Позитивная и негативная селекция т лимфоцитов. Центральная толерантность т-лимфоцитов. Развитие В клеток в костном мозге

Суть клонально-селекционной теории Ф.Бернета заключается в том, что в процессе созревания лимфоцитов происходит строгая выбраковка клеток по следующим признакам:

Неспособность к распознаванию рецепторов МНС 1 и МНС 2 клеток собственного организма;

Способность к распознаванию собственных антигенов, презентируемых на МНС 1 и МНС 2.

Клетки, имеющие вышеперечисленные признаки, подлежат уничтожению. Остальные лимфоциты продолжают дифференцировку и становятся родоночальниками клонов – групп лимфоцитов, имеющих антигенраспознающий рецептор одинаковой специфичности.

Селекция т-лимфоцитов

Незрелые T-лимфоциты мигрируют из костного мозга в кору тимуса и начинают интенсивно делиться. В коре тимуса в процессе контакта с эпителиальными клетками тимуса, которые экспрессируют и MHC I и MHC II молекулы осуществляется позитивная селекция. Лимфоциты, способные взаимодействовать с молекулами МНС, получают позитивный стимул - сигнал к размножению, а клетки неспособные взаимодействовать с МНС получают негативный сигнал к самоликвидации (апоптозу).

Далее прошедшие позитивную селекцию лимфоциты мигрируют в мозговое вещество тимуса и на границе коры и мозгового вещества происходит негативная селекция Т-лимфоцитов. Негативная селекция осуществляется в процессе их взаимодействия с дендритными клетками и макрофагами, которые презентируют собственные антигены организма.

Аутоагрессивные Т-лимфоциты получают сигнал к самоликвидации (негативная селекция), аутотолерантные – продолжают размножаться и покидают мозговое вещество тимуса, расселяются по периферическим органам иммунной системы. Было показано, что в процессе селекции не проходит отбор и погибает около 95% Т-лимфоцитов.

Лимфоциты, располагающиеся в корковом слое тимуса вначале имеют на мембране как CD4, так и CD8 – рецепторы. Далее клетки, распознающие MHC I теряют CD4 и становятся CD8+ , т.е. превращаются в ЦТЛ, а клетки, распознающие MHC II – наоборот, теряют CD8 и превращаются в CD4+, т.е. в Т-хелперы.

Т-лимфоциты, прошедшие дифференцировку и отбор в тимусе называются «наивные» Т-лимфоциты. После встречи с соответствующим антигеном они превращаются в примированные или эффекторные Т-лимфоцитами, готовые воспринимать цитокиновые сигналы к активации.

Селекция в-лимфоцитов

В костном мозге незрелые B-лимфоциты, проходят негативную селекцию. Лимфоциты, способные связывать собственные антигены своим поверхностным антигенраспознающим рецептором IgM, получают сигнал к самоликвидации (апоптозу) и погибают. Прошедшие негативный отбор В-лимфоциты делятся, причем, каждый из них образует группу потомков, клон, обладающих одинаковой специфичностью. Зрелые В-лимфоциты выходят из костного мозга в кровоток и заселяют лимфоидные органы.

Лекция 6. Нарушения иммунитета

К нарушениям иммунитета относятся:

Реакции гиперчувствительности;

Аутоиммунные реакции;

Иммунодефицитные состояния.

Реакции гиперчувствительности. Классификация Джелла и Кумбса – 4 типа реакций гиперчувствительности.

РГЧ 1-го типа.

Астма, сенная лихорадка, экзема, крапивница, пищевая аллергия.

Аллергены: лекарственные вещества, гетерологичная сыворотка, пыльца растений, фекалии микроклещей пыли, пищевые продукты (яйца, молоко, крабы, рыба и др).

Факторы, способствующие проникновению аллергенов в слизистую оболочку являются частицы дизельных выхлопов (ЧДВ), содержащиеся в городской атмосфере.

Наследственная предрасположенность к аллергическим реакциям 1-го типа связана с аллелями HLA-B8 иDR3.

Диагностика: постановка кожных проб.

Лечение: гипосенсибилизация – подкожное введение возрастающих доз аллергена, в результате происходит переключение на преимущественный синтез IgG.

Профилактика: исключение контакта с аллергеном; при необходимости введения гетерологичной лечебной сыворотки – дробное введение по Безредке. Назначение антигистаминных препаратов.

РГЧ 2-го типа – цитотоксические реакции с участием IgGи комплемента. Наблюдаются в случае, если антитела реагируют с антигеном, находящимся на клеточной мембране. При этом к образовавшемуся комплексу присоединяется комплемент, последние фракции которого (С5-С9) называются перфоринами. Белковые молекулы этих фракций встраиваются в клеточную мембрану, образуя крупную пору, через которую в клетку поступает вода. В результате происходит лизис клетки. Этот тип гиперчувствительности может развиться при длительном применении лекарственных преператов, способных адсорбироваться на эритроцитах; пример-антиаритмический препарат квинидин. Примером РГЧ 2-го типа является гемолитическая болезнь новорожденных при резус-конфликте (ретикулоцитоз). Другой пример- тромбоцитопеническая пурпура.

РГЧ 3-го типа связаны с образованием большого количества иммунных комплексов при поступлении в организм большого количества чужеродного белка без предварительной сенсибилизации, например при введении лечебных или профилактических гетерологичных антисывороток. В результате временного дефицита комплемента происходит отложение малых иммунных комплексов в стенках сосудов, суставах, почечных клубочках. После восполнения дефицита комплемента он фиксируется на малых иммунных комплексах (МИК), находящихся в тканях. К образовавшимся большим иммунным комплексам (БИК) мигрируют макрофаги, которые поглощают БИК и выделяют цитокины, вызывающие воспалительную реакцию. Результатом РГЧ 3-го типа является развитие сывороточной болезнм, проявлениями которой являются васкулит, артрит и гломерулонефрит.

