Индукция иммунного ответа. Сохранность антигена в организме зависит от его молекулярной массы, характера действующих на него ферментов, состояния макроорганизма.

Длительная персистенция антигена в организме в ряде случаев обусловлена его способностью соединяться с коллагеном тканей, имеющим полупериод жизни в несколько сот дней.

При проникновении в организм часть антигена выводится за счет так называемого выделительного иммунитета (фагоцитируется, а затем элиминируется слизистой желудочно-кишечного тракта, мочевыделительной и дыхательной системами). Часть антигенных субстанций фильтруется в почках и удаляется с мочой или вовлекается в обменные процессы, метаболизируясь в различных органах и тканях.

В иммунизированном организме антиген, благодаря воздействию специфи­ческих антител, быстро разрушается и выводится.

Белковые антигены, постепенно уменьшаясь в количестве, могут сохраняться в крови в течение 2–3 недель; в тканях внутренних органов — от нескольких месяцев до нескольких лет. Длительно сохраняются в организме капсульные полисахариды микробов, что связано в определенной мере с отсутствием в тканях соответствующих ферментов, способных гидролизовать указанные антигены.

Распределение антигенов в организме зависит от пути их поступления. При внутривенном введении антигены вначале проникают в легкие, где частично задерживаются, затем поступают в сердце и разносятся по всему организму. При этом наибольшее количество антигенов накапливается в печени, костном мозге, селезенке, а при подкожном введении — в регионарных лимфатических узлах.

Значительная часть антигенов-аллергенов подвергается превращениям в мононуклеарной фагоцитирующей системе и индуцирует иммунопоэз.

Мононуклеарная система фагоцитов включает в себя промоноциты костного мозга и их предшественников, моноциты крови и тканевые макрофаги.

Дифференцировка моноцитов из монобластов происходит в костном мозге в течение 5 дней, после чего они сразу выходят в кровоток, не формируя в отличие от гранулоцитов костномозговой резерв. Небольшая часть моноцитов трансформируется в макрофаги костного мозга.

В периферической крови моноциты составляют от 1 до 10 % всех лейкоцитов, что соответствует абсолютному количеству, равному 80–600 клеткам в 1 мм³ у взрослых.

Моноциты циркулируют в крови от 1,5 до 4,5 суток, а затем покидают ее и эмигрируют в ткани. Тканевой пул моноцитов в 25 раз превышает внутрисосудистый пул.

В тканях происходит трансформация моноцитов в тканевые макрофаги. Сроки жизни тканевых макрофагов составляют 60 дней и более. Наибольшее количество макрофагов содержится в печени (56,4 %), в легких (14,9 %), в селезенке (15 %), в перитонеальной полости (7,6 %).

Тканевым макрофагам отводится ведущая роль в переработке антигена, образовании высокоиммуногенных фракций антигена, индукции иммунного ответа.

Различают два основных класса макрофагов: антигенперерабатывающие клетки (профессиональные фагоциты) и антигенпредставляющие клетки (клетки помощники в реализации иммунного ответа, иммунные аксессоры).

Антигенперерабатывающие клетки, или профессиональные фагоциты, включают в себя фиксированные макрофаги печени, костного мозга, селезенки, лимфатических узлов, центральной нервной системы, а также остеокласты, альвеолярные и перитонеальные макрофаги, макрофаги плевральной и перикардиальной областей, эпителиоидные и гигантские многоядерные клетки очагов воспаления.

Несмотря на определенные морфофункциональные различия, указанные клетки помимо общего предшественника имеют ряд сходных цитохимических и иммунофенотипических признаков.

Основными функциями антигенперерабатывающих клеток являются фагоцитоз и уничтожение различных объектов, к числу которых относятся микроорганизмы, иммунные комплексы, опухолевые клетки, вирусинфицированные клетки, а также поврежденные, дегенерирующие в процессе апоптоза клетки.

К антигенпредставляющим макрофагам относят клетки Лангерганса, интердигитирующие клетки тимуса, фолликулярные дендритные клетки зародышевых центров лимфатических узлов.

