Клональная дифференцировка т лимфоцитов происходит в. Происхождение и дифференцировка в-лимфоцитов

После нескольких циклов пролиферации лимфоцитов обычно происходит их дифференцировка. Существует представление, что дифференцировка (по крайней мере в случае лимфоцитов, реагирующих на антигены) осуществляется как этап реализации генетической программы клетки и не нуждается в действии специальных факторов, а лишь провоцируется процессами активации и деления клеток. В результате после периода делений в фазу покоя переходит уже качественно иная клетка.

В целом дифференцировка рассматривается как процесс, альтернативный пролиферации. В его основе лежит стабильная и избирательная активация групп генов (в отличие от временной их экспрессии при активации). При этом, как правило, происходят сужение спектра работающих генов и его ограничение генами «домашнего хозяйства» и генами, детерминирующими выполнение специализированных функций, свойственных клеткам этого типа (например, секреции иммуноглобулинов плазматическими клетками). Детали этого процесса и его метаболические основы изучены недостаточно.

Из известных путей передачи сигналов к процессу дифференцировки имеет отношение цАМФ-зависимый путь. Рецепторы для ряда внешних агентов (например, адренергических) связаны с белком О, но после связывания рецепторов этот белок утрачивает сродство к ним и вступает во взаимосвязь с аденилатциклазой, активируя ее. Аденилат-циклаза катализирует образование из АТФ циклического аденозинмо-.нофосфата (цАМФ), который активирует цАМФ-зависимую протеин-киназу. Последняя находится в антагонистических функциональных отношениях с протеинкиназой С, что в значительной степени объясняет альтернативный характер процессов пролиферации и дифференцировки Клеток. цАМФ-зависимая протеинкиназа фосфорилирует ряд белков, как мембранных (что проявляется в изменении макромолекулярной структуры клеточной мембраны), так и ядерных. Среди последних - транскрипционные факторы, которые осуществляют реорганизацию активности генов. Следует, однако, подчеркнуть, что цАМФ-зависимый;путь приводит скорее к временным и обратимым изменениям фенотипа:И функциональной активности клеток (т.е. к их модификации), чем к Истинной дифференцировке.

В отличие от дифференцировки лимфоцитов при их созревании, результатом которой является формирование клеток, готовых к распознаванию антигена и ответу на него, в результате дифференцировки При иммунном ответе формируются эффекторные клетки и клетки памяти.

По отношению к клеткам иммунной системы все органы делятся на 2 группы:

А. Центральные (первичные) - тимус, красный костный мозг. Первичные, так как здесь происходит первый антиген независимый этап дифференицировки лимфоцитов.

Б. Периферические: лимфоузлы, селезенка, диффузная ткань слизистых оболочек. Здесь происходит вторичный этап - антиген зависимая дифференцировка лимфоцитов.

Кожу относят и к центральным и к периферическим органам.
В центральных органах развитие лимфоцитов не зависит от контакта с антигеном. На этом этапе клетки приобретают специальные рецепторы - маркеры и становятся иммунокомпетентными (способными различать разные классы чужеродных структур). Эта способность заложена в геноме, не требует присутствия антигена. Теоретически формируется способность клеток реагировать в будущем на чужеродные структуры. Один лимфоцит - один антиген.
В периферических органах образуются эффекторные лимфоциты, способные не только различать, но и уничтожать чужеродные структуры (Т-киллеры, плазмоциты, Т и В клетки памяти). Образование этих клеток зависит от потребностей организма.



В процессе дифференцировки Т-лимфоцитов выделяют два основных этапа (как Вы помните, такие же два этапа выделяют в процессе дифференцировки В-лимфоцитов):

1. Антигеннезависимая дифференцировка – происходит постоянно в тимусе.

2. Антигензависимая дифференцировка – происходит в периферических органах иммунной системы только при контакте Т-лимфоцита с антигеном.

АНТИГЕННЕЗАВИСИМАЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКА Т-ЛИМФОЦИТОВ

Родоначальной клеткой Т-лимфоцитов, как и всех клеток крови, является полипотентная стволовая гемопоэтическая клетка. Её маркером является CD 34. Справочную информацию о CD смотри в конце учебно-методической рекомендации.

Ранние предшественники Т-лимфоцитов мигрируют из костного мозга в тимус, где происходит антигеннезависимая дифференцировка Т-клеток под влиянием «клеток нянек», эпителиальных клеток тимуса, а так же гормонов тимуса (α- и β-тимозины, тимулин /сывороточный фактор тимуса/, тимопоэтин, тимический гуморальный фактор). Самыми ранними маркерами тимоцитов являются CD7, CD2. В тимусе Т-лимфоциты дифференцируются в иммунокомпетентные клетки и приобретают важную способность к распознаванию антигена. На их наружной мембране появляется (экспрессируется) особый рецептор - Т- клеточный рецептор (ТКР, англ. - TcR, T-cell receptor) для антигена. Причем для каждого антигена (эпитопа) в организме предназначен отдельный лимфоцит или его клональные дочерние лимфоциты-потомки, которые имеют специфичный антигену TcR. Тимоциты одновременно с TcR в процессе дифференцировки приобретают CD3, который тесно связан с Т-клеточным рецептором. CD3 необходим для передачи сигнала от ТКР в цитоплазму. На поверхности тимоцитов появляются также молекулы CD8 и CD4. Это двойные позитивные клетки, т.е. их фенотип (ТКР+, CD3+, CD4+, CD8+) и они

Место связывания антигенаКафедра клинической иммунологии с аллергологией являются молодыми тимоцитами.

