Функциональная организация иммунной системы.

Лекция № 1.

Общая иммунология.

Функциональная организация иммунной системы.

Иммунная система имеет сложную организацию, которую можно рассматривать на трех уровнях:

1. органный уровень. Выделяют центральные органы иммунной системы – костный мозг, тимус; и периферические – лимфатические узлы, миндалины, аппендикс, селезенка, лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками(MALT) – это пейеровы бляшки и солитарные фолликулы.
2. клеточный уровень. Функционально все клетки делятся на 4 группы:
• антигенпредставляющие клетки(дендритные многоотросчатые клетки – около видов, макрофаги, В - лимфоциты)
• регуляторные клетки. (Т – индукторы, Т – хелперы). Клеток Т – супрессоров не существует, но существуют клетки, обладающие супрессорной активностью(один из типов Т - хелперов).
• Эффекторные клетки(В – лимфоциты, которые дифференцируются в плазматические клетки; Т – киллеры или цитотоксические Т- лимфоциты, NK – клетки, макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы).
• Клетки памяти. Их 4 типа

Memory СD4⁺ T – cells

Memory CD8⁺ T – cells

Memory B – cells. Эти три типа обеспечивают память на всю жизнь.

Long – lived plasma cells – обеспечивают память на 1,5 года.

Особенности клеток иммунной системы:

1. генерализованность по организму, постоянная рециркуляция по кровотоку, лимфотоку, биологическим жидкостям и тканям.

2. способность распознавать, то есть взаимодействовать с другими клетками и молекулами по принципу лиганд – рецептор.

3. клонированность – это разделение лимфоцитов на группы, генетически запрограммированные к конкретному лиганду(АГ).

4. способность к непрерывным реорантировкам в геноме(изменения в геноме), что необходимо для достижения нужного уровня специфичности молекул.

5. умение запоминать факты встречи с АГ на всю жизнь.

3. молекулярный уровень. Выделяют 4 группы молекул, важных для функционирования иммунной системы.

Это молекулы, определяющие специфичность иммунного ответа:

• антигенраспознающие рецепторы – T and B – cells.
• HLA – молекулы – белки гистосовместимости. Очень интересуют область трансплантологии.
• Иммуноглобулины(АТ)

Адгезивные молекулы, которые обеспечивают межклеточные молекулярные взаимодействия:

• ?????????????????????

Иммуноцитокины, иммунолемокины – это гормоны иммунной системы:

• интерлейкины(описано 27)
• колониестимулирующие факторы
• факторы некроза опухолей
• интерфероны

различные молекулы, участвующие в иммунологических реакциях:

· белки комплемента

· острофазные белки

· продукты обмена арахидоновой кислоты

· ферменты, катионные белки.

Механизмы иммунитета(2 типа):

1. неспецифическая резистентность:

· физиологические барьеры(кожа, мерцательный эпителий, сальные и потовые железы, пищеварительные секреты)

· нормальная микробиологическая оболочка(на коже, в глазах, носу, во рту)

· фагоцитоз

· комплемент

монооксигеназная система печени

· система естественной цитотоксичности – NK – клетки и интерферон

· система острофазных белков

· естественные антитела(IgM)

· toll – receptor

· IgA –на слизистых

· Лизоцим

2. специфические иммунные ответы. Выделяют два гуморальных ответа и два Т – клеточных:

· простой В – ответ

· В – ответ с формированием В – клеток памяти

· Т – ответ с формированием CD4+T – памяти

· Т – ответ с CD8+T – клеток памяти.

Каждая субпопуляция клеток определяется определенными маркерами. У всех Т – лимфоцитов есть СД3+, Т – хелперы имеют маркеры СД4, СД8+ - Т- киллеры, СД16+ - NK – киллеры.

 

Лекция № 2.

Система комплемента.

Структура системы комплемента:

1. белки – активаторы(начальные компоненты) – C1qrs, C2, C3, C4.

2. белки конечной последовательности(терминальные компоненты) – С5, С6, С7, С8, С9.

3. факторы альтернативного пути активации – D_i, B_i, P.

4. белки ингибиторы и активаторы:

· имеющие ферментативную активность – фактор I, C3b – инактиватор, карбоксипептидазы.

· Связывающие и конкурирующие белки – С4вр(С4 – связывающий протеин), витронектин или S – белок, C1 – INH (C1 - ингибитор), фактор Н, DAF(CD55 – фактор, усиливающий гниение), CD59, MCP(CD46).

C2b инактивируется C4BP and DAF, C3b инактивируется CR1 b фактор Н.

5. рецепторы к белкам комплемента. Обозначаются CR – complement receptor.

