Иммунокомпетентные клетки. Кооперация клеток в иммунном ответе

Иммунокомпетентные клетки

К иммунокомпетентным клеткам относятся Т- и В-лимфоциты, NK-клетки и антигенпредставляющие клетки.

Т-лимфоциты развиваются в тимусе из клеток-предшественниц. В-лимфоциты дифференцируются в печени плода и костном мозге взрослого организма. NK-клетки образуются из предшественников лимфоидных клеток в костном мозге. Лимфоциты, как и другие лейкоциты, на своей поверхности экспрессируют большое количество различных молекул, по которым при помощи моноклональных AT идентифицируют их принадлежность к конкретной клеточной популяции. Чаще всего с этой целью выявляют дифференцировочные антигены (CD), являющиеся специфичными клеточными маркёрами. Среди них различают линейные клеточные маркёры, маркёры созревания и активационные маркёры.

• Линейные клеточные маркёры — продукты генов, которые экспрессируются только в определённых клеточных типах. Примером линейного клеточного маркёра служит молекула CD3, которая присутствует только в Т-лимфоцитах.
• Маркёр созревания, молекула CD1, экспрессируется в тимоцитах и исчезает в дальнейшем при их дифференцировке в периферические Т-лимфоциты.
• Рецептор ИЛ-2 — молекула CD25 — пример активационного маркёра, выставляемого на поверхности стимулированных Аг клеток.
Идентификация клеточных маркёров при помощи AT используется в проточной цитометрии для сортировки и подсчёта количества клеток в исследуемых популяциях.

Основную роль в реализации иммунных функций играют следующие клетки: 1)макрофаги, а также другие антигенпредставляющие, или вспомогательные, или А-клетки (от англ. accessory — вспомога­тельный); 2)популяции В-лимфоцитов; 3)популяции Т-лимфоцитов; 4)популяции лимфоцитов, обладаю­щих естественными цитотоксическими свойствами — способностью разрушать опухолевые клетки, вирусинфицированные клетки, клетки трансплантата и т. п.: NK-клетки, Pit-клетки, нулевые клетки.

По своим морфологическим свойствам Т- и В-лимфоциты не отличаются друг от друга. Однако они существенным образом различаются по своему вкладу в реакции иммунитета, по многим другим свойствам, структуре и функции своих рецепторов и по антигенной специфичности (табл. 12).

Таблица 12 Характеристика Т- и В-лимфоцитов

Признак	Т-Ли	мфоциты	В-Лимфоциты
Место возникновения	Тимус		Сумка Фабрициуса, Костный мозг
Функция	Клеточный иммунитет	Гуморальный иммунитет
Антигены-маркеры	Lyt		Lyb
Клетки-эффекторы, образующиеся после антигенной	Семь субклонов Т-лимфоцитов,	Антителообразующие клетки.
стимуляции	клетки памяти	В-киллеры, В-супрессоры
Розеткообразование с эритроцитами	Есть		Есть
Рецепторы к комплементу и комплексу	Нет		Есть
антиген + антитело
Розеткообразование с эритроцитами, несущими	Нет		Есть
комплекс антиген + антитело
Чувствительность к кортикостероидам	Высокая		Низкая
Чувствительность к антилимфоцитарной сыворотке	Высокая		Низкая
Бласттрансформация в микст-культуре	Происходит		Не происходит

Т-лимфоциты

Самый ответственный момент в процессе иммунного ответа — это распознавание химического маркера, свойственного «чужому» агенту и отличающегося от «своего». Эту роль выполняют макрофа­ги, антитела, Т- и В-лимфоциты. Антитела распознают антиген с помощью своих активных центров, а макрофаги, Т- и В-лимфоциты— благодаря имеющимся на их мембранах особым рецепторам.

Экспериментальное обоснование предположения о наличии у клеток лимфоидной системы специ­фических рецепторов было получено в 60-е годы XX века после обнаружения двух важных феноме­нов: цитопатического действия лимфоцитов и розеткообразования (иммуноприлипания).

Способность сенсибилизированных лимфоцитов распознавать трансплантационный антиген и ак­тивно прикрепляться к клеткам-мишеням послужила прямым указанием на наличие у лимфоцитов рецепторов, подобных по своей структурной специфичности антителам.

Феномен розеткообразования состоит в том, что если к культуре нормальных или иммунных лимфоцитов добавить какой-либо антиген, например чужеродные эритроциты, то последние, прикреп­ляясь к лимфоцитам, образуют структуру типа розетки. Феномен является строго специфичным: удаление лимфоцитов, образовавших розетки с эритроцитами данного вида животных, лишает данную популяцию лимфоцитов способности образовывать розетки из этих клеток.

Этот феномен не только свидетельствует о наличии у лимфоцитов особых рецепторов, но и говорит о том, что популяция лимфоидных клеток представлена клонами лимфоцитов, отличающихся по специфичности этих рецепторов.

