Механизм неспецифической регуляции
Лекция № 1.
Общая иммунология.
Функциональная организация иммунной системы.
Иммунная система имеет сложную организацию, которую можно рассматривать на трех уровнях:
- органный уровень. Выделяют центральные органы иммунной системы – костный мозг, тимус; и периферические – лимфатические узлы, миндалины, аппендикс, селезенка, лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками(MALT) – это пейеровы бляшки и солитарные фолликулы.
- клеточный уровень. Функционально все клетки делятся на 4 группы:
- антигенпредставляющие клетки( дендритные многоотросчатые клетки – около видов, макрофаги, В - лимфоциты)
- регуляторные клетки. ( Т – индукторы, Т – хелперы). Клеток Т – супрессоров не существует, но существуют клетки, обладающие супрессорной активностью( один из типов Т - хелперов).
- Эффекторные клетки( В – лимфоциты, которые дифференцируются в плазматические клетки; Т – киллеры или цитотоксические Т- лимфоциты, NK – клетки, макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы).
- Клетки памяти. Их 4 типа
Memory СD4+ T – cells
Memory CD8+ T – cells
Memory B – cells. Эти три типа обеспечивают память на всю жизнь.
Long – lived plasma cells – обеспечивают память на 1,5 года.
Особенности клеток иммунной системы:
1. генерализованность по организму, постоянная рециркуляция по кровотоку, лимфотоку, биологическим жидкостям и тканям.
2. способность распознавать, то есть взаимодействовать с другими клетками и молекулами по принципу лиганд – рецептор.
3. клонированность – это разделение лимфоцитов на группы, генетически запрограммированные к конкретному лиганду(АГ).
4. способность к непрерывным реорантировкам в геноме( изменения в геноме), что необходимо для достижения нужного уровня специфичности молекул.
5. умение запоминать факты встречи с АГ на всю жизнь.
3. молекулярный уровень. Выделяют 4 группы молекул, важных для функционирования иммунной системы.
Это молекулы, определяющие специфичность иммунного ответа:
- антигенраспознающие рецепторы – T and B – cells.
- HLA – молекулы – белки гистосовместимости. Очень интересуют область трансплантологии.
- Иммуноглобулины( АТ)
Адгезивные молекулы, которые обеспечивают межклеточные молекулярные взаимодействия:
- ?????????????????????
Иммуноцитокины, иммунолемокины – это гормоны иммунной системы:
- интерлейкины( описано 27)
- колониестимулирующие факторы
- факторы некроза опухолей
- интерфероны
различные молекулы, участвующие в иммунологических реакциях:
· белки комплемента
· острофазные белки
· продукты обмена арахидоновой кислоты
· ферменты, катионные белки.
Механизмы иммунитета(2 типа):
1. неспецифическая резистентность:
· физиологические барьеры( кожа, мерцательный эпителий, сальные и потовые железы, пищеварительные секреты)
· нормальная микробиологическая оболочка( на коже, в глазах, носу, во рту)
· фагоцитоз
· комплемент
монооксигеназная система печени
· система естественной цитотоксичности – NK – клетки и интерферон
· система острофазных белков
· естественные антитела(IgM)
· toll – receptor
· IgA –на слизистых
· Лизоцим
2. специфические иммунные ответы. Выделяют два гуморальных ответа и два Т – клеточных:
· простой В – ответ
· В – ответ с формированием В – клеток памяти
· Т – ответ с формированием CD4+T – памяти
· Т – ответ с CD8+T – клеток памяти.
Каждая субпопуляция клеток определяется определенными маркерами. У всех Т – лимфоцитов есть СД3+, Т – хелперы имеют маркеры СД4, СД8+ - Т- киллеры, СД16+ - NK – киллеры.
Лекция № 2.
Система комплемента.
Структура системы комплемента:
1. белки – активаторы( начальные компоненты) – C1qrs, C2, C3, C4.
2. белки конечной последовательности( терминальные компоненты) – С5, С6, С7, С8, С9.
3. факторы альтернативного пути активации – Di, Bi, P.
4. белки ингибиторы и активаторы:
· имеющие ферментативную активность – фактор I, C3b – инактиватор, карбоксипептидазы.