· CR1(CD35)

· CR2(CD21)

· CR3(CD11b, CD18)

· CR4(CD11c, CD18)

Система комплемента представляет собой около сорока связанных функционально плазменных белков: компонентов, факторов регуляторных белков и рецепторов. Они способны к последовательной активации по форме каскада с конечным неспецифическим цитотоксическим эффектом по отношению к бактериям, грибам, вирусам, опухолевым клеткам, клеткам трансплантанта и другим.

Комплемент входит в состав мегасистемы Хагемана, наряду со свертывающей системой крови, фибринолитической и кинин – калликреиновой системой.

Фрагменты – это продукты расщепления компонентов: C3a, C3b и т. д. Если фрагмент инактивируется, то добавляют букву I: С3ai; белки с ферментативной активностью обозначаются линией над буквой Д^-, С4α, С4β – это отдельные цепи в молекулах пептидов.

Биосинтез белков комплемента идет в печени, эпителии тонкого кишечника, костном мозге, селезенке и макрофагах.

Синтез и потребление, активация и ингибирование находятся в лабильном равновесии и жестко регулируются. В некоторых случаях полипептидные цепи одного компонента С1, С8 синтезируются отдельно и собираются непосредственно перед секрецией как бинарное оружие. Синтез комплемента в эмбриональный период начинается с 6 недели развития, а на 10 неделе уже регистрируется цитотоксическая активность.

Механизмы активации комплемента:

1. классический путь – зависимый от иммунных комплексов

2. лектиновый – близок к классическому

3. альтернативный – зависимый от фактора Р

4. протеазный – близок к альтернативному, но не зависит от фактора Р.

Классический путь активации.

Запускается комплексом антиген + антитело(иммунный комплекс - ИК), то есть требует наличия в данный момент специфического иммунного процесса. Он может запускаться комплексом антиген + С – реактивный белок, либо маннозосвязывающим лектином(лектиновый путь) – MBL. Прикрепляясь к поверхности клетки – мишени(*: бактерия), антитело первоначально меняет то, что должно быть уничтожено впоследствии комплементом. Соединение антитела с антигеном приводит к изменению пространственной конфигурации антитела, что делает возможным дальнейшую фиксацию на нем С1q.

Однако для прочной фиксации необходима 1 молекулаIgM или 2 молекулы IgG. Другие классы Ig не активируют комплемент.

С1 компонент комплемента состоит из трех компонентов: C1q, C1r, C1s.

C1q - мономер, C1r – димер(препротеаза C1s), C1s – димер(препротеаза для С2 и С4).

Внешне молекула C1qrs имеет форму тюльпана.

Физиологические и патологические эффекты фрагментов активированного комплемента.

С2а – кининоподобная субстанция, которая раздражает болевые рецепторы.

С4а – вызывает сильное расширение капилляров и сильный отек ткани

С3b – стимуляция адгезии и опсонизации

С3а, С5а – анафилотоксины 1 и 2 соответственно, они стимулируют хемотаксис клеток в очаг воспаления, вызывая спазм гладких мышц, повышение проницаемости капилляров, дегрануляцию тучных клеток(например за счет гистамина). С5а более агрессивный фрагмент, чем С3а. С5а обладает потенциальной способностью к цитолизу(образуется много кислородзависимых радикалов).

С5b6789…9 – вещество, имеющее форму полого цилиндра, с липидсвязывающими центрами, это мембранатакующий комплекс. Цилиндр с диаметром отверстия 10 нм, которое за счет липидсвязывающих центров способен фиксироваться на мембране клетки – мишени, пробуравливать ее, вследствие чего содержимое клетки вытекает наружу(точнее в клетку входят ионы натрия и вода).

Основные функции комплемента.

1. микробицидная – направлена против бактерий, вирусов, грибов

2. цитолитическая – против опухолевых клеток трансплантантов, при патологии – против собственных(при дефектах регуляции и укусах насекомых или рептилий).

3. участие в воспалении – С2а, С3а, С4а, С5а

4. активация фагоцитарной реакции: хемотаксиса, опсонизации, адгезии и поглощения. Главный фрагмент –C3b, но хемотаксис стимулируется также С3а иС5а.

5. взаимодействие с другими частями мегасистемы Хагемана: 12 фактор свертываемости – способен активировать систему комплемента по альтернативному пути.

Калликреин, плазмин, тромбин – активируют С3, С4, С5, В.

6. участие в регуляции иммунного ответа

7. участие в аллергических реакциях – анафилотоксины.

Лекция № 3.

Острофазные белки.