Отличительными признаками иммунных аксессоров (антигенпредставляющих клеток) являются их низкая способность к фагоцитозу, отсутствие в цитоплазме лизоцима, наличие S-100 протеина и АТФазы, способность представлять антиген лимфоидным клеткам.

Касаясь локализации антигенпредставляющих клеток, следует отметить, что клетки Лангерганса локализованы в супрабазальном слое эпидермиса, составляя до 2 % всех эпидермальных клеток, а также в эпителии слизистой полости рта, пищевода, легких, влагалища, шейки матки, конъюнктивы. В небольшом количестве клетки Лангерганса выявляются в тимусе, лимфатических узлах, селезенке.

Клетки Лангерганса являются основными клетками, регулирующими интенсивность иммунного ответа в коже. Они относятся к линии дендритных клеток в связи с их способностью образовывать длинные цитоплазматические отростки, посредством которых происходит контакт с другими клетками.

Другой разновидностью антигенпредставляющих клеток являются фолликулярные дендритные клетки, локализующиеся в зародышевых центрах и первичных лимфоидных фолликулах лимфоузлов, а также в селезенке.

Интердигитирующие клетки, а также клетки Лангерганса, располагаются в паракортикальных зонах лимфоузлов и соответствующих Т-зависимых зонах селезенки, миндалин, мозговом веществе тимуса. В небольшом количестве они содержатся практически во всех органах и тканях.

К числу антигенпредставляющих клеток могут быть отнесены также В-лимфоциты и эндотелий сосудов.

Главный комплекс гистосовместимости — группа генов, играющих важную роль не только в регуляции контроля иммунного ответа на аллотрансплантаты, но и в контроле над клеточными взаимодействиями.

В подавляющем большинстве случаев установлено отсутствие возможности иммунного ответа на антиген без участия системы главного комплекса гистосовместимости (ГКГС; major histocompatibility complex, MHC; human leukocyte antigens, HLA), поскольку иммунокомпетентной клеткой распознается не сама молекула антигена, а ее комплекс с молекулой белка ГКГС. Кооперация клеток в иммунном ответе, участие CD4-Т-лимфоцитов и CD8-Т-лимфоцитов также невозможны без антигенов системы ГКГС. Эффекторные механизмы иммунного ответа, обеспечиваемые Т-киллерами, осуществляются с помощью антигенов системы ГКГС I класса.

Установлено, что система ГКГС локализуется на коротком плече справа от центромеры 6-й аутосомной пары хромосом и включает примерно 10⁵–10⁶ генов. Продукты этих генов поставляются на мембраны клеток и являются антигенами гистосовместимости.

Гены, кодирующие антигены системы HLA, делят на четыре класса. Гены I класса — А, В, С, а кодируемые ими продукты — HLA-А, HLA-B, HLA-C. Гены II класса включают D-область, в которой, в свою очередь, выделяют 4 сублокуса: HLA‑D, HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP. В состав III класса входят гены компонентов комплемента С2, С4а, С4b, пропердиновый фактор Вf. Антигены III класса присутствуют в сыворотке, на мембранах клеток их нет. К IV классу условно отнесены гены, связь которых с системой HLA требует дальнейших доказательств. Антигены HLA-системы I–II классов имеют гликопротеидную структуру. Антигены I класса присутствуют практически на всех ядросодержащих клетках организма, за исключением ранних эмбриональных и злокачественных клеток; в наибольшем количестве представлены на мембранах лимфоцитов, эпителиальных клетках, эндотелии, дендритных антигенпредставляющих клетках. Антигены А, В, С локусов системы HLA занимают примерно около 1 % клеточной поверхности.

Антигены II класса есть только на В-лимфоцитах, Т-лимфоцитах, макрофагах, дендритных антигенпредставляющих клетках.

Антигены I–II классов системы HLA выступают в качестве рецепторов для чужеродных антигенов. Антигенам I класса отводится главная роль во взаимодействии между клеткой-мишенью и Т-киллером в реакциях гиперчувствительности замедленного типа, в развитии инфекционного иммунитета. Между тем, Т-хелперы как предшественники, так и зрелые, распознают антигены II класса системы HLA в комплексе с негидролизованной частью антигена, в результате чего синтезируется ИЛ-2. В свою очередь, ИЛ-2 стимулирует созревание эффекторных клеток — Т‑киллеров.