Первоначально Т-лимфоциты по своим функциям были разделены на три субкласса:

Т-хелперы, или Т-помощники (от англ. help — помогать);

Т-киллеры (от англ. kill — убивать), или Т-цитотоксические лимфоциты;

Т-супрессоры (от англ. suppress — подавлять).

Т-хелперы необходимы для превращения В-лимфоцитов в антителообразующие клетки и клетки памяти. Т-киллеры разрушают клетки трансплантата, опухолевые клетки и клетки, инфицированные вирусными, бактериальными и другими антигенами. Т-супрессоры подавляют функции определенных эффекторных Т- и В-клеток и обеспечивают иммунологическую толерантность.

Особенность Т-лимфоцитов состоит в том, что их рецепторы, в отличие от антител и рецепторов В-лимфоцитов, не распознают свободно циркулирующих антигенов. Они распознают только те чуже­родные вещества, точнее их пептидные фрагменты, которые представляются им клетками организма через посредство антигенов МНС класса! или классаП. Разные Т-лимфоциты распознают разные собственные антигены (белки МНС). Т-цитотоксические лимфоциты распознают клетки, несущие антигены МНС класса1 и чужеродные антигены, представляемые ими. Основное назначение Т-цито-токсических лимфоцитов — обеспечение противовирусного, противоопухолевого и трансплантацион­ного иммунитета. Т-киллеры с помощью своих специфических рецепторов распознают чужеродные антигены, ассоциированные на мембранах клеток с их антигеном МНС класса1, они атакуют такие клетки и уничтожают их.

Т-хелперы распознают клетки, имеющие антигены МНС классаП (макрофаги, В-лимфоциты и некоторые другие), и представляемые ими чужеродные антигены. Белки МНС классаП связывают чужеродный антиген в макрофагах в ходе процессинга, выносят его на поверхность мембраны макро­фага, и в таком виде этот антиген представляется Т-хелперам. Последние также распознают его с помощью своих рецепторов и при участии своих белков МНС классаП. В свою очередь, В-лимфоциты также представляют чужеродные антигены Т-хелперам, используя собственные белки МНС классаП.

Таким образом, Т-хелперы осуществляют регуляцию иммунного ответа, стимулируя В-лимфоциты, а также другие Т-клетки, специфические к данному антигену.

В настоящее время Т-лимфоциты подразделяют на 7 основных субклассов, объединенных в следую­щие три группы.

Таблица 13 Субклассы Т-лимфоцитов, их функции и специфические рецепторы

Субклассы т-лимфоцитов	Функции	Специфические рецепторы
	Помощники (активаторы)
Индукторы Т-хелперов	Экспрессия антигенов МНС класса II на макрофагах и некоторых других А-клетках	CD29
Индукторы Т-супрессоров	Секреция ИЛ-1 макрофагами Активация дифференцировки предшественников Т-супрессоров	CD45
Т-хелперы 1	Дифференцировка ЦТЛ, ГЧЗ, активация Т-хелперов 2	CD44 CD4
Т-хелперы 2	Пролиферация и активация В-клеток; синтез антител, подавление Т-хелперов 1 Эффекторы	CD28 CD4
Т-киллеры	Лизис клеток (трансплантанта, опухоли и клеток,	CD8
(ЦГЛ-цитотоксические лимфоциты)	инфицированных вирусами, бактериальными и другими антигенами) Регуляторы
Т-супрессоры	Подавление функций Т-хелперов 1 и 2, В-лимфоцитов	CD11 CD8 Lytl
Т-контрсупрессоры	Подавление функции Т-супрессоров: развитие резистентности Т-хелперов к эффекту Т-супрессоров	Нет CD4, рецептор	CD8, но есть уникальный к лектину Vicia uillosa

Т-помощники, или активаторы: индукторы Т-хелперов, индукторы Т-супрессоров, Т-хелперы1, Т-хелперы2.

Т-эффекторы — Т-цитотоксические лимфоциты.

Т-регуляторы: Т-супрессоры, Т-контрсупрессоры.

Кроме того, существуют различные варианты Т-клеток иммунной памяти.

