависимая пролиферация и дифференцировка
генетически запрограммированы на образование
клеток, способных давать специфический
тип иммунного ответа при встрече с конкретным
антигеном благодаря появлению на плазмолемме
лимфоцитов особых «рецепторов». Она совершается
в центральных органах иммунитета (тимус,
костный мозг или фабрициева сумка у птиц)
под влиянием специфических факторов,
вырабатываемых клетками, формирующими
микроокружение (ретикулярная строма
или ретикулоэпителиальные клетки в тимусе).
- Антигензависимая пролиферация и дифференцировка
Т- и В-лимфоцитов происходят при встрече
с антигенами в периферических лимфоидных
органах, при этом образуются эффекторные
клетки и клетки памяти (сохраняющие информацию
о действовавшем антигене).
- Образующиеся Т-лимфоциты составляют
пул долгоживущих, рециркулирующих лимфоцитов, а В-лимфоциты — короткоживущих клеток.
66. Хар-ка
В-лимфоцитов.
• В-лимфоциты
являются основными клетками, участвующими
в гуморальном иммунитете. У человека
они образуются из СКК красного костного
мозга, затем поступают в кровь и далее
заселяют В-зоны периферических лимфоидных
органов — селезенки, лимфатических узлов,
лимфоидные фолликулы многих внутренних
органов. В крови их содержится 10—30% от
всей популяции лимфоцитов.
• Для В-лимфоцитов
характерно наличие на плазмолемме поверхностных
иммуноглобулиновых рецепторов (SIg или
MIg) для антигенов. Каждая В-клетка содержит
50000...150000 антигенспецифических молекул
SIg. В популяции В-лимфоцитов находятся
клетки с различными SIg: большинство (⅔)
содержат IgM, меньшее число (⅓) — IgG и около
1—5 % — IgA, IgD, IgE. В плазмолемме В-лимфоцитов
имеются также рецепторы для комплемента
(С3) и Fc-рецепторы.
• При действии
антигена В-лимфоциты в периферических
лимфоидных органах активизируются, пролиферируют,
дифференцируются в плазмоциты, активно
синтезирующие антитела различных классов,
которые поступают в кровь, лимфу и тканевую
жидкость.
• Дифференцировка
В-лимфоцитов
• Предшественники
В-клеток (пре-В-клетки) развиваются в дальнейшем
у птиц в фабрициевой сумке (bursa), откуда
произошло название В-лимфоциты, у человека
и млекопитающих — в костном мозге.
• Сумка Фабрициуса
(bursa Fabricii) — центральный орган иммунопоэза
у птиц, где происходит развитие В-лимфоцитов,
находится в области клоаки. Для ее микроскопического
строения характерно наличие многочисленных
складок, покрытых эпителием, в которых
расположены лимфоидные узелки, ограниченные
мембраной. В узелках содержатся эпителиоциты
и лимфоциты на различных стадиях дифференцировки.
В период эмбриогенеза в центре фолликула
формируется мозговая зона, а на периферии
(снаружи от мембраны) — корковая зона,
в которую, вероятно, мигрируют лимфоциты
из мозговой зоны. В связи с тем что в сумке
Фабрициуса у птиц образуются исключительно
В-лимфоциты, она является удобным объектом
для изучения строения и иммунологических
характеристик этого вида лимфоцитов.
Для ультрамикроскопического строения
В-лимфоцитов характерно наличие в цитоплазме
групп рибосом в виде розеток. Эти клетки
имеют более крупные ядра и менее плотный
хроматин, чем у Т-лимфоцитов, в связи с
увеличением содержания эухроматина.
• В-лимфоциты
отличаются от других типов клеток способностью
синтезировать иммуноглобулины. Зрелые
В-лимфоциты экспрессируют Ig на клеточной
мембране. Такие мембранные иммуноглобулины
(MIg) функционируют как антигенспецифические
рецепторы.
• Пре-В-клетки
синтезируют внутриклеточный цитоплазматический
IgM, но не имеют поверхностных иммуноглобулиновых
рецепторов. Костномозговые виргильные
В-лимфоциты имеют IgM-рецепторы на своей
поверхности. Зрелые В-лимфоциты несут
на своей поверхности иммуноглобулиновые
рецепторы различных классов — IgM, IgG и
др.
• Дифференцированные
В-лимфоциты поступают в периферические
лимфоидные органы, где при действии антигенов
происходят пролиферация и дальнейшая
специализация В-лимфоцитов с образованием
плазмоцитов и В-клеток памяти (ВП).