По своему строению молекулы TcR (ТКР) напоминают иммуноглобулины (Fab-фрагмент) и состоят из альфа- и бета- цепей (TcR αβ их подавляющее большинство) или гамма- и дельта- цепей (TcR γδ). αβ- и γδ – формы TcR весьма сходны по структуре. Каждая цепь ТКР состоит из двух областей (доменов): наружный вариабельный (V) , второй – константный (С). Отдельные гены кодирующие всю вариабельную область (V) α и

β цепей TcR отсутствуют. Фрагменты вариабельных доменов кодируются тремя группами генов обозначаемых V, D, J. В клеточном геноме гены, кодирующие V-, J- и D-сегменты вариабельной области, представлены в виде многочисленных вариантов. Именно различные сочетания V-, J- и D-сегментов V области, образующиеся

в процессе генной перестройки, называемой реаранжировкой, обеспечивают разнообразие молекул ТКР.

Таким образом, ограниченное число генов (около 400) может кодировать рецепторы для почти бесконечного числа антигенов (многих миллионов). Причем различные комбинации генов V, D, J –сегментов - это только один из способов достижения многообразия антигенных рецепторов Т-лимфоцитов.

Основная функция зрелых Т-лимфоцитов – распознавание чужеродных антигенных пептидов в комплексе с собственными антигенами главного комплекса гистосовместимости (ГКГС) на поверхности антигенпрезентирующих клеток или на поверхности любых клеток-мишеней организма. Для выполнения этой функции Т-лимфоциты должны быть способны распознавать собственные антигены ГКГС. В то же время, Т- клетки не должны распознавать аутоантигены самого организма, связанные с собственными антигенами ГКГС.

В связи с этим в тимусе молодые тимоциты проходят селекцию («отбор»), TcR которых соответствует вышеуказанным условиям.

Суть позитивной и негативной селекции состоит в следующем (см. рисунок на титульном листе):

Позитивная селекция. Т-лимфоциты, ТКР которых обладает способностью распознавать HLA (молекулы ГКГС) стромальных клеток тимуса, выживают, а если нет – то гибнут путем апоптоза. Позитивная селекция – поддержка избирательной выживаемости. Таким образом, выживают только лимфоциты способные

распознавать собственные HLA! И эта способность в последующем является важной в функционировании Т- клеток.

Кроме этого в тимусе погибают путем апоптоза аутореактивные лимфоциты (лимфоциты имеющие ТКР к антигенным детерминантам собственных тканей). Важно, что при контакте с эпителиоидными клетками тимуса Т-лимфоциты, реагирующие на «своё», разрушаются путем запуска апоптоза (запрограммированной

клеточной смерти при активации через CD95 – Fas рецептор). Это отрицательная селекция. В итоге, исчезают аутореактивные клоны клеток и возникает толерантность (неотвечаемость) к «своему». В тимусе около 95 – 97% лимфоцитов погибают в результате процесса селекции.

В последующем одна из молекул CD4 или CD8 утрачивается и клетки становятся зрелыми. Клетки сохранившие CD4 являются Т-хелперами (Тh) и их ТКР распознает HLA II класса, а сохранившие CD8 – цитотоксическими Т-лимфоцитами и их ТКР обладает способностью распознавать HLA I класса. Из тимуса

На одном Т-лимфоците только один вариант рецептора и только к одному антигену.

TcR прочно связан с CD3.Кафедра клинической иммунологии с аллергологией, они мигрируют в периферические лимфоидные органы, где заселяют преимущественно Т-зависимые зоны. В частности в лимфоузлах – паракортикальную. Зрелые лимфоциты рециркулируют.

Таким образом, АНТИГЕННЕЗАВИСИМАЯ дифференцировка Т-лимфоцитов включает в себя пролиферацию, приобретение специфических маркеров Т-лимфоцитами и образование дифференцированных, зрелых субпопуляций, способных осуществлять характерные для той или иной субпопуляции функции

(индукция иммунного ответа, его регуляция, цитотоксичность). В процессе антигеннезависимой дифференцировки образуются лимфоциты, которые генетически детерминированы к взаимодействию с определенным антигеном и иммунному ответу на этот антиген.

АНТИГЕНЗАВИСИМАЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКА Т-ЛИМФОЦИТОВ

Антигензависмая дифференцировка происходит в периферических органах иммунной системы, если Т- лимфоцит провзаимодействовал с антигеном. Начинается она с момента распознавания антигена и заканчивается образованием клона лимфоцитов, способных оказывать специфическое действие как по отношению к антигену, так и к другим иммунокомпетентным клеткам, вступившим во взаимодействие с антигеном. Причем хелперы и цитотоксические лимфоциты распознают антиген по разному. Так,

ХЕЛПЕРЫ (CD4–клетки) распознают АНТИГЕН в комплексе с HLA II КЛАССА, КИЛЛЕРЫ

(CD8-клетки) - в комплексе антиген с HLA 1 КЛАССА. Распознавание антигена Т-хелпером является центральным процессом, как в гуморальном иммунном ответе, так и в усилении клеточной формы иммунного ответа.

Специфическими МАРКЕРАМИ для ВСЕЙ ПОПУЛЯЦИИ Т-ЛИМФОЦИТОВ являются имеющиеся на наружной мембране этих клеток антигены CD 3. (Раньше использовался маркер CD 2 - рецептор для эритроцитов барана, что не совсем корректно. Параметры CD антигенов смотри в приложении.)

Маркер Т-лимфоцитов - структура, которая свойственна только Т-лимфоцитам (всем

субпопуляциям Т-лимфоцитов) – CD3.

СУБПОПУЛЯЦИИ ЛИМФОЦИТОВ:

Тh лимфоциты. Примерно половина из числа циркулирующих Т-лимфоцитов несут на своей поверхности антиген CD4 . Эти Т-лимфоциты функционируют как ХЕЛПЕРЫ, то есть помощники (от англ. To help - помогать), «включающие» популяцию В-лимфоцитов в процесс выработки антител, а Т-эффекторы – в реализацию клеточного иммунитета. Т-хелперы опосредуют свою функцию гуморальными факторами - цитокинами, которые синтезируются этими лимфоцитами в ответ на антигенный стимул.

Недостаточность хелперной функции Т-лимфоцитов, наблюдаемая при синдроме приобретенного иммунодефицита (СПИД, одной из важнейших мишеней ВИЧ являются Т-лимфоциты хелперы), приводит к «неотвечаемости» организма на антигенную стимуляцию, что, в конечном итоге, способствует персистенции в организме человека микроорганизмов, развитию злокачественных новообразований и является причиной летального исхода.

Т-хелперы (Th) – стимулируют пролиферацию и дифференцировку как Т-, так и В-лимфоцитов, выделяя цитокины. В зависимости от того, какие цитокины они продуцируют (в зависимости от цитокинового профиля) среди них различают:

Th1 (Т-хелперы первого типа), выделяют ИЛ-2 и γ-интерферон, и в итоге обеспечивают реакции Т-клеточного иммунитета – стимулируют иммунный ответ против внутриклеточных бактерий, противовирусный, противоопухолевый, трансплантационный иммунитет.

Th2 (Т-хелперы второго типа), секретируют ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-13 и стимулируют синтез антител, способствуют развитию гуморального иммунного ответа против внеклеточных бактерий, их токсинов, а также образование IgE-антител.

Между Th1 и Th2 существует антагонизм: при повышении активности одних, угнетается функция других. В итоге преобладает Т-клеточный (Th1Ø T киллеры) или В-клеточный (Th2 Ø В-лимфоциты Ø

Все Т- Лимфоциты CD3+

СD4+ - на Т-хелперах

CD8+ - на Т-цитотоксических

На активированных Т-лимфоцитах появляются рецепторы для

ИЛ-2, HLA-DR антигены, рецептор к трансферрину (CD71).

У здоровых людей Т-лимфоциты (CD3+) составляют

60- 80% всех лимфоцитов крови.

Дата добавления: 2014-12-12 | Просмотры: 4308 | Нарушение авторских прав

| | | | | | | | | | 11 |

Артериальный и венный пульс, их происхождение. Анализ сфигмограммы и флебограммы.

Астрономическое отступление: происхождение Луны и интересов.

Биосфера. происхождение биосферы. Структура и границы биосферы. Основные этапы эволюции биосферы. Ноосфера. Ноосферогенез.

Весь путь развития В-лимфоцитов от полипотентной стволовой кроветворной клетки до образования синтезирующих антитела плазматических клеток и В-клеток памяти включает антигеннезависимую и антигензависимую стадиидифференцировки . Антигеннезависимая дифференцировка В-лимфоцитов происходит в костном мозге, в ее основе лежит перестройка генов иммуноглобулинов, приводящая к формированию клонов В-лимфоцитов, экспрессирующих на своей поверхности рецепторные иммуноглобулины различной специфичности. В процессе антигензависимой дифференцировки в периферических лимфоидных органах происходит активация В-лимфоцитов в результате распознавания соответствующих антигенов с помощью иммуноглобулиновых антигенраспознающих рецепторов (ВКР); их пролиферация и дифференцировка в плазматические клетки, синтезирующие антитела, и В-клетки памяти. На этой стадии происходит также реарранжировка генов иммуноглобулинов, приводящая к синтезу разных изотипов иммуноглобулинов.

