Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

ГЕНЕТИКА ГЛАВНОГО КОМПЛЕКСА ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ

МНС (Major Histocompatibility Complex) - главный комплекс гистосовместимости - система генов, кодирующих антигены, определяющих функционирование иммунной системы

HLA (Human Leucocyte Antigen) - главный комплекс гистосовместимости человека

История открытия

Открытие МНС.

Нобелевская премия 1980 г.

Жан Доссе

Открыл первый антиген гистосовместимости человека (HLA)

Джордж Снелл

Открыл антигены гистосовместимости у мыши (комплекс Н-2)

Барух Бенацерраф

Открыл гены иммунного ответа (Ir-гены)

Функции МНС

• · Распознавание «свой - чужой» - реакция отторжения трансплантата, РТПХ (реакция трансплантат против хозяина)
• · Регуляция взаимодействий клеток иммунной системы - рестрикция вовлечения в иммунный ответ лимфоцитов, через презентацию АГ
• · Регуляция силы иммунного ответа на антиген - гены иммунного ответа (Ir) - от англ. immune response

ХАРАКТЕРИСТИКИ МНС

Гены комплекса MHC (в отличие от генов TCR и Ig) не подвергаются рекомбинации.

Механизм их приспособления к вариабельности (неограниченному множеству потенциальных АГ) заключается в их генетическом полиморфизме, полигенности и кодоминантном типе наследования

ПОЛИМОРФИЗМ

Существование большого количества различных специфичностей HLA-генов в пределах каждого локуса. Гены отличаются между собой по нуклеотидным последовательностям, входящим в вариабельный участок ДНК

ПОЛИГЕННОСТЬ

Наличие нескольких неаллельных близкосцепленных генов, белковые продукты которых сходны в структурном отношении и выполняют идентичные функции

ПОЛИГЕННОСТЬ и ПОЛИМОРФИЗМ

Система HLA, включает гены

1 класса: А, В, С; 2 класса: DR, DP, DG

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КАРТА МНС

Номер хромосомы человек - 6р 21.1-21.3

Гены MHC делятся на три группы.

Каждая группа включает гены, контролирующие синтез полипептидов одного из трех классов MHC

· MHC-I класс

Гены групп HLA-A, HLA-B и HLA-C кодируют молекулы MHC класса I.

· MHC-II класс

Гены групп HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR кодируют молекулы MHC класса II. гистосовместимость генетический полиморфизм вирусный

• · MHC-III обозначает область между MHC-I и MHC-II, здесь картированы гены, кодирующие некоторые компоненты системы комплемента (C4a и C4b, С2, фактора В), цитокинов - (TNF-б и лимфотоксина), 21-гидроксилазы (фермента, участвующего в биосинтезе стероидных гормонов) и др.
• · Неклассические гены не принадлежат ни к одному из классов MHC. Описано 6 таких генов в области расположения генов MHC-I (Е, F, G, Н, J, X), и 6 - в области MHC-II (DM, DO, CLIP, TAP, LMP, LNA)

НАСЛЕДОВАНИЕ МНС

Гены MHC кодоминантны, т.е. одновременно экспрессируются гены материнской и отцовской хромосом. Генов MHC-I по 3 (А, В, С) в каждой из гомологичных хромосом, генов MHC-II - также по 3 (DP, DQ, DR); следовательно, если у матери и отца нет одинаковых аллелей, то каждый человек имеет как минимум 12 различных основных аллелей каждого гена MHC классов I и II, вместе взятых.

Кодоминантность

Известно около 2000 аллельных генов.

Аллели HLA I класса - более 900

Аллели HLA II класса - более 600

Продукты генов МНС играют центральную роль в распознавании «свой-чужой» при иммунном реагировании

СТРОЕНИЕ

классических МНС

Класс I

Класс II

ЛОКУСЫ ЛОКУСЫ

А, В, С DP, DQ, DR

МНС I класса

Молекула I класса состоит из 2-х цепей. Тяжелой б-цепи и легкой в2-микроглобулина

б-цепь, включает три фрагмента: внеклеточный, трансмембранный и цитоплазматический.

Внеклеточный содержит 3 домена - б1, б2 и б3. Связывание антигенного пептида происходит в щели, образованной б1- и б2-доменами.

Экзонная организация генов, кодирующих б-цепь молекул I класса

• 1 экзон, кодирующий сигнальный пептид,
• 4 экзона, кодирующие 3 внешних и трансмембранный домены,
• 2 экзона, кодирующие небольшой цитоплазматический домен

Экспрессия и функции МНС 1 класса

Экспрессия антигены представлены на всех клетках, тканях и органах, поэтому они являются главными трансплантационными антигенами.

• · Реакция отторжения трансплантата;
• · Рестрикция активности цитотоксических реакций Т-киллеров.

Презентация АГ

MHC-I «обслуживают» зону цитозоля, сообщающегося через ядерные поры с содержимым ядра. Здесь происходит фолдинг синтезированных белковых молекул.

При возникновении ошибок (в том числе и при синтезе вирусных белков) белковые продукты расщепляются в мультипротеазных комплексах (протеосомы). Образующиеся пептиды связываются с молекулами MHC-I, которые представляют T-лимфоцитам внутриклеточно образующиеся пептидные АГ. Поэтому CD8+ T-лимфоциты, которые распознают комплексы АГ с MHC-I, участвуют в первую очередь в защите от вирусных, а также внутриклеточных бактериальных инфекций

Этапы подготовки вирусных белков к взаимодействию с молекулами I класса главного комплекса гистосовместимости

I этап - разрушение вирусных белков, находящихся в цитозоле, с помощью протеазного комплекса - протеосомы.

II этап - транспорт образовавшихся пептидов во внутреннее пространство эндоплазматического ретикулума с помощью ТАР-1 и ТАР-2, образующих гетеродимер на эндоплазматической мембране.

III этап - встреча транспортируемых пептидов с молекулами I класса МНС. Взаимодействие пептида с молекулой I класса приводит к отсоединению калнексина. Образовавшийся комплекс пептид: молекула I класса готов к дальнейшему транспорту к плазматической мембране.

IV этап - комплекс через аппарат Гольджи транспортируется к клеточной поверхности, вирусный пептид в комплексе с молекулой I класса МНС становится доступным (иммуногенным) для его распознавания TCR

МНС II класса

Молекула II класса гетеродимер из двух нековалентно связанных цепей б и в, каждая из которых включает два домена: б1, б2 и в1, в2 (соответственно). Антигенсвязывающую областьобразуют б1- и в1-домены.