В связи с этим очевидна важная роль активности генов I и II классов в механизмах развития иммунных и аллергических реакций.

Следует отметить, что в системе HLA в структуре DR, т.е. генах II класса, предполагается наличие генов иммунного ответа (immune response).

HLA-DR-антигены экспонируются на В-лимфоцитах, макрофагах, эндотелии сосудов, сперматозоидах. На Т-клетках HLA-DR антигены в обычном состоянии не обнаруживаются, экспонируются лишь на фоне антигенной стимуляции.

Таким образом, HLA (МНС)-система представляет собой полиморфную систему генов и кодируемых ими продуктов — антигенов, экспонированных на мембранах различных клеток, участвующих в развитии иммунологических реакций.

Значение клеток мононуклеарной фагоцитирующей системы. Касаясь значимости клеток мононуклеарной фагоцитирующей системы в развитии межклеточного взаимодействия на фоне антигенной стимуляции, необходимо отметить не только их фагоцитарную и антигенпредставляющую функции, но и способность к продукции комплекса биологически активных соединений — монокинов.

Монокины — это гетерогенная группа соединений с различной биологической активностью. К числу монокинов относятся следующие группы веществ:

1. Медиаторы воспаления и иммуномодуляции (ИЛ-1, фактор некроза опухоли, интерферон, лизоцим, фактор активации нейтрофилов, компоненты системы комплемента С1, С2, С3, С5, а также ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12, ИЛ-15).

2. Факторы свертывающей системы крови, активаторы и ингибиторы фибринолиза (активатор плазминогена, ингибиторы плазминогена и плазмина, V, VII, IX, Х плазменные факторы свертываемости крови).

3. Факторы роста, в частности различные колониестимулирующие факторы, активизирующие гемопоэз в костном мозге, фактор роста фибробластов.

Моноциты и тканевые макрофаги являются ведущими клетками иммунного ответа организма, обеспечивая переработку антигенов и их презентацию (особенно при вторичном иммунном ответе) Т-хелперам в комплексе с Iа-антигеном. Последний является продуктом Ir генов II класса МНС. Подобная презентация необходима для запуска иммунного ответа на многие Т-зависимые антигены.

Продуцируемый клетками мононуклеарной фагоцитирующей системы ИЛ-1 в комплексе с антигеном, ассоциированным с Iа белками, стимулирует продукцию Т-хелперами ИЛ-2.

Связь между Т-хелперами и макрофагами обеспечивается при участии адгезивных молекул, синтез которых, в свою очередь, зависит от интенсивности продукции макрофагами ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО.

В последние годы несколько изменились представления о различных субпопуляциях Т- и В-систем лимфоцитов и их значимости в развитии иммунного ответа.

В связи с этим представляется целесообразным остановиться на современных представлениях о центральных и периферических органах иммунной системы и особенностях функционирования различных субпопуляций лимфоцитов на фоне антигенной стимуляции.

В-система лимфоцитов. У человека к центральным лимфоидным органам относят вилочковую железу (тимус), у птиц — «бурсу» (сумку Фабрициуса). У человека аналогами бурсы считают костный мозг, групповые лимфатические фолликулы кишечника (пейеровы бляшки).

В костном мозге поддерживается пул кроветворных стволовых клеток, являющихся источником образования всех клеток крови, в том числе и лимфоцитов.

Подавляющее большинство костномозговых лимфоцитов относится к бурсазависимым, или В-лимфоцитам, обеспечивающим развитие иммунных или аллергических реакций гуморального типа.

На территории костного мозга под влиянием микроокружения стромальных костномозговых клеток осуществляется дифференцировка большей части В-лимфоцитов, относящихся к В₂-субпопуляции клеток.