Образование В-лимфоцитов начинается в эмбриогенезе и продолжается в течение всей жизни. В эмбриональном периоде В-лимфоциты образуются в желточном мешке, эмбриональной печени и в эмбриональном костном мозге. После рождения единственным источником В-лимфоцитов у млекопитающих и человека является костный мозг.

Основные этапы дифференцировки В-лимфоцитов

Схема, отражающая основные этапы дифференцировки В-лимфоцитов, представлена на рис.19.

Рисунок 19. Основные этапы дифференцировки В-лимфоцитов

· СКК – стволовая кроветворная клетка костного мозга;

· ЛСК – лимфоидная стволовая клетка (общий предшественник лимфопоэза);

· пВ – предшественник В-лимфоцитов;

· В 0 –лимфоциты;

· В 1 – лимфоциты (наивные В-лимфоциты);

· В 2 – лимфоциты;

Родоначальником В-лимфоцитов, как и других клеток крови, является полипотентная стволовая кроветворная клетка костного мозга (СКК). Через стадию лимфоидной стволовой клетки (ЛСК) – общего предшественника всех (Т- и В-) лимфоцитов – происходит формирование предшественников В-лимфоцитов (пВ), которые затем превращаются в незрелые В 0 -лимфоциты. Эта дифференцировка происходит в костном мозге без взаимодействия с антигенами.

Предшественники В-лимфоцитов образуются из лимфоидных стволовых клеток под влиянием микроокружения костномозговых стромальных клеток. Стромальные клетки поддерживают процесс развития пВ-клеток путем прямых межклеточных взаимодействий с помощью различных молекул клеточной адгезии (VLA-4, VCAM-1 и др.), а также с помощью поверхностных молекул стромальных клеток, таких как SCF (фактор стволовых клеток). Стромальные клетки костного мозга секретируют также целый ряд цитокинов: ИЛ-3,4,6, а также ИЛ-7, который поддерживает процесс развития пВ-клеток на ранних этапах их развития.

В 0 -лимфоциты мигрируют затем через кровоток и заселяют тимуснезависимые зоны периферических лимфоидных органов. Там происходит дальнейшее созревание и дифференцировка В-лимфоцитов до стадии В 1 и В 2 и приобретение ими способности к синтезу всех классов иммуноглобулинов в ответ на поступающие в организм антигены.

В 0 -лимфоциты – это популяция иммунологически незрелых В-лимфоцитов. На их поверхности имеются только антигенраспознающие рецепторы, относящиеся к классу IgМ . Однако плотность этих рецепторов на единицу поверхности клеток очень низка, поэтому они не могут обеспечить эффективного взаимодействия с антигеном и не синтезируют IgМ в периферическую кровь. Стадия В 0 соответствует моменту формирования клонов В-лимфоцитов. Клон В-лимфоцитов – это группа В-лимфоцитов, имеющих на своей поверхности иммуноглобулиновые рецепторы одной специфичности. На стадии В 0 костномозговые В-лимфоциты проходят негативную селекцию , в результате которой аутореактивные клоны В-лимфоцитов погибают от апоптоза или подвергаются рецепторному редактированию , что лишает их иммуноглобулиновые рецепторы способности к взаимодействию с собственными антигенами. Эти процессы лежат в основе формирования центральной В-клеточной толерантности .

Незрелые В 0 -лимфоциты, которые покидают костный мозг и выходят на периферию, называются еще транзиторными В-лимфоцитами . При контакте с антигенами на периферии функционально незрелые транзиторные В-лимфоциты вступают в состояние анергии или погибают от апоптоза.

В 1 -лимфоциты – это наивные В-лимфоциты , которые еще не встречались с антигеном, они обладают довольно короткой продолжительностью жизни (от 5-6 дней до 3-4 месяцев). Если наивные В 1 -лимфоциты не встретятся с соответствующим им по специфичности антигеном, они погибают, так как не смогут стать резидентными, находящимися в лимфоидных фолликулах В 2 -лимфоцитами.

На поверхности В 1 -лимфоцитов экспрессируются одновременно IgМ и IgD одной и той же антигенной специфичности, но IgD- рецепторы на В 1 -лимфоцитах представлены в гораздо меньшей степени. Хотя IgD является характеристическим поверхностным маркером зрелых наивных В-лимфоцитов, его функция пока не выяснена, однако доказана необходимость наличия IgD для развития В-лимфоцитов и их ответа на большинство антигенов. Плотность рецепторного IgM на единицу поверхности В 1 -клеток значительно выше, чем на стадии В 0.

При встрече с соответствующим им по специфичности антигеном наивные В 1 -лимфоциты распознают его с помощью ВКР, активируются и вступают в пролиферацию с последующей дифференцировкой в плазматические клетки, синтезирующие антитела. Однако В 1 -лимфоциты могут непосредственно реагировать преимущественно на тимуснезависимые антигены синтезом IgМ. Примированные антигеном В 1 -лимфоциты – это уже полностью зрелые В-клетки, но еще не перешедшие в стадию В 2 и не ставшие резидентными фолликулярными В-лимфоцитами.