Экзонная организация генов, кодирующих б и в-цепи молекул II класса

• 1 экзон кодирует лидерную последовательность.
• 2 и 3 экзоны - первые (б-1 или в-1) и вторые (б-2 или в-2) внешние домены соответственно.
• 4 экзон кодирует трансмембранный участок и часть цитоплазматического фрагмента.
• 5 и 6 экзон - цитоплазматический «хвост»

Экспрессия и функции МНС II класса

Экспрессия антигены представлены на макрофагах, В-лимфоцитах и активированных Т-лимфоцитах.

Реакция трансплантат против хозяина

Рестрикция взаимодействий:

• · Т-h1
• · Т-h2

MHC-II. Зона «обслуживания» связана с внеклеточной средой и с клеточными органоидами (аппарат Гольджи, ЭПС, лизосомы, эндосомы и фагосомы).

Пептиды, образующиеся в данной зоне, имеют внеклеточное происхождение - это продукты протеолиза белков, захваченных клеткой посредством эндоцитоза или фагоцитоза. Молекулы MHC-II с помощью кальнексина экспонируются внутрь везикул (эндосом или фаголизосом) и только здесь, связавшись с пептидным АГ, принимают необходимую конформацию для дальнейшей экспрессии на мембране клетки.

Таким образом, молекулы MHC-II осуществляют представление АГ при развитии иммунных реакций на внеклеточные инфекции. Главную роль в этих реакциях играют CD4+ T-лимфоциты, распознающие АГ в комплексе с MHC-II. Этапы подготовки вирусных белков к взаимодействию с молекулами II класса главного комплекса гистосовместимости.

I этап - поглощение бактерий или их токсинов фагоцитирующей, способной к презентации антигена клеткой и разрушение захваченного материала до отдельных пептидов в фаголизосомах.

II этап - во внутреннем пространстве ЭПР происходит сборка молекул II класса, которые до встречи с пептидом комплексированы со с инвариантной цепью (Ii). Этот белок защищает молекулу II класса от случайной встречи с бактериальными пептидами в эндоплазматическом ретикулуме. Комплекс молекулы II класса с Ii покидает эндоплазматический ретикулум в составе вакуоли.

III этап - вакуоль, содержащая комплекс молекулы II класса с Ii, сливается с фаголизосомой. Протеазы разрушают Ii белок и снимают запрет на взаимодействие МНС II с бактериальными пептидами. Комплекс пептид + МНС II в составе секреторной вакуоли перемещается к мембране. Результат - экспрессия АГ пептида в комплексе с МНС II класса на клеточной поверхности.

Это обеспечивает доступность АГ пептида для TCR Т-клеток.

СРАВНЕНИЕ МНС I и II класса

Строение молекул HLA класса II принципиально сходно со строением молекул I класса, несмотря на различие в составе образующих их субъединиц.

ТМ - трансмембранный домен, ЦИТ - цитоплазматический домен, ВК - внеклеточный домен

Экспрессия на клеточной мембране

Так называемые лейкоцитарные Аг HLA (произносят как «эйч эль эй», от «Human Leukocyte Antigens») - гликопротеины, кодируемые генами главного комплекса гистосовместимости - MHC (произносят как «эм эйч си», от «Major Histocompatibility Complex») определяют биологическую индивидуальность каждого человека. Эти гликопротеины в иммунной системе выполняют важнейшую функцию: они участвуют в предъявлении антигенпредставляющими клетками (АПК) пептидных Аг T-лимфоцитам.

ГЛАВНЫЙ КОМПЛЕКС ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ

HLA-молекулы, кодируемые генами MHC, подразделяют на гликопротеины MHC класса I (HLA-A, HLA-B и HLA-C; эти гликопротеины представлены на поверхности всех соматических клеток, исключением являются клетки ворсинчатого трофобласта и эритроциты) и MHC класса II (HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR; экспрессированы преимущественно на мембране АПК - ДК, активированных макрофагов и В-лимфоцитов, а также на T-хелпе- рах; неиммунокомпетентные соматические клетки в нормальных условиях не экспрессируют молекулы MHC-II. Аг-распознающие молекулы T-лимфоцитов (по крайней мере TCRαβ) способны «увидеть» и связать Аг только в комплексе с молекулами MHC-I или MHC-II, в том числе и на поверхности клеток своего организма. Таким образом, природная функция белков MHC - представление пептидных Аг T-лимфоцитам.

Гены комплекса MHC

Комплекс MHC весьма значителен по размеру, включает около 2000 аллельных вариантов генов. Расположение в геноме локусов комплекса MHC человека схематически показано на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Расположение генов MHC в хромосоме 6 человека.

MHC-I. Гены групп HLA-A, HLA-B и HLA-C кодируют молекулы MHC класса I.

MHC-II. Гены групп HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR кодируют молекулы MHC класса II.

MHC-III. Термин «MHC-III» обозначает область между MHC-I и MHC-II, здесь картированы гены, кодирующие некоторые компоненты системы комплемента (C4a и C4b, С2, фактора В), цитокинов - (TNF-α и лимфотоксина), 21-гидроксилазы (фермента, участвующего в биосинтезе стероидных гормонов) и др.

Неклассические гены не принадлежат ни к одному из классов MHC. Описано 6 таких генов в области расположения генов MHC-I (Е, F, G, Н, J, X), и 6 - в области MHC-II (DM, DO, CLIP, TAP, LMP, LNA).

Трансмембранные гликопротеины MHC

Молекула MHC-I (см. рис. 5.1A) состоит из двух полипептидных цепей - α- и β2-мик- роглобулина.

α-Цепь состоит примерно из 325 АК-остатков, имеет молекулярную массу около 45 кД (килоДальтон) и содержит 3 внеклеточных домена (α1, α2, α3), трансмембранный участок и цитоплазматический участок из 55 АК-остатков. Домены α1 и α2 формируют углубление в виде желоба или «корзины», составляющего 0,25x0,1x0,11 нм для связывания пептидов Аг длиной 9-11 АК, предназначенного для распознавания T-лимфоцитами.

С внеклеточными α-доменами нековалентно ассоциирована лёгкая полипептидная цепь с молекулярной массой 11,5 кД, называемая β2-микроглобулином (кодируется геном, расположенным вне комплекса MHC, в 15-й хромосоме).