Вырабатываются в гепатоцитах и клетках иммунной системы при остром воспалении. В интактном состоянии они содержатся в сыворотке крови в небольших концентрациях, при остром воспалении их концентрация возрастает кратно(в 2 – 1000 раз).

Acute phase reaction острофазные реакции.

Острофазные белки условно делятся на две группы:

1. преимущественно защитные

2. преимущественно воспалительные (агрессивные)

Защитные:

· СРБ(с – реактивный белок)

· Сурфактантные белки А и В

· Сывороточный амилоидный белок а(SAA)

· Альфа – 2 – макроглобулины

· Альфа – 1 - антитрипсин

· Церулоплазмин

· Фибриноген

· Гаптоглобин

Воспалительные:

· ИЛ –1 - β

· ИЛ – 6_α,β

· ФНО

· Фрагменты комплемента – С2а, С3а, С4а, С5а

· TLR(toll – like receptor)

С – реактивный белок(СРБ).

Это α- 2 – глобулин, пентамер, состоящий из пяти идентичных субъединиц. В норме содержание в сыворотке крови не превышает 8 мг|м. При бактериальных инфекциях в течение 6 – 48 часов концентрация возрастает до 500 мг|л. СРБ связывает фосфорилхолин бактериальных цитолемм.

Механизм действия:

1. опсонизация бактерий, что облегчает их фагоцитоз

2. запуск классического пути активации комплемента

Маннозосвязывающий лектин(МСЛ).

Конформационно подобен С1q и с этого этапа запускает классический путь активации комплемента. Является опсонином. МСЛ связывает остатки маннозы в составе бактериальной плазмы.

Сурфактантные белки А и В(SP – A and SP - D)

Являются опсонинами.

SAA.

Нормальная концентрация 10 – 20 мг|л. в острую фазу воспаления его концентрация возрастает в 1000 раз. Самый бурносинтезируемый при остром воспалении белок.

Молекулярная масса 10 кДа, при патологии может полимеризоваться. Отмечается некоторое увеличение концентрации этого белка по мере старения организма(в 20 раз выше чем в норме), при беременности также временное увеличение концентрации в 20 раз.

Механизм действия: выполняют функцию «временной повязки» на поврежденных тканях(до регенерации).

Альфа – 2 – макроглобулин

Альфа – 1 – антитрипсин.

Обладают антипротеазной активностью, способны связывать некоторые агрессивные острофазные белки. Их концентрация увеличивается при остром воспалении в 2-3 раза.

Церулоплазмин.

Обладают антиоксидантной активностью. Концентрация увеличивается в 1,5 раза, является переносчиком ионов меди и мобилизует железо.

Фибриноген.

Участвует в свертывании крови. Концентрация увеличивается в 2 – 3 раза.

Гаптоглобин.

Связывает гемоглобин, который иногда может выделяться при воспалении. Его концентрация увеличивается в 2 – 3 раза.

ИЛ – 1_α, ИЛ – 6, ФНОα,β.

Относятся к цитокинам(гормоны иммунной системы), которые обладают системным эффектом:

· они повышают температуру тела

· вызывают гипотонию

· медленно – волновой сон

Вплоть до коллапса и интоксионно – токсического шока.

Наиболее агрессивен ФНО(кахексия): в больших количествах эндогенный яд, может вызвать септический шок.

TLR.

Интенсивно изучаются – это последнее звено в патогенезе шока(который вызывается ФНО).

TLR – семейство из 10 белков гомологичных рецептору ИЛ+αR, эти рецепторы ответственны за экстренную защиту от потенциальных патогенов, которые могут проникать в тело. Есть разные аллельные варианты этих белков, особенность рецепторов – избыточная чувствительность к лигандам(микробам) – это характерно для некоторых аллельных вариантов.

*: шок при выдавленном прыще, но при наличии определенных рецепторов.

Неострофазные белки.

Фибронектин.

Неспецифический белок с молекулярной массой 220кДа, очень нестабилен, синтезируется макрофагами, NK – клетками. Является опсонином, способен к неспецифическому связыванию коллагена, фибрина, C1q, различных Гр+ бактерий. Это белок всеобщей адгезии, адгезивные молекулы которого экспрессируются на всех клетках организма, за исключением миобластов. Все связывает, но нестабилен.

Относится к семейству LF(link family)- адгезивные молекулы. Если его мало в свободном состоянии, то при сепсисе, тяжелых бактериальных инфекциях наблюдается резкое снижение концентрации свободного фибронектина.

Лизоцим.

Это ферментный катионный белок: 1,4 – β – ацетилмурамидаза, который деполимеризует мукопептиды, входящие в состав некоторых бактериальных цитолемм(главным образом Гр +). Он расщепляет 1,4 – β – связи между фрагментами N – ацетилглюкозамина и N – ацетилмураминовой кислоты. Содержится во всех экзосекретах: слюне, слезе, молоке кормящей матери, моче, сперме, во влагалище.