В 2 -лимфоциты (называемые еще фолликулярными В-лимфоцитами , или В-2-лимфоцитами ) образуются из примированных В 2 -лимфоцитов и находятся главным образом в фолликулах лимфоузлов и других лимфоидных органов, где контактируют с антигеном, представленным на поверхности АПК. Затем они пролиферируют, образуя зародышевые центры фолликулов и дифференцируются в плазматические клетки, синтезирующие антитела. В 2 -лимфоциты – это большая по численности популяция, состоящая из зрелых иммунокомпетентных клеток. На поверхности В 2 -лимфоцитов в высокой концентрации экспрессируется иммуноглобулин D (дифференцировочный), а также содержатся антигенраспознающие рецепторы, относящиеся ко всем классам иммуноглобулинов. В 2 -лимфоциты способны реагировать на любые антигены (как тимуcнезависимые, так и тимусзависимые) и осуществлять синтез иммуноглобулинов всех классов, что составляет основу вторичного гуморального адаптивногоиммунного ответа. Они требуют для своей активации помощи со стороны Т-хелперов, взаимодействие с которыми осуществляется в лимфоидных фолликулах как при непосредственном контакте этих клеток, так и с помощью синтезируемых Т-хелперами цитокинов (ИЛ-2, IFN-γ, ИЛ-4, ИЛ-5 и др.).

Сигналы от Т-хелперов индуцируют в фолликулярных В 2 -лимфоцитах переключение изотипов иммуноглобулинов, что обеспечивает продукцию антител с оптимальными свойствами, необходимыми для борьбы с данным антигеном. В процессе развития иммунного ответа средняя аффинность продуцируемых антител возрастает (процесс, называемый аффинным созреванием). Это происходит потому, что в процессе пролиферации отвечающего на антиген клона В-лимфоцитов в этих клетках происходят соматические гипермутации, а затем - селекция наиболее эффективно связывающих антиген вариантов (тех В-лимфоцитов, чьи ВКР обладают максимальной аффинностью к данному В-клеточному эпитопу).

В 2 -лимфоциты дифференцируются не только в плазматические клетки, синтезирующие иммуноглобулины, но из них образуются и В-клетки памяти , хранящие информацию об антигене. В-клетки памяти – это долгоживущие малые В-лимфоциты, образовавшиеся из зрелых В-клеток в результате стимуляции антигеном при участии Т-лимфоцитов. При повторном внедрении в организм этого антигена благодаря В-лимфоцитам памяти ускоряется распознавание антигена, пролиферация соответствующего клона В-лимфоцитов и осуществляется быстрый синтез большого количества специфических антител против него.

В-лимфоциты памяти в отсутствие антигена могут также превращаться в плазматические клетки и синтезировать антитела определенной специфичности, обеспечивая иммунитет. Так, на вирусы оспы, полиомиелита, кори такой процесс осуществляется практически всю жизнь, на столбнячный токсин – всего около 5 лет, на дизентерийную палочку – около 1 месяца. Проблема усиления иммуногенности и увеличения сроков иммунологической памяти является весьма важной для создания эффективных вакцин.

На стадии В 2 в результате антигензависимой дифференцировки внутри каждого клона В-лимфоцитов, реагирующего на данный антиген, поочередно , в результате переключения генов, кодирующих синтез тяжелых цепей молекул иммуноглобулинов, образуются четыре основные группы В 2 -лимфоцитов: Bm, Bg, Be, Ba , которые осуществляют соответственно синтез и секрецию IgM, IgG, IgE и IgA. Этот процесс схематически изображен на рис. 20.

Рисунок 20. Дифференцировка В2-лимфоцитов

Первой в процессе дифференцировки образуется группа В 2 -лимфоцитов, на поверхности которых имеются IgD и IgM, эти клетки будут осуществлять синтез на экспорт IgM. Затем, в результате переключения генов в процессе дифференцировки, образуется группа В 2 -лимфоцитов, содержащих на поверхности IgD и IgG, которые синтезируют IgG против данного антигена; третьей образуется группа В 2 -лимфоцитов, имеющих на поверхности IgD и IgE и синтезирующих IgE; и, наконец, четвертой - В 2 -лимфоциты, содержащие на поверхности IgD и IgA, они дифференцируются в плазматические клетки, синтезирующие IgA. IgD, содержащийся на поверхности В 2 -лимфоцитов, имеет только мембраносвязанную форму и на экспорт в норме практически не синтезируется, поэтому в плазме крови он содержится в следовых количествах. Механизм действия этого иммуноглобулина пока еще мало изучен, однако экспериментально показано, что его удаление с поверхности В-лимфоцитов приводит к утрате ими способности к реакции на тимусзависимые антигены.

Таким образом, при поступлении в организм любого антигена(тимуснезависимого или тимусзависимого)первым против данного антигена в процессе гуморального иммунного ответа синтезируется IgM , а затем идет синтез всех остальных классов иммуноглобулинов - IgG,IgE и IgA , что обеспечивает эффективную защиту всех органов и тканей организма.

