Краткая характеристика методов оценки Т - и В - лимфоцитов

1.Клетки и медиаторы иммунной системы.

К клеткам иммунной системы относят лимфоциты, макрофаги и другие антиген- представляющие клетки, а также так называемую третью популяцию клеток (т.е. клеток, не имеющих основных поверхностных маркеров Т- и В- лимфоцитов - А- клетки; от англ. accessory- вспомогательный) (Слайд: основные элементы иммунной системы - рис. 1.4. «Иммунология» А.Ройт, Дж. Бростоф - лекция №2).

По функциональным свойствам все иммунокомпетентные клетки разделяют на эффекторные и регуляторные. Взаимодействие клеток в иммунном ответе осуществляется с помощью гуморальных медиаторов - цитокинов. Основные клетки иммунной системы- Т - и В - лимфоциты.

Лимфоциты.

В организме лимфоциты постоянно рециркулируют между зонами скопления лимфоидной ткани. Расположение лимфоцитов в лимфоидных органах и их миграция по кровеносному и лимфатическому руслу строго упорядочены и связаны с функциями различных субпопуляций (Слайд: циркуляция лимфоцитов в организме – рис 3.25. «Иммунология» А.Ройт, Дж. Бростоф - лекция № 2).

Лимфоциты имеют общую морфологическую характеристику, однако их функции, поверхностные CD (от claster differenciation) маркеры, индивидуальное (клональное) происхождение, различны.

По наличию поверхностных CD маркеров лимфоциты разделяют на функционально различные популяции и субпопуляции, прежде всего на Т- (тимусзависимые, прошедшие первичную дифференцировку в тимусе) лимфоциты и В -(bursa- зависимые, прошедшие созревание в сумке Фабрициуса у птиц или его аналогах у млекопитающих) лимфоциты.

Т- лимфоциты.

Локализация. ( (Слайды: строение селезенки, лимфатического узла, тимуса - лекция №2)

Обычно локализуются в так называемых Т - зависимых зонах периферических лимфоидных органов (периартикулярно в белой пульпе селезенки и паракортикальных зонах лимфоузлов).

Функции.

Т- лимфоциты распознают процессированный и представленный на поверхности антиген - представляющих (А) клеток антиген. Они отвечают за клеточный иммунитет, иммунные реакции клеточного типа. Отдельные субпопуляции помогают В - лимфоцитам реагировать на Т - зависимые антигены выработкой антител.

Происхождение и созревание.

Родоначальницей всех клеток крови, в том числе лимфоцитов, является единая стволовая клетка костного мозга. Она генерирует два типа клеток – лимфоидного и миелоидного ряда. Клетки предшественницы лимфопоэза генерируют Т – и В лимфоциты, клетка предшественница миелоидного ряда дает начало следующим росткам: мегакариоцит – тромбоцит, клетка предшественница эритропоэза – эритроцит, клетка предшественница гранулоцитопоэза – гранулоцит, моноцит крови – макрофаг в тканях легких, печени и т.д. (нарисовать: СПК, предш. лимф. и миел. ряда и т. д.)

Образование и созревание иммунокомпетентных клеток осуществляется в центральных органах иммунитета (для Т - лимфоцитов - в тимусе). Клетки- предшественники Т- лимфоцитов попадают в тимус, где пре - Т- клетки (тимоциты) проходят дифференцировку на отдельные субклассы в результате взаимодействия с эпителиальными и дендритными клетками стромы и воздействия гормоноподобных полипептидных факторов, секретируемых эпителиальными клетками тимуса (альфа1- тимозин, тимопоэтин, тимулин и др.) (Слайд: локализация дифференцирующихся тимоцитов в различных областях тимуса - рис.8.3. «Иммунология» В.Г. Галактионов). В корковой зоне тимуса совершается одно из основных событий – положительная селекция клеток на способность узнавать собственные молекулы I и II класса МНС. В процессе селекции отбираются клоны, чьи рецепторы соответствуют молекулам I и II класса МНС. При распознавании молекул I класса дифференцировка направляется в сторону формирования - Т - киллеров, при распознавании молекул II класса в сторону - Т – хелперов.

При дифференцировке Т- лимфоциты приобретают определенный набор мембранных CD- маркеров. Т-клетки разделяют на субпопуляции в соответствии с их функцией и профилем CD- маркеров.

Т - лимфоциты распознают антигены с помощью двух типов мембранных гликопротеинов – Т - клеточных рецепторов (семейство Ig - подобных молекул) и CD3, нековалентно связанных между собой. Их рецепторы, в отличие от антител и рецепторов В - лимфоцитов, не распознают свободно циркулирующие антигены. Они распознают пептидные фрагменты, представляемые им А - клетками через комплекс чужеродных веществ с соответствующим белком главной системы гистосовместимости 1 и 2 класса.

