Классификация и характеристика иммуноцитов. Их взаимодействие в формировании клеточного и гуморального иммунитета

Основными клетками, осуществляющими иммунные реакции, явля­ются Т- и В-лимфоциты (и их производные плазмоциты), макрофаги, а также ряд взаимодействующих с ними клеток (тучные клетки, эозинофилы и др.).

Лимфоциты.Популяция лимфоцитов функционально неоднородна. Различают три основных вида лимфоцитов: Т-лимфоциты, В-лимфоциты и так называе­мые нулевые лимфоциты (0-клетки). Лимфоциты развиваются из недиффе­ренцированных лимфоидных костномозговых предшественников и при диф-ференцировке получают функциональные и морфологические признаки (наличие маркеров, поверхностных рецепторов), выявляемые иммунологи­ческими методами. О-лимфоциты (нулевые) лишены поверхностных мар­керов и рассматриваются как резервная популяция недифференцированных лимфоцитов.Т-лимфоциты — самая многочисленная популяция лимфоцитов, составляющая 70—90 % лимфоцитов крови. Они дифференцируются в вилочковой железе — тимусе, поступают в кровь и лимфу и заселяют Т-зоны в периферических органах иммунной системы — лимфатических узлах (глубокая часть коркового вещества), селезенке, в одиночных и множе­ственных фолликулах различных органов, в которых под влиянием анти­генов образуются Т-иммуноциты (эффекторные) и Т-клетки памяти. Для Т-лимфоцитов характерно наличие на плазмолемме особых рецепторов, способных специфически распознавать и связывать антигены. Эти рецеп­торы являются продуктами генов иммунного ответа. Т-лимфоциты обеспечивают клеточный иммунитет, участвуют в регуляции гуморального иммунитета, осуществляют продукцию цитокинов при действии антигенов. В популяции Т-лимфоцитов различают несколько функциональных групп клеток: цитотоксические лимфоциты (Тц), или Т-киллеры (Тк), Т-хелперы (Тх), Т-супрессоры (Тс). Тк участвуют в реак­циях клеточного иммунитета, обеспечивая разрушение (лизис) чужерод­ных клеток и собственных измененных клеток (например, опухолевых кле­ток). Рецепторы позволяют им распознавать белки вирусов и опухолевых клеток на их поверхности. При этом активизация Тц (киллеров) происхо­дит под влиянием антигенов гистосовместимости на поверхности чужерод­ных клеток.Кроме того, Т-лимфоциты участвуют в регуляции гуморального имму­нитета с помощью Тх и Тс. Тх стимулируют дифференцировку В-лимфоцитов. Взаимодействия клеток в иммунном ответе Клеточный иммунный ответ формируется при трансплантации органов и тканей, инфицировании вирусами, злокачественном опухолевом росте. В клеточном иммунитете участвует Тц (Тк), реагирующий с антиге­ном в комплексе с гликопротеинами МНС I класса в плазматической мем­бране клетки-мишени. Цитотоксическая Т-клетка убивает клетку, инфици­рованную вирусом, в том случае, если она узнает с помощью своих рецеп­торов фрагменты вирусных белков, связанные с молекулами МНС класса I на поверхности зараженной клетки. Связывание Тц с мишенями ведет к высвобождению цитотоксическими клетками порообразующих белков, на­зываемых перфоринами, которые полимеризуются в плазматической мембране клетки-мишени, превращаясь в трансмембранные каналы. Как по­лагают, эти каналы делают мембрану проницаемой, что способствует гибе­ли клетки. Гуморальный иммунный ответ обеспечивают макрофаги (ан-тигенпрезентирующие клетки), Тх и В-лимфоциты. Попавший в организм антиген поглощается макрофагом. Макрофаг расщепляет его на фрагменты, которые в комплексе с молекулами МНС класса II появляются на поверхности клетки. Такая обработка антигена мак­рофагом называется процессированием антигена. Для дальнейшего развития иммунного ответа на антиген необходимо участие Тх. Но прежде Тх должны быть активированы сами. Эта активация происходит тогда, когда антиген, обработанный макрофагом, распознается Тх. «Узнавание» Тх-клеткой комплекса «антиген + молекула МНС II клас­са» на поверхности макрофага (т.е. специфичное взаимодействие рецептора этого Т-лимфоцита со своим лигандом) стимулирует секрецию интерлей-кина-1 (ИЛ-1) макрофагом. Под воздействием ИЛ-1 активизируются син­тез и секреция ИЛ-2 Тх-клеткой. Выделение Тх-клеткой ИЛ-2 стимулирует ее пролиферацию. Такой процесс может быть расценен как аутокринная стимуляция, так как клетка реагирует на тот агент, который сама синтези­рует и секретирует. Увеличение численности Тх необходимо для реализации оптимального иммунного ответа. Тх активируют В-клетки путем секреции ИЛ-2. Активация В-лимфоцита происходит также при прямом взаимодей­ствии антигена с иммуноглобулиновым рецептором В-клетки. В-лимфоцит сам процессирует антиген и представляет его фрагмент в комплексе с мо­лекулой МНС II класса на клеточной поверхности. Этот комплекс узнает уже задействованный в иммунной реакции Тх. Узнавание рецептором Тх-клетки комплекса «АГ + молекула МНС II класса» на поверхности В-лим­фоцита приводит к секреции Тх-клеткой интерлейкинов — ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, у-ИФН (у-интерферона), под действием которых В-клетка размножается и дифференцируется с образованием плазматических клеток и В-клеток памяти. Так, ИЛ-4 инициирует активацию В-клетки, ИЛ-5 сти­мулирует пролиферацию активированных В-клеток, ИЛ-6 вызывает созре­вание активированных В-клеток и превращение их в плазматические клет­ки, секретирующие антитела. Интерферон привлекает и активирует макро­фаги, которые начинают более активно фагоцитировать и разрушать вне­дрившиеся микроорганизмы. Передача большого количества переработанных макрофагом антигенов обеспечивает пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов в направ­лении образования плазмоцитов, вырабатывающих специфические антите­ла на конкретный вид антигена. Т-супрессоры (Тс), подавляют способность лимфоцитов участвовать в выработке антител и таким образом обеспечивают иммунологическую толерантность, т. е. нечувствительность к определенным антигенам. Они регулируют количество образующихся плазматических клеток и количество антител, синтезируемых этими клетками. Оказалось, что тормозить выработ­ку антител может и особая субпопуляция В-лимфоцитов, которые получи­ли название В-супрессоров. Показано, что Т- и В-супрессоры могут дей­ствовать подавляюще также на реакции клеточного иммунитета.