Полипотентная гемопоэтическая стволовая клетка (ГСК) малодифференцированный клеточный элемент, способный к самоподдержанию, пролиферации и дифференцировке во все клетки крови.

ГСК локализуются в красном костном мозге (концентрация до 1% среди мононуклеарных клеток), печени эмбриона (до 1%), ГСК циркулируют в пуповинной крови (до 1%), периферической крови (около 0, 1% от всех ядерных клеток)

Этапы развития ГСК Полипотентная стволовая кроветворная клетка (stem cell). Родоначальная стволовая кроветворная клетка (progenitor cell) – ограничена в самоподдержании, но интенсивно пролиферирует. Имеет ограниченное число делений и ограниченный потенциал, коммитированы к дифференцировке, по крайней мере, в двух направлениях (лимфоидном и миелоидном). Клетка предшественник (precursor cell) – коммитирована только в один тип клеток крови (лимфоциты, гранулоциты, моноциты и т. д.). Зрелые клетки (Т-, В-лимфоциты, эритроциты, моноциты и т. п.).

Лимфоидная родоначальная клетка ГСК самоподдержание В-лимфоцит Предшественник В-лимфоцитов Т-лимфоцит NK Предшественник Т-лимфоцитов Миелоидная родоначальная клетка

Клональный принцип организации лимфоцитов Клон лимфоцитов – группа лимфоцитов, имеющих антигенраспознающие рецепторы одной специфичности, т. е. способные распознавать одну АГ детерминанту. 1 КЛОН = 1 АГ-распознающий РЕЦЕПТОР! В иммунной системе формируется множество клонов лимфоцитов способных распознавать огромное количество вариантов антигенных молекул, составляющих антигенный репертуар.

Молекула BCR имеет слишком короткий цитоплазматический хвост, поэтому для трансдукции (передачи) сигнала от BCR к ядру клетки используются вспомогательные молекулы, такие как CD 79 и другие (CD 19, CD 20, CD 21).

Легкие цепи, входящие в состав BCR, могут быть двух видов: κиλ Их строение кодируется генетическими локусами, расположенными во 2 и 22 хромосомах Тяжелые цепи (5 видов, соответствующие классам иммуноглобулинов: μ, γ, δ, ε, α) кодируются в едином локусе 14 хромосомы. Это - зародышевые гены иммуноглобулинов.

В общем виде каждая группа зародышевых генов состоит из 4 -х генных сегментов: ВАРИАБЕЛЬНЫЙ (V), РАЗНООБРАЗНЫЙ (D), СОЕДНИТЕЛЬНЫЙ (J) КОНСТАНТНЫЙ (С)

Для формирования многообразия вариабельных доменов (V-домены) комплементарных различным видам АГ, во время дифференцировки происходит перестройка (реаранжировка) зародышевых генов, в результате которой формируется окончательный вид генов, кодирующих белковую структуру BCR и иммуноглобулинов.

Для перегруппировки генов H- и L-цепей требуются ферменты рекомбиназы RAG-1 и RAG-2 (recombinationactivating genes). Перегруппировка представляет собой вырезание отдельных фрагментов ДНК и сшивку оставшихся частей по принципу образования петель ДНК.

Отрицательная селекция В-лимфоцитов в костном мозгу: реакции незрелых клеток на распознавание аутоантигена – индукция анергии, редактирование V-генов и апоптоз

Дифференцировка В-лимфоцита в плазматическую клетку Плазматическая клетка B-лимфоцит Утрата экспрессии генов В-клетки Блокада клеточного цикла после плазмобласта Увеличение размера, расширение цитоплазмы, развитие шероховатого ЭПР

TCR – гетеродимеры, и или и цепей (Т-клетки и Т-клетки) TCR тесно соединяется с CD 3 – комплексом полипептидных цепей, необходимых для трансдукции сигнала

Схематическая структура CD 4 (4 подобных Ig домена) и CD 8 (αβ – гетеродимер и αα- гомодимер)

В отличие от BCR, распознающего АГ в нативном виде, TCR связывает и распознает АГ только в составе молекул MHC. CD 4 и CD 8 классические корецепторы, распознающие комплекс «пептид-МНС» и участвующие в сигнальной трансдукции. Внеклеточные домены CD 4 и CD 8 связываются с консервативными МНС молекулами на АПК. CD 4 связывается с МНС класса II, а CD 8 – с МНС класса I

Т-хелперы (Th) (CD 4+) Функциональная субпопуляция Т клеток, которые способствуют генерации цитотоксических Т лимфоцитов и участвуют в межклеточной кооперации с В-клетками, активируя их в направлении синтеза антител. Th распознают антиген в ассоциации с молекулами MHC класса II (феномен двойного распознавания)

Наивные Т-лимфоциты, образовавшиеся в тимусе, выходят в периферическую кровь и участвуют в рециркуляции, проходя через периферические лимфоидные органы, ткани и лимфатические сосуды. Фенотип этих клеток либо CD4 + , либо CD8 + . Лишь небольшая часть клеток (около 2%) может иметь фенотип CD4 + CD8 + – это незрелые клетки.