Система естественной цитотоксичности:

Содержит два компонента:

1. NK – клетки – 5 субпопуляций(БГЛ – большие гранулярные лимфоциты)

2. интерфероны – INF α, β, γ

NK – клетки разделяются на пять субпопуляций и экспрессируют два типа рецепторов:

· KIR – killing inhibitory receptor(ингибирующий)

· KAR – killing activating receptor

Основная субпопуляция NK – клеток присутствует в сыворотке крови и экспрессирует в большом количестве CD16^hi .

Клетками – мишенями для NK – клеток являются:

· Клетки, инфицированные вирусами

· Опухолевые клетки

· Собственные стареющие и поврежденные клетки

· Клетки трансплантанта

IFN.

Альфа – низкомолекулярные гликопептиды. Лейкоцитарный, является мономерным, рН – стабилен, термолабилен, имеется много подвидов. Обладает противовоспалительным действием.

Бета – фибробластный, димер, рН – стабилен, термолабилен. Обладает противовоспалительным действием.

Гамма – лимфоцитарный, тример, рН – лабилен, термостабилен. Провоспалительное действие.

Основные эффекты IFN:

1. цитостаз – антипролиферативный эффект. Он обусловлен способностью клетки, на которую воздействовал интерферон, соединившись с рецептором, синтезировать 2 фермента: протеинкиназу р68 и аденилатсинтазу.

Протеинкиназа р68 нарушает трансляцию мРНК. Аденилатсинтаза способствует расщеплению мРНК. Таким образом, останавливается синтез белка. Если это опухолевая клетка, то она не может размножаться.

2. иммунорегуляторный эффект

3. радиопротективный эффект

4. оказывает влияние на воспаление

интерферон альфа и бета – противовоспалительное действие, а интерферон гамма – провоспалительное.

К – клетки.

Субпопуляция NK – клеток – 1.5 – 2% от количества лимфоцитов. Имеют высокую экспрессию молекулы СД16^hi. Эти клетки участвуют в феномене антителозависимой клеточной цитотоксичности. Сначала антитело – IgG связывается с мишенью, своими Fab – фрагментами. Затем к этому комплексу присоединяется NK – клетка. Этот механизм актуален для отторжения трансплантанта.

LAK – клетки.

Их клетки – мишени – опухолевые клетки.

Субпопуляция без названия.

Характерна экспрессия CD16^lo and CD56^hi. у животных их называют pit – клетки. Клетки – мишени для них – собственные Т – лимфоциты, сенсибилизированные к пищевым белкам, антигенам плода и нормальной микрофлоры. Эти клетки в основном располагаются в печени. Их основная функция не допустить иммунного ответа на белки пищи.

При отсутствии этой субпопуляции развиваются псевдоаллергические реакции.

NK T – клетки.

Натуральные киллерные Т – лимфоциты. Промежуточное положение между NK и Т – лимфоцитами.

Γδ – Т – клетки(гамма – дельта – Т - клетки).

(CD8αα) - облада ют полуспецифической киллерной активностью, находятся в барьерных органах.

Лекция № 4.

Антигены и иммуноглобулины.

У антигена может быть 2 значения:

1. индуктор иммунного ответа:

· иммуноген антиген, вызывающий формирование активного иммунного ответа

· толероген антиген- вызывает специфическую неотвечаемость – толерантность.

2. антиген – мера биологической индивидуальности или иммунобиологический маркер клетки.

Свойства антигенов:

1. специфичность – уникальность структуры и пространственной конформации молекулы антигена.

2. лигандность – свойство антигена быть лигандом- связываться со специфической молекулой к нему(антителу или рецептору)

3. иммуногенность – количественная характеристика антигена, характеризующая способность индуцировать силу иммунного ответа.

Классификация антигенов:

1. полные – вещества белковой, полисахаридной или фосфолипидной природы. Способны вызывать смешанный иммунный ответ.

2. неполные – гаптены. Вещества более простой химической структуры, которые способны вызвать иммунный ответ только при коньюгации с высокомолекулярными носителями:

· сложные – полипептиды из 4 –8 аминокислот, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты.

· Простые – химические группировки, отдельные аминокислоты, моносахариды.

