Валентности для взаимодействия с АГ

 

Fc- фрагмент

 

В этих участках содержатся аминокислоты, из которых строится антигенсвязывающий участок антитела. Три гипервариабельных участка перемежаются со значительно менее вариабельными участками, называемыми каркасными. Таких участков четыре.

Н-цепи молекул иммуноглобулина построеныиз одного концевого V-домена и нескольких (обычно трех или четырех) С-доменов. В состав Н-цепей входит шарнирный участок, который, отделяя первый С-домен от второго, обуславливает гибкость молекулы. V-область H-цепи аналогична V-области L-цепи. Таким образом, антигенсвязывающий участок отдельной молекулы антитела (активный центр) образуют специализированные сегменты V-областей как Н-цепей, так и L-цепей. По своей структуре эти участки гомологичны антигенной детерминанте. Количество активных центров в молекуле иммуноглобулина определяет его валентность.

Н-цепи молекул иммуноглобулина делятся на несколько классов: μ, α, γ, ε и т.д. Полная молекула иммуноглобулина состоит из двух Н- и двух L-цепей. Обозначается молекула иммуноглобулина в зависимости от того, какую Н-цепь она содержит. Таким образом, существуют Ig M, Ig G, Ig A, Ig E, Ig D – антитела.

Константные области Н-цепей, будучи различнымиу разных классов иммуноглобулинов, определяют особые биологические функции каждого класса антител.

Ig M – пентамер. Это самый активный иммуноглобулин, так как содержит 10 активных центров. Его молекулярная масса значительно превышает таковую других классов иммуноглобулинов. Ig M обеспечивает первичный иммунный ответ; первым синтезируется в организме плода и первым появляется в сыворотке крови при инфекции и после иммунизации людей большинством антигенов; способствует фагоцитозу (увеличивает).

Ig G - классические антитела, имеют два активных центра. Они составляют основное количество (около 80 %) сывороточных иммуноглобулинов, образуются на высоте первичного иммунного ответа и при повторном введении антигена, то есть обеспечивают вторичный иммунный ответ; обладают высокой скоростью связывания с антигеном, особенно бактериальной или вирусной природы, нейтрализуют токсины, активируют фагоцитоз; участвуют в патогенезе сывороточной болезни и аутоиммунных заболеваний. Ig G являются единственным классом антител, проникающим через плаценту в организм плода.

Ig A – секреторные антитела, валентность от 4 до 6. В секретах Ig A обычно содержатся в виде димеров. Секреторные Ig A вырабатываются лимфоидными клетками слизистых оболочек дыхательных путей, полости рта, кишечника, мочевыводящих путей, содержатся в молозиве, слюне, слезах, слизи кишечника, поте. Секреторные антитела имеют существенное значение при местном иммунитете.

Ig E – реагины, имеют два активных центра, обладают способ­ностью фиксироваться на клетках различных органов и тканей, несут основную ответственностьза аллергические реакции (гиперчувствительность немедленного типа - ГНТ).

Ig D – антитела, функционирующие исключительно в качестве мем­бранных антигенных рецепторов В-лимфоцитов.

Молекулы каждого класса иммуноглобулинов могут существовать как в виде антител, так и в виде молекул, прикрепленных к клеточной мембране. В последнем случае они служат рецепторами В-лимфоцитов. Рецепторы подавляющего большинства В-лимфоцитов относятся к Ig M и Ig D классам. Способность иммуноглобулинов функционировать в виде секретируемых белков и стабильных мембранных рецепторов обеспечивается структурными различиями в концевых участках этих молекул. В мембранной форме имеется гидрофобный участок, встроенный в мембрану, и короткий цитоплазматический участок. Именно эти химические особенности и обеспечивают сродство между рецепторами В-клетки и продуктом секрециитех антителообразующих клеток,которые изнее дифференцируются.

КЛЕТКИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

Иммунную систему можно рассматривать как совокупность центральных (первичных) и периферических (вторичных) представительств (лимфоидных органов). Классически, к центральным органам относят тимус, костный мозг и аналог сумки Фабрициуса птиц, а к периферическим – селезенку, лимфатические узлы, лимфоидные образования кишечника, миндалины, циркулирующую популяцию лимфоцитов крови и лимфы. В последнее время в литературе появилось много информации об участии в дифференцировке клеток иммунной системы печени, особенно в период созревания плода. В центральных органах иммунитета происходит созревание лимфоцитов, а в периферических – их функциональная дифференцировка, формируются субпопуляции лимфоцитов (группы, выполняющие определенную функцию) и происходит взаимодействие их с антигеном.

Общеизвестно разделение лимфоидной популяции на В- и Т-систему. Первая включает пре-Вклетки, незрелые В-клетки, зрелые В-лимфоциты, активированные В-клетки, антителообразующие (плазматические) клетки. В составе Т-клеточной системы те же авторы выделяют пре-Тлимфоциты, тимоциты (ранние, кортикальные и медуллярные), категории Т-хелперов, Т-супрессоров, цитотоксических Т-клеток как зрелых, так и активированных. Особую группу составляют естественные киллеры (ЕК). Все названные клетки представляют собой структурную организацию иммунной системы, объединяющую регуляторные и эффекторные клетки в субпопуляции.

Субпопуляционная структура (субпопуляция) – это совокупность данных о возможных типах клеток, а также о количественной доле этих типов в общей популяции лимфоцитов крови человека.

Вся субпопуляционная совокупность лимфоидных клеток крови человека реализуется в многоступенчатом механизме образования и дифференцировки из полипотентной стволовой кроветворной клетки (ППСК).

В-клеточная линия формируется в костном мозге из предшественников В-клеток (пре-В-лимфоциты), последние характеризуются способностью к синтезу и содержанию в цитоплазме тяжелых цепей IgM. Способность к синтезу легких цепей IgM и появление этих иммуноглобулинов на поверхности клеток характерно для следующей стадии костномозговой дифференцировки - переходу в незрелый В-лимфоцит. Наконец, наличие на мембране клеток одновременно молекул IgM и IgD расценивается как признак зрелости В-лимфоцита, его способности к активации под действием антигена, митогенных стимулов, различных цитокинов. В качестве признака дифференциации пре-В клеток в В-лимфоциты рассматривается и экспрессия на поверхности В-клеток рецепторов к С3-компоненту комплемента (С3b, C3d), появление которых связывают со способностью этих клеток к активации. В-лимфоциты составляют 3-26% циркулирующего лимфоидного пула.

Наиболее важный продукт В-лимфоцитов - это обладающие огромным разнообразием антитела, называемые также иммуноглобулинами.

Молекулы иммуноглобулинов не синтезируются никакими другими клетками организма, и все многообразие их обусловлено образованием нескольких миллионов клонов В-клеток. В каждом из этих клонов генетически запрограммирована способность продуцировать иммуноглобулины одной определенной антигенной специфичности, В-лимфоциты первоначально развиваются из гемопоэтической стволовой клетки, способной к самовоспроизведению. Однако ее свойства мало изучены. В ряду дифференцировки В-лимфоцитов первым элементом, который можно выявить прямым наблюдением, является предшественник В-клетки (пре-В-клетка), На мембране пре-В-клетки нет рецепторов для антигена, но в цитоплазме содержится, по крайней мере, одна из цепей молекулы антитела - тяжелая цепь иммуноглобулина. Пре-В-клетки дифференцируются в В-клетки. Зрелые В-клетки отличаются от пре-В-клеток тем, что на их мембранах имеются BCR рецепторы для антигена; при связывании антигена с этими рецепторами клетка активируется. Для такой активации обычно нужно, чтобы одновременно со связыванием антигена В-клетка вступила во взаимодействие со специфической хелперной Т-клеткой или, чтобы она связала определенные растворимые факторы роста и дифференцировки. Т-хелпер обуславливает специализацию В-лимфоцитов в направлении формирования антителообразующих плазмоцитов, которые вырабатывают и выделяют в кровь иммуноглобулины. Вот почему медиатор, выделяемый Т-хелпером, называют индуктором иммунопоэза. Одновременно В-лимфоцит получает антигенную информацию от макрофага, который захватывает антиген, перерабатывает его и передает В-лимфоциту.