Т-лимфоциты различаются по своим рецепторам. Каждый из субклассов выполняет свои специфичес­кие функции. Для активации Т-клеток требуется контакт их рецептора с комплексом чужеродного антигена с собственным белком МНС класса1 или классаП. Через 16-20 часов после установления контакта возникают индукторы Т-хелперов. Последние, реагируя на представляемый А-клеткой процес-сированный антиген, быстро секретируют медиаторы, которые способствуют образованию молекул МНС классаП на поверхности макрофагов и продукции ими IL-1. Индукторы Т-хелперов отличаются от эффекторных Т-хелперов тем, что они имеют свой особый рецептор CD29, который может быть заблокирован моноклональными антителами, не влияющими на активность Т-хелперов. Только после исполнения функции индукторов данный антиген связывается с белком МНС классаП и возникает комплекс, который узнается рецепторами Т-хелпера. В результате этого на мембране Т-хелпера образу­ются рецепторы к IL-1. Присоединение к нему интерлейкина-1 приводит ко второму этапу активирова­ния Т-хелпера — он начинает синтезировать и секретировать различные варианты лимфокинов. Суще­ствуют две категории Т-хелперов: Т-хелперы1 и Т-хелперы2, которые имеют одинаковые рецепторы CD4 и 4В4, но различаются по другим, а именно: Т-хелперы1 имеют рецепторы CD45 и CD44, а Т-хелперы 2 — CD28. Их функции различны: Т-хелперы1 секретируют IL-2, IL-3, фактор некроза опухолей, у-интерферон и другие цитокины, которые способствуют созреванию Т-цитотоксических лимфоцитов после их взаимо­действия с комплексом чужеродный антиген + молекула МНС класса1. Таким образом, Т-хелперы 1 обеспечивают дифференцировку и пролиферацию эффекторных Т-киллеров, способных распознавать и уничтожать как клетки аллотрансплантата, так и свои собственные, если на их поверхности содержатся антигены вирусов, других патогенов или опухолей. Кроме того, Т-хелперы1 активируют Т-хелперы2 и способствуют цитотоксической функции макрофагов.

Т-хелперы2 секретируют IL-4, IL-5, IL-6 и вводят их в цитоплазму В-лимфоцитов путем прямого контакта своих рецепторов с определенными рецепторами на мембране В-лимфоцитов. Таким образом, Т-хелперы2 вызывают пролиферацию и дифференциацию В-лимфоцитов в антителообразующие клетки и тормозят функцию Т-хелперов1. Т-хелперы1 и Т-хелперы2 различаются по своей чувствительности к IL-2 и IL-4; кроме того, Т-хелперы1 устойчивы к радиоактивному облучению, а Т-хелперы2 — чувствительны.

Активированные Т-супрессоры играют важную роль в регуляции иммунитета. Они способны непо­средственно контактировать с рецепторами Т-хелпера, а также синтезировать и секретировать свои медиаторы. Благодаря этому Т-супрессоры могут подавлять функции Т-хелперов. Последние обладают высокой чувствительностью к Т-супрессорам и их медиаторам. Взаимодействуя с мембраной Т-хелпе­ра, Т-супрессоры угнетают секрецию ими интерлейкинов, синтез рецепторов к IL-1, IL-2 и другие иммунобиологические функции Т-хелперов, в результате чего подавляется пролиферация и дифферен­циация эффекторных Т-клеток, а также формирование антителообразующих клеток против данного антигена. Иначе говоря, Т-супрессоры подавляют временно или постоянно образование клонов имму-нокомпетентных Т- и В-клеток против определенного антигена. Особо важную роль Т-супрессоры выполняют в эмбриональном периоде и в течение первой недели жизни новорожденного: они способ­ствуют возникновению толерантности к собственным белкам и подавляют активность проникающих в организм новорожденного Т-цитотоксических лимфоцитов матери на аллоантигены самого развиваю­щегося ребенка. Функция Т-супрессоров через неделю после рождения блокируется возникающей к этому времени особой популяцией Т-клеток — Т-контрсупрессоров, которые продуцируют собствен­ный лимфокин. Этот лимфокин взаимодействует с Т-хелперами, они приобретают резистентность к Т-супрессорам и их лимфокинам. Т-контрсупрессоры отличаются от Т-супрессоров по своим специфи­ческим рецепторам, в частности, они содержат отсутствующий у Т-супрессоров рецептор к лектину Vicia villosa. Этот рецептор способствует выполнению функций Т-контрсупрессорами.

Поскольку Т-клетки должны одновременно узнавать два различных антигена — собственный и чужеродный, их рецепторы должны обладать либо двумя активными центрами, либо одним, но с двойным распознаванием. Судя по всему, имеется один, но сложный активный центр, специфичность которого носит такой же характер, как и специфичность активного центра антител, так как Т-лимфо­циты должны распознавать самые разнообразные антигены.

Структура рецептора Т-лимфоцита во многом напоминает структуру молекулы антитела. Молекулы Т-клеточных рецепторов (ТКР) состоят из двух цепей — а и р. Каждая из них содержит V- и С-домены, их структура закреплена дисульфидными связями. Вариабельные домены а- и р-цепей имеют не 3-4, как у антител, а не менее 7 гипервариабельных участков, которые формируют активный центр рецептора. За С-доменами, около мембраны, располагается шарнирная область из 20аминокислотных остатков. Она обеспечивает соединение а- и р-цепей с помощью дисульфидных связей. За шарнирной областью располагается трансмембранный гидрофобный домен из 22 аминокис­лотных остатков, он связан с коротким внутрицитоплазматичеким доменом из 5-16 аминокислотных остатков. Распознавание Т-клеточным рецептором представляемого антигена происходит следующим образом. Молекулы МНС классаП, как и рецепторы Т-лимфоцитов, состоят из двух полипептидных цепей — а и р. Их активный центр для связывания представляемых антигенных пептидов имеет форму «щели». Она формируется спиральными участками а- и р-цепей, соединенными на дне «щели» между собой неспиральной областью, образованной сегментами той и другой цепи. В этом центре (щели) молекула МНС присоединяет процессированный антиген и таким образом представляет его Т-клеткам (рис. 63). Активный центр Т-клеточного рецептора образуется гипервариабельными участ­ками а- и р-цепей. Он также представляет собой своеобразную «щель», структура которой соответ­ствует пространственной структуре представляемой молекулой МНС классаП пептидного фрагмента антигена в такой же степени, как структура активного центра молекулы антитела соответствует пространственной структуре детерминанта антигена. Каждый Т-лимфоцит несет рецепторы только для одного какого-то пептида, то есть специфичен в отношении конкретного антигена и связывает процес­сированный пептид только одного типа. Присоединение представляемого антигена к Т-клеточному рецептору индуцирует передачу сигнала от него на геном клетки.