Молекулы MHC-II (см. рис. 5.1Б) - гетеродимеры из двух трансмембранных гликопротеинов: α-цепи (молекулярная масса 34 кД) и β- цепи (молекулярная масса 29 кД). Внеклеточная часть каждой цепи имеет два домена. Пептидсвязывающую щель формируют совместно α1- и β1-домены. В отличие от аналогичного углубления в составе гликопротеинов MHC-I, щель MHC-II открыта с обеих сторон, что позволяет связывать более длинные пептиды (15-30 АК).

Генетический полиморфизм

Гены комплекса MHC (в отличие от генов TCR и иммуноглобулинов) не подвергаются рекомбинации. Механизм их приспособления к неограниченному множеству потенциальных Аг заключается в их генетическом полиморфизме (кодоминантность, множественность аллелей, естественный отбор).

Кодоминантность. Гены MHC кодоминантны, т.е. одновременно экспрессируются гены материнской и отцовской хромосом. Генов MHC-I по 3 (А, В, С) в каждой из гомологичных хромосом, генов MHC-II - также по 3 (DP, DQ, DR); следовательно, если у матери и отца нет одинаковых аллелей, то каждый человек имеет как минимум 12 различных основных аллелей каждого гена MHC классов I и II, вместе взятых.

Множественность аллелей. Полиморфизм классических генов MHC (классов I и II) означает наличие в популяции множества аллелей - вариантов одноимённого гена у разных особей. Для отдельных локусов MHC известно более сотни аллельных вариантов. Каждый аллельный вариант молекулы MHC преимущественно связывает пептиды с определёнными «якорными» АК-остатками.

Эволюционный отбор. Каждая особь потенциально способна развить защитный иммунный ответ только на те пептиды, которые способны связать гликопротеины MHC этой особи. Конкретные варианты MHC закрепляются в эволюции естественным отбором, и каждая отдельная особь оказывается приспособленной к региональным видам и штаммам инфекционных микроорганизмов, на защиту от которых шёл отбор MHC у предков.

Неклассические гены MHC, видимо, не полиморфны или не столь полиморфны, как гены MHC классов I и II.

Комплексы «пептидный Аг-MHC-I» или «пептидный Аг-MHC-II)»

Формирование комплексов пептидных Аг с молекулами MHC раз-

ных классов происходит в различных клеточных компартментах.

MHC-I «обслуживают» зону цитозоля, сообщающегося через ядерные поры с содержимым ядра. Здесь происходит фолдинг (принятие правильной конформации) синтезированных белковых молекул. При возникновении ошибок (в том числе и при синтезе вирусных белков) белковые продукты расщепляются в мультипротеазных комплексах (протеасомы). Образующиеся при этом пептиды связываются с молекулами MHC-I. В результате молекулы MHC-I представляют T-лимфоцитам внутриклеточно образующиеся пептидные Аг. Поэтому CD8+ T-лимфоциты, которые распознают комплексы Аг с MHC-I, участвуют в первую очередь в защите от вирусных, а также внутриклеточных бактериальных инфекций.

MHC-II. Зона «обслуживания» MHC-II связана с внеклеточной средой, а также с клеточными органоидами (аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, эндосомы и фагосомы). Пептиды, образующиеся в данной зоне, имеют внеклеточное происхождение - это продукты протеолиза белков, захваченных клеткой посредством эндоцитоза или фагоцитоза. Вновь синтезированные молекулы α- и β-цепей MHC-II с помощью инвариантной полипептидной цепи Ii и кальнексина экспонируются внутрь везикул (эндосом или фаголизосом) и только здесь, связавшись с пептидным Аг, принимают необходимую конформацию для дальнейшей экспрессии на мембране клетки. Таким образом, молекулы MHC-II осуществляют представление Аг при развитии иммунных реакций на внеклеточные инфекции. Главную роль в этих реакциях играют CD4+ T-лимфоциты, распознающие Аг в комплексе с MHC-II.

Суперантигены

В ходе эволюции инфекционные микроорганизмы «научились» синтезировать так называемые суперантигены, которые способны присоединяться к молекулам MHC-II без процессинга в АПК и связываться с V-областью β-цепи TCR. Такое связывание вызывает поликлональную активацию 2-20% периферических CD4 + T-лимфо- цитов, что ведёт, с одной стороны, к общей интоксикации организма, с другой - к быстрой гибели активированных T-лимфоцитов путём апоптоза и, следовательно, к иммунодефициту. Например, клиническая картина пищевых отравлений обусловлена главным образом действием энтеротоксинов стафилококков на T-лимфоциты.

Иммунодефицит при ВИЧ-инфекции также в значительной мере объясняется лимфотоксическим действием суперантигенов ВИЧ.

Антигенпредставляющие молекулы CD1

За пределами MHC имеются гены, кодирующие Аг-представляющие молекулы (например, гены кластера CD1: CD1a, CD1b, CD1c, CD1d, CD1e). Продукты этих генов - гетеродимеры (состоят из α-цепи и β2-микроглобулина), они способны связывать и представлять T-лимфоцитам небелковые Аг (например, миколевую кислоту и липоарабиноманнан оболочки микобактерий). Эти молекулы-гетеродимеры конститутивно экспрессированы на ДК и B-лимфоцитах, а также на тимоцитах и энтероцитах. Аг в комплексе с CD1 распознают Tγδ лимфоциты и цитотоксические Tαβ, TCR которых кодируется сегментом Va24. Их фенотип: либо CD4 - /CD8 - , либо CD8 + .

АНТИГЕНПРЕДСТАВЛЯЮЩИЕ КЛЕТКИ

Молекулы MHC контролируют иммунный ответ. Так, Аг MHC-II участвуют в представлении Аг T-клеткам (рис. 7-2, см. также рис. 7.3) и во взаимодействии T- и B-лимфоцитов. Аг MHC-I и MHC-II связываются поверхностно-клеточными дифференцировочными

маркёрами CD (MHC-I с CD8, MHC-II с CD4).

Рис. 7.2. Распознавание антигена рецептором T-лимфоцита. Каждый Аг MHC состоит их разных цепей - α и β. При помощи рецептора T-лимфоцита T-клетка распознает Аг, но только находящийся в комплексе с молекулой MHC. В случае T- хелпера в процессе также участвует CD4, который свободным концом связывается с молекулой MHC. Распознаваемый T-клеткой Аг имеет два участка: один взаимодействует с молекулой MHC, другой (эпитоп) связывается с рецептором T-лимфоцита. Подобный же тип взаимодействия, но с участием CD8, характерен для процесса распознавания цитотоксическим T-лимфоцитом Аг, связанного с молекулой MHC класса I.