Степень зрелости В-лимфоцитов определяется наличием на их мембране следующих рецепторов: антигенспецифических иммуноглобулиновой природы, к Fc фрагменту Ig, к комплементу, к поликлональным В-активаторам, липополисахаридам и монопротеазам. В₂-лимфоциты являются предшественниками плазматических клеток, обеспечивающих синтез иммуноглобулинов в ответ на антигенную стимуляцию. Необходимым условием их трансформации в клетки-продуценты антител является их взаимодействие с Т-лимфоцитами-хелперами.

В связи с этим очевидно, что В₂-лимфоциты ответственны за развитие гуморального ответа на тимусзависимые антигены.

В₂-лимфоциты после созревания в костном мозге поступают в системный кровоток, а затем заселяют периферические лимфоидные органы (селезенку, лимфатические узлы, лимфоидную ткань кишечника, миндалин и других органов).

Как известно, в периферической крови в условиях нормы содержится от 20 до 40 % лимфоцитов, причем, среди лимфоцитов периферической крови на долю В-лимфоцитов приходится лишь 20–30 %; 50–65 % составляют Т-лимфоциты и около 10 % лимфоцитов не имеют рецепторов, свойственных Т- и В-лимфоцитам, их называют «нуль-лимфоциты».

Важным компонентом системы иммунопоэза является селезенка, в которой содержание В-лимфоцитов достигает 65 %, что обеспечивает быстрое накопление антителпродуцирующих плазматических клеток на фоне антигенной стимуляции.

При внутривенном введении антигена антитела образуются преимущественно в селезенке.

Лимфоидные образования червеобразного отростка, а также групповые лимфатические фолликулы — пейеровы бляшки — участвуют в синтезе антител класса IgA, тем самым обеспечивая иммунитет слизистых.

В миндалинах глоточного кольца имеются Т- и В-лимфоциты, обеспечивающие клеточный и гуморальный механизмы защиты, в частности синтез антител класса IgA и IgG. В связи с этим тонзиллэктомия, проведенная в раннем возрасте, снижает противоинфекционную защиту глоточного кольца.

Т-система лимфоцитов. Тимус, как и костный мозг, является центральным, или первичным органом лимфоидной ткани. В составе тимуса имеются несколько долек, каждая из которых представлена эпителиальными клетками, дендритными клетками, макрофагами, лимфоцитами и другими клетками. Эпителиальные клетки тимуса синтезируют такие пептидные гормоны, как тимолин, a- и b4-тимозин, тимопоэтин.

Масса вилочковой железы достигает максимума к 10–12 годам, что соответствует периоду «иммунного созревания». Инволюция тимуса начинается обычно после 30 лет, но полной инволюции никогда не происходит.

На мембране тимических Т-лимфоцитов экспрессируется специфический рецептор для распознавания антигена.

В зависимости от особенностей антигенпредставляющей клетки, функционирующей в комплексе с тимоцитами, на их мембране экспрессируется либо маркер CD4, комплементарно реагирующий с молекулами МНС-II, либо CD8, связывающийся с собственными МНС-I. В последующем из CD4-лимфоцита в периферических тканях образуются Т-хелперы, а из CD8-тимоцитов образуются цитотоксические Т-лимфоциты.

Содержание Т-лимфоцитов в периферической крови достигает 50–65 % всех лимфоцитов крови, в грудном лимфатическом протоке — 85 % лимфоцитов.

Уровень Т-лимфоцитов в селезенке составляет 35 %, в лимфатических узлах — 65 %, где они занимают паракортикальные, или тимусзависимые зоны.

Как указывалось выше, на мембранах Т- и В-лимфоцитов располагаются поверхностные антигенные маркеры, обозначаемые символом CD (clusters of differentiation). В настоящее время идентифицировано всего свыше 130 маркерных молекул клеточных мембран лимфоцитов. Все Т-лимфоциты имеют на своей поверхности молекулу CD3, представленную 3 полипептидными цепями (g, d, e). Наиболее важными в функциональном плане являются CD4-и CD8-субпопуляции Т-лимфоцитов.

Характерная особенность субпопуляции CD4 Т-лимфоцита состоит в том, что антигенраспознающий рецептор представлен a- и b-полипептидными цепями. Последний способен распознавать только пептидные антигены в комплексе с молекулами МНС II класса, экспрессируемыми на антигенпредставляющих дендритных клетках, В-лимфоцитах, макрофагах, эндотелии сосудов. Свободный антиген не распознается CD4-лимфоцитами.