Для функционирования любого ТКР необходим его контакт с молекулой CD3. Она состоит из 5субъединиц, каждая из которых кодируется своим геном. Молекулы CD3 имеют все субклассы Т-лимфоцитов. Благодаря взаимодействию Т-клеточного рецептора с молекулой CD3 обеспечиваются следующие процессы: а)вынос ТКР на поверхность мембраны Т-лимфоцита; б)придание соответствую­щей пространственной структуры молекуле Т-клеточного рецептора; в)прием и передача сигнала Т-клеточным рецептором после его контакта с антигеном в цитоплазму, а затем в геном Т-лимфоцита через фосфатидилинозитольный каскад с участием посредников.

В результате взаимодействия молекулы МНС классаП, несущей антигенный пептид, с рецептором Т-лимфоцита пептид как бы встраивается в «щель» рецептора, которую образуют гипервариабельные участки а- и р-цепей, контактируя при этом с той и другой цепью (рис. 68.А).

Взаимодействие комплекса ТКР—CD3 с представляющей антиген молекулой МНС класса I или класса II определяет характер и реализацию иммунного ответа. Биосинтез рецепторов Т-лимфоцитов, как и антител, контролируется комплексом генов: V-, D-, J-, С-. Однако гены рецепторов Т-лимфоци­тов отличаются от генов иммуноглобулинов — это самостоятельное семейство генов. Число возмож­ных вариантов объединения генов V-, D-, J-, С- для а- и Р-цепей составляет 10'⁶. Благодаря этому и обеспечивается большое разнообразие их активных центров, с помощью которых они, подобно антите­лам, распознают различные антигены с подачи молекул МНС класса I и класса II.

Особенности взаимодействия суперантигенов с Т-лимфоцитами

Суперантигены отличаются от обычных антигенов тем, что вызывают очень сильный иммунный ответ. Как полагают, это связано с тем, что подобные антигены, например стафилококковый энтеро-токсин, связываются с молекулами МНС непосредственно, то есть без предварительного их процес-синга А-клетками. Причем связываются они не внутренней поверхностью «щели» молекулы МНС классаП и соответственно не внутренней частью активного центра рецептора Т-лимфоцита, а иными их участками. Поэтому иммунный ответ на обычный антиген и суперантиген проявляется по-разному. Обычный антиген распознается только «своим», т. е. антиген-специфическим Т-лимфоцитом (рис. 69). Секретируемый им IL-2 стимулирует пролиферацию только антиген-специфических Т-лимфоцитов, которые распознают и уничтожают только клетки, инфицированные патогеном. В отличие от обычно­го, суперантиген стимулирует пролиферацию многих Т-лимфоцитов и секрецию сверхизбыточного

количества IL-2 (рис. 70). Избыток интерлейкина-2 приводит к отравлению организма и токсическо­му шоку. Под влиянием суперантигена могут активироваться те немногочисленные Т-лимфоциты, которые распознают «свой» антиген, и возникнут нежелательные аутоиммунные реакции. Стимулиро­ванные суперантигеном Т-лимфоциты могут после активации погибнуть. В результате этого иммуно­дефицита сопротивление инфекции становится невозможным. По мнениюГ. Джонсона, Дж. Рассела, К. Понцера, суперантиген присоединяется к наружной поверхности несущей его молекулы МНС (рис. 68.Б). Поэтому такой комплекс распознается не внутренней поверхностью активного центра рецептора Т-лимфоцита, а вариабельной областью |3-цепи в той ее части, которая располагается с наружной стороны и не участвует в связывании обычных антигенов. Различные суперантигены могут распознаваться и связываться определенными типами вариабельных доменов |3-цепи. У человека насчитывается около 30 таких типов. В отличие от обычных антигенов, которые могут распознавать­ся только специфичными для них Т-лимфоцитами, суперантигены могут взаимодействовать с гораздо большим числом Т-клеток, а именно с любым из Т-лимфоцитов, у которых |3-цепи рецепторов содержат определенные типы вариабельных доменов.