Профессиональные Аг-представляющие клетки. Молекулы MHCII экспрессированы только на определённых клетках, которые называют профессиональными АПК. Таких клеток у человека 3 типа: дендритные клетки костномозгового происхождения (ДК), B- лимфоциты и макрофаги. На их мембранах, помимо молекул MHCII и -I, присутствуют все корецепторные молекулы и цитокины, необходимые для активации T-лимфоцита к иммунному ответу. Эндотелий тоже выполняет функции АПК, но особого предназначения. Вероятно, экспрессия комплексов «пептидные Аг-MHC» на клетках эндотелия является тем специфическим сигналом, который привлекает иммунные лимфоциты из циркулирующей крови в очаг поражения (обеспечивает Аг-специфичный хоминг).

Характеристика разных АПК представлена в табл. 7.1.

Таблица 7.1. Свойства профессиональных антигенпредставляющих клеток

Дендритные клетки

Из всех клеток, имеющих определение «дендритные» (обозначающее лишь «клетки с отростками»), к профессиональным АПК относят только клетки костномозгового происхождения. Такие клетки широко распространены в организме. Их много в покровных тканях (клетки Лангерганса в коже), лимфоидных органах. Если у B-лимфоцитов и

макрофагов есть и иные (причём главные для них) функции - продукция иммуноглобулинов у B-лимфоцитов, фагоцитоз и «переваривание» у макрофагов, - то у дендритных клеток нет других функций, кроме представления Аг и подачи костимулирующих сигналов к лимфоцитам.

Разновидности ДК. Вероятно, имеется 2 разновидности дендритных

♦ миелоидные (ДК 1) происходят из моноцитов. Их, вероятно, можно рассматривать как разновидность макрофагов, специализирующихся на представлении Аг T-лимфоцитам;

♦ лимфоидные (ДК 2) происходят от общей лимфоидной клеткипредшественницы, из которой развиваются также T- и B-лим- фоциты, NK.

Маркёры предшественников лимфоидных ДК: экспрессия ИЛ-3Rα (варианта Рц для ИЛ-3) и одного из двух иммуноглобулиноподобных Рц - ILT3 + или ILN1 - .

Для ДК 2 характерны маркёры лимфоцитов (CD2, CD5, CD7, мРНК α-цепи пре-TCR).

Эндоцитоз. ДК активно и непрерывно поглощают вещества из окружающей среды. В отсутствие патогена ДК поглощают вещества собственных тканей и представляют этот материал T-лимфоцитам без корецепторного стимула. В результате иммунное воспаление в отношении собственных тканей не развивается и поддерживается состояние иммунологической толерантности.

Активация. ДК активируются при проникновении в организм какого-либо патогена, ДК распознают патоген при помощи TOLL- подобных Рц.

♦ На ДК 1 (как и на макрофагах) присутствуют Рц для маннозы, Рц для ЛПС, Рц TLR2 и TLR4, распознающие продукты грамотрицательных и грамположительных бактерий.

♦ На лимфоидных ДК (ДК 2) присутствуют Рц TLR7 и TLR9 (распознают вирусную и бактериальную ДНК), а также особый лектиновый Рц (связывает, например, вирус гриппа).

Иммунологический синапс. Активированные патогеном ДК мигрируют из покровных тканей в региональные лимфоидные органы (в частности, в паракортикальные зоны лимфатических узлов), где и представляют T-лимфоцитам Аг вместе с корецепторными молекулами B7.1, B7.2 и CD40. Выстраивание такого межклеточного - иммунологического - синапса (рис. 7.3) - обязательное условие начала развития иммунного ответа.

Рис. 7.3. Иммунологический синапс между T-лимфоцитом и антигенпредставляющей клеткой.

Минимальный набор взаимодействий, необходимых для начала развития иммунного ответа: связь агрегированных TCR с комплексами пептид-MHC; связь корецептора CD4 (или CD8) с MHC; связь CD40 с CD40L; связь B7 с CD28; связи молекул адгезии (ICAM, LFA); взаимодействия цитокинов (IL) с Рц для цитокинов (ILR).

Взаимодействие T- и B-лимфоцитов

При первичном иммунном ответе единственные эффективные АПК для T-лимфоцитов - ДК. Но в случае активации T-лимфоцита Аг, представленным ДК, в иммунный ответ будут вовлекаться и рядом расположенные B-лимфоциты, которым тоже «найдётся», что распознать в сложившемся микроокружении. При этом возможны два варианта взаимодействия T- и B-лимфоцитов.

B-лимфоциты своим иммуноглобулиновым Рц связывают растворимый Аг, поглощают его эндоцитозом, подвергают внутри себя процессингу и экспонируют на поверхность фрагменты Аг в составе комплексов с молекулами MHC-II и MHC-I. TCR T- лимфоцита связывает Аг на поверхности B-лимфоцита, выступая в качестве АПК; кроме того, устанавливаются все необходимые и достаточные корецепторные взаимосвязи между T- и B-лимфоци- тами (табл. 7.2). Такое взаимодействие происходит в T-зависимых зонах периферической лимфоидной ткани в начале развития иммунного ответа.

B-лимфоцит распознаёт свой Аг, но недалеко окажется T-лимфо- цит, распознавший Аг на другой АПК и активированный взаимодействием с этой другой АПК. В таком случае T-B-взаимодействие может быть более «прохладным» и ограничиться взаимодействием цитокинов T-лимфоцита с Рц для этих цитокинов на B-лимфо-

ците, а взаимодействие мембранных молекул между ними может в какой-то мере наступать или не наступать (по крайней мере в первичном иммунном ответе). Но при вторичном иммунном ответе обязательно происходит взаимодействие мембранной молекулы B-лимфоцита CD40 с мембранной молекулой T-лимфоцита CD40L (кроме T-лимфоцитов, CD40L обнаружен пока только на тучных клетках), так как без этого взаимодействия, как показывает опыт, не происходит переключение класса иммуноглобулинов с IgM на другие, а вторичный ответ B2-лимфоцитов характеризуется обязательным переключением класса иммуноглобулинов с IgM на IgG, или IgE. Эти T-B-взаимодействия происходят уже на территории B-клеточных зон - в фолликулах лимфоидных органов.

Таблица 7.2. T-B-взаимодействие (при условии, что B-лимфоцит выполняет роль антигенпредставляющей клетки)

факторы, определяющие иммунное отклонение

Дендритные клетки в качестве АПК не только обеспечивают саму возможность развития лимфоцитарного иммунного ответа (или возникновение иммунологической толерантности), но и определяют направление иммунного отклонения T-лимфоцитов, а значит, и тип иммунного ответа.