Таким образом, для обеспечения иммунологических реакций необходима кооперация деятельности трех основных типов клеток: В-лимфоцитов, макрофагов и Т-лимфоцитов. Механизм этой кооперации можно представить следующим образом. Молекулы антигена соединяются с иммуноглобулиновыми рецепторами Т-лимфоцитов (хелперов) и в комплексе с ними отделяются от клетки. Происходит как бы снятие рецепторов с поверхности Т-лимфоцитов. В образованном комплексе рецептор–антиген на свободном конце находятся Fc-фрагменты тяжелых цепей иммуноглобулинов. На цитолемме макрофага имеются специальные рецепторы, способные присоединять Fc-фрагменты. Макрофаги после переработки захваченных антигенов передаютих В-лимфоциту. Передача большого количества переработанных макрофагом антигенов обеспечивает активацию В-лимфоцитов в направлении образования плазмоцитов, вырабатывающих специфические антитела на конкретный антиген. Плазматические клетки могут образовываться и при отсутствии антигенов. Но в этом случае необходимо наличие индукторов иммунопоэза, вырабатываемых Т-лимфоцитами. Тогда сформировавшиеся плазмоциты синтезируют неспецифические гаммаглобулины. Действие антигенов в отсутствии индуктора иммунопоэза вызывает гибель части лимфоцитов и появление невосприимчивости к данному антигену (толерантность). Без Т-хелперов В-клетки утрачивают способность формировать антителообразующие клетки.

Активация В-клеток состоит из двух фаз: пролиферации и дифференцировки. В результате пролиферации увеличивается число клеток, способных реагировать с введенным в организм чужеродным антигеном. Значение пролиферации велико, поскольку в неиммунном организме очень мало В-клеток, специфичных для любого из отдельных антигенов. Пролиферация имеет два последствия: (I -) увеличение числа клеток, способных немедленно дифференцироваться в антителообразующие клетки и (2 -) накопление В-клеток, во многом похожих на исходные клетки-предшественники. Это обеспечивает при повторной иммунизации иммунологический ответ большей силы, чем при первичном ответе. Иначе говоря, увеличение числа предшественников ведет к появлению иммунологической памяти. Пролиферативная фаза В-клеточного ответа находится под управлением продукта Т-клеток, называемого фактором роста В-клеток.

Часть клеток, пролиферирующих под действием антигена, дифференцируются в антителообразующие (АОК) – плазматические клетки. Для плазматических клеток характерна высокая скорость синтеза и секреции антител.

Важным достижением иммунологии является признание центральной роли тимуса как места пролиферации и дифференциации предшественников Т-лимфоцитов. Потомки стволовых клеток, коммитированные к дифференциации в Т-лимфоциты – протимоциты, поступают в тимус из костного мозга и под влиянием тимического микроокружения дифференцируются первоначально в незрелые тимические лимфоциты, для которых характерно появление особых дифференцировочных антигенов, высокая чувствительность к цитотоксическому действию больших доз глюкокортикоидов. В ходе дальнейшей дифференцировки образуются зрелые кортизонрезистентные Т-лимфоциты. Такие клетки составляют 5-15% тимоцитов. Тимусзависимые лимфоциты, как и В-лимфоциты, образуются из стволовых клеток кроветворной ткани. Предшественники Т-лимфоцитов поступают в тимус, претерпевают там дифференцировку и выходят из тимуса в виде клеток с различными функциями. Часть из них опосредует важные регуляторные функции, в частности, может "помогать" (хелперы) или "подавлять" (супрессоры) развитие иммунного ответа, в том числе образование антител. Другие Т-лимфоциты выполняют эффекторные функции, например, вырабатывают растворимые вещества, запускающие разнообразные воспалительные реакции, или осуществляют прямое разрушение клеток, несущих на себе антигены. В соответствии с этим различают Т-хелперы (Тh1,Th2), Т-супрессоры (Ts), Т- цитотоксические (киллеры, или Tctl), а также Т-клетки, участвующие в реакции замедленной гиперчувствительности и связанных с нею иммунологических явлениях.