Популяция В-лимфоцитов также включает в себя несколько субклассов:

В-лимфоциты, являющиеся предшественниками антителообразующих клеток;

В-супрессоры;

В-киллеры.

С помощью особого метода культивирования антителообразующих клеток в организме летально облученного реципиента было обнаружено следующее: если культивировать совместно В-лимфоциты (костно-мозговые клетки), Т-лимфоциты (тимоциты) и эритроциты барана, то антителообразующих клеток возникает в Юраз больше, чем при культивировании эритроцитов только с Т- или В-лимфоци-тами отдельно. Эти опыты показали, что, во-первых, предшественниками антителообразующих кле­ток являются В-лимфоциты, во-вторых, что для их превращения в антителообразующие клетки необходима помощь Т-лимфоцитов (Т-хелперов).

В-лимфоциты-супрессоры содержатся в костном мозге, селезенке и лимфатических узлах, но не в тимусе. Вместе с Т-супрессорами они отвечают за развитие иммунологической толерантности, так как обладают способностью подавлять размножение и превращение В-лимфоцитов и Т-лимфоцитов в клетки-эффекторы гуморального и клеточного иммунитета.

Третий субкласс В-лимфоцитов получил название В-киллеров в связи с тем, что они могут взаимодействовать с Fc-фрагментами антител IgG, фиксированных на клетках трансплантата, и вызывать разрушение последних.

Мембраны В-лимфоцитов несут большое количество рецепторов (более 40типов) с разнообразны­ми свойствами. В частности, они имеют рецепторы к Fc-компоненту иммуноглобулина, к СЗ-комно-ненту комплемента. Благодаря этим рецепторам В-клетки можно легко выявить с помощью метода розеткообразования или методом бляшек. Суть последнего заключается в том, что если эритроциты барана использовать в качестве антигена для иммунизации животных, то в их лимфоидной ткани будут накапливаться В-лимфоциты, вырабатывающие соответствующие антитела. Добавление таких клеток в среду, содержащую эритроциты, приведет к тому, что комплексы эритроцит-антитело-комплемент будут связываться с лимфоцитом и лизироваться вблизи него, образуя пятно (бляшку).

В-лимфоциты имеют также общие с Т-лимфоцитами антигены (Ly) и антигены, свойственные только им (Lyb). По антигену Lyb5 В-лимфоциты делят на субпопуляции, имеющие этот антиген (Lyb5⁺) и не имеющие его (Lyb5~).

Однако главными рецепторами В-лимфоцитов являются те, с помощью которых они специфически взаимодействуют с антигенами. Химическая природа этих рецепторов была выяснена в 1969г. Р. Кумбсом, который использовал для этого антиглобулиновую сыворотку. Предварительно он сорбировал на эритроцитах мышиный иммуноглобулин, а затем к смеси таких эритроцитов, несу­щих иммуноглобулины, и лимфоцитов добавил антиглобулиновую сыворотку, которая вызвала агг­лютинацию эритроцитов совместно с лимфоцитами. Поскольку активные центры антиглобулиновых антител реагируют только с глобулином, это прямо указывало на то, что рецепторами лимфоцитов являются иммуноглобулины. В настоящее время иммуноглобулиновая природа рецепторов лимфоци­тов доказана полностью.

В-лимфоциты несут на своей поверхности большое количество таких рецепторов — до 150 000 на один лимфоцит. При этом все рецепторы данного лимфоцита обладают одной и той же антительной специфичностью, т. е. один лимфоцит может реагировать только с одним антигенным детерминантом. Вместе с тем установлено, что В-лимфоциты раньше всех начинают синтезировать иммуноглобулины класса IgM. Зрелые лимфоциты могут нести рецепторы, относящиеся более чем к одному классу. Например, IgM+IgD, IgM+IgG и т. п. Однако во всех случаях такие иммуноглобулины обладают только одной и той же антительной специфичностью.

В-лимфоциты представлены громадным количеством клонов (вероятно, более чем 10⁸). Клон — совокупность генетически идентичных клеток. Клетки данного клона несут рецепторы одной и той же антительной специфичности, поэтому каждый клон отличается от других по антительной специфичнос­ти своих рецепторов. Такие клоны формируются из исходных клеток-предшественников В-лимфоцитов.

В ходе своего созревания (от эмбриональной клетки до рождения), а также после рождения В-лимфоциты подвергаются дифференцировке, биологический смысл которой состоит в создании клона клеток, синтезирующих и секретирующих антитела, специфически взаимодействующие с данным антигеном.

Процесс созревания В-лимфоцитов включает в себя две стадии:

Антигеннезависимую, которая происходит в эмбриональном периоде.

Антигензависимую, которая происходит после рождения и наступает только после встречи с соответствующим антигеном.

Антигеннезависимая стадия дифференцировки

Она начинается с раннего предшественника В-лимфоцита (ранний предшественник В-лимфоцита в свою очередь возникает из исходной полипотентной кроветворной клетки, он же является одновре­менно и предшественником Т-лимфоцитов) и заканчивается образованием зрелых В-лимфоцитов, которые несут на своей мембране иммуноглобулиновый рецептор одной антительной специфичности.