Классификация антигенов:

1. корпускулярные – крупные частицы, бактерии, вирусы

2. растворимые – липополисахариды, белки

3. ксеноантигены – антигены тканей, отличающиеся на видовом уровне

4. аллоантигены – антигены тканей, отличающиеся на внутривидовом уровне

5. трансплантационные – антигены клеточной поверхности, контролируются МНС

6. аутоантигены – антигены своих клеток

7. аллергены – яды пищи, пыльцы и т. д. Вызывают повышенную реактивность

8. толерогены – вызывают ареактивность

9. синтетические

10. гаптены

 

Структура молекулы антигена.

Условно выделяют две части:

· Низкомолекулярная часть – информационная часть. Ее составляют ее антигенные детерминанты, ЭПИТОПЫ, на нее идет иммунный ответ. Эпитопы – это гаптен.

· Высокомолекулярная часть – несущая часть.

ВАЛЕНТНОСТЬ – это количество эпитопов.

 

Тип антигена	Молекулярная Масса, кДа	Иммуноген – ность	Преципитация со специфическим антителом	Валентность
Полные АГ: · Белки · Полисах.	Ø 10 Ø 600	+	+	Поливален – тны
· сложные гаптены · простые гаптены	<10     <600	-     -	+     -	Бивалентны   Моновалент – ны

 

Карл Ланштейнер изучал антигены(группы крови), за что был удостоен Нобелевской премии.

Многообразие антигенов.

В природе существует более 10¹¹ антигенов.

По влиянию на иммунокомпетентные клетки все антигены делятся на:

1. тимус – зависимые(Т - зависимые)

2. Т – независимые(Т - independent):

· T_i 1

· T_i 2

Т – зависимые антигены вызывают Т – клеточный или гуморальный ответ с обязательным участием Т – хелперов и формированием иммунологической памяти.

СУПЕРАНТИГЕНЫ – поликлональный активатор Т – лимфоцитов, входит в состав некоторых бактерий.

К Т – зависимым антигенам относится большое количество природных антигенов: антигены человека, все живые вакцины, аллергены.

 

Т – независимые антигены вызывают простой гуморальный ответ(В - клеточный), без участия Т – хелперов и формирования иммунологической памяти.

Т_i 1 – антигены – содержат митогенные участки, что позволяет им выступать поликлональными активаторами В – лимфоцитов, без строгой специфичности ответа. К ним относят:

· Эндотоксины

· Липополисахариды Гр - бактерий

· Антигены вируса Эпштейна – Барра

· Антигены герпетического вируса

· Антигены аутологичной микрофлоры

T_i 2 – содержат многократно повторяющиеся эпитопы, что позволяет им перекрестно связывать антигены. К ним относятся:

· Полисахариды Г+ и Г – бактерий

· Полимеры(поливинилпирролидин)

· Убитые вакцины

Группа антител	Т - ответ	В - ответ	Память
Т – зависимые	+	IgM, IgG, IgA, IgE	+
Тi 1	-	IgM	-
Ti 2	-	IgM, +-IgG	+(a little)

 

Этапы биотрансформации антигена в макроорганизме.

Судьба антигена в организме зависит от пути введения, интенсивности метаболизма в ткани, исходного состояния иммунной системы, ее биоритмов.

v При внутривенном попадании антигена накопление идет в селезенке и печени

v При попадании через ткань(подкожно, внутримышечно) накапливается в лимфоузлах

v При внедрении через слизистые оболочки накапливается в МАЛТ – мукозоассоциированной лимфоидной ткани

1 ФАЗА – быстрого уменьшения концентрации – 24 часа

2 ФАЗА – медленного уменьшения концентрации – 5 – 7 суток

3 ФАЗА – иммунологическая элиминация. Может быть неполной или полной. Неполная ведет к персистенции антигена в организме.

Условия усиления иммуногенности антигенов:

1. увеличение молекулярной массы за счет несущей части(добавление полиэлектролитов)

2. придание гидрофобных свойств

3. повышение гибкости полипептидных цепей за счет замены D – аминокислот на L – аминокислоты.

4. создание коллоидного состояния

5. достижение оптимальной дозы антигена(один и тот же антиген может вызвать и иммунологический ответ, и толерантность)

6. внесение адьювантов – веществ, усиливающих иммуногенность антигена за счет изменения физико – химических свойств и других условий(квасцы, липополисахариды, адьювант Фрейда)

7. изменение способа введения в организм и темпов введения.

Вакцины.

Вакцины – это медицинские препараты для запуска искусственных иммунных ответов. Существуют натуральные вакцины:

1. живые – микробы в живом виде, но в ослабленном состоянии(аттенуированном)

2. убитые – против коклюша, пневмококка, гемофильной палочки, вируса клещевого энцефалита

3. химические- экзотоксин превращают в анатоксин. Против дифтерии и столбняка.