3.Виды Т-лимфоцитов, их антигензависимая и антигенезависимая дифференцировка, характеристика рецепторов.

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. 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. Известны дифференцировочные антигены Т-клеток, которые характер­ны либо для определенных стадий онтогенеза, либо для различающихся по функциональной активности субпопуляций. Кроме дифференцировочных антигенов, известны специфические маркеры Т-лимфоцитов. 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) под влиянием специфических факторов, вырабатываемых клетками, формирующими микроокружение. 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. Образующиеся Т-лимфоциты составляют пул долгоживущих, рециркулирующих лимфоцитов, а В-лимфоциты – короткоживущих клеток

4Морфофункциональная характеристика В-лимфоцитов и плазматических клеток. Их участие в иммунных реакциях.Дифференцировка В-лимфоцитов. В-лимфоциты отличаются от других типов клеток способностью синте­зировать иммуноглобулины. Зрелые В-лимфоциты экспрессируют Ig на кле­точной мембране. Такие мембранные иммуноглобулины 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. 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 цепей позволяют отнести несущий их лимфоцит к В-клеточной линии. Он присутствует на пре-В-клетках в костном мозге, на всех периферических В-клетках. Дифференцировка клеток плазматического ряда

Этот процесс проходит в несколько этапов и продолжается в течение суток. Из стимулированных В-лимфоцитов образуются В-лимфобласты, ко­торые размножаются, часть из них приобретает способность к синтезу ан­тител и становится плазмобластами, превращающимися в последующем в проплазмоциты и плазмоциты. Плазмобласт— крупная клетка, характеризуется нали­чием большого количества рибосом и небольшим числом уплощенных ци­стерн гранулярной эндоплазматической сети. Ядро содержит деконденсиро-ванный хроматин и 1—2 больших ядрышка. Проплазмоцит характеризуется меньшим размером тела клеток, увели­чением количества концентрически расположенных узких канальцев грану­лярной эндоплазматической сети. Ядро лежит эксцентрично, хроматин бо­лее компактный, расположен группами около ядерной мембраны (имеет вид спиц колеса). Около ядра видна зона более светлой цитоплазмы, в ко­торой расположен увеличенный аппарат Гольджи. Плазмоцит характеризуется появлением большого коли­чества расширенных цистерн гранулярной эндоплазматической сети, запол­ненных продуцируемыми клеткой иммуноглобулинами. Ядро компактное, расположенное эксцентрично. Процесс плазмоцитогенеза сопровождается потерей способности клеток к делению и движению и уменьшением количества поверхностных иммуногло­булинов в цитолемме. Продолжительность жизни плазмоцитов составляет не­сколько недель. Лимфобласты и незрелые плазматические клетки из лимфати­ческих узлов, где они образуются, способны проникать в выносящие лимфа­тические сосуды и заселять соседние лимфатические узлы. Часть образованных из них мелких клеток, напоминающих по виду лимфоциты, проникает в кро­веносные сосуды. Они имеют центрально расположенное ядро, окруженное узким ободком цитоплазмы, в которой видна развитая гранулярная эндоплаз-матическая сеть. Эти клетки получили название лимфоплазмоцитов. Синтез иммуноглобулинов (антител) происходит при участии инфор­мационной РНК на рибосомах гранулярной эндоплазматической сети В-лимфоцитов и образуемых из них плазмоцитов. Синтезированные моле­кулы поступают в просвет цистерн. В В-лимфоцитах первые антитела выяв­ляются в перинуклеарных цистернах. В процессе дальнейшей дифференци­ровки плазмоцитов антитела находятся во всех цистернах гранулярной эн­доплазматической сети плазмоцитах антитела в перинуклеарных пространствах отсут­ствуют и исчезают из некоторых цистерн гранулярной сети. К полипептид­ным частям тяжелых цепей антител присоединяются углеводы (N-ацетил-глюкозамин), и этот комплекс транспортируется в аппарат Гольджи, где и происходит присоединение дополнительных углеводов (галактоза). Из плас­тинчатого аппарата антитела переносятся на поверхность клетки и выделя­ются. Наиболее раннее выделение антител на месте действия антигена осу­ществляется лимфоцитами. Плазмоциты начинают секретировать антитела несколько позднее, но в гораздо большем количестве. Одна плазматическая клетка может продуцировать 3000 молекул антител в сутки. Часть иммуно­глобулинов может депонироваться в растянутых цистернах гранулярной эн­доплазматической сети