На зрелых Т-клетках выделяют антигенные рецепторы (TCR). В одном из последних руководств по иммунологии описывается два типа таких рецепторов, определяющих функциональные свойства Т-лимфоцитов: TCR-1 и TCR-2. TCR-2 - это гетеродимер, состоящий из двух полипептидных цепей (альфа и бета), соединенных дисульфидным мостиком. TCR-1 структурно подобен, но состоит из гамма и дельта полипептидов. Оба рецептора ассоциированы с комплексом из пяти полипептидов, образуя Т-клеточный рецепторный комплекс. Примерно 90-95% Т-клеток периферической крови экспрессирует TCR-2, а оставшиеся 5-10% являются TCR-1+.

Функциональное значение каждой группы клеток описывают следующим образом. Среди TCR-2+ Т-клеток выделяют Т-хелперные лимфоциты (Th) и другую категорию, которая, главным образом, является цитотоксической (Tctl).

Т-хелперные лимфоциты (TCR-2+) подразделяются на две субпопуляции на основе секреции цитокинов: Th1-субпопуляция секретирует интерлейкин-2 (IL-2), гамма-интерферон; Th2-субпопуляция продуцирует IL-4, IL-5, IL-6, IL-10. Th1-клетки являются посредниками проявления цитотоксичности и местных воспалительных реакций при вирусных, бактериальных и паразитарных заболеваниях. Th2-клетки стимулируют пролиферацию и антителообразование В-лимфоцитами, таким образом определяя напряженность гуморального иммунного ответа.

T-цитотоксические лимфоциты подразделяются на специфические функциональные субпопуляции. Первая субпопуляция продуцирует IL-2 в ответ на активацию, а другая субпопуляция реагирует на IL-2, но не производит его.

Следует указать и на роль вспомогательных клеток, в частности, макрофагов, в иммунном ответе. В крови макрофагальную функцию выполняют моноциты. Формирование зрелых моноцитов происходит в костном мозге из КОЕс через стадию промоноцита.

На долю ЕК-клеток (естественные киллеры, или NK – натуральные киллерные клетки) приходится около 15% циркулирующих лимфоцитов, они не экспрессируют ни TCR, ни BCR антигенные рецепторы. ЕК относятся к неспецифическим факторам иммунной системы, их активность направлена против чужеродных или собственных клеток, измененных вирусами, химическими веществами или трансформированных в опухолевые клетки.

ЕК имеют костномозговое происхождение и формируются из недифференцированных костномозговых предшественников, обладающих свойствами супрессорных клеток. Образование зрелых ЕК происходит при участии ИЛ-1, продуцируемого макрофагами, и ИЛ-2 Т-лимфоцитов. Дифференцировочным сигналом для генерации ЕК служит альфа-интерферон, основным местом дифференцировки – селезенка. Зрелые ЕК, как и их предшественники, регистрируются не только в костном мозге и селезенке, но и в миндалинах, лимфатических узлах, лимфоидных образованиях кишечника, крови, присутствуют ЕК и в печени.

Необходимо отметить, что в процессах дифференцировки ЕК еще очень много неясного. Интерес исследователей к этим клеткам усилился в начале 80-х годов. Тогда было установлено, что естественные киллеры отличаются от остальных лимфоцитов не только функционально, но и морфологически. Благодаря последнему качеству они были даже отнесены в особый разряд клеток лимфоидно-макрофагального ряда – большие гранулярные лимфоциты. Эта субпопуляция является объектом научного изучения сотрудников нашей кафедры и ей мы уделим немного большее внимание.