• В ходе своего
развития многие В-клетки переключаются
с выработки антител одного класса на
выработку антител других классов. Этот
процесс называется переключением класса.
Все В-клетки начинают свою деятельность
по синтезу антител с выработки молекул
IgM, которые встраиваются в плазматическую
мембрану и служат рецепторами для антигена.
Затем, еще до взаимодействия с антигеном,
большая часть В-клеток переходит к одновременному
синтезу молекул IgM и IgD. Когда виргильная
В-клетка переходит от выработки одного
лишь мембраносвязанного IgM к одновременному
синтезу мембраносвязанных IgM и IgD, переключение
происходит, вероятно, благодаря изменению
процессинга РНК.
• При стимуляции
антигеном некоторые из этих клеток активируются
и начинают выделять антитела IgM, преобладающие
в первичном гуморальном ответе.
• Другие стимулированные
антигеном клетки переключаются на выработку
антител классов IgG, IgE или IgA; В-клетки памяти
несут эти антитела на своей поверхности,
а активные В-клетки их секретируют. Молекулы
IgG, IgE и IgA в совокупности называются антителами
вторичных классов, так как они, по-видимому,
образуются только после антигенной стимуляции
и преобладают во вторичных гуморальных
ответах.
• При помощи моноклональных
антител удалось выявить определенные
дифференцировочные антигены, которые
еще до появления цитоплазматических
µ-цепей позволяют отнести несущий их
лимфоцит к В-клеточной линии. Так, антиген
CD19 является самым ранним маркером, позволяющим
отнести лимфоцит к В-клеточному ряду.
Он присутствует на пре-В-клетках в костном
мозге, на всех периферических В-клетках.
• Антиген, выявляемый
моноклональными антителами группы CD20,
специфичен для В-лимфоцитов и характеризует
более поздние стадии дифференцировки.
• На гистологических
срезах антиген CD20 выявляется на В-клетках
герминативных центров лимфоидных узелков,
в корковом веществе лимфатических узлов.
В-лимфоциты несут также ряд других (например,
CD24, CD37) маркеров.
67. Макрофаги играют важную роль
как в естественном, так и в приобретенном
иммунитете организма. Участие макрофагов
в естественном иммунитете проявляется
в их способности к фагоцитозу и в синтезе
ряда активных веществ — пищеварительных
ферментов, компонентов системы комплемента,
фагоцитина, лизоцима, интерферона, эндогенного
пирогена и др., являющихся основными факторами
естественного иммунитета. Их роль в приобретенном
иммунитете заключается в пассивной передаче
антигена иммунокомпетентным клеткам
(Т- и В-лимфоцитам), в индукции специфического
ответа на антигены. Макрофаги также участвуют
в обеспечении иммунного гомеостаза путем
контроля над размножением клеток, характеризующихся
рядом отклонений от нормы (опухолевые
клетки).
Для оптимального развития иммунных
реакций при действии большинства антигенов
необходимо участие макрофагов как в первой
индуктивной фазе иммунитета, когда они
стимулируют лимфоциты, так и в его конечной
фазе (продуктивной), когда они участвуют
в выработке антител и разрушении антигена.
Антигены, фагоцитированные макрофагами,
вызывают более сильный иммунный ответ
по сравнению с теми, которые не фагоцитированы
ими. Блокада макрофагов введением в организм
животных взвеси инертных частиц (например,
туши) значительно ослабляет иммунный
ответ. Макрофаги способны фагоцитировать
как растворимые (например, белки), так
и корпускулярные антигены. Корпускулярные
антигены вызывают более сильный иммунный
ответ.
Некоторые виды антигенов, например
пневмококки, содержащие на поверхности
углеводный компонент, могут быть фагоцитированы
лишь после предварительнойопсонизации.
Фагоцитоз значительно облегчается, если
антигенные детерминанты чужеродных клеток
опсонизированы, т.е. соединены с антителом
или комплексом антитела и комплемента.
Процесс опсонизации обеспечивается присутствием
на мембране макрофага рецепторов, которые
связывают часть молекулы антитела (Fc-фрагмент)
или часть комплемента (С3). С мембраной
макрофага у человека непосредственно
могут связываться только антитела класса
IgG, когда они находятся в комбинации с
соответствующим антигеном. IgM могут связываться
с мембраной макрофага в присутствии комплемента.
Макрофаги способны «распознавать» растворимые
антигены, например гемоглобин.