Характер активации АПК зависит от биохимических характеристик и дозы патогена, его биологических свойств и путей попадания в организм. Получается следующая последовательность событий:

* Различные патогены по-разному связываются с разными АПК, по-разному процессируются в АПК и по-разному активируют АПК.

** По-разному активированные АПК продуцируют различные цитокины, предназначенные для воздействия на T-лимфоциты. Кроме того, концентрации Аг на АПК могут значительно различаться.

*** Таким образом, и Аг, и цитокиновый сигнал со стороны АПК на T-лимфоцит определяют направление дифференцировки иммунного T-лимфоцита. **** Дифференцированные иммунные T-лимфоциты по-разному индуцируют различные варианты иммунного воспаления в тканях.

Примечания. PRR (Pattern Recognition Receptors) - Рц, распознающие молекулярную мозаику («узор») на поверхности патогена; TOLL (от имени гена Toll у Drosophila melanogaster) - Рц.

Иммунное воспаление типа I

Условия развития иммунного воспаления типа I (зависимого от Th1, CD8 + ЦТЛ). При внутриклеточных инфекциях - вирусных и ряде бактериальных - свойства патогена (в том числе его проникающая способность) таковы, что на АПК - дендритных клетках

(ДК) - создаётся высокая концентрация патогенного материала. Связывание CD40L на мембране T-лимфоцита с CD40 на ДК является для последней сигналом к продукции некоторых интерлейкинов и интерферонов. Интерлейкин-12

Миелоидные ДК продуцируют ИЛ-12 (быстро, в большом количестве, но непродолжительное время - до суток) и TNFa, стимулируя T-лимфоциты к продукции ИФНу.

Лимфоидные ДК продуцируют ИЛ-12 в меньших количествах (в 100-1000 раз), по сравнению с миелоидными ДК, зато более продолжительное время (несколько суток).

Макрофаги. ИЛ-12 продуцируют также макрофаги и нейтрофилы на стадии доиммунного воспаления.

T-лимфоцит. На T-лимфоците, TCR которого связал Аг с высокой авидностью, устойчиво экспрессируется Рц для ИЛ-12, содержащий β2-субъединицу (экспрессия этой субъединицы специфична именно для Th1).

Интерфероны

Лимфоидные ДК сразу после распознавания патогена (ещё до попадания в лимфатический узел) начинают активно продуцировать ИФН типа I (ИФНа и β), которые, с одной стороны, аутокринно стимулируют созревание ДК, с другой -индуцируют продукцию T-лимфоцитами ИФНу и ИЛ-10 (а не одного только ИФНу, как ИЛ-12 миелоидных Дк).

ИФНу и ИФНа - кофакторы для дифференцировки Th1, индуцируемой ИЛ-12. Его источником, помимо Th1, являются активированные CD8+ T-лимфоциты, т.е. лимфоциты CD8+ вносят свой вклад в дифференцировку CD4+ T-лимфоцитов в Th1.

ИЛ-10 ингибирует дифференцировку и подавляет активность Th1 (возможно, не прямо, а через подавление активности макрофагов и соответственно из-за недостатка ИЛ-12).

Таким образом, большая доза Аг и достаточные количества ИЛ-12 - два необходимых и, возможно, достаточных условия для индукции дифференцировки T-лимфоцитов в продуцентов ИФНу, т.е. CD4+ Th1.

Иммунное воспаление типа II

Условия развития иммунного воспаления типа II (Th2-зависимого).

Такой вариант иммунного ответа направлен на «перехват» растворимых компонентов патогенов (токсинов, аллергенов, химиопрепаратов), а также крупных инвазивных патогенов - гельминтов,

которые не могут быть фагоцитированы макрофагами из-за своих размеров. Растворимые патогены в низких концентрациях могут быть связаны только растворимыми же контрреагентами - АТ, поэтому в качестве АПК выступают B-лимфоциты и лимфоидные ДК. При этом внутри АПК патогены не преумножаются и экспрессируются на мембрану в комплексах Аг+MHC в малых количествах. Интерлейкин-4

Т4-лимфоциты, не получившие стимула от ИЛ-12, экспрессируют молекулу OX40. Лигандом для неё является OX40L на мембране активированных ДК и B-лимфоцитов.

Взаимодействие OX40-OX40L индуцирует продукцию в T-лимфо- ците ИЛ-4 и экспрессию на этой клетке Рц для особого хемокина blr-1, который обеспечивает миграцию данного лимфоцита на территорию лимфоидных фолликулов внутри лимфатического узла (т.е. в B-клеточную зону, где анатомически локализованы дальнейшие Т-B-взаимодействия).

Возможно, лимфоидные ДК и B-лимфоциты и сами способны к продукции ИЛ-4.

ИЛ-4 (и, возможно, его «дублёр» ИЛ-13) аутокринно стимулирует дифференцировку CD4+ T-лимфоцитов в Th2. Интерлейкин-5

При физиологически «правильном», т.е. потенциально защитном иммунном ответе на гельминтов (помимо CD4+ T-лимфоцитов - продуцентов ИЛ-4 ) дифференцируется субпопуляция CD4+ T-лимфоцитов, продуцирующих ИЛ-5.

ИЛ-5 поддерживает эозинофилопоэз и активирует зрелые эозинофилы. Это единственный известный эффекторный механизм, убивающий гельминтов, которые проникали в ткани внутренней среды организма.

Гистамин. Кишечных гельминтов организм «изгоняет» также с участием IgE, индуцирующим дегрануляцию тучных клеток в слизистой оболочке кишки. Выбрасываемый в ткани гистамин инициирует констрикцию гладких мышц стенки кишки, т.е. активную перистальтику и выброс гельминтов.

Апоптоз. Для Th2 характерна экспрессия ещё одной мембранной молекулы - CD30. Взаимодействие её с лигандом CD30L, экспрессированным на B-лимфоцитах, эозинофилах, эпителии мозговой зоны тимуса и клетках-предшественницах миелопоэза в костном мозге, сначала активирует жизнедеятельность T-лимфоцита, а затем индуцирует его апоптоз.