Существует еще классификация вакцин по виду микроба, на который она действует:

· бактериальные – менингококковая вакцина, вакцина против холеры

· вирусные – против полиомиелита, гепатита

· комбинированные – АКДС – адсорбированная коклюшно – дифтерийно – столбнячная.

Биотехнологические вакцины – ДНК – вакцины. Это бактериальная ДНК, в которую биотехнологически встроен ген, кодирующий иммуногенный белок. ДНК экспрессирует белок под контролем промотора. Это самый короткий путь вакцинации.

Иммуноглобулины.

Это белки из суперсемейства иммуноглобулиноподобных молекул, которые выполняют роль рецепторов и эффекторов гуморальных ответов(антител), а также участвуют в неспецифической резистентности.

Специфическая функция – распознавание и связывание антигенов.

Каталитические антитела – одновременно и антитела, и ферменты – абзайны(enzyme).

Неспецифические функции антител:

1. опсонизация объектов фагоцитоза

2. активация комплемента

3. фиксация на клетках

4. прохождение через плаценту IgG

Свойства антител:

· специфичность

· валентность(2- 10)

· авидность – прочность связи с антигеном на основе поливалентности

· аффинность – прочность связи с антигеном на основе соотношения специфичности

· растворимость

· термостабильность у большинства

· цитофильность у меньшинства

Все иммуноглобулины – гликопротеины, содержат до 5 – 15 % углеводов(сиаловая кислота).

ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ИММУНОГЛОБУЛИНОВ. Последовательность сотен аминокислотных остатков, которые частично определяют специфичность.

ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА. Укладка полипептидных цепей, поддерживаемая водородными и сульфидными связями. Альфа тип укладки.

ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА. Пространственная конформация отдельных участков цепи с образованием доменов за счет дисульфидных, водородных, ионных и гидрофобных связей. Эта структура придает антителу растворимость.

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА. Окончательная конформация всей молекулы, которая приобретает свойства биологически активного комплекса со всеми свойствами.

Структура антитела.

Ее расшифровали Pober and Edelman.

Щелочь и меркаптоэтанол позволяют расщепить молекулу иммуноглобулина на 4 полипептидные цепи:

· две тяжелых идентичных цепи – Н(heavy)

· две идентичных легких цепи – L – цепи

5 классов Н – цепей: μ, γ, α, ζ, δ. Гены кодируются в 14 хромосоме.

L – цепи делятся на 2 типа: λ(22 хромосома), χ(2 хромосома).

Папаин позволил расщепить молекулу иммуноглобулина на 3 фрагмента:

· 2 идентичных Fab – фрагмента, содержащих сайты для антигена

· 1 Fc – фрагмент

то есть по шарнирным областям.

Каждый из доменов выполняет определенную функцию. Вариабельные домены содержат сайты для связывания антигенов. Пространство между сайтом антитела и молекулой антигена называется иммунологическим синапсом, он поддерживает 4 типа связей и является комплементарным:

· электростатические

· гидрофобные взаимодействия для поверхностей

· Ван – дер – Ваальсовы взаимодействия

· Водородные связи

Многообразие иммуноглобулинов.

ИЗОТИПИЛ – видовая гетерологичность. Присуща каждому виду в связи с отличиями в строении вариабельных(V) и константных(С) доменов. По изотипии наши иммуноглобулины делят на 5 классов: IgM, IgG, IgE, IgA, IgD – зависит от варианта тяжелой цепи.

АЛЛОТИПИЛ – это индивидуальная гетерологичность в строении тяжелых цепей и легких за счет наследственных аллельных вариантов(у γ – цепей много аллотипов).

ИДИОТИПИЛ – клональная гетерологичность. Многообразие специфичности за счет отличающихся сайтов(для каждого антигена).

Лекция № 5.

Физиологическое значение отдельных классов(изотипов) иммуноглобулинов.

IgM.

Молекулярная масса 900 кДа. Является пентамером. В центре субъединицы связывает J – цепь. Термостабилен, способен к опсонизации, активирует комплемент по классическому пути. Период полувыведения – 5 суток. Входит в состав B – cells receptor for antigen(BCR) одной своей субъединицей.

Является эффекторным антителом, которое вырабатывается к концу первых суток от начала инфекционного эпизода. Является низкоаффинным(малоспецифичным) по отношению к антигенам. Всегда отражает «свежую» инфекцию или обострение хронической – например герпес. Филогенетически это наиболее древний класс антител.

В норме их концентрация в сыворотке крови 0.6 – 1.8 г|л.

В сыворотке крови новорожденных этих иммуноглобулинов нет, если они есть, то это говорит о внутриутробной инфекции.

Синтезируются собственные после 1 – ого месяца жизни(к моменту заживления пупочной ранки) и к 4 – 5 годам достигают уровня взрослых.

