Изотипы, аллотипы и идиотипы иммуноглобулинов

Перечислим свойства иммуноглобулинов (человека) разных классов (табл. 4.2).

Таблица 4.2. Свойства человеческих иммуноглобулинов

Примечание. Количественная выраженность того или иного свойства в данном случае представлена в условных знаках: «–» — отсутствие; «+» — немного; «++» — больше, чем «+"; «+++» — больше, чем «++».

Низкие концентрации, например, IgA в крови не означают, что организм продуцирует IgA меньше, чем IgG. Скорее наоборот: суточная продукция IgA возможно максимальна среди прочих изотипов и составляет около 3 г, но его физиологическое место не в крови, он секретируется из внутренней среды во внешнюю — в слизистые экзосекреты и таким образом является фактором специфической иммунной защиты внутренней среды, вынесенным во внешнюю за пределы покровных тканей. Кстати, в работах последних лет появились данные, свидетельствующие о том, что и иммуноглобулины другого изотипа — IgE — более чем на 90% секретируются в слизистый экзосекрет ЖКТ.

4.6. Дифференцировка B–лимфоцитов

Дифференцировка B–лимфоцитов из общей лимфоидной клетки–предшественницы — потомка стволовой кроветворной клетки состоит из следующих этапов и процессов.

· Развитие молекулярно–генетического аппарата, обеспечивающего биосинтез иммуноглобулинов — это перестройка генов иммуноглобулинов (обеспечивающая разнообразие антигенсвязывающих областей иммуноглобулинов) и настройка этих генов на продуктивную интеграцию в клеточный метаболизм;

· Экспрессия генов молекул, обеспечивающих проведение сигнала с иммуноглобулинового Рц для Аг внутрь клетки;

· Экспрессия генов мембранных молекул, необходимых для участия B–лимфоцита во взаимодействиях с другими клетками, в первую очередь с T–лимфоцитами и фолликулярными дендритными клетками. Это молекулы CD40, MHC–II, CD45, Рц для цитокинов–факторов роста (ИЛ–7 во время лимфопоэза, ИЛ–2 во время иммуногенеза);

· Для эффективного функционирования B–лимфоцитов существенна экспрессия на мембране корецепторов CD19, CD20 и CD21. Не случайно именно эти мембранные молекулы используют как маркёры для определения содержания B–лимфоцитов лабораторными методами идентификации клеток.

Прежде чем описать последовательность событий дифференцировки B–лимфоцитов, скажем о существовании двух известных на настоящее время субпопуляций B–лимфоцитов — B₁ и B₂. B₂–лимфоциты — это те лимфоциты, про которые знали раньше. B₁–лимфоциты стали известны относительно недавно и «проявили» они себя при детальных анализах определённых клинических случаев лейкозов. B₁–лимфоциты несут мембранный маркёр, которого нет на B₁–лимфоцитах, — это молекула CD5. Та же молекула экспрессируется и на некоторой части T–лимфоцитов.

B₁–лимфоциты поддерживают свою физиологическую регенерацию в течение всей жизни из отдельной клетки–предшественницы, пул которой у взрослых не пополняется за счёт общей стволовой кроветворной клетки костного мозга. Эта отдельная клетка–предшественница отселяется из кроветворной ткани на свою анатомическую территорию — в брюшную и плевральную полости — ещё в эмбриональном периоде. Итак, место обитания B₁–лимфоцитов — прибарьерные полости. B₁–лимфоциты значительно отличаются от B₂–лимфоцитов по антигенраспознавательным способностям продуцируемых АТ. АТ, синтезированные B₁–лимфоцитами, не имеют значительного разнообразия вариабельных участков молекул иммуноглобулинов, но, напротив, ограничены в репертуаре распознаваемых Аг, и эти Аг — наиболее распространённые соединения клеточных стенок бактерий. Все B₁–лимфоциты — как бы один не слишком специализированный, но определённо ориентированный (антибактериальный) клон. АТ, продуцируемые B₁–лимфоцитами, почти исключительно IgM, переключение классов иммуноглобулинов в B₁–лимфоцитах не «предусмотрено». Таким образом, B₁–лимфоциты — «отряд» противобактериальных «пограничников» в прибарьерных полостях, предназначенных для быстрой реакции на «просачивающиеся» через барьеры инфекционные микроорганизмы из числа широко распространённых. В сыворотке крови здорового человека преобладающая часть иммуноглобулинов — продукт синтеза как раз B₁–лимфоцитами, т.е. это относительно полиспецифичные иммуноглобулины антибактериального назначения.