В соответствии с данными I.Roitt et al. все лимфоидные клетки подразделяются по морфологическому признаку на две категории – малые лимфоциты и большие гранулярные лимфоциты. В 1980 году при цитологическом исследовании фракции лимфоцитов низкой плотности, обладающих естественной киллерной активностью удалось зарегистрировать клетки с очень характерной структурой. Это были довольно крупные клетки с обильной светло-голубой цитоплазмой, содержащие азурофильные гранулы и получившие название больших гранулярных лимфоцитов, или БГЛ.

На электронограммах БГЛ богаты митохондриями, бедны эндоплазматическим ретикулумом, имеют относительно низкое нуклеоцитоплазменное соотношение по сравнению с другими лимфоцитами. Ядро хорошо различимо, почковидной формы, богато хроматином, концентрирующимся вокруг ядерной мембраны. Аппарат Гольджи с производными вакуолями локализуется с вогнутой стороны ядра, имеются трубчатые везикулы. Наиболее характерный признак – темные цитоплазматические гранулы, имеющие четкую мембрану. Число и размер гранул варьируют – от нескольких крупных зерен до значительного количества мелких или пылевидных.

Функционально и фенотипически БГЛ неоднородны, имеют они также различия по полу и возрасту. Однако до настоящего времени наиболее представительной популяцией среди них считают клетки с естественной киллерной активностью.

Благодаря своим миграционным способностям и цитолитическим свойствам, естественные киллеры – одна из наиболее ранних линий обороны, мобилизуемых организмом против инфекционных агентов и опухолей. Подтверждение этому дает, например, тот факт, что у 85% людей, иммунодефицитных по ЕК, наблюдаются спонтанные лимфомы. Отмечена корреляция между уменьшением ЕК-активности и метастазированием опухоли.

Защитное действие ЕК реализуется и при вирусных инфекциях. Установлена зависимость между вирусной репликацией и ЕК-активностью, выявлена корреляция между уровнем ЕК-цитотоксичности, с одной стороны, и клинической стадией, формой инфекции, возможностью развития вирусной персистенции – с другой. Роль ЕК при СПИДе заключается в способности этих клеток осуществлять цитолиз неинфицированных антигенстимулированных Т-хелперов после адсорбции на их поверхности гликопротеида вируса СПИДа. Зарегистрированы антибактериальный и противогрибковый эффекты ЕК.

Не менее важна для организма и регуляторная функция ЕК. Они могут проявлять цитотоксичность в отношении нормальных фибробластов, клеток костного мозга, эмбриональных тимоцитов и т.д. Эти свойства позволяют ЕК осуществлять контроль за цитодифференцировкой в организме, участвовать в регуляции гемопоэза, в частности, эритропоэза и мегакариоцитопоэза.

Из иммунологических эффектов ЕК можно отметить их регуляторное влияние на цитотоксические Т-лимфоциты, Т-супрессоры. Клетки с естественной киллерной активностью могут участвовать в процессах дифференцировки и функционирования зрелых В-лимфоцитов. Данные о механизме такого участия противоречивы, поскольку свидетельствуют как о возможном супрессивном В-клеточном эффекте ЕК, так и об их способности стимулировать IgG-синтез. Благодаря названным иммуномодулирующим свойствам ЕК играют превентивную роль при аутоиммунных расстройствах.

Таким образом, можно выделить:

 

Иммунокомпетентные клетки: Т-лимфоциты: Тh (Th1,Th2), Ts, Tctl;

В-лимфоциты: В-лф, АОК;

ЕК (NK).

Антигенпрезентирующие клетки –

макрофаги крови (моноциты) – презентируют АГ, участвуя в развитии гуморального иммунного ответа (ГИО) через Th2.

Нефагоцитирующие А-клетки (клетки Лангерганса, вуалевидные клетки, отростчатые клетки, дендритные клетки, тканевые макрофаги) –играют антигенпрезентирующую роль для развития клеточного иммунного ответа (КИО) через Тh1, Tctl, EK.

Вспомагательные клетки – тучные клетки, базофилы, тромбоциты – участвуют в развитии воспалительной реакции.