· Связывающие и конкурирующие белки – С4вр( С4 – связывающий протеин), витронектин или S – белок, C1 – INH (C1 - ингибитор), фактор Н, DAF( CD55 – фактор, усиливающий гниение), CD59, MCP( CD46).
C2b инактивируется C4BP and DAF, C3b инактивируется CR1 b фактор Н.
5. рецепторы к белкам комплемента. Обозначаются CR – complement receptor.
· CR1( CD35)
· CR2( CD21)
· CR3( CD11b, CD18)
· CR4( CD11c, CD18)
Система комплемента представляет собой около сорока связанных функционально плазменных белков: компонентов, факторов регуляторных белков и рецепторов. Они способны к последовательной активации по форме каскада с конечным неспецифическим цитотоксическим эффектом по отношению к бактериям, грибам, вирусам, опухолевым клеткам, клеткам трансплантанта и другим.
Комплемент входит в состав мегасистемы Хагемана, наряду со свертывающей системой крови, фибринолитической и кинин – калликреиновой системой.
Фрагменты – это продукты расщепления компонентов: C3a, C3b и т. д. Если фрагмент инактивируется, то добавляют букву I : С3ai; белки с ферментативной активностью обозначаются линией над буквой Д-, С4α, С4β – это отдельные цепи в молекулах пептидов.
Биосинтез белков комплемента идет в печени, эпителии тонкого кишечника, костном мозге, селезенке и макрофагах.
Синтез и потребление, активация и ингибирование находятся в лабильном равновесии и жестко регулируются. В некоторых случаях полипептидные цепи одного компонента С1, С8 синтезируются отдельно и собираются непосредственно перед секрецией как бинарное оружие. Синтез комплемента в эмбриональный период начинается с 6 недели развития, а на 10 неделе уже регистрируется цитотоксическая активность.
Механизмы активации комплемента:
1. классический путь – зависимый от иммунных комплексов
2. лектиновый – близок к классическому
3. альтернативный – зависимый от фактора Р
4. протеазный – близок к альтернативному, но не зависит от фактора Р.
Классический путь активации.
Запускается комплексом антиген + антитело( иммунный комплекс - ИК), то есть требует наличия в данный момент специфического иммунного процесса. Он может запускаться комплексом антиген + С – реактивный белок, либо маннозосвязывающим лектином( лектиновый путь) – MBL. Прикрепляясь к поверхности клетки – мишени( *: бактерия), антитело первоначально меняет то, что должно быть уничтожено впоследствии комплементом. Соединение антитела с антигеном приводит к изменению пространственной конфигурации антитела, что делает возможным дальнейшую фиксацию на нем С1q.
Однако для прочной фиксации необходима 1 молекулаIgM или 2 молекулы IgG. Другие классы Ig не активируют комплемент.
С1 компонент комплемента состоит из трех компонентов: C1q, C1r, C1s.
C1q - мономер, C1r – димер( препротеаза C1s), C1s – димер( препротеаза для С2 и С4).
Внешне молекула C1qrs имеет форму тюльпана.
Физиологические и патологические эффекты фрагментов активированного комплемента.
С2а – кининоподобная субстанция, которая раздражает болевые рецепторы.
С4а – вызывает сильное расширение капилляров и сильный отек ткани
С3b – стимуляция адгезии и опсонизации
С3а, С5а – анафилотоксины 1 и 2 соответственно, они стимулируют хемотаксис клеток в очаг воспаления, вызывая спазм гладких мышц, повышение проницаемости капилляров, дегрануляцию тучных клеток( например за счет гистамина). С5а более агрессивный фрагмент, чем С3а. С5а обладает потенциальной способностью к цитолизу( образуется много кислородзависимых радикалов).
С5b6789…9 – вещество, имеющее форму полого цилиндра, с липидсвязывающими центрами, это мембранатакующий комплекс. Цилиндр с диаметром отверстия 10 нм, которое за счет липидсвязывающих центров способен фиксироваться на мембране клетки – мишени, пробуравливать ее, вследствие чего содержимое клетки вытекает наружу( точнее в клетку входят ионы натрия и вода).
Основные функции комплемента.
1. микробицидная – направлена против бактерий, вирусов, грибов
2. цитолитическая – против опухолевых клеток трансплантантов, при патологии – против собственных( при дефектах регуляции и укусах насекомых или рептилий).