IgG.

Мономер с молекулярной массой 150 кДа.

Имеется 4 субкласса(IgG1, IgG2, IgG3, IgG4).

Способен активировать комплемент по классическому пути и вызывать опсонизацию.

ТОЛЬКО ОН СПОСОБЕН ПРОХОДИТЬ ЧЕРЕЗ ПЛАЦЕНТУ.

Термостабилен, а IgG4 имеет выраженное сродство к тканям(высокоцитофилен).

Период полувыведения – 21 – 28 дней.

Концентрация в норме в сыворотке крови у взрослых 8 –16г|л. самая большая концентрация среди иммуноглобулинов. У новорожденного 8 – 10 г|л – это иммуноглобулины матери. В 3- 6 месяцев начинается естественный распад иммуноглобулинов матери и вялый синтез собственного(концентрация 4 – 5г|л). этот период называется гипогаммаглобулинемия. У большого числа детей этот период естественного иммунодефицита затягивается и возникает транзиторная гипогаммаглобулинемия детского возраста.

От 1 года до 5 лет концентрация – 10 –11 г|л и к семи годам достигает уровня взрослого человека.

IgG – высокоаффинное эффекторное антитело против многих антигенов.

Его концентрация резко увеличивается на 5 – 7 день инфекционного эпизода.

IgA.

Существует в сывороточной и секреторной формах. Как правило димер с молекулярной массой 350 кДа. 2 субъединицы соединены особым белком – секреторным компонентом(синтезируется в эпителии тонкого и толстого кишечников). Термостабилен, активирует комплемент по альтернативному пути. Период полувыведения – 6 суток.

Имеется 2 субкласса IgA1, IgA2.

В норме концентрация в сыворотке крови 0.7 – 3 г|л, а в разных секретах концентрация варьирует(например в бронхиальном содержимом – 0.1 – 0.7 г\л).

У новорожденного нет своих IgA. Если есть, то это внутриутробная инфекция. Достигает уровня взрослого к 10 – 14 годам.

Является третьим иммуноглобулином, который вырабатывается к 10 дню инфекционного эпизода.

Их главная функция – защита слизистых от свободных вирусов, токсинов.

IgE.

Альтернатива IgA. Вырабатывается у детей с атипической конституцией третьим(вместо IgA).

Является термолабильным, высоко цитофилен. Молекулярная масса 190 кДа. Период полувыведения 2.5 суток.

В норме их концентрация в плазме крови – не более 100ЕД\мл.

1ЕД – 2.4 нг.

У атопиков может быть – 500 –1000 ЕД\мл.

Фиксируются в тканях на тучных клетках и ни базофилах.

IgD.

Мономер с молекулярной массой 190 кДа. Входит в составBCR. Функция малоизучена. Концентрация в крови в норме – 0.03 – 0.2 г\л. считается, что он ответственен за толерантность.

Его содержание возрастает во время беременности.

 

Клетки иммунной системы.

Клональная теория клеток Burnet(clonal selection theory):

1. многообразие антигенов внешнего мира и внутренней среды каждого человека запрограммировано в его иммунной системе адекватными специфичностями BCR и TCR.

2. в процессе эмбриогенеза это реализуется образованием коммитированных клонов Т и В – лимфоцитов, каждый из которых может распознавать только один антиген. После встречи с этим антигеном этот клон пролиферирует и обеспечивает дальнейшее уничтожение этого антигена

3. в периоде эмбриогенеза клоны Т и В – лимфоцитов, коммитированные к собственным эндоантигенам, гибнут(клональная делеция) или инактивируются(клональная анергия). При этом часть антигенов(располагающихся в забарьерных органах – хрусталик, хрящ и т. д.) остается неизвестной иммунной системе.

4. первичный контакт антигена с коммитированным лимфоцитом приводит к развитию специфического иммунного ответа(этот процесс называется priming). В конце концов этот антиген элиминируется за счет эффекторных клеток. При этом формируются клетки памяти, которые обеспечивают быстрый эффект при повторном попадании данного антигена в организм.

Иммунопоэз (онтогенез лимфоцитов) состоит из двух стадий:

1. независимая от экзоантигенов. Приводит к образованию клонов. Этот период называют commitment.

2. антиген – зависимая(priming). Это первичная встреча клона со своим антигеном и последующие события.

Первая стадия в периоде эмбриогенеза протекает во всех органах иммунной системы, в постэмбриональном периоде только в главных органах иммунной системы. Вторая стадия – только в периферических органах иммунной системы.

Т – лимфопоэз начинается с пятой недели и протекает исключительно в тимусе.

Тимус.