Дифференцировка на субпопуляции сопровождается еще одним крайне важным событием для функционирования системы – отрицательной селекцией. Из популяции тимоцитов через процесс апоптоза (некроз –нарушение в мембране и цитоплазме клетки и не затрагивает клеточного ядра; апоптоз –физиологически запрограммированная смерть, является физиологически нормальным процессом) удаляют клетки, способные реагировать с аутоантигенами, комплексированными с собственными молекулами МНС. Незначительное количество клеток прошедших жесткий отбор положительной и отрицательной селекции мигрирует на периферию.

Клетки, не вступившие в процесс распознавания антигена, получили название наивных Т-лимфоцитов. Т-лимфоциты, которые сенсибилизируются антигеном и цитокинами, в условиях реального иммунного ответа определяются как армированные Т-клетки.

В - лимфоциты.

Существует несколько подтипов В - лимфоцитов. Основная функция В – клеток - эффекторное участие в гуморальных иммунных реакциях, дифференциация в результате антигенной стимуляции в плазматические клетки, продуцирующие антитела.

Образование В - клеток у плода происходит в печени, в дальнейшем - в костном мозге. Процесс созревания В - клеток осуществляется в две стадии - антиген - независимую и антиген - зависимую.

Антиген - независимая фаза, в которой происходит дифференцировка В - лимфоцитов. Выделяют следующие стадии: с тволовая полипотентная клетка, предшественник лимфопоэза Т - и В - лимфоцитов, ранняя про - В клетка, поздняя про - В клетка, пре-В – лимфоцит - активно пролиферирующие клетки, имеющие цитоплазменные H-цепи типа C мю (т.е. IgM). Следующая стадия незрелого В - лимфоцита характеризуется появлением мембранного (рецепторного) IgM на поверхности. Конечная стадия антигеннезависимой дифференцировки - образование зрелого В - лимфоцита, который может иметь два мембранных рецептора с одинаковой антигенной специфичностью (изотипа) - IgM и IgD. В процессе дифференцировки происходит экспрессия молекул клеточной поверхности В- клеток: так, если пре В - клетка имела на соей поверхности маркеры CD 45, CD 19, CD 38, CD40,CD20,II кл. МНС, мю цепь, то уже зрелая В клетка имеет:CD 45, CD 19,CD40,CD20,CD 21,II кл. МНС, IgM,IGD. Плазматическая клетка - образуется из зрелой В - клетки после ее контакта с антигеном.

Зрелые В - лимфоциты покидают костный мозг и заселяют селезенку, лимфоузлы и другие скопления лимфоидной ткани, где их развитие задерживается до встречи со “своим” антигеном, т.е. до осуществления антиген - зависимой дифференцировки.

Как и в случае с Т-клетками, в процесс становления В - клеточного пула включен механизм элиминации клонов, способных продуцировать иммуноглобулины, специфичные к собственным антигенам, т.е. осуществляется процесс отрицательной селекции.

Антиген - зависимая дифференцировка включает активацию, пролиферацию и дифференцировку В - клеток в плазматические клетки и В - клетки памяти. Активация осуществляется различными путями, что зависит от свойств антигенов и участия других клеток (макрофагов, Т- хелперов). Большинство антигенов, индуцирующих синтез антител, для индукции иммунного ответа требуют участия Т- клеток – Тимус - зависимые антигены. Тимус - независимые антигены (ЛПС, высокомолекулярные синтетические полимеры) способны стимулировать синтез антител без помощи Т - лимфоцитов. Тимуснезависимые антигены делятся на два класса: В - клеточных митогенов, способных при большой концентрации антигена запускать пролиферацию и дифференцировку всех В - клеток независимо от специфичности их антигенраспознающих рецепторов и тимуснезависимые антигены без данного компонента, которые при незначительной концентрации антигена стимулируют только антигенспецифический клон В-клеток.

Таким образом развитие Т - и В систем иммунитета включает два основных этапа: доантигенный и постантигенный. Постантигенный в свою очередь включает три основных события: распознавание антигена функционально незрелыми Т - и В - лимфоцитами; ответная реакция этих клеток в виде пролиферации и дифференцировки до зрелых эффекторных клеток; собственно эффекторная фаза - нейтрализация и уничтожение антигена. Как Т - так и В – клетки проходят процесс положительной и отрицательной селекции.

2.Кооперация клеток в иммунном ответе.

В формировании иммунного ответа включаются все звенья иммунной системы- системы макрофагов, Т - и В - лимфоцитов, комплемента, интерферонов и главная система гистосовместимости.

В кратком виде можно выделить следующие этапы.

1. Поглощение и процессинг антигена макрофагом.