РГЧ 3-го типа может проявляться в форме так называемого феномена Артюса. В отличие от сывороточной болезни, феномен Артюса – это бурная местная воспалительная реакция, которая сопровождается некрозом тканей в месте введения антигена. Обязательным условием для развития реакции Артюса является предварительная сенсибилизация организма данным антигеном (чужеродным белком) и наличие в сыворотке крови высокой концентрации антител к этому антигену.

РГЧ 4-го типа происходят с участием цитотоксических лимфоцитов.

Существуют 3 вида РГЧ 3-го типа: контактная, туберкулиновая и гранулематозная.

Контактная гиперчувствительность характеризуется экзематозной реакцией в месте воздействия антигена. Сенсибилизация организма происходит, как правило соединениями никеля, хрома, веществами, входящими в состав моющих средств, т.е гаптенами. Основными АПК при контактной гиперчувствительности являются дендритные клетки кожи – клетки Лангерганса. Реакция контактной гиперчувствительности протекает в 2 стадии: сенсибилизации и проявления. Период сенсибилизации длится около 2-х недель. Гаптен, проникнув в кожу, соединяется с белком. Этот комплекс поглощают дендритные клетки, которые впоследствии презентируют гаптен-белковый комплекс Т-лимфоцитам. В сенсибилизированном организме после повторного контакта с антигеном в течение 48-72 часов происходит миграция Т-лимфоцитов к месту контакта с антигеном и развивается местная воспалительная реакция.

Гиперчувствительность туберкулинового типа. Туберкулин – это фильтрат убитой культуры туберкулезной палочки, содержащий бактериальные антигены. Впервые был получен Р.Кохом.

Реакция гиперчувствительности на туберкулин возникает только у лиц, в организме которых присутствуют живые возбудители туберкулеза. После внутрикожного введения туберкулина к месту введения мигрируют моноциты и сенсибилизированные Т-лимфоциты, которые выделяют цитокины (ФНО-альфа и бета). Цитокины повышают проницаемость сосудистой стенки и в месте введения туберкулина образуется воспалительный инфильтрат, который достигает максимальных размеров через 48 часов.

Гранулематозная гиперчувствительность. Гранулематозные реакции развиваются в тех случаях, когда инфекционный агент остается жизнеспособным в макрофагах, например, при туберкулезе и проказе. Активированный макрофаг, внутри которого находятся живые возбудители, трансформируется в эпителиоидную клетку, которая активно продуцирует цитокины - ФНО. Эпителиоидные клетки сливаются друг с другом, образуя гигантские клетки Лангганса. В центре гранулемы располагаются эпителиоидные клетки, клетки Лангганса и макрофаги. Центр гранулемы окружают Т-лимфоциты. Кнаружи от Т-лимфоцитов находится зона пролиферирующих фибробластов, которые отграничивают зону воспаления от здоровых тканей.

Предшественники, прекоммитированные к развитию в , непрерывно мигрируют от костного мозга в вилочковую железу, однако их число, по-видимому, очень мало. Незрелые предшественники Т-клеток поступают в область коры вилочковой железы, где созревают в функциональные субпопуляции Т-клеток. Особенностью развития тимоцитов является высокая скорость пролиферации.
У человека возможно и экстратимическое созревание Т-клеток , однако для оптимального развития Т-лимфоцитов необходимо наличие неповрежденной вилочковой железы.

Различные стадии развития тимоцита можно определить по изменению экспрессии поверхностных и цитоплазматических молекул, рецепторов цитокинов и состояния реаранжировки генов Т-клеточного рецептора. Т-клеточный рецептор (TCR) распознает только короткие пептиды, которые заполняют полость в молекулах первого или второго класса главного комплекса гистосовместимости (МНС I и II, МНС комплекс у человека обозначается как HLA). Презентация таких пептидов Т-лимфоцитам обеспечивается антигенпредставляющими клетками.

TCR - гетеродимерный комплекс, сформированный при ассоциации а-и бета- или у- и S-субъединиц. Каждая из этих субъединиц кодируется отдельным геном. Т-клетки с рецепторами типов ар и уq являются различными линиями, которые разделяются до начала реаранжировки гена TCR.

Наименее зрелые клетки-предшественники в вилочковой железе экспрессируют антиген CD7. Некоторые из них экспрессируют также CD44. CD44, рецептор для гиалуроновой кислоты, - один из факторов, определяющих перемещение предшественников Т-клеток в вилочковую железу. Из этих предшественников далее образуются CD2+/CD7+ клетки, в цитоплазме которых присутствует CD3. Белковый комплекс CD3 обеспечивает передачу сигналов через TCR.

Пептидные цепи CD3-комплекса начинают синтезироваться на стадии про-Т-лимфоцита, и их экспрессия предшествует появлению на мембране TCR.

Т-лимфоциты уq-линии первыми начинают экспрессировать рецептор CD3, но на них нет молекул CD4 или CD8. Несколько позднее на поверхности клеток, экспрессирующих рецептор типа аb, начинают одновременно экспрессироваться антигены CD4 и CD8. К этому времени заканчивается реаранжировка генов а- и р-цепей, и на поверхности клеток экспрессируется рецепторный комплекс TCR ab/CD3.

По мере того как клетки , экспрессирующие CD4+, CD8+ и TCR (так называемые дважды положительные клетки), проходят от коры к мозговому веществу вилочковой железы, они созревают в CD4+ хелперные или CD8+ цитотоксические Т-клетки. Клетки, которые созревают до стадии CD4+ или CD8+, составляют менее 5% тимоцитов. Эти лимфоциты покидают вилочковую железу и заполняют вторичные лимфоидные ткани (лимфатические узлы, селезенку, лимфоидную ткань, ассоциированную со слизистыми оболочками).