Эпителиально – мезенхимальный орган, располагается в переднем средостении. Имеется три слоя(2 доли и капсула). Это называется «сладкий хлеб».

Слои:

· наружный кортикальный(субкапсулярный). Имеется много фолликулов Кларка – морфофункциональных единиц тимуса.

· Внутренний кортикальный. Содержит меньше фолликулов Кларка.

· Медулярный. Имеются тельца Гассаля.

Структура фолликула Кларка.

По периметру располагаются гигантские эпителиальные клетки – няньки. Внутри несколько макрофагов и дендритных клеток. Они выполняют роль профессоров. Остальное пространство нафаршировано лимфоцитами(их называют тимоцитами). Они как бы студенты иммунной системы.

Схема созревания Т – лимфоцитов.

В костном мозге лимфоидная стволовая клетка(CD10+).

Далее она попадает в тимус, где они становятся субклеточными двойными тимоцитами. Они экспрессируют CD2+, но CD10-. Еще не экспрессируют CD4, CD8.

Далее клетки попадают во внутренний кортикальный слой(внутренний кортикальный тимоцит). На этой стадии формируются клоны, TCR, начинают экспрессироваться CD3+, CD8+, CD4+.

Далее поступают в медуллярный слой(медуллярный лимфоцит). Идет разделение на две субпопуляции: Т – хелперы(CD4+, CD8-) и Т – киллеры(CD8+, CD4-).

Далее клетки выпускаются в кровоток, где уже циркулируют CD4+ и CD8+.

Общая характеристика Т – лимфопоэза:

1. экспрессия типичных маркеров Т – клеток(СD2, СD3)

2. экспрессия TCR и разделение на клоны(образуется около 50000000 Т - клонов)

3. разделение на субпопуляции(CD4+, CD8+).

4. положительная селекция 5% всех тимоцитов(выживают только лимфоциты, которые способны взаимодействовать с HLA).

5. отрицательная селекция 95% тимоцитов. Это апоптоз лимфоцитов, которые имеют TCR, направленные против аутоантигенов.

Фенотип Т – лимфоцитов:

· антиген – распознающий рецептор(TCR). По уникальности TCR все лимфоциты делятся на клоны.

Существует два типа TCR – αβTCR, γδTCR.

ΑβTCR – высокоаффинен

ΓδTCR – малоизучен(но возможно древний, малоспецифичный)

· ассоциированные с TCR молекулы. ЭтоСD3+. Помогают проведению сигнала с поверхности внутрь клетки.

СД3+ состоит из четырех двухцепочечных молекул(εδ, γε, ξξ, ξη)

· корецепторы. У Т – лимфоцита есть две молекулы корецепторов: СД4+ и СД8+. Эти молекулы взаимодействуют с HLA.

Лиганд для СД4+ - HLA2, для CD8+ - HLA1.

CD4+ - T – helpers

CD8+ - T – killers.

· Костимулирующие молекулы. Существует два вида: CD28 and CTLA – 4(CD152)

CD28 проводит позитивный сигнал на активацию Т – лимфоцитов(то есть активирующий), а CD152 – ингибирует.

· Адгезивные молекулы для физических контактов:

LFA1

ICAM1

ICAM2

ICAM3

· Рецепторы для цитокинов и хемокинов.

В – лимфопоэз.

Протекает в костном мозге с 10 недели эмбриогенеза(частично в печени плода).

В костном мозге находится стволовая клетка. Она имеет CD10+.

Далее она становится про – В – клеткой, экспрессирует CD19,22,24,72,79.

Далее пре – В – клетка. Начинает экспрессировать(вместе с предыдущими) CD20+.

Далее ранняя В – клетка. Появляются mIgM(as a part BCR).

Далее процесс проходит в крови. Промежуточная В – клетка. Экспрессирует CD21+ и непостоянный mIgD(part of BCR).

Далее она становится зрелой В – клеткой. Имеет полностью сформированный BCR, который состоит из mIgM and mIgD. Экспрессирует все вышеперечисленные маркеры.

Далее эта клетка может идти в priming, становиться плазматической клеткой и синтезируя антитела.

Характеристика В – лимфопоэза:

1. экспрессия типичных маркеров В – клеток(CD19 – 24, 72, 79)

2. экспрессия и BCR разделение на клоны

3. экспрессия корецепторов(распознает HLA2)/

корецептор – сложная молекула – CD21\19\81

4. положительная селекция В – лимфоцитов, способных распознавать HLA(20%)

5. отрицательная селекция и анергия(80%). Апоптоз тех клеток, которые имеют BCR против мембранных антигенов, и анергия тех В – клеток, которые имеют BCR п