Циркулирующие наивные Т-клетки имеют продолжительность жизни от нескольких месяцев до нескольких лет, они постоянно замещаются за счет костномозговых предшественников, которые созревают в тимусе. Кроме того, они постоянно пролиферируют на низком уровне на периферии, замещая погибающие клетки. Этот уровень может повышаться при лимфопении, вызванной той или иной причиной. В возрасте около 60 лет у человека практически прекращается образование новых Т-лимфоцитов в тимусе (возрастная инволюция тимуса). Число циркулирующих наивных Т-лимфоцитов при этом сохраняется практически полностью за счет пролиферации существующего пула этих клеток. Такой механизм приводит к уменьшению репертуара различных по специфичности ТКР клонов Т-лимфоцитов, в том числе способных распознавать инфекцию. Это, однако, отчасти компенсируется за счет того, что с возрастом происходит накопление клеток памяти, специфичных к обычно встречающимся антигенам.

Выживаемость наивных Т-лимфоцитов зависит по крайней мере от двух обстоятельств: во-первых, – это периодическое связывание ТКР со слабой аффинностью с комплексом «антигенный пептид - белок МНС»; во-вторых, необходимо присутствие ИЛ-7, который в организме постоянно продуцируется многими типами клеток.

В периферических органах адаптивной иммунной системы происходит встреча наивных Т-лимфоцитов с антигенами и начинается их антигензависимая дифференцировка.

Антигензависимая дифференцировка Т-лимфоцитов включает четыре основных этапа:

· распознавание антигена функционально незрелыми (наивными) Т-лимфоцитами в кооперации с АПК, которые осуществляют процессинг и представление антигена;

· их ответная реакция на антиген в виде пролиферации и дифференцировки до зрелых эффекторных клеток;

· участие в собственно эффекторной фазе иммунного ответа – нейтрализации и уничтожении антигена;

· формирование Т-клеток памяти.

Каким бы путем антиген ни попал в организм, с током лимфы он перемещается в ближайшие к месту проникновения (регионарные) лимфоузлы, где происходит его поглощение макрофагами (МФ), дендритными клетками (ДК) или В-лимфоцитами с последующей внутриклеточной переработкой (процессингом) и представлением (презентацией) в комплексе с молекулами МНС I или II класса на поверхности АПК. Антигены, образовавшиеся или локализованные в тканях (например, в очаге вирусной инфекции, опухолевого роста и др.), поглощаются незрелыми дендритными клетками (ДК), которые распознают эти антигены с помощью рецепторов врожденного иммунитета (Толл-подобных рецепторов или NOD-рецепторов), активируются, созревают и мигрируют в регионарный лимфоузел, где представляют на своей поверхности для распознавания Т-лимфоцитам процессированный антиген в комплексе с белками МНС (иммуногенный комплекс).

Первая встреча наивных Т-лимфоцитов с антигеном как раз и происходит в периферических лимфоидных органах при контакте с АПК, на поверхности которых антигенные детерминанты (Т-клеточные эпитопы, представляющие собой короткие антигенные пептиды, образованные при внутриклеточном процессинге антигена в АПК) представлены в виде иммуногенного комплекса.

Связывание антигенраспознающего рецептора (ТКР) наивных Т-лимфоцитов с иммуногенным комплексом на поверхности АПК (с участием ТКР, молекул CD3, CD4 или CD8) обеспечивает этим клеткам лишь один, первый, специфический сигнал . Однако для пролиферации и дифференцировки в зрелые эффекторные Т-лимфоциты им необходим еще и второй, костимулирующий сигнал . Этот сигнал обеспечивается ИЛ-1 и другими цитокинами, а также взаимодействием корецептора В7 на поверхности АПК с соответствующим рецептором – белком CD28 – на поверхности наивных Т-лимфоцитов. Получение этих двух сигналов обеспечивает пролиферацию клона с последующей дифференцировкой. Если же клеткой получен только один, первый сигнал, а второй отсутствует, она вступает в апоптоз и погибает.

Примированные CD4 + и CD8 + Т-лимфоциты, получившие оба сигнала, начинают экспрессировать рецепторы к ИЛ-2 и синтезировать сам ИЛ-2, который, воздействуя на ИЛ-2-рецепторы этих клеток (в том числе и аутокринно), стимулирует размножение наивных Т-лимфоцитов, которое длится минимум 5 дней, с последующей дифференцировкой в зрелые эффекторные Т-лимфоциты.

Активированные наивные Т-лимфоциты, вступившие в пролиферацию, на 5-7 день достигают пика своей численности, при этом количество CD4 + Т-клеток возрастает примерно в 10 000 раз. Количество CD8 + Т-клеток, которые размножаются еще интенсивнее, при вирусной инфекции, например, может увеличиться в 50 000 раз. Такое быстрое размножение ведет к увеличению лимфоузлов, то есть, к развитию лимфоаденопатии.