Антигены гистосовместимости - это гликопротеины, существующие на поверхности всех клеток. Первоначально были определены как главные антигены-мишени в реакциях на трансплантат. Пересадка ткани взрослого донора особи того же вида (аллотрансплантация) или иного вида (ксенотрансплантация) приводит обычно к ее отторжению. Эксперименты по пересадке кожи между разными линиями мышей показали, что отторжение трансплантата обусловлено иммунной реакцией на чужеродные антигены, находящиеся на поверхности его клеток. Позднее было показано, что в этих реакциях участвуют Т-клетки. Реакции направлены против генетически «чужеродных» вариантов гликопротеинов клеточной поверхности, получивших название молекул гистосовместимости (т.е. совместимости тканей).

Главные молекулы гистосовместимости - семейство гликопротеинов, кодируемое генами, составляющими главный комплекс гистосовместимости (МНС - major histocompatibility complex ). В пределах МНС локализованы гены, контролирующие главные трансплантационные антигены и гены, определяющие интенсивность иммунного ответа на тот или иной конкретный антиген, - так называемые Ir-гены (immune response ). Молекулы МНС имеются на поверхности клеток всех высших позвоночных. Впервые они были найдены у мышей и названы антигенами Н2 (histocompatibility-2 ). У человека они носят название HLA (лейкоцитарных, human leucocyte-associated ), так как были первоначально обнаружены на лейкоцитах.

Существует два основных класса молекул МНС, каждый из которых представляет собой набор гликопротеинов клеточной поверхности. Молекулы МНС класса I экспрессируются практически на всех клетках, молекулы класса II - на клетках, участвующих в иммунных ответах (лимфоцитах, макрофагах). Молекулы класса I узнаются цитотоксическими Т-клетками (киллерами), которые должны взаимодействовать с любой клеткой организма, оказавшейся зараженной вирусом, тогда как молекулы класса II узнаются Т-хелперами (Тх), которые взаимодействуют в основном с другими клетками, участвующими в иммунных ответах, такими как В-лимфоциты и макрофаги (антигенпредставляющие клетки).

Согласно клонально-селекционной теории иммунитета , в организме существуют многочисленные группы (клоны) лимфоцитов, генетически запрограммированные реагировать на один или несколько антигенов. Поэтому каждый конкретный антиген оказывает избирательное действие, стимулируя только те лимфоциты, которые имеют сродство к его поверхностным детерминантам.

При первой встрече с антигеном (т.н. первичный ответ ) лимфоциты стимулируются и подвергаются трансформации в бластные формы, которые способны к пролиферации и дифференцировке в иммуноциты. В результате пролиферации увеличивается число лимфоцитов соответствующего клона, «узнавших» антиген. Дифференцировка приводит к появлению двух типов клеток - эффекторных и клеток памяти . Эффекторные клетки непосредственно участвуют в ликвидации или обезвреживании чужеродного материала. К эффекторным клеткам относятся активированные лимфоциты и плазматические клетки. Клетки памяти - это лимфоциты, возвращающиеся в неактивное состояние, но несущие информацию (память) о встрече с конкретным антигеном. При повторном введении данного антигена они способны обеспечивать быстрый иммунный ответ большей интенсивности (т.н.вторичный ответ ) вследствие усиленной пролиферации лимфоцитов и образования иммуноцитов.

В зависимости от механизма уничтожения антигена различают клеточный иммунитет и гуморальный иммунитет.

При клеточном иммунитете эффекторными клетками являются цитотоксические Т-лимфоциты, или лимфоциты-киллеры (убийцы). Они непосредственно участвуют в уничтожении чужеродных клеток других органов или патологических собственных (например, опухолевых) клеток, и выделяют литические вещества. Такая реакция лежит в основе отторжения чужеродных тканей в условиях трансплантации или при действии на кожу химических (сенсибилизирующих) веществ, вызывающих повышенную чувствительность (т.н. гиперчувствительность замедленного типа) и другие реакции.

При гуморальном иммунитете эффекторными клетками являются плазматические клетки, которые синтезируют и выделяют в кровь антитела.

Некоторые термины из практической медицины:

· агаммаглобулинемия (agammaglobulinaemia ; а- + гаммаглобулины + греч. haima кровь; син.: гипогаммаглобулинемия, синдром дефицита антител) -- общее название группы болезней, характеризующихся отсутствием или резким снижением уровня иммуноглобулинов в сыворотке крови;

· аутоантигены (ауто- + антигены) -- собственные нормальные антигены организма, а также антигены, возникающие под действием различных биологических и физико-химических факторов, по отношению к которым образуются аутоантитела;

· аутоиммунная реакция -- иммунная реакция организма на аутоантигены;

· аллергия (allergia ; греч. allos другой, иной + ergon действие) -- состояние измененной реактивности организма в виде повышения его чувствительности к повторным воздействиям каких-либо веществ или к компонентам собственных тканей; в основе аллергии лежит иммунный ответ, протекающий с повреждением тканей;

· иммунитет активный иммунитет, возникающий в результате иммунного ответа организма на введение антигена;

· Основными клетками, осуществляющими иммунные реакции, являются Т- и В-лимфоциты (и производные последних – 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 дифференцировке получают функциональные и морфологические признаки (наличие маркеров, поверхностных рецепторов), выявляемые иммунологическими методами. 0-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 (отсюда их название), поступают в кровь и лимфу и заселяют Т-зоны в периферических органах иммунной системы - лимфатических узлах (глубокая часть коркового вещества), селезенке(периартериальные влагалища лимфоидных узелков), 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, образование из них плазмоцитов и продукцию иммуноглобулинов (Ig). Tx имеют поверхностные рецепторы, которые связываются с белками на плазмолемме В-клеток и макрофагов, стимулируя Тх и макрофаги к пролиферации, продукции интерлейкинов (пептидных гормонов), а В-клетки - к продукции антител.

· Таким образом, главной функцией Тх является распознавание чужеродных антигенов (представляемых макрофагами), секреция интерлейкинов, стимулирующих В-лимфоциты и другие клетки для участия в иммунных реакциях.

· Снижение в крови числа Тх ведет к ослаблению защитных реакций организма (эти лица более подвержены инфекциям). Отмечено резкое снижение числа Тх у лиц, инфицированных вирусом СПИДа.

· Тс способны ингибировать активность Тх, В-лимфоцитов и плазмоцитов. Они участвуют в аллергических реакциях, реакциях гиперчувствительности. Тс подавляют дифференцировку В-лимфоцитов.

· Одной из основных функций Т-лимфоцитов является продукция цитокинов , которые оказывают стимулирующее или тормозящее влияние на клетки, участвующие в иммунном ответе (хемотаксические факторы, макрофаги ингибирующий фактор - МИФ, неспецифические цитотоксические вещества и др.).