В ходе антигеннезависимой дифференцировки В-лимфоцита происходит последовательное форми­рование генов вначале для Н-цепи, затем для L-цепи, сборка полного гена иммуноглобулина М, образование вначале цитоплазматического IgM и, наконец, мембранных иммуноглобулиновых рецеп­торов IgM и IgD.

В формировании полного гена Н-цепи принимают участие следующие гены, расположенные в определенном локусе хромосомы на значительном расстоянии друг от друга: У(200вариантов), О(20вариантов), Л(4-6вариантов), С(9вариантов). Вначале происходит выбор одного из генов J- и одного из D-сегмента, затем соединение одного из V-генов с D-J-сегментом. Образующийся при этом тандем V-D-J сближается с геном Сц. В результате этого происходит выбор одного из множества возможных вариантов генов V-D-J-, т. е. такого, который будет контролировать структуру активного центра данного антитела. Образовавшийся ген вариабельной части Н-цепи ассоциирует с геном Сц, и возникает полный ген Н-цепи ц-типа. Его транскрипция приводит к образованию цитоплазматической Н-цепи типа Сц. Наличие этой цепи в цитоплазме является характерным признаком пре-В-лимфоцита. Он является пролиферирующей клеткой, поэтому происходит накопление клона таких клеток, кото­рые имеют более широкий спектр специфичности, чем зрелые В-лимфоциты. Большая специализация зрелых В-лимфоцитов будет зависеть от ассоциации Н- и L-цепей. Следующая стадия — превращение пре-В-лимфоцита в незрелый В-лимфоцит — характеризуется сборкой гена для L-цепи, формировани­ем полного гена иммуноглобулина IgM и синтезом мембранной (рецепторной) формы иммуноглобулина М. Для образования рецепторной формы иммуноглобулина надо, чтобы Н-цепь включила гидрофоб­ный «якорь». Он представляет собой пептид из 41 аминокислотного остатка, контролируемый фраг­ментом ц-гена, отделенным интроном от его последнего экзона. Сборка гена для L-цепи происходит по такому же типу, как и генов Н-цепи. Регуляция образования полных генов Н-цепи и L-цепи осуществ­ляется сплайсингом ядерных пре-мРНК этих генов.

Конечная стадия антигеннезависимой дифференцировки — образование зрелого В-лимфоцита. Он характеризуется наличием двух мембранных рецепторов, обладающих одной антительной специ­фичностью: IgM и IgD. Синтез IgD также контролируется на уровне сплайсинга, при этом происходит переключение тандема V х D х J х Сц на V х D х J х С5 — класспереключающая рекомбинация. Формированием рецепторного IgD завершается процесс антигеннезависимой дифференцировки пред­шественника В-лимфоцита в зрелый В-лимфоцит.

Зрелый В-лимфоцит имеет два рецептора (IgM и IgD) с одинаковыми активными центрами. Таким образом возникают клоны лимфоцитов, каждый из которых обладает своей антительной специфичнос­тью и способен распознать только «свой» антиген.

Зрелый В-лимфоцит — покоящаяся клетка, т. е. он находится в фазе цикла G₀- Однако он способен к дальнейшей пролиферации, дифференцировке и превращению в антителообразующую клетку и в клетку памяти. Все стадии антигеннезависимой дифференцировки В-лимфоцита происходят в тесном контакте с клетками окружающих тканей.

Созревание В-лимфоцитов в эмбриональном периоде происходит в печени. После рождения исход­ные стволовые клетки перемещаются в костный мозг, здесь и происходит дальнейшее образование зрелых В-лимфоцитов с высокой скоростью — 10⁸ клеток в сутки.

Зрелые В-лимфоциты покидают костный мозг и заселяют селезенку, лимфатические узлы и другие скопления лимфатических клеток, где их дифференцировка «замораживается» до встречи с соответ­ствующим антигеном, т. е. они уже полностью созрели для реализации своих функций, для этого им нужна только встреча с антигеном.

Антигензависимая дифференцировка В-клеток

Превращение зрелых В-лимфоцитов в антителообразующие клетки и клетки иммунной памяти происходит после встречи лимфоцита с антигеном. Антигензависимая дифференцировка складывается из трех основных событий: 1) активация В-клеток, 2) их пролиферация, 3) дифференцировка.

Биологический смысл активации В-лимфоцитов заключается в том, что они, во-первых, переходят из покоящегося состояния в начальную стадию клеточного цикла Gj, и, во-вторых, в том, что в результате активации они приобретают способность вступать во взаимодействие с другими клетками (Т-лимфоцитами) и воспринимать те сигналы, которые они им передают.