Т-лимфоциты с рецептором уq и CD5+B1-клетки являются функционально аналогичными популяциями, которые развиваются параллельно. Т-клетки с рецептором типа уq найдены в различных тканях, включая селезенку, эпидермис и эпителий слизистой оболочки матки, влагалища и языка. Предполагается, что эта популяция клеток может исполнять роль иммунного надзора в перечисленных тканях.

Формирование комплекса Т-клеточного рецептора и положительная и отрицательная селекция в вилочковой железе

Как и гены иммуноглобулинов, гены Т-клеточного рецептора собираются из различных сегментов, находящихся первоначально в зародышевой конфигурации. Гены Т-клеточного рецептора подвергаются процессу соматической реаранжировки, при которой кодирующие сегменты присоединяются друг к другу, а присутствующие между ними интронные последовательности удаляются. Вариабельность соединений и вставок обеспечивает возникновение различий TCR и приводит к огромному количеству различных последовательностей гипервариабельного участка TCR. Репертуар различных TCR считается даже большим, чем репертуар молекул Ig (по оценкам, репертуар ab-TCR составляет 1015, а для yq-TCR - 1018). В отличие от В-лимфоцитов, Т-лимфоциты не секретируют свои рецепторы.

Дважды позитивный тимоцит проходит через многоступенчатый процесс, известный как тимическая селекция. На первой фазе, называемой положительной селекцией, TCR дважды позитивного тимоцита взаимодействуют с молекулами МНС, которые экспрессируются эпителиальными клетками в коре вилочковой железы. Тимоциты, способные распознавать комплекс антигена с молекулой HLA, ускользают от апоптоза и вступают в дальнейшую дифференцировку, в то время как тимоциты, не способные к такому взаимодействию, погибают.

Поскольку рекомбинации , затрагивающие возникновение TCR, являются случайными, в вилочковой железе могут развиваться и пройти позитивную селекцию Т-клетки, экспрессирующие TCR, специфичные к чужеродным и собственным антигенам. Существует вероятность, что Т-клетки, реактивные к собственным структурам организма, будут взаимодействовать с аутоантигенами в тканях, что может привести к нежелательным аутоиммунным реакциям. Для предотвращения этого дважды положительные клетки подвергаются второй фазе отбора, которая называется негативной селекцией. В ходе этой фазы дважды положительные клетки взаимодействуют с комплексом МНС-пептид, экспрессированным на поверхности дендритной клетки.

Т-клетки , TCR которых взаимодействует с комплексом МНС-пептид с высокой аффинностью, подвергаются апоптозу. В ходе негативной селекции удаляются Т-клетки, экспрессирующие TCR, обладающие реактивностью к собственным антигенам.

Дважды положительные клетки , пережившие негативную селекцию, снижают экспрессию корецепторов CD4 или CD8, что приводит к развитию или CD4+CD8" или CD4"CD8+ (моноположительных) Т-лимфоцитов. При этом Т-лимфоциты, распознающие антигены, представляемые молекулами МНС II класса, сохраняют экспрессию корецептора CD4+, a Т-лимфоциты, распознающие антигены, представляемые молекулами МНС I класса, сохраняют экспрессию корецептора CD8+. Эти клетки покидают вилочковую железу и образуют периферические зрелые CD4+ и CD8+ Т-клетки.

Экспрессия некоторых поверхностных молекул при развитии Т-клеток

Клетки и цитокины, регулирующие развитие Т-клеток

Вилочковая железа состоит из корковой и медуллярной областей, различающихся по количеству тимоцитов и составу стромальных клеток. Стромальные клетки вилочковой железы влияют на развитие тимоцитов как посредством прямых межклеточных взаимодействий, так и секрецией растворимых медиаторов.

Тимоциты и клетки тимического эпителия экспрессируют ряд поверхностных клеточных детерминант, некоторые из которых вовлечены в адгезию этих клеточных популяций друг к другу. Рецептор CD2 на тимоцитах определяет связывание с детерминантой CD58 (LFA-3) и межклеточной адгезионной молекулой-1 (ICAM-1), представленными на клетках тимического эпителия. Взаимодействия между развивающимися лимфоцитами и стромой могут активировать обе популяции. Например, связывание тимоцитов со стромой может стимулировать продукцию ИЛ-1 стромальными клетками и повышать экспрессию рецептора ИЛ-2 на тимоцитах.

ИЛ-7 стимулирует полиферацию тимоцитов, и фактор стволовых клеток увеличивает этот эффект. Эпителиальные клетки вилочковой железы у человека являются источником цитокинов ИЛ- 1а и b, ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-8, колониестимулирующих факторов (Г-КСФ и ГМ-КСФ), лейкозингибирующего фактора (LIF) и TGF-p, а также гормонов тимозина или тимопоэтина, оказывающих влияние на пролиферацию и дифференцировку тимоцитов.

Цитокины , необходимые для развития Т-клеток, могут продуцироваться самими Т-клетками. Тимоциты производят IFN-y, ФНО-а, ИЛ-2, ИЛ-3 и ИЛ-4.

Неспособность к распознаванию рецепторов МНС 1 и МНС 2 клеток собственного организма;

Способность к распознаванию собственных антигенов, презентируемых на МНС 1 и МНС 2.

Селекция т-лимфоцитов

Селекция в-лимфоцитов

Лекция 6. Нарушения иммунитета

К нарушениям иммунитета относятся:

Реакции гиперчувствительности;

Аутоиммунные реакции;

Иммунодефицитные состояния.

Реакции гиперчувствительности. Классификация Джелла и Кумбса – 4 типа реакций гиперчувствительности.

РГЧ 1-го типа.

Астма, сенная лихорадка, экзема, крапивница, пищевая аллергия.

Наследственная предрасположенность к аллергическим реакциям 1-го типа связана с аллелями HLA-B8 иDR3.