B₂–лимфоциты — это лимфоциты, характеризующиеся широким разнообразием антигенраспознающих участков молекул продуцируемых ими иммуноглобулинов. Они проходят свой лимфопоэз в раннем эмбриогенезе на территории печени, затем исключительно на территории костного мозга, а свой иммуногенез — строго в фолликулах периферических лимфоидных органов.

В лимфопоэзе B₂–лимфоцитов выделяют 6 этапов: [общая лимфоидная клетка–предшественница] ® ранняя про–B–клетка ® поздняя про–B–клетка ® большая пре–B–клетка ® малая пре–B–клетка ® незрелая B–клетка ® зрелая неиммунная B–клетка (выходит из костного мозга в периферическую лимфоидную ткань).

Клетки стромы костного мозга обеспечивают оседлость развивающихся B–лимфоцитов за счёт взаимодействия определённых молекул межклеточной адгезии и факторы роста для необходимого числа циклов пролиферации. Как и во всех случаях клеточной дифференцировки, самые ранние механизмы коммитации к данному пути, а не к другому, неизвестны. Но рад маркёров движения по пути B–лимфопоэза известны.

На ранней лимфоидной клетке–предшественнице экспрессируются несколько молекул адгезии, обеспечивающих оседлость в течение необходимого периода времени в костном мозге, среди них VLA–4 (Very Late Antigen–4 — очень поздний Аг 4), лигандом которого на клетках стромы является VCAM–1 (Vascular Cell Adhesion Molecule–1 — молекула адгезии 1 к стенке сосуда). На ранней про–B–клетке, кроме молекул адгезии, экспрессируется Рц c–kit (CD117) для первого фактора роста — мембранной молекулы клеток стромы SCF — стволовоклеточного фактора. Это взаимодействие обеспечивает надлежащее число митозов ещё не поделённых на клоны по Рц для Аг предшественников B–лимфоцитов.

На следующей стадии — поздней про–B–клетке — экспрессируется Рц для ИЛ–7, воспринимающий секретируемый теми же клетками стромы цитокин ИЛ–7. Выявлен и ещё один цитокин, продуцируемый клетками стромы костного мозга, нокаут гена которого полностью отменяет развитие B–лимфоцитов — это SDF–1. Данные взаимодействия поддерживают пролиферацию про–B– и больших пре–B–клеток, в которых уже произошла перестройка генов тяжёлой цепи, но ещё не было перестройки генов лёгкой цепи. Таким образом накапливаются «полуклоны» B–лимфоцитов с уже известной специфичностью по тяжёлой цепи, но ещё неизвестной — по лёгкой. Это тоже механизм приумножения разнообразия Аг–связывающего репертуара цельных молекул иммуноглобулинов: с одной и той же тяжёлой цепью будут сочетаться в пары разные варианты будущих лёгких цепей.

Главные события дифференцировки B–лимфоцитов — перестройка генов иммуноглобулинов — начинаются на стадии ранней про–B–клетки с перестройки D–J в генах тяжёлых цепей, причём на обеих гомологичных хромосомах. В поздней про–B–клетке происходит рекомбинация ДНК V–DJ сначала на одной из гомологичных хромосом. Если она окажется непродуктивной, то та же попытка делается на второй гомологичной хромосоме. В случае продуктивной перестройки на первой хромосоме вторая использована не будет.

На следующей стадии в пре–B–клетке происходит перестройка V–J–лёгких цепей, причём сначала одной из цепей — k или l, на одной из гомологичных хромосом. Если не получится продуктивная перестройка с первой попытки в случае лёгких цепей, предпринимаются следующие.

