Ответы к экзамену по иммунологии. Клеточный иммунитет введение
 Скачать 0.63 Mb.
|
Эффекторная или продуктивная стадияЭффекторная или продуктивная стадия заключается в активации эффекторных клеток, в результате происходит выделение неспецифических эффекторных медиаторов, развитие клеточных реакций и образование циркулирующих антител. Эффекторные механизмы иммунитета состоят в том, что распознавшие (связавшие) антиген рецепторы – TCR на поверхности Т лимфоцита и/или иммуноглобулины в растворе физически подводят связанный антиген к таким клеткам или ферментам, которые специально предназначены для расщепления, окисления антигена до мелких метаболитов, которые организм может вывести через свои системы выделения (почки, желудочно-кишечный тракт). Эффекторное действие Т клеток. Прошедшая постантигенная дифференцировка Т клеток создает пул функционально активных клеток, действующих на периферии. Основные субпопуляции Т клеток, призванные эффективно нейтрализовать чужеродный антиген, как уже неоднократно отмечалось выше, представлены цитотоксическими Т клетками (ЦТЛ) (CD8+лимфоциты), Т хелперами (CD4+лимфоцитами) 1-ого и 2-ого типа. Главное защитное биологическое предназначение ЦТЛ – санация организма от внутриклеточных паразитов, например вирусов. ЦТЛ являются киллерами-специалистами. Специализированный механизм киллинга локализован в ЦТЛ в гранулах. Неиммунные зрелые ЦТЛ после выхода из тимуса имеют только программу для биосинтеза эффекторных молекул, но не сами молекулы. После вовлечения их в иммунный ответ, распознавание ими своего антигена эта программа начинает действовать: происходит синтез de novо определенных веществ, которые называются цитотоксинами. Гранулы с цитотоксинами ни в коей мере не разбросаны по клетке в беспорядке, они сориентированы локально в связи с TCR так, что обеспечивается возможность строго направленного киллерного удара Т лимфоцита по клетки-мишени. Эта строгая направленность ориентирована через TCR цитотоксического Т лимфоцита на антиген. Непосредственно действие CD8+лимфоцитов на клетки-мишени, зараженные, например вирусом, имеет двойное проявление: либо некроз (лизис), либо апоптоз клетки-мишени. При некрозе основными эффекторными молекулами являются перфорины и фрагментины. При апоптозе к этим молекулам добавляются TNF- (лимфотоксин) и осуществляется он с помощью гранзимов. ИНФ-γ оказывает прямое ингибирующее действие на размножение вирусов. Кроме того, этот цитокин активирует макрофаги, вызывая их миграцию в зону проникновения вирусных частиц. Там активированные клетки выполняют, по крайней мере, две функции - эффекторов, поглощающих и разрушающих вирусные частицы, и антигенпрезентирующих клеток, способствуя вступлению в реакцию дополнительных CD8+Т лимфоцитов. Кроме того, ИНФ-γ индуцирует в клетках повышенную экспрессию молекул МНСI и II, что способствует более эффективному представлению вирусных антигенов для Т лимфоцитов (и для распознавания, и для киллинга). И наконец, ИНФ-γ является кофактором индукции дифференцировки из CD4+ Th0-субпопуляции провоспалительных CD4+ Т лимфоцитов - Th1. Последнее означает, что CD8+ ЦТЛ вносят свой и определенный вклад в развитие других эффекторных механизмов иммунного ответа, а именно варианта с участием Th1. Гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ) – это второй вариант Т лимфоцитзависимого/антителонезависимого эффекторного механизма иммунитета. Лимфоциты-эффекторы ГЗТ – CD4+ Th1-лимфоциты, клетки-партнёры, исполнители воспаления, макрофаги. Основным объёктом действия CD4+ Th1-лимфоцитов являются инфицированные микобактериями, грибами и другими микроорганизмами макрофаги. В результате распознавания иммуногенного комплекса на макрофагах CD4+Т клетки воспаления экспрессируют на своей поверхности TNF- и усиливают продукцию ИНФ-. Совместное действие цитокинов обеспечивает более эффективное образование фаголизосом, накопление кислородных радикалов и окиси азота, которые обладают бактерицидными свойствами, усиление экспрессии молекул МНС-II класса, повышение продукции фактора некроза опухолей TNF-. Подобная активация макрофагов не только способствует уничтожению внутриклеточных патогенов, но и определяет дополнительное включение Т клеток в иммунный ответ, так как активированные макрофаги продуцируют ИЛ-12, который является главным «промотором» дифференцировки Th1. Свежий очаг ГЗТ воспаления представляет собой следующее. Цитокины активированных макрофагов – TNF-, ИЛ-1 и хемокины – создают очаг воспаления в виде плотных на ощупь узелков различного размера. Если по каким-то причинам макрофаги не в состоянии фагоцитировать и расщепить внедрившийся в ткани антиген и процесс иммунного воспаления по типу ГЗТ затягивается, то в тканях формируются гранулёмы (например, вызванные Mycobacterium