Признаками активации В-лимфоцитов служат: увеличение размера их клеток и количества поверхностных молекул МНС класса II, деполяризация мембраны лимфоцитов, увеличение концен­трации свободных ионов Са²⁺ в цитозоле, изменение метаболизма фосфолипидов, появление на мембране ряда новых рецепторов, необходимых для получения сигналов активации, пролиферации, дифференциации и т. д. Для самой активации необходимы по крайней мере два сигнала: первый — для перевода клетки из фазы покоя (G₀) в Орфазу клеточного цикла, а второй — для вступления ее в S-фазу. Роль первого сигнала выполняют различные антигены или митогены. Он воспринима­ется Ig-рецептором. В качестве второго сигнала выступают различные лимфокины, в том числе интерлейкины-1, -2, -4,-6. В результате их воздействия происходит активация генома клетки, что и обусловливает пролиферацию и дифференциацию В-лимфоцитов в антителообразующие клетки. Механизм передачи сигнала от Ig-рецептора на геном В-клетки во многом совпадает с таковым у Т-лимфоцитов. Антигенные рецепторы В- и Т-лимфоцитов относятся к той категории клеточных рецепторов, которые способны передавать сигнал путем расщепления фосфатидилинозитолдифос-фата до вторичного переносчика — диацетилглицерина. В качестве посредников в передаче сигна­ла участвуют тирозиновая протеинкиназа, фосфолипаза С, G-белки и другие факторы, а также ионы Са²⁺ (см. рис. 35 на стр. 75).

Активация В-клеток может осуществляться разными путями, что зависит как от участия в ней

других клеток (макрофагов, Т-хелперов), так и от свойств самих антигенов. Их природа может определять интенсивность и длительность сигнала, подаваемого в клетку рецептором В-лимфоцита. Если он недос <>чен, требуется «помощь» Т-хелперов. Например, бактериальные полисахариды могут прямо активировать В-клетки и индуцировать выдачу сильного ответа. Вирусные и растворимые антигены вызывают слабый ответ В-лимфоцитов, и для их активации требуется помощь Т-хелперов. Комплекс антигена с антителом является более слабым активатором В-лимфоцитов, чем сам антиген. Поэтому, когда антитела нейтрализуют большинство молекул антигена, происходит постепенное тор­можение образования антител.

Известны следующие пути активации В-лимфоцитов:

тимусзависимым антигеном с помощью белков МНС класса II Т-лимфоцита;

тимуснезависимым (т. е. без участия Т-лимфоцита) антигеном, который в своем составе имеет митогенный компонент;

тимуснезависимым антигеном, не содержащим митогенного компонента;

поликлональным активатором (липополисахаридом);

антииммуноглобулинами р..

Основным является механизм активации с помощью Т-лимфоцитов. Процесс антигензависимой дифференцировки В-лимфоцитов находится под контролем интерлейкинов, необходимых для актива­ции В-клеток (ИЛ-4), стимуляции их размножения (ИЛ-5) и дифференцировки в антителообразующие клетки — АОК (ИЛ-1, ИЛ-5). Все эти факторы являются полифункциональными, и их действие не ограничивается только регуляцией иммунного ответа.

Сам процесс антигензависимой дифференцировки протекает так: В-лимфоцит с помощью своих иммуноглобулиновых рецепторов распознает и связывает антиген. Это стимулирует его переход из покоящегося состояния (G₀) в фазу G]. В-клетка увеличивается, начинает синтезировать большое количество РНК и белка, и на ее мембране образуются новые рецепторы: один — к фактору роста (B-cell growth factor — BCGF); другой — к фактору дифференцировки (В-сеН differentiation factor — BCDF); третий — к фактору, замещающему Т-клетки (T-cell replication factor — TCRF).

Различают два типа факторов роста: низкомолекулярные — BCGF-1 (м.м. 11-20 кД) и высокомолекулярные— BCGF-2 (м.м. 46-55 кД).

Помимо факторов роста, в стимуляции пролиферации В-лимфоцитов участвуют интерлейкины-1 и -2.

В-лимфоциты в ряде случаев под действием антигена могут дифференцироваться в антителообразу­ющие клетки без пролиферации, а под воздействием особого фактора созревания В-клеток (В-сеН maturation factor — BCMF).

Рецептором В-лимфоцитов для фактора роста является антиген Lyb2, а рецептором для фактора дифференцировки — антиген Lyb3.

Одновременно с В-лимфоцитом антиген по представлению макрофага распознается Т-лимфоцитом-хелпером, который также активизируется и начинает синтезировать и секретировать факторы роста и дифференцировки. Последние взаимодействуют с рецепторами В-клетки и переводят ее в следующую стадию клеточного цикла (S-фазу) и в фазу дифференцировки. Факторы пролиферации нужны в течение первого и всех последующих циклов деления В-лимфоцитов, а факторы дифференцировки, очевидно, только на последних этапах ее.

Активированная В-клетка претерпевает 8-10 делений и одновременно дифференцируется в антителообразующую клетку (плазмоцит). В процессе дифференцировки ядро В-лимфоцита уплот­няется, а объем цитоплазмы увеличивается. В ней развивается сеть мембран эндоплазматического ретикулума, и образуется большое количество связанных с мембранами рибосом. Такая клетка синтезирует и секретирует антитела одной антительной специфичности. 90-96% всего производи­мого ею белка представляет антитело с одинаковым активным центром против антигена, который вызвал антигензависимую дифференцировку данного В-лимфоцита. Так возникает клон антителооб-разующих клеток.