Затем размножившиеся Т-клетки дифференцируются в зрелые эффекторные лимфоциты, обладающие необходимыми для уничтожения данного патогена функциональными свойствами (например, к образованию определенных субпопуляций CD4 + Т-лимфоцитов: Тх1, Тх2, Тх17 или CD8 + ЦТЛ).

Образовавшиеся в результате пролиферации и дифференцировки наивных Т-лимфоцитов зрелые эффекторные клетки мигрируют в патологические очаги (где находятся антигены, к которым они специфичны) и непосредственно осуществляют их нейтрализацию и уничтожение (CD8 + ЦТЛ) или индуцируют фагоцитарный тип иммунного ответа (Тх1). Часть эффекторных CD4 + Т-хелперов перемещается в лимфоидные фолликулы лимфоузла, где, контактируя с В-лимфоцитами, включают и регулируют синтез антител (часть Тх1 и Тх2, которые еще иногда называют фолликулярными Т-хелперами).

Процесс миграции вышедших из периферических лимфоидных органов эффекторных Т-лимфоцитов и их проникновение из крови в периферические ткани, где находится патологический очаг, контролируется целым набором молекул адгезии (адгезинов), среди которых различают семейства селектинов, адрессинов и интегринов. Адгезины экспрессируются как на Т-лимфоцитах, так и на эндотелии кровеносных сосудов периферических тканей. В результате взаимодействия соответствующих молекул адгезии Т-лимфоциты проникают в паренхиму органа.

Эффекторные Т-лимфоциты могут уже самостоятельно распознавать антиген и оказывать на него прямое действие и в отсутствие дополнительных костимулирующих сигналов .

Для того, чтобы пролиферация реагирующего на антиген клона не была чрезмерной, она тормозится, а затем останавливается за счет индукции экспрессии ингибиторного рецептора CTLA-4 на поверхности Т-лимфоцитов. Этот рецептор содержится в цитоплазме Т-клеток и быстро перемещается на их поверхность через 24 часа после их активации через ТКР. CTLA-4, подобно CD28, также связывается с В7, но с гораздо большей аффинностью, чем CD28. Связывание В7/CTLA-4 прерывает активационный сигнал и тормозит пролиферацию клона.

У животных, лишенных гена CTLA-4, развивается обширная лимфопролиферация, сопровождающаяся аутоиммунными поражениями и приводящая к гибели животных вскоре после рождения.

Несколько позднее, чем экспрессия CTLA-4, начинается экспрессия на Т-клетках еще одного ингибиторного рецептора – PD-1 (рецептора для индукции апоптоза – программируемой смерти). Через этот рецептор при взаимодействии его с лигандом PD-1L (который постоянно экспрессируется на низком уровне на многих типах клеток в различных тканях) ингибируется передача активирующих сигналов от ТКР и В7/CD28, и тем самым тормозится и останавливается Т-клеточный ответ.

В конечной стадии адаптивного иммунного ответа численность клона, осуществляющего ответ на данный антиген, снижается, оставляя определенное количество антигенспецифических Т-клеток памяти .

Эти клетки имеют хорошо развитый рецепторный аппарат, экспрессируют в том числе рецепторы к цитокинам и адгезины, поэтому Т-клетки памяти способны быстро реагировать непосредственно на антиген при его повторном попадании в организм. Большинство Т-клеток памяти относятся к хелперной субпопуляции, то есть имеют фенотип CD4 + . Они рестриктированы по белкам МНС II класса.

Продолжительность жизни клеток памяти варьирует от нескольких месяцев до нескольких десятков лет. Их выживаемость поддерживается за счет ИЛ-7. Для поддержания выживаемости CD8 + ЦТЛ памяти необходимы ИЛ-7 и ИЛ-15. CD8 + Т-клетки памяти являются более долгоживущими, чем CD4 + Т-клетки памяти. Например, CD8 + Т-клетки памяти, образующиеся при вакцинации против кори, могут иметь продолжительность свыше 30 лет. Продолжительность жизни клеток памяти к определенным антигенам генетически детерминирована как для вида в целом, так и для отдельных индивидуумов.

Т-клетки памяти, в частности, обеспечивают иммунитет – невосприимчивость организма к инфекции при повторном попадании инфекционных агентов в организм .

Формирование Т-клеток памяти лежит в основе механизма вакцинации против большинства вирусных инфекций.

Различают 2 типа Т-клеток памяти: центральные и эффекторные. Центральные Т-клетки памяти при повторном поступлении антигена в организм, распознав его, пролиферируют, чтобы сформировать пул новых эффекторных Т-лимфоцитов. Поэтому вторичный ответ на антиген с участием этих клеток развивается не раньше, чем на 3-4 день.

Эффекторные Т-клетки памяти после повторного контакта с антигеном способны к немедленной активации и поэтому осуществляют ответ на антиген практически сразу после его повторного попадания в организм.