В механизме распознавания антигена
выделяют два этапа, тесно связанных друг
с другом. Первый этап заключается в фагоцитозе
и переваривании антигена. Во втором этапе
в фаголизосомах макрофага накапливаются
полипептиды, растворимые антигены (сывороточные
альбумины) и корпускулярные бактериальные
антигены. В одних и тех же фаголизосомах
может быть обнаружено несколько введенных
антигенов. Изучение иммуногенности различных
субклеточных фракций выявило, что наиболее
активное антителообразование вызывает
введение в организм лизосом. Антиген
обнаруживается также в мембранах клеток.
Выделяемая макрофагами большая часть
переработанного материала антигенов
оказывает стимулирующее влияние на пролиферацию
и дифференцировку клонов Т- и В-лимфоцитов.
Небольшое количество антигенного материала
может длительное время сохраняться в
макрофагах в виде химических соединений,
состоящих не менее чем из 5 пептидов (возможно,
в связи с РНК).
В В-зонах лимфатических узлов
и селезенки имеются специализированные
макрофаги (дендритные клетки), на поверхности
многочисленных отростков которых сохраняются
многие антигены, попадающие в организм
и передающиеся соответствующим клонам
В-лимфоцитов. В Т-зонах лимфатических
фолликулов расположены интердигитирующие
клетки, влияющие на дифференцировку клонов
Т-лимфоцитов.
Таким образом, макрофаги принимают
непосредственное активное участие в
кооперативном взаимодействии клеток
(Т- и В-лимфоцитов) в иммунных реакциях
организма.
Участие тучных клеток
и эозинофилов в иммунных реакциях
При первичном и особенно при
повторном введении антигенов наблюдаются
увеличение числа тучных клеток, их контакт
с макрофагами и массовая дегрануляция.
Высказывается предположение, что дегрануляция
обусловлена соединением антигена с антителами
(IgE), фиксированными
на цитолемме. При этом выделяются содержащиеся
в гранулах биологически активные вещества
(гистамин, серотонин, гепарин), которые
могут оказывать неспецифическое стимулирующее
влияние на процессы пролиферации и дифференцировки
иммунокомпетентных клеток Т- и В-лимфоцитов.
Появление в тканях избытка
гистамина приводит к увеличению числа
эозинофилов, которые участвуют в его
разрушении (они выделяют гистаминазу).
Введение в организм большинства антигенов
сопровождается увеличением числа эозинофилов
в тканях и регионарных лимфатических
узлах. В ранней (индуктивной) фазе иммунной
реакции, когда происходит «распознавание
антигена», эозинофилы, как и тучные клетки,
принимают участие в активизации макрофагов.
В продуктивной фазе иммунитета (выработка
антител) эозинофилы выполняют дезинтоксикационную
функцию, участвуя в фагоцитозе и разрушении
комплекса антиген — антитело.
Механизмы интеграции
элементов иммунной системы
Иммунная система функционирует
как единое целое благодаря наличию центральных
нейрогуморальных и местных факторов,
регулирующих процессы пролиферации и
дифференцировки клеток, упорядоченную
миграцию, осуществляемую через кровь
и лимфу. В эмбриональный период происходит
переключение кроветворения из желточного
мешка в печень и далее в костный мозг.
У взрослых основным поставщиком СКК становится
костный мозг, при этом в кровь мигрирует
за сутки около 2% всех стволовых клеток
костного мозга. При действии антигенов
их число увеличивается в десятки раз.
Предполагают, что процесс миграции СКК
из костного мозга и их рециркуляция находятся
под контролем гормонов гипофиза и надпочечников.
Глюкокортикоидные гормоны коры надпочечников
препятствуют избыточной миграции СКК
и тем самым предохраняют их от «перерасходования».
Циркуляция лимфоцитов зависит
также от специфических взаимодействий
между поверхностью лимфоцита и поверхностью
специализированных эндотелианых клеток,
выстилающих посткапиллярные венулы с
высоким эндотелием — HEV (hight endothelial venulae)
во вторичных лимфоидных органах: лимфоциты
временно прикрепляются к ним, а затем
мигрируют через посткапиллярные венулы. Моноклональные антитела,
связываясь с поверхностью лимфоцитов
и подавляя их способность присоединяться
к специализированным эндотелиальным
клеткам в срезах тканей, а также циркулировать
in vivo, помогают определить различные «homing-рецепторы»
на эндотелиоцитах, от которых зависят
пути миграции лимфоцитов.