Диагностика: постановка кожных проб.

РГЧ 4-го типа происходят с участием цитотоксических лимфоцитов.

Существуют 3 вида РГЧ 3-го типа: контактная, туберкулиновая и гранулематозная.

Основное предназначение T-лимфоцитов - распознавание поверхностных структур собственных клеток организма. Если что-то на поверхности своих клеток будет «раздражать» T-лимфоцит (например, примесь вирусных пептидов), то он постарается организовать уничтожение повреждённой клетки.

В отличие от B-лимфоцитов, T-лимфоциты не продуцируют растворимых форм Аг-распознающих молекул и всегда «работают» собственным «клеточным телом». Более того, большинство T-лим- фоцитов не способны распознавать и связывать растворимые Аг.

Для того чтобы T-лимфоцит «обратил на Аг своё внимание», другие клетки должны каким-то образом пропустить Аг через себя и выставить его на своей мембране в комплексе с MHC-I/II. Это и есть феномен представления Аг T-лимфоциту. Распознавание такого комплекса T-лимфоцитом - двойное распознавание, или MHC-рестрикция T-лимфоцитов.

рецептор для антигена t-лимфоцитов

Антигенраспознающие Рц T-лимфоцитов - TCR-принадлежат к надсемейству иммуноглобулинов (см. рис. 5.1). Выступающий над поверхностью клетки Аг-распознающий участок TCR - гетеродимер (т.е. состоит из двух разных полипептидных цепей) - аналог одного Fab-фрагмента Ig. Известны два варианта TCR, обозначаемые как TCRαβ и TCRγδ; эти варианты различаются составом полипептидных цепей Аг-распознающего участка. Каждый T-лимфоцит несёт только один вариант Рц. Tαβ стали известны раньше и изучены подробнее, чем Tγδ; поэтому строение Рц T-лимфоцитов для Аг удобнее описывать на примере TCRαβ. Полностью трансмембранно расположенный TCR состоит из 8 или 10 (одна или две пары α + β плюс комплекс «2ε + δ + γ + 2ζ») полипептидных цепей (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Рецептор TCR ap T-лимфоцитов для антигена.

Аг-связывающая область рецептора формируется α- и β-цепями; цепи γ, δ, ε (вместе их называют комплексом CD3) необходимы для экспрессии α- и β-цепей, их стабилизации и, вероятно, проведения сигнала внутрь клетки; ζ-цепь, самая «внутриклеточная», обеспечивает проведение сигнала внутрь клетки.

Трансмембранные цепи α и β TCR. Это 2 примерно равновеликие полипептидные цепи - α (молекулярная масса 40-60 тыс., кислый гликопротеин) и β (молекулярная масса 40-50 тыс., нейтральный или основный гликопротеин). Каждая из этих цепей имеет по два гликозилированных домена во внеклеточной части Рц, гидрофобную (положительно заряженную за счёт остатков лизина и аргинина) трансмембранную часть и короткий (из 5-12 остатков АК) цитоплазматический участок. Внеклеточные части обеих цепей соединены одной дисульфидной связью.

♦ V-область. Наружные внеклеточные (дистальные) домены обеих цепей имеют вариабельный АК-состав. Они гомологичны V-об- ласти молекул Ig, это V-область TCR. Именно V-области α- и β-цепей вступают в связь с комплексом «MHC-I/II-пептид».

♦ C-область. Проксимальные домены обеих цепей гомологичны константным областям Ig, это C-области TCR.

♦ Короткий цитоплазматический участок (как α-, так и β-цепи) не может самостоятельно обеспечить проведение сигнала внутрь клетки. Для этого служат 6 дополнительных полипептидных цепей: γ , δ, две ε и две ζ.

Комплекс CD3. Цепи γ, δ, ε (вместе их называют комплексом CD3) необходимы для экспрессии α- и β-цепей, их стабилизации и, вероятно, проведения сигнала внутрь клетки. Комплекс CD3 состоит из внеклеточной, трансмембранной (отрицательно заряженной и

потому электростатически связанной с трансмембранными участками α- и β-цепей) и цитоплазматической частей.

♦ ζ-Цепи соединены между собой дисульфидным мостиком и, будучи по большей частью расположены в цитоплазме, осуществляют проведение сигнала внутрь клетки.

♦ ITAM-последовательности. Цитоплазматические участки полипептидных цепей γ, δ, ε и ζ содержат АК-последовательности ITAM (1 в γ- и δ-цепях, 2 в ε-цепях, 3 в каждой ζ-цепи), которые взаимодействуют с тирозинкиназами цитозоля (активация этих ферментов и составляет начало биохимических реакций по проведению сигнала).

В связывании Аг участвуют ионные, водородные, ван-дер-ваальсовы и гидрофобные силы, конформация Рц при этом существенно изменяется. Каждый TCR потенциально способен связывать порядка 10 5 разных Аг, причём не только родственные по строению (пере- крёстно реагирующие), но и не имеющие гомологии в структуре.

Гены TCR

Гены α-, β-, γ- и δ-цепей (рис. 6.2) гомологичны генам Ig и претерпевают при дифференцировке T-лимфоцитов соматическую рекомбинацию ДНК, что теоретически обеспечивает генерацию порядка 10 16 -10 18 вариантов антигенсвязывающих центров (реально это разнообразие ограничено числом лимфоцитов в организме до 10 9). Гены α-цепи имеют 70-80 V-сегментов, 61 J- и один C-сегмент.

Рис. 6.2. Гены α- и β-цепей рецептора T-лимфоцитов для антигена.

Гены β-цепи содержат 52 V-сегмента, 2 D-сегмента, 13 J-сегментов, и 2 С-сегмента.