3. участие в воспалении – С2а, С3а, С4а, С5а
4. активация фагоцитарной реакции: хемотаксиса, опсонизации, адгезии и поглощения. Главный фрагмент –C3b, но хемотаксис стимулируется также С3а иС5а.
5. взаимодействие с другими частями мегасистемы Хагемана: 12 фактор свертываемости – способен активировать систему комплемента по альтернативному пути.
Калликреин, плазмин, тромбин – активируют С3, С4, С5, В.
6. участие в регуляции иммунного ответа
7. участие в аллергических реакциях – анафилотоксины.
Лекция № 3.
Механизм неспецифической регуляции.
Острофазные белки.
Вырабатываются в гепатоцитах и клетках иммунной системы при остром воспалении. В интактном состоянии они содержатся в сыворотке крови в небольших концентрациях, при остром воспалении их концентрация возрастает кратно( в 2 – 1000 раз).
Acute phase reaction острофазные реакции.
Острофазные белки условно делятся на две группы:
1. преимущественно защитные
2. преимущественно воспалительные ( агрессивные)
Защитные:
· СРБ( с – реактивный белок)
· Сурфактантные белки А и В
· Сывороточный амилоидный белок а(SAA)
· Альфа – 2 – макроглобулины
· Альфа – 1 - антитрипсин
· Церулоплазмин
· Фибриноген
· Гаптоглобин
Воспалительные:
· ИЛ –1 - β
· ИЛ – 6α,β
· ФНО
· Фрагменты комплемента – С2а, С3а, С4а, С5а
· TLR(toll – like receptor)
С – реактивный белок( СРБ).
Это α- 2 – глобулин, пентамер, состоящий из пяти идентичных субъединиц. В норме содержание в сыворотке крови не превышает 8 мг|м. При бактериальных инфекциях в течение 6 – 48 часов концентрация возрастает до 500 мг|л. СРБ связывает фосфорилхолин бактериальных цитолемм.
Механизм действия:
1. опсонизация бактерий, что облегчает их фагоцитоз
2. запуск классического пути активации комплемента
Маннозосвязывающий лектин( МСЛ).
Конформационно подобен С1q и с этого этапа запускает классический путь активации комплемента. Является опсонином. МСЛ связывает остатки маннозы в составе бактериальной плазмы.
Сурфактантные белки А и В(SP – A and SP - D)
Являются опсонинами.
SAA.
Нормальная концентрация 10 – 20 мг|л. в острую фазу воспаления его концентрация возрастает в 1000 раз. Самый бурносинтезируемый при остром воспалении белок.
Молекулярная масса 10 кДа, при патологии может полимеризоваться. Отмечается некоторое увеличение концентрации этого белка по мере старения организма( в 20 раз выше чем в норме), при беременности также временное увеличение концентрации в 20 раз.
Механизм действия:выполняют функцию «временной повязки» на поврежденных тканях( до регенерации).
Альфа – 2 – макроглобулин
Альфа – 1 – антитрипсин.
Обладают антипротеазной активностью, способны связывать некоторые агрессивные острофазные белки. Их концентрация увеличивается при остром воспалении в 2-3 раза.
Церулоплазмин.
Обладают антиоксидантной активностью. Концентрация увеличивается в 1,5 раза, является переносчиком ионов меди и мобилизует железо.
Фибриноген.
Участвует в свертывании крови. Концентрация увеличивается в 2 – 3 раза.
Гаптоглобин.
Связывает гемоглобин, который иногда может выделяться при воспалении. Его концентрация увеличивается в 2 – 3 раза.
ИЛ – 1α, ИЛ – 6, ФНОα,β.
Относятся к цитокинам( гормоны иммунной системы), которые обладают системным эффектом:
· они повышают температуру тела
· вызывают гипотонию
· медленно – волновой сон
Вплоть до коллапса и интоксионно – токсического шока.
Наиболее агрессивен ФНО( кахексия): в больших количествах эндогенный яд, может вызвать септический шок.
TLR.
Интенсивно изучаются – это последнее звено в патогенезе шока( который вызывается ФНО).
TLR – семейство из 10 белков гомологичных рецептору ИЛ+αR, эти рецепторы ответственны за экстренную защиту от потенциальных патогенов, которые могут проникать в тело. Есть разные аллельные варианты этих белков, особенность рецепторов – избыточная чувствительность к лигандам( микробам) – это характерно для некоторых аллельных вариантов.