Основными функциональными субпопуляциями CD4 лимфоцитов являются Т-хелперы (Th0, Th1, Th2, Th3), продуцирующие различные лимфокины.

Ниже представлена характеристика отдельных лимфокинов, продуцируемых CD4-лимфоцитами.

ИЛ-2 — белок, чувствительный к действию протеаз, продуцируется Th1 на фоне антигенной стимуляции. Он является фактором роста Т-лимфоцитов, усиливает реакцию бласттрансформации лимфоцитов на митогены. В-лимфоциты могут экспрессировать на своей поверхности рецепторы к ИЛ-2 на фоне антигенной стимуляции, если они находятся на поздних стадиях дифференцировки.

Туморнекротизирующий фактор, или фактор некроза опухоли (ФНО), обладает способностью усиливать цитотоксические эффекты макрофагов, киллерную активность натуральных киллеров, обеспечивающих эффективные механизмы противоопухолевой и противовирусной защиты клеток, активирует эндотелий, усиливает экспрессию молекул адгезии для лейкоцитов, индуцирует реакции апоптоза лимфоцитов. В то же время ФНО способен регулировать миеломоноцитарно-пролиферативные эффекты.

Лимфотоксины — вещества белковой природы, обладающие свойствами цитотоксинов, реализуют киллерную активность лимфоцитов или моноцитов, активируемых антигенами или митогенами и вызывающими лизис клеток-мишеней. Лимфотоксины являются активаторами нейтрофилов, эндотелия сосудов, способствуют экспрессии эндотелиально-лейкоцитарных молекул адгезии и эмиграции лейкоцитов.

ИФН-γ выделяется сенсибилизированными Th1, а также В-лимфоцитами, обеспечивает антипролиферативный эффект, регулирует фагоцитарную активность макрофагов. Последние под влиянием ИФН-γ приобретают способность фагоцитировать опухолевые и микробные клетки. ИФН-γ стимулирует активность нейтрофилов, эндотелия сосудов, естественных киллеров, дифференцировку CD4 Т-лимфоцитов. Он является главным цитокином в реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), с его помощью можно воспроизвести многие симптомы ГЗТ.

ИЛ-4 продуцируется Th2 и Th3, имеет белковую природу, стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов и лаброцитов, обеспечивает переключение биосинтеза иммуноглобулинов в В-лимфоцитах с класса IgM на IgE, индуцирует дифференцировку Th2.

ИЛ-5 продуцируется Th2 и тучными клетками, стимулирует дифференцировку и повышает активность эозинофилов, пролиферацию В-лимфоцитов, обеспечивает совместно с ИЛ-4 противопаразитарную защиту.

На протяжении ряда лет функциональную активность субпопуляции CD8 Т-лимфоцитов связывали с развитием супрессии иммунного ответа на антигенную стимуляцию, поэтому данную субпопуляцию Т-лимфоцитов именовали как Т-лимфоциты супрессоры. В последние годы изменились представления о механизмах супрессии иммунного ответа. В настоящее время доказано, что CD8-субпопуляция Т-лимфоцитов на фоне антигенной стимуляции трансформируется в цитотоксические Т-лимфоциты.

Между тем, супрессия иммунного ответа является многофакторным явлением, обусловливаемым интенсивностью элиминации антигена из организма, степенью выраженности апоптоза лимфоцитов, гормональным фоном, интенсивностью продукции трансформирующего фактора роста β Th3.

CD8-Т-лимфоциты распознают чужеродный антиген только в его связи с молекулами МНС I класса на поверхности клеток. Антигенпредставляющими клетками для CD8-Т-лимфоцитов может быть любая клетка, поскольку антигены МНС I класса экспрессируются на всех клетках организма с различной степенью интенсивности.

Молекулы МНС I класса способны связать пептидные фрагменты антигена в цитолизе клетки, т.е. антигены вирусов, бактерий, простейших в случаях их внутриклеточного расположения.