Гены δ-цепи. Между V- и J-сегментами α-цепи расположены гены D-, J- и С-сегментов δ-цепи TCRγδ. V-сегменты δ-цепи «вкраплены» среди V-сегментов α-цепи.

Гены γ-цепи TCRγδ имеют 2 С-сегмента, 3 J-сегмента перед первым С-сегментом и 2 J-сегмента перед вторым С-сегментом, 12 V-сегментов.

Перестройка генов

Рекомбинация ДНК происходит при объединении V-, D- и J- сегментов и катализируется тем же комплексом рекомбиназ, что и при дифференцировке B-лимфоцитов.

После перестройки VJ в генах α-цепи и VDJ в генах β-цепи, а также присоединения некодируемых N- и P-нуклеотидов с ДНК транскрибируется РНК. Объединение с С-сегментом и удаление лишних (неиспользуемых) J-сегментов происходит при сплайсинге первичного транскрипта.

Гены α-цепи могут перестраиваться неоднократно при уже правильно перестроенных и экспрессированных генах β-цепи, поэтому есть некоторая вероятность того, что одна клетка может нести более одного варианта TCR.

Соматическому гипермутагенезу гены TCR не подвергаются.

Корецепторные молекулы CD4 и CD8

Помимо самого TCR, каждый зрелый T-лимфоцит экспрессирует одну из так называемых корецепторных молекул - CD4 или CD8, которые также вступают в связь с молекулами MHC на АПК или клетках-мишенях. Каждая из них имеет цитоплазматический участок, связанный с тирозинкиназой Lck, и, вероятно, вносит свой вклад в проведение сигнала внутрь клетки при состоявшемся распознавании Аг.

CD4 вступает в связь с инвариантной частью (β2-доменом) молекулы MHC-II (принадлежит к надсемейству Ig, см. рис. 5.1Б). CD4 имеет молекулярную массу 55 тыс. и 4 домена во внеклеточной части. При активации T-лимфоцита одну молекулу TCR «обслуживают» две молекулы CD4 (вероятно, происходит димеризация молекул CD4).

CD8 связывается с инвариантной частью (α3-доменом) молекулы MHC-I (принадлежит к надсемейству Ig, см. рис. 5.1А). CD8 - гетеродимер цепей α и β, соединённых дисульфидной

связью. В некоторых случаях обнаруживают гомодимер из 2-х α-цепей, который также может взаимодействовать с MHC-I. Во внеклеточной части каждая из цепей имеет по одному иммуноглобулиноподобному домену.

ПРОВЕДЕНИЕ СИГНАЛА С ИММУНОРЕЦЕПТОРОВ ЛИМФОЦИТОВ

Рецепторы лимфоцитов для Аг (TCR и BCR) имеют ряд общих закономерностей регистрации и проведения в клетку активационных сигналов (см. рис. 5.8).

Кластеризация рецепторов. Для активации лимфоцита необходима кластеризация Рц и корецепторов, т.е. «сшивка» нескольких Рц одним Аг.

Тирозинкиназы. В проведении сигнала играют значительную роль процессы фосфорилирования/дефосфорилирования белков по остатку тирозина под действием тирозинкиназ и тирозинфосфатаз, ведущие к активации или инактивации этих белков. Эти процессы легко обратимы и «удобны» для быстрых и гибких реакций клетки на внешние сигналы.

Киназы Src. Богатые тирозином ITAM-последовательности цитоплазматических участков иммунорецепторов подвергаются фосфорилированию под действием нерецепторных (цитоплазматических) тирозинкиназ семейства Src (Fyn, Blk, Lyn в B-лимфоцитах, Lck и Fyn - в T-лимфоцитах).

♦ Активность киназ Src зависит от состояния С-концевого участка молекулы: его фосфорилирование под действием киназы Csk инактивирует, дефосфорилирование трансмембранной тирозинфосфатазой CD45 - активирует фермент.

♦ Другой механизм регуляции активности киназ Src - их ковалентное связывание с убиквитином через адаптерный белок Cb1. Связывание с убиквитином «направляет» всякий белок на деградацию в протеосомах.

Другие киназы. Киназы Syk (в B-лимфоцитах) и ZAP-70 (в T- лимфоцитах), связываясь с фосфорилированными ITAM-после- довательностями, активируются и начинают фосфорилировать адапторные белки: LAT (Linker for Activation of T cells) и SLP-76 (Syk), BLNK и SLP-65 (ZAP-70).

Фосфолипаза C γ (см. рис. 4.3). Киназы семейства Tec (Btk в B- лимфоцитах, Itk - в T-лимфоцитах) связывают адаптерные белки

и активируют фосфолипазу Cγ (PLCγ).

♦ PLCγ расщепляет фосфатидилинозитдифосфат (PIP 2) клеточной мембраны на фосфатидилинозиттрифосфат (PIP 3) и диацилглицерин (DAG).

♦ DAG остаётся в мембране и активирует протеинкиназу С (PKC) - серин/треониновую киназу, которая активирует эволюционно «древний» фактор транскрипции NFkB.

♦ PIP 3 связывается со своим Рц в эндоплазматическом ретикулуме и высвобождает ионы кальция из депо в цитозоль.

♦ Свободный кальций активирует кальцийсвязывающие белки - кальмодулин, который регулирует активность ряда других белков, и кальциневрин, который дефосфорилирует и тем самым активирует ядерный фактор активированных T-лимфоцитов NFAT (Nuclear Factor of Activated T-cells).

Малые G-белки Ras в неактивном состоянии связаны с ГДФ, но адаптерные белки заменяют последний на ГТФ, чем переводят Ras в активное состояние.

♦ Ras обладает собственной ГТФ-азной активностью и быстро отщепляет третий фосфат, чем возвращает себя в неактивное состояние (самоинактивируется).