Клетки, в которых не получилось ни одной продуктивной перестройки в генах тяжёлых и лёгких цепей, погибают по механизму апоптоза — явления, весьма распространённого для лимфоцитов.

4.7. Рецептор B–лимфоцитов для антигена (BCR)

Экспрессия на поверхности клетки продуктов перестроенных генов иммуноглобулинов, кроме того, что является главным «опорным» параметром конечной цели всей дифференцировки B–лимфоцитов, в динамике служат ещё и решающими ориентирами процесса развития этих клеток.

Собственно связывание Аг — функция вариабельных доменов димера из тяжёлой и лёгкой цепей иммуноглобулина во всех физических состояниях молекулы этого белка, но чтобы быть Рц для Аг на клетке « чистой» молекулы иммуноглобулина мало. Кроме того, что мембранная форма иммуноглобулина имеет дополнительный гидрофобный трансмембранный участок полипептида в тяжёлых цепях, в формировании BCR участвуют ещё два обязательных полипептида, называемые (неудачно) Iga (CD79a) и Igb (CD79b). Шесть полипептидных цепей BCR показаны на рис. 4.6. Дело в том, что собственный цитоплазматический участок трансмембранной формы тяжёлых цепей состоит из остатков 3 АК. Этого мало, чтобы иметь эффективные связи с внутриклеточной метаболической «машиной». Рц же по определению не только воспринимает сигнал (физически связывает лиганд), но и проводит его внутрь клетки. Так вот компоненты BCR Iga и Igb своими цитоплазматическими участками молекулы связаны с внутриклеточными тирозинкиназами, что и обеспечивает проведение сигнала от связывания Аг внутрь клетки, чтобы та могла изменить свой метаболизм в соответствии с внешними запросами. В цитоплазматических участках Iga и Igb присутствуют характерные последовательности остатков АК, называемые иммунорецепторными тирозинсодержащими активирующими последовательностями (ITAM — Immunoreceptor Tyrosine–based Activation Motifs); ITAM впервые открыты именно в Iga и Igb. Такие же последовательности присутствуют в проводящих сигнал компонентах Рц T–клеток для Аг. Таким образом, известно, что первой биохимической реакцией активации внутриклеточных процессов после связывания Рц Аг является фосфорилирование остатков тирозина в ITAM.

Рис. 4.6. Строение рецептора B–лимфоцита для антигена.

Iga и Igb имеют по одному внеклеточному домену, которым они прочно нековалентно связаны с тяжёлыми цепями иммуноглобулинового компонента BCR. Экспрессия Iga и Igb начинается на стадии про–B–клетки и поддерживается в течение всего онтогенеза B–лимфоцита до самой терминальной стадии — плазмоцита, на котором экспрессия BCR прогрессивно уменьшается до полного исчезновения.

Для того чтобы произошла эффективная активация B–клетки через BCR, необходима перекрестная сшивка Аг нескольких BCR. Для этого молекула Аг должна иметь повторяющиеся эпитопы на своей поверхности. Дальнейшие события активации B–лимфоцита показаны на рис. 4.7.

Выявлены 4 тирозинкиназы, ассоциированные с BCR: Fyn, Btk, Lyn и Syk. Сначала первые 3 обеспечивают фосфорилирование двух остатков тирозина в ITAM Iga и Igb. К фосфорилированным тирозинам присоединяется и тем активируется к действию Syk, продолжающая активационный каскад. Тирозинкиназы активируются в результате фосфорилирования в одном месте и ингибируются в результате тоже фосфорилирования, но в другом месте молекулы: так устроено, чтобы процесс активации клетки не принимал характера «вразнос».

Для активации необходимо дефосфорилирование ингибирующих участков молекул тирозинкиназ. Такое дефосфорилирование катализирует мембранная тирозинспецифичная фосфатаза CD45. Эта молекула имеет несколько изоформ, экспрессирована на всех белых клетках крови, поэтому её название — общий Аг лейкоцитов .