Такой путь активации и дифференцировки проходит популяция В-лимфоцитов, имеющих антиген Lyb5, т. е. примерно 50% всей популяции В-клеток. Клетки, лишенные ЬуЬ5-антигена, нуждаются для своей активации в прямом контакте с активированными Т-хелперами, которые выделяют в этом случае антигенспецифический фактор дифференцировки. В этом случае такие В-лимфоциты также превращаются в антителообразующие клетки.

Антигены, вызывающие агрегацию иммуноглобулиновых рецепторов на мембране В-лимфоцитов,

например липополисахарид, полианионы, антитела к ц-цепи; и антигены, несущие повторяющиеся детерминанты в своей молекуле, способны активировать В-клетки без участия Т-лимфоцитов, но эти механизмы играют незначительную роль в иммунном ответе.

Кооперативное взаимодействие макрофагов, Т- и В-лимфоцитов

в выдаче иммунного ответа

Исходным этапом иммунного ответа, который завершается биосинтезом антител, является погло­щение антигена, его процессинг и представление.

Под процессингом антигена понимают такую его переработку А-клеткой, в результате которой обнажаются и связываются с белками МНС классаП (или класса1) пептидные фрагменты антигена, необходимые для представления другим иммунокомпетентным клеткам.

Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев для активации Т-клеток антиген должен быть представлен в виде коротких пептидов, в то время как антитела и В-клетки (рецепторы В-клеток — это тоже антитела) распознают структуру поверхностного детерминанта нативного антигена. Функции процессинга и представления антигена в комплексе с белками МНС классаП выполняют активирован­ные макрофаги, В-лимфоциты, дендритные клетки селезенки, а также эпителиальные, эндотелиальные клетки, астроциты, клетки Лангерганса кожи и купферовские клетки печени. Поэтому они и получили название антигенпредставляющих, или А-клеток (вспомогательных клеток, от англ. accessory — вспомогательный). Основная роль в процессинге и представлении антигена принадлежит макрофагам. В структуре молекулы МНС классаП имеется специальный центр, способный связывать чужеродные антигены. Образование комплекса; белок МНС классаП + антигенный пептид происходит внутри клетки, куда антиген попадает в результате рецепторопосредованного эндоцитоза, и где он подверга­ется процессингу, а представление процессированного антигена белками МНС классаП — на мембра­не А-клетки (макрофага).

Кратко схема кооперативного взаимодействия макрофагов, Т- и В-лимфоцитов и выдачи иммунного ответа может быть описана следующим образом:

Патоген поглощается макрофагом.

Макрофаг осуществляет процессинг антигена.

3.Макрофаг с помощью белка МНС классаП представляет процессированный антиген Т-лимфоци-
там (хелперам).

Т-хелпер узнает представленный антиген с помощью собственного белка МНС классаП и активируется (синтезирует факторы роста, дифференцировки и иные для В-лимфоцитов и других Т-клеток).

Антиген распознается и В-лимфоцитом, который также несет процессированный антиген и активируется (на его мембране синтезируются рецепторы для различных интерлейкинов: факторов активации, роста, дифференцировки и других).

Активированный В-лимфоцит размножается и дифференцируется в антителообразующие клетки и клетки памяти. Клон антителообразующих клеток секретирует антитела в большом количестве.

Антитела связываются с антигеном и таким образом маркируют его для узнавания другими компонентами иммунной системы. Антитела сами не разрушают бактерии. Взаимодействуя с ними, они делают их более доступными для фагоцитоза. Выбрасываемые фагоцитами бактериальные антиге­ны связываются антителами, образуются циркулирующие иммунные комплексы, благодаря им анти­гены выводятся из организма. Разрушение бактерий осуществляется также с помощью системы комплемента. С появлением антител она мобилизуется по классическому пути. Формируется очаг воспаления, происходит активирование других макрофагов. Феномен иммунного прилипания повыша­ет активность макрофагов. Макрофаги, синтезируя отдельные компоненты системы комплемента, усиливают его активность. Происходит замыкание связи между системами макрофагов и комплемен­та. Чужеродные антигены, в особенности вирусные, активируют систему интерферонов. В работу включается и главная система гистосовместимости, ее третий локус, отвечающий за синтез некото­рых компонентов системы комплемента. При участии белков МНС класса I Т-киллерам представля­ются чужеродные вирусные, бактериальные и другие антигены. Т-киллеры распознают эти комплек­сы, атакуют и разрушают инфицированные чужеродными агентами клетки.

Таким образом, в формирование иммунного ответа включаются все звенья иммунной системы: системы макрофагов, Т- и В-лимфоцитов, комплемента, интерферонов и главная система гистосовместимости.