♦ В состоянии кратковременной активации Ras успевает активировать очередной каскад киназ, называемых MAP (MitogenActivated Protein kinase), которые в итоге активируют фактор транскрипции АP-1 (Activator Protein-1) в ядре клетки.

ДИФФЕРЕНЦИРОВКА T-ЛИМФОЦИТОВ

Процессы дифференцировки, происходящие в тимусе, изучены достаточно подробно и представляют следующую последовательность событий:

Тимоциты дифференцируются из общей клетки-предшественника, которая ещё вне тимуса экспрессирует такие мембранные маркёры как CD7, CD2, CD34 и цитоплазматическую форму CD3.

Коммитированная к дифференцировке в T-лимфоцит клеткапредшественник мигрирует из костного мозга в субкапсулярную зону коры тимуса, где примерно в течение 1 нед происходит медленная пролиферация клеток. На тимоцитах появляются новые мембранные молекулы CD44 и CD25.

Затем клетки перемещаются несколько вглубь коры тимуса, молекулы CD44 и CD25 исчезают с их мембраны. В этой стадии

начинается перестройка генов β-, γ- и δ-цепей TCR. Если гены γ- и δ-цепей успевают продуктивно (т.е. без сдвига рамки считывания) перестроиться раньше, чем гены β-цепи, то лимфоцит дифференцируется далее как Tγδ. В противном случае происходит экспрессия β-цепи на мембране в комплексе с pTα (инвариантной суррогатной цепью, заменяющей на этом этапе настоящую α-цепь) и CD3. Это служит сигналом к прекращению перестройки генов γ- и δ-цепей. Клетки начинают пролиферировать и экспрессировать одновременно CD4 и CD8 (дважды позитивные тимоциты). При этом накапливается масса клеток с уже готовой β-цепью, но с ещё не перестроенными генами α-цепи, что вносит свой вклад в разнообразие α-β-гетеродимеров.

На следующем этапе клетки перестают делиться и начинают перестраивать Vα-гены, причём несколько раз в течение 3-4 сут. Перестройка генов α-цепи приводит к необратимой делеции δ-локуса, расположенного между сегментами генов α-цепи.

Происходит экспрессия TCR с каждым новым вариантом α-цепи, и отбор (селекция) тимоцитов по силе связывания с комплексом «пептид-MHC» на мембранах эпителиальных клеток тимуса.

♦ Позитивная селекция: погибают тимоциты, не связавшие ни одного из доступных комплексов «пептид-MHC». В результате позитивной селекции в тимусе погибает около 90% тимоцитов.

♦ Негативная селекция уничтожает клоны тимоцитов, связывающих комплексы «пептид-MHC» со слишком высокой аффинностью. Негативная селекция элиминирует от 10 до 70% клеток, прошедших позитивную селекцию.

♦ Тимоциты, связавшие какой-либо из комплексов «пептид- MHC» с правильной (т.е. средней по силе) аффинностью, получают сигнал на выживание и продолжают дифференцировку.

На короткое время с мембраны тимоцитов исчезают обе корецепторные молекулы, а затем экспрессируется одна из них: тимоциты, распознавшие пептид в комплексе с MHC-I, экспрессируют корецептор CD8, а с MHC-II - корецептор CD4. Соответственно, на периферию выходят (в соотношении около 2:1) T-лимфоциты двух типов: CD8 + (или Т8) и CD4 + (или Т4), функции которых в предстоящих иммунных ответах различны.

♦ CD8 + T-лимфоциты выполняют функции цитотоксических T-лимфоцитов (ЦТЛ), или «перфорин-гранзимовых киллеров». Своим «клеточным телом» они непосредственно убивают клетки, на мембране которых они распознали Аг.

Рис. 6.3. Механизм воздействия цитотоксического T-лимфоцита на клетку-мишень. В

киллере гранулы с перфорином в ответ на увеличение концентрации Са2 + сливаются с клеточной мембраной. Освободившийся перфорин встраивается в мембрану клетки-мишени с последующим образованием пор, проницаемых для гранзимов, воды и ионов. В результате клетка-мишень лизируется.

♦ CD4+ T-лимфоциты. Функциональная специализация иммунных CD4 + T-лимфоцитов более разнообразна. Из них могут развиться перфорин-гранзимовые цитотоксические T- лимфоциты - CD4 + ЦТЛ (в частности, такие T-лимфоциты обнаружены в значительных количествах в коже больных с синдромом Лайелла). По-видимому, существенная часть CD4 + T-лимфоцитов в процессе развития иммунного ответа становится T-хелперами - «профессиональными» продуцентами цитокинов, «нанимающими» для разрушения повреждённых патогеном тканей другие клетки-исполнители.

Иммунное отклонение. Изменение терминальной дифференцировки иммунных CD4+ T-лимфоцитов в сторону преобладания той или иной субпопуляции в процессе развития иммунного ответа называют иммунным отклонением.

Субпопуляции T-хелперов

С конца 80-х годов XX века было принято выделять две субпопуляции T-хелперов (в зависимости от того, какой набор цитокинов они продуцируют) - Th1 и Th2. В несколько преобразованном варианте эта концепция (несмотря на значительную её условность) «прижилась» среди иммунологов и врачей, и её продолжают использовать, выделяя следующие виды Т4-лимфоцитов:

Th0 - Т4-лимфоциты на ранних стадиях развития иммунного

ответа, они продуцируют только ИЛ-2 (митоген для всех лимфоцитов);

Th 1 - дифференцированная субпопуляция иммунных Т4-лимфоци- тов, специализирующаяся на продукции ИФНγ (менеджер осуществляемого активированными макрофагами иммунного воспаления в виде гиперчувствительности замедленного типа - ГЗТ);

Th2 - дифференцированная субпопуляция иммунных Т4-лимфо- цитов, специализирующаяся на продукции ИЛ-4 и его «дублёра» ИЛ-13 (менеджер иммунного ответа с преобладанием продукции IgE и зависящих от него вариантов иммунного воспаления);

Th3 - иммунные Т4-лимфоциты на более поздних стадиях развития иммунного ответа, переключившиеся на продукцию трансформирующего фактора роста (ТФРβ) - ингибитора пролиферации лимфоцитов;

Т г - Т4-регуляторы, продуценты иммуносупрессорных цитокинов - ИЛ-10 (ингибитора активности макрофагов и Th1) и ТФРβ . Возможно также, что на мембране Тг экспрессированы индукторы апоптоза активированных и отработавших лимфоцитов - FasL (Fas-лиганд) и др.

В последующем стало известно, что каждый зрелый иммунный Т4-лимфоцит в каждый момент времени продуцирует только один цитокин (лишь в редких случаях, возможно, два), поэтому в настоящее время большинство авторов предлагают говорить не о разных субпопуляциях иммунных Т4-лимфоцитов, а о разных типах иммунного ответа.

Типы иммунного ответа

Иммунный ответ типа I

Свойства. Доминируют ИФНγ и активированные макрофаги. Со стороны T-лимфоцитов такому ответу способствуют не только CD4+ Th1, но и другие продуценты ИФНγ - CD8 + -лимфоциты и NK.

Биологические эффекты ИФН γ, направлены на уничтожение клеток, инфицированных изнутри: - прямой противовирусный эффект на уровне ферментов нуклеиновых кислот (2"-5"-оли- гоаденилатсинтетаза и др.); - сильная стимуляция макрофагов, соответственно повышенный синтез токсичных продуктов макрофагов; - стимуляция NK. - ИФНγ поддерживает переключение синтеза иммуноглобулинов в B-лимфоцитах на IgG, что активирует фагоциты (нейтрофилы и макрофаги), т.е. T-лимфо- циты - продуценты ИФН - обеспечивают макрофагальный и

цитотоксический характер иммунного воспаления повреждённых патогеном тканей.

Патогистология. Иммунное воспаление типа I - это очаги ГЗТ, гранулемы и им подобные изменения в тканях.

Иммунный ответ типа II

Характеристика. Иммунный ответ типа II - ответ, управляемый другими цитокинами (например ИЛ-4). Продуценты ИЛ-4: CD4 + Th2, «нулевые» (CD4/CD8) T-лимфоциты, тучные клетки.

♦ Th2-лимфоциты поддерживают переключение синтеза изотипов иммуноглобулинов в B-лимфоцитах на IgE, IgG4 и IgА. Клет- ки-партнёры для этих изотипов - тучные клетки, базофилы и эозинофилы. При их активации развиваются воспалительные процессы с выраженным вазоактивным компонентом и экссудацией или характерное эозинофильное воспаление.

♦ За исключением патологических случаев IgE-зависимых аллергических реакций, иммунный ответ типа II принято рассматривать как противовоспалительный.

Примеры иммунного воспаления. Патологические процессы с превалированием иммунного воспаления типа I (Th1) или II (Th2) перечислены ниже.

Th1 (I) (макрофагальное воспаление - ГЗТ, гранулемы: тиреоидит Хасимото; офтальмопатия; сахарный диабет типа I; рассеянный склероз; ревматоидный артрит; гастрит (Helicobacter pylori); боррелиоз Лайма; хронический гепатит С; острое отторжение аллотрансплантата; острая болезнь «трансплантат против хозяина»; саркоидоз; апластическая анемия; привычные аборты.

Th2 (II) (Th2-зависящее воспаление - экссудативное, эозинофильное и др.): корь, синдром Оменна, атопические заболевания; хроническая болезнь «трансплантат против хозяина»; аллергический кератоконъюнктивит.

Лимфоциты T γδ и тимуснезависимые антигены

99% T-лимфоцитов, проходящих лимфопоэз в тимусе, - это Tαβ; менее 1% - Tγδ. Последние в большинстве своём дифференцируются экстратимически, в первую очередь в слизистых оболочках ЖКТ. Среди всех T-лимфоцитов организма их доля оценивается от 10 до 50%. В эмбриогенезе Tγδ появляются раньше, чем Tαβ.

T γδ не экспрессируют CD4. Молекула CD8 экспрессирована на части Tγδ, но не в виде αβ-гетеродимера, как на CD8 + Tαβ, а в виде гомодимера из двух α-цепей.

Функции T γδ: продуценты цитокинов и/или цитотоксические T-лимфоциты.

Антигенраспознающие свойства: TCRγδ в большей степени напоминают Ig, чем TCRαβ , т.е. способны связывать нативные Аг независимо от классических молекул MHC - для Tγδ не обязателен или вовсе не нужен предварительный процессинг Аг в АПК.

Разнообразие TCR γδбольше, чем TCRαβ и Ig, т.е. в целом Tγδ способны распознавать широкий спектр Аг (в основном это фосфолипидные Аг микобактерий, углеводы, белки теплового шока).

Тимуснезависимые Аг. Вещества подобной химической природы не могут быть процессированы до комплексов с молекулами MHC-I/II из-за своих химических свойств и, следовательно, не могут быть представлены для распознавания и распознаны Tαβ-лимфоцитами. Такие вещества называют тимуснезависимыми Аг и делят на два класса.

♦ Тимуснезависимые Аг 1-го класса (ТН-1) индуцируют поликлональную активацию B-лимфоцитов и продукцию поликлональных иммуноглобулинов. Эти вещества ещё называют B-клеточными митогенами. Участие T-лимфоцитов при этом вообще не требуется.

Иммунный ответ B-лимфоцитов без участия T-лимфоцитов характеризуется рядом свойств: АТ только класса M (нет переключения классов), нет иммунологической памяти, нет «созревания» аффинности. Но у подобного ответа есть и преимущество: он развивается уже в первые 2 суток после проникновения Аг и начинает защищать организм в ранние сроки инфекции, пока тимусзависимого ответа ещё нет.