2. Представление процессированного антигена макрофагом с помощью белка главной системы гистосовместимости класса 2 Т- хелперам.

3. Узнавание антигена Т- хелперами и их активация.

4. Узнавание антигена и активация В - лимфоцитов.

5. Дифференциация В - лимфоцитов в плазматические клетки, синтез антител.

6. Взаимодействие антител с антигеном, активация систем комплемента и макрофагов, интерферонов.

7. Представление при участии белков МНС класса 1 чужеродных антигенов Т- киллерам, разрушение инфицированных чужеродными антигенами клеток Т- киллерами.

8. Индукция Т - и В - клеток иммунной памяти, способных специфически распознавать антиген и участвовать во вторичном иммунном ответе

(антигенстимулированные лимфоциты).

2.1 Клеточный иммунный ответ

Этап внутриклеточной подготовки антигена к образованию комплекса пептида с молекулами I и II класса МНС (Слайд: подготовка антигенов к взаимодействию с молекулами МНС I и II классов - табл. 10.1. «Иммунология» В.Г.Галактионов; предполагаемые пути внутриклеточных перемещений молекул МНС, связанных с презентацией антигена - рис 9.26; образование комплексов антигенных пептидов эндогенного происхождения с молекулами МНС класса 1 - рис 9.25. «Иммунология» А.Ройт, Дж. Бростоф).

Первая встреча наивных Т – клеток с антигеном происходит в лимфоидной ткани, ближайшей к месту его внедрения. Именно здесь идет отбор Т - клеточных клонов по их способности распознавать чужеродный антиген (Слайд: рециркуляция Т – клеток после проникновения антигена в лимфоидную ткань - рис. 10.4. «Иммунология» В.Г.Галактионов). Циркулирующие по кровяному руслу лимфоциты, попадая в Л.У., проходят через высокий эндотелий венул в паренхиму органа. Т-лимфоциты здесь встречаются с антигеном. В процессе премирования участвуют три антигенпрезинтирующие клетки: макрофаги, дендритные клетки, В-лимфоциты. Распознавание антигена на поверхности этих клеток усиливается адгезинами: интегрина LFA-1 и ICAM -1,-2,-3. Совместное действие Т - клеточного антигенраспознающего рецептора и неспецифического адгезина LFA - 1 определяет отбор антигенспецифического клона. Только 1 из 10 ⁵ лимфоцитов способен к специфическому взаимодействию. Все остальные клетки покидают лимфоузел через эфферентный лимфатический сосуды вступают в процесс рециркуляции в поисках специфических антигенов.

Связывание Т - клеточным рецептором комплекса антигенный пептид / молекула МНС I или II является первым условием для трансформации наивных Т – лимфоцитов в зрелые эффекторы. Вторым условием является наличие костимулятора в виде экспрессирующей на поверхности антигенпризентирующих клеток молекулы В7, относящейся к суперсемейству иммуноглобулинов. Рецептором для В7 на поверхности наивной Т-клетки является белок CD 28 (или CTLA-4, обладающий большей аффинностью к В7) Взаимодействие В7/ CD 28(CTLA-4) обеспечивает формирование второго сигнала.

Факт присутствия на одной и той же АПК специфического иммуногена и неспецифического костимулятора приводит к тому, что наивные Т-лимфоциты, распознавшие аутоантиген, остаются инертными, т.к. не получили второго сигнала. Такие лимфоциты гибнут в процессе апоптоза.2-х сигнальная система обеспечивает синтез и секрецию ИЛ-2, который включается в процесс пролиферации и дифференцировки Т-клеток. Важное значение ИЛ – 2 в инициации специфического иммунного ответа хорошо иллюстрируется применением циклоспорина, который подавляет продукцию ИЛ-2, нарушая прохождение сигнала от провзаимодействующего с антигеном Т - клеточного рецептора. В результате образование антигенспецифического Т - клона подавляется, что обеспечивает длительное выживание трансплантированных органов.

Созревшие Т клетки характеризуются изменением экспрессии рецепторов клеточной поверхности. (Слайд: изменение экспрессии поверхностных молекул при дифференцировке Т – клеток в зрелые эффекторы - активированные Т – клетки - рис. 10.13. «Иммунология» В.Г.Галактионов).

Постантигенное развитие завершается формированием 3-х функционально активных субпопуляций: CD8, D4 Th I, CD4 Th II. CD8,СD4 Th I – участники клеточного иммунного реагирования, CD4 Th II – участники гуморального иммунитета. Функциональная активность этих клеток реализуется через комплекс цитотоксических белков (Слайд: эффекторное действие зрелых цитотоксических Т- лимфоцитов - рис 10.15;функциональная активность CD4 Т – клеток воспаления - рис.10.16. «Иммунология» В.Г.Галактионов).