· Натуральные киллеры . Среди лимфоцитов в крови, кроме вышеописанных Тц, выполняющих функцию киллеров, имеются так называемые натуральные киллеры (Нк, NK ), которые также участвуют в клеточном иммунитете. Они образуют первую линию защиты против чужеродных клеток, действуют немедленно, быстро разрушая клетки. Нк в собственном организме разрушают опухолевые клетки и клетки, инфицированные вирусом. Тц образуют вторую линию защиты, так как для их развития из неактивных Т-лимфоцитов требуется время, поэтому они вступают в действие позже Нк. Нк - это большие лимфоциты диаметром 12-15 мкм, имеют дольчатое ядро и азурофильные гранулы (лизосомы) в цитоплазме.

· 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.

При первой пересадке сердца человека, сделанной в 1967 г. К. Барнардом, и сотнях последующих хирурги столкнулись с проблемой отторжения трансплантата. Оказалось, что главная трудность заключается не в технике операции, которая сейчас разработана достаточно хорошо, а в несовместимости тканей, обусловленной иммунологическими механизмами. Так, у челове­ка выживание трансплантатов реципиентов, взятых от случайно­го донора, составляет 10,5 дня, тогда как трансплантаты, обме­ненные между однояйцовыми близнецами (изотрансплантаты), приживаются. Это происходит благодаря наличию на поверхнос­ти клеток антигенов, называемых трансплантационными антиге­нами или антигенами гистосовместимости. Большинство транс­плантационных антигенов расположены на лейкоцитах, но они имеются и на всех других ядросодержащих клетках (клетках кожи, легких, печени, почек, кишечника, сердца и т. д.). Гены, кодирующие эти антигены, называются генами тканевой совмес­тимости. Система генов, контролирующая трансплантационные антигены лейкоцитов, названа главным комплексом гистосов­местимости (англ. Major Histocompatibility complex - МНС). Гены гистосовместимости кодоминантны.

Эффективность трансплантации зависит не только от лейко­цитарных и эритроцитарных антигенов, но и от минорной систе­мы гистосовместимости. Трансплантаты между монозиготными близнецами приживаются. Однако у братьев и сестер при совпа­дении по МНС-гаплотипам, но несовпадении по минорным сис­темам гистосовместимости происходит отторжение транспланта­тов кожи.

После иммуноглобулинов и рецепторов Т-клеток белки глав­ного комплекса гистосовместимости самые разнообразные из всех белков. Различают два класса белков МНС. Белки класса I находятся на поверхности почти всех клеток. Молекула белка состоит из двух полипептидных цепей: большой и малой. Белки

МНС класса II имеются на поверхности некоторых клеток (В-" лимфоциты, макрофаги, специализированные эпителиальные., клетки), а их молекула состоит из примерно равных полипептид-* ных цепей. Белки МНС имеют некоторое сходство с иммуногло­булинами. Основная роль белков МНС состоит не в отторжении чужой ткани, а в направлении реакции Т-клеток на антиген. Цитотоксические Т-клетки могут узнавать антиген, если он расположен вместе с белками МНС класса I на поверхности одной клетки. Т-хелперы узнают антиген в комбинации с белками МНС класса П. Такое двойное стимулирование называется МНС-о граничением. Впервые главную систему тканевой совместимости мыши Н-2 открыл П. Горер в 1936 г. Кроме Н-2 найдено много локусов тканевой совместимости, расположенных во всех хромосомах.

В 1980 г. Д. Снелл, Ж. Доссе и Б. Бенацерафф получили Но­белевскую премию за «различные аспекты исследования, привед­шего к современному пониманию системы генов гистосовмести­мости человека». Д. Снелл сформулировал основные генетичес­кие законы совместимости тканей и получил данные о тонком строении локуса Н-2 у мышей.

Система Н-2 довольно хорошо изучена, поэтому она служит хорошей моделью для исследования МНС у других видов живот­ных. Комплекс Н-2 включает несколько тесно сцепленных локу­сов длиной 0,35 сМ, расположенных в 17-й хромосоме. Ком­плекс Н-2 разделен на пять областей: К, I, S, G, D (рис. 56).

На цитоплазматических мембранах практи­чески всех клеток макроорганизма обнаружива­ются антигены гистосовместимости . Большая часть из них относится к системе главного ком­ плекса гистосовместимости , или МНС (аббр. от англ. Main Hystocompatibility Complex ).

Антигены гистосовместимости играют ключевую роль в осуществлении специфичес­кого распознавания «свой-чужой» и индук­ции приобретенного иммунного ответа. Они определяют совместимость органов и тканей при трансплантации в пределах одного вида, генетическую рестрикцию (ограничение) иммунного реагирования и другие эффекты.

Большая заслуга в изучении МНС, как яв­ления биологического мира, принадлежит Дж. Доссе, П. Догерти, П. Гореру, Г. Снеллу, Р. Цинкернагелю, Р. В. Петрову, ставшим ос­новоположниками иммуногенетики.

Впервые МНС был обнаружен в 60-х годах XX в. в опытах на генетически чистых (инбредных) линиях мышей при попытке межлинейной пе­ресадки опухолевых тканей (П. Горер, Г. Снелл). У мышей этот комплекс получил название Н-2 и был картирован в 17-й хромосоме.

У человека МНС был описан несколько позже в работах Дж. Доссе. Его обозначи­ли как HLA (аббр. от англ. Human Leukocyte Antigen ), так как он ассоциирован с лейкоци­тами.

Биосинтез HLA определяется генами , локализованными сразу в нескольких локусах короткого плеча 6-й хромосомы.

МНС имеет сложную структуру и высокую полиморфность. По химической природе анти­гены гистосовметимости представляют собой гликопротеиды, прочно связанные с цитоплаз матической мембраной клеток . Их отдельные фрагменты имеют структурную гомологию с молекулами иммуноглобулинов и поэтому от­носятся к единому суперсемейству.

Различают два основных класса молекул МНС .

Условно принято, что МНС I класса индуцирует преиму­щественно клеточный иммунный ответ.

МНС II класса- гуморальный.

Основные классы объединяют множество сходных по структуре антигенов, которые кодируются множеством аллельных генов. При этом на клетках индиви­дуума могут экспрессироваться не более двух разновидностей продуктов каждого гена МНС, что важно для поддержания популяционной гетерогенности и выживания как отдельной особи, так и всей популяции в целом.

МНС I класса состоит из двух нековалентно связанных полипептидных цепей с разной молекулярной массой: тяжелой альфа-цепи и легкой бета-цепи. Альфа-цепь имеет внеклеточный участок с доменным строением (al-, a2- и аЗ-домены), трансмембранный и цитоплазматический. Бета-цепь представляет собой бета-2-микроглобулин, который «нали­пает» на аЗ-домен после экспрессии альфа-це­пи на цитоплазматической мембране клетки.

Альфа-цепь обладает высокой сорбционной способностью по отношению к пептидам. Это свойство определяется al- и а2-домена­ми, формирующими так называемую «щель Бьоркмана» - гипервариабельный участок, ответственный за сорбцию и презентацию молекул антигена. «Щель Бьоркмана» МНС I класса вмещает нанопептид, который в та­ком виде легко выявляется специфическими антителами.

Процесс формирования комплекса «МНС I класса-антиген» протекает внутриклеточно непрерывно .

В его состав включаются любые эндогенно синтезированные пептиды, в том числе вирусные. Комплекс изначально соби­рается в эндоплазматическом ретикулуме, куда при помощи особого белка, протеосомы, пере­носятся пептиды из цитоплазмы. Включенный в комплекс пептид придает структурную ус­тойчивость МНС I класса. В его отсутствие функцию стабилизатора выполняет шаперон (калнексин).

Для МНС I класса характерна высокая ско­рость биосинтеза - процесс завершается за 6 часов.

Этот комплекс экспрессируются на поверхности практически всех клеток, кроме эритроцитов (в безъядерных клетках отсутс­ твует биосинтез) и клеток ворсинчатого трофобласта («профилактика» отторжения пло­да). Плотность МНС I класса достигает 7000 молекул на клетку, и они покрывают около 1 % ее поверхности. Экспрессия молекул заметно усиливается под влиянием цитокинов, напри­мер γ-интерферона.

В настоящее время у человека различают более 200 различных вариантов HLAI класса. Они кодируются генами, картированными в трех основных сублокусах 6-й хромосомы и наследуются и проявляются независимо: HLA-A, HLA-B и HLA-C. Локус А объединяет более 60 вариантов, В - 130, а С - около 40.

Типирование индивидуума по HLA I класса проводится на лимфоцитах серологическими методами - в реакции микролимфоцитолиза со специфическими сыворотками. Для диагнос­тики используют поликлональные специфи­ческие антитела, обнаруживаемые в сыворотке крови многорожавших женщин, пациентов, получавших массивную гемотрансфузионную терапию, а также моноклональные.

Учитывая независимое наследование генов сублокусов, в популяции формируется беско­нечное множество неповторяющиеся комби­наций HLAI класса. Поэтому каждый человек строго уникален по набору антигенов гистосовместимости, исключение составляют только однояйцовые близнецы, которые абсолютно похожи по набору генов.

Основная биологи­ ческая роль HLA I класса состоит в том, что они определяют биологическую индивидуаль­ ность («биологический паспорт») и являются маркерами «своего» для иммунокомпетентных клеток . Заражение клетки вирусом или мутация изменяют структуру HLAI класса. Содержащая чужеродные или модифицированные пептиды молекула МНС I класса имеет нетипичную для данного организма структуру и является сиг­налом для активации Т-киллеров (СО8 + -лим- фоциты). Клетки, отличающиеся по I классу, уничтожаются как чужеродные.

МНС 1 – для облегчения распознавания внутриклеточной инфекции.

В структуре и функции МНС II класса есть ряд принципиальных отличий.

Во-первых, они имеют более сложное строение. Комплекс об­разован двумя нековалентно связанными по­липептидными цепочками (альфа-цепь и бета-цепь), имеющими сходное доменное строение. Альфа-цепь имеет один глобуляр­ный участок, а бета-цепь - два. Обе цепи как трансмембранные пептиды состоят из трех участков - внеклеточного, трансмембранного и цитоплазматического.

Во-вторых, «щель Бьоркмана» в МНС II клас­са образована одновременно обеими цепочками. Она вмещает больший по размеру олигопептид (12-25 аминокислотных остатков), причем пос­ледний полностью «скрывается» внутри этой щели и в таком состоянии не обнаруживается специфическими антителами.

В-третьих, МНС II класса включает в себя пептид, захваченный из внеклеточной среды путем эндоцитоза, а не синтезированный са­мой клеткой.

В-четвертых, МНС II класса экспресси руется на поверхности ограниченного числа клеток : дендритных, В-лимфоцитах, Т-хел-перах, активированных макрофагах, тучных, эпителиальных и эндотелиальных клетках. Обнаружение МНС II класса на нетипичных клетках расценивается в настоящее время как иммунопатология.

Биосинтез МНС II класса протекает в эндоплазматическом ретикулуме, образующий­ся димерный комплекс затем встраивается в цитоплазматическую мембрану. До включе­ния в него пептида комплекс стабилизируется шапероном (калнексином). МНС II класса экспрессируется на мембране клетки в течение часа после эндоцитоза антигена. Экспрессия комплекса может быть усилена γ-интерферо­ном и снижена простагландином Е г

По имеющимся данным, человеческому организму свойственен чрезвычайно высо­кий полиморфизм HLA II класса, который в большей степени определяется особенностя­ми строения бета-цепи. В состав комплекса входят продукты трех основных локусов: HLA DR, DQ и DP. При этом локус DR объединяет около 300 аллельных форм, DQ - около 400, a DP - около 500.

Наличие и тип антигенов гистосовместимости II класса определяют в серологи­ческих (микролимфоцитотоксический тест) и клеточных реакциях иммунитета (сме­шанная культура лимфоцитов, или СКЛ). Серологическое типирование МНС II класса производят на В-лимфоцитах с использо­ванием специфических антител, обнаружи­ваемых в сыворотке крови многорожавших женщин, пациентов, получавших массивную гемотрансфузионную терапию, а также син­тезированных методами генной инженерии. Тестирование в СКЛ позволяет выявить ми­норные компоненты МНС II класса, не опре­деляемые серологически. В последнее время все чаще применяют ПЦР.

Биологическая роль МНС II класса чрез­вычайно велика. Фактически этот комплекс участвует в индукции приобретенного им­ мунного ответа. Фрагменты молекулы анти­гена экспрессируются на цитоплазматической мембране особой группы клеток, которая получила название антигенпрезентирующих клеток (АПК). Это еще более узкий круг сре­ди клеток, способных синтезировать МНС II класса. Наиболее активной АПК считается дендритная клетка, затем - В-лимфоцит и макрофаг.