♦ Тимуснезависимые Аг 2-го класса (ТН-2): полисахариды бактериальных стенок, содержащие много повторяющихся структур. ТН-2 (в отличие от ТН-1) способны активировать только зрелые B-лимфоциты. В незрелых B-лимфоцитах повторяющиеся антигенные эпитопы индуцируют анергию или апоптоз. Именно по ТН-2 «специализируются» преимущественно B 1 -лимфоциты

В КМ формир-ся ранние предшественники Т-лимфоцитов. Раньше других Т-клеточных маркеров на поверхности развивающихся клеток Т-ряда человека экспрессируется (уже на стадии проТ) CD7. Эти клетки несут также мембранный маркер CD38, свойственный многим кроветворным клеткам на промежуточных этапах развития. Их размножение поддерж-ют фактор стволовых клеток и ИЛ-7, рецепторы которых присутствуют поверхности этих клеток. Пролиферация клеток может быть вызвана ИЛ-3, 2, 9, 1 и 6. На ранних этапах незрелые бластные предшеств попадают в тимус. Все этапы диф-ки будут связаны с изменением поверхностных маркеров для т-лимфоцитов.

Т-лимфоциты – CD2+ CD3- CD4- CD8-

С начала синтезир-ся β-цепь, затем α-цепь. Происходит сборка цепей и на пов-ть выходит αβTCR CD3+ CD4+ CD8+ - кортикальные тимоциты. Чувствит. К апоптозу, кот. индуцир. кортикостероиды и и.и.

С этого мом-та начин-ся этапы положит. и отрицат. селекции Т-лимфоцитов в тимусе. Положит селекция – процесс избирательного поддержания клонов лимфоцитов, отрицат селекция – процесс устранения клонов лимфоцитов. Эти процессы приводят к коррекции первичного антигенраспознающего комплекса (поддержание клонов, кот распознают пептиды в составе «своих» мол-л МНС, и устранение полностью аутореактивных клонов).

Более ранняя по времени положит. селекция осущ-тся в глубоких слоях коры тимуса. Ее основой служит взаимодействие тимоцитов с эпителиальными клетками, несущими на поверхности молекулы МНС II класса. На этом этапе поддерживаются клоны, способные распознать как полностью аутологичные комбинации молекул МНС и пептидов, так и аутологичные молекулы МНС, модифицированные чужеродными пептидами. Основой положительной селекции является контактное взаимодействие клеток вследствие комплементарности рецептора тимоцита и молекулы МНС эпителиальной клетки. В этом взаимодействии участвуют уже упоминавшиеся пары адгезивных молекул, стабилизирующие взаимодействие.

После осущ-ия фазы положит. отбора на пов-ти кл-к выживших клонов усилив-ся экспрессия CD3-TCR и вспомогат-ых мол-л CD4 и 8. Кл-ки, претерпевшие такие измен-ия, становятся субстратом для отрицат. селекции . Она осущ-ся в мозговом слое и кортико-медуллярной зоне тимуса в процессе взаимод-ия с дендритными кл-ами, богатыми продуктами МНС I и I классов. Если распознают высокоафинно собств. пептиды – ауто АГ – то уничтожаются путем апоптоза.

В рез-те 2 фаз отбора элиминируются те клоны тимоцитов, которые несут рецепторы, специфичные к АГ, не имеющим никакого отношения к аутологичным МНС, а также к комплексам аутологичных АГ-ых пептидов с аутологичными МНС.

Субпопуляции Т-лимфоцитов, основные функции. Т-хелперы, классификация, механизмы дифференцировки. Роль в развитии иммунного ответа Тх1, Тх2, Тх17 и регуляторных Т-лимфоцитов.

Лимфоциты, попадая из КМ в тимус, дифференцируются под влиянием тимических гормонов в зрелые лимфоциты. При этом они проходят разные стадии развития. Существуют 2 основные субпопуляции Т-лимфоцитов:

– Т-хелперы αβТСRCD4+ - субпопуляция =60%. В зав-ти от того, какие цитокины продуцир-ся этими лимфоцитами в ходе развития имм. ответа выделяют: Т-хелперы 1-го типа – продуцируют γ-интерферон, интерлейкин-2, ростовой фактор β. Они активируют макрофаги, участвуют в клеточном имм. ответе, принимают участие в воспалении, в реакциях ГЗТ; Т-хелперы 2-го типа – продуцируют интерлейкин-4,5,10,21,23. способны активировать В-лимфоциты, т.о. отвечают за развитие спец. гуморальных имм. реакций, осущ-ют защиту против гельминтов, парзитов, способств. реализации всех аллергич р-ций в орг-ме; Т-хелперы 17 – продуцир-ют интерлейкин-17,36, интерлейкин-17A, F – вовл. в развитие аутоимм. заболеваний, обеспечив. защиту против бактерий, кот имеют внеклеточный цикл размножения.

Все лимфоциты формируются из наивных Т-лимфоцитов. Дифференцировку обуславливает локальное микроокружение и цитокины, кот. влияют на дифф-ку.

Для Тх1 – Интерлейкин-12, Тх2 – интерлейкин-4, Тх-17 – интерлейкин-6,23. Трегулят – трансформир. ростовой фактор β.

– Цитотоксические лимфоциты – киллерные кл-ки αβТСRCD8+ =30%.

Осуществляют распознавание и уничтожение чужеродных или собственных измененных клеток. Кл-ки-предшественники Т-киллеров распознают АГ на пов-ти кл-ок в ассоциации с мол-ами МНС I-го класса. Секретируют перфорины, гранзимы, ФНО, кот вызывают повреждение мембраны и гибель кл-ки. Тк способны синтезировать интерферон альфа, обладающий противовирусной активностью.