*: шок при выдавленном прыще, но при наличии определенных рецепторов.
Неострофазные белки.
Фибронектин.
Неспецифический белок с молекулярной массой 220кДа, очень нестабилен, синтезируется макрофагами, NK – клетками. Является опсонином, способен к неспецифическому связыванию коллагена, фибрина, C1q, различных Гр+ бактерий. Это белок всеобщей адгезии, адгезивные молекулы которого экспрессируются на всех клетках организма, за исключением миобластов. Все связывает, но нестабилен.
Относится к семейству LF(link family)- адгезивные молекулы. Если его мало в свободном состоянии, то при сепсисе, тяжелых бактериальных инфекциях наблюдается резкое снижение концентрации свободного фибронектина.
Лизоцим.
Это ферментный катионный белок: 1,4 – β – ацетилмурамидаза, который деполимеризует мукопептиды, входящие в состав некоторых бактериальных цитолемм( главным образом Гр +). Он расщепляет 1,4 – β – связи между фрагментами N – ацетилглюкозамина и N – ацетилмураминовой кислоты. Содержится во всех экзосекретах: слюне, слезе, молоке кормящей матери, моче, сперме, во влагалище.
Система естественной цитотоксичности:
Содержит два компонента:
1. NK – клетки – 5 субпопуляций( БГЛ – большие гранулярные лимфоциты)
2. интерфероны – INF α, β, γ
NK – клетки разделяются на пять субпопуляций и экспрессируют два типа рецепторов:
· KIR – killing inhibitory receptor( ингибирующий)
· KAR – killing activating receptor
Основная субпопуляция NK – клеток присутствует в сыворотке крови и экспрессирует в большом количестве CD16hi .
Клетками – мишенями для NK – клеток являются:
· Клетки, инфицированные вирусами
· Опухолевые клетки
· Собственные стареющие и поврежденные клетки
· Клетки трансплантанта
IFN.
Альфа – низкомолекулярные гликопептиды. Лейкоцитарный, является мономерным, рН – стабилен, термолабилен, имеется много подвидов. Обладает противовоспалительным действием.
Бета – фибробластный, димер, рН – стабилен, термолабилен. Обладает противовоспалительным действием.
Гамма – лимфоцитарный, тример, рН – лабилен, термостабилен. Провоспалительное действие.
Основные эффекты IFN:
1. цитостаз – антипролиферативный эффект. Он обусловлен способностью клетки, на которую воздействовал интерферон, соединившись с рецептором, синтезировать 2 фермента: протеинкиназу р68 и аденилатсинтазу.
Протеинкиназа р68 нарушает трансляцию мРНК. Аденилатсинтаза способствует расщеплению мРНК. Таким образом, останавливается синтез белка. Если это опухолевая клетка, то она не может размножаться.
2. иммунорегуляторный эффект
3. радиопротективный эффект
4. оказывает влияние на воспаление
интерферон альфа и бета – противовоспалительное действие, а интерферон гамма – провоспалительное.
К – клетки.
Субпопуляция NK – клеток – 1.5 – 2% от количества лимфоцитов. Имеют высокую экспрессию молекулы СД16hi . Эти клетки участвуют в феномене антителозависимой клеточной цитотоксичности. Сначала антитело – IgG связывается с мишенью, своими Fab – фрагментами. Затем к этому комплексу присоединяется NK – клетка. Этот механизм актуален для отторжения трансплантанта.
LAK – клетки.
Их клетки – мишени – опухолевые клетки.
Субпопуляция без названия.
Характерна экспрессия CD16lo and CD56hi . у животных их называют pit – клетки. Клетки – мишени для них – собственные Т – лимфоциты, сенсибилизированные к пищевым белкам, антигенам плода и нормальной микрофлоры. Эти клетки в основном располагаются в печени. Их основная функция не допустить иммунного ответа на белки пищи.
При отсутствии этой субпопуляции развиваются псевдоаллергические реакции.
NK T – клетки.
Натуральные киллерные Т – лимфоциты. Промежуточное положение между NK и Т – лимфоцитами.
Γδ – Т – клетки( гамма – дельта – Т - клетки).
(CD8αα) - обладают полуспецифической киллерной активностью, находятся в барьерных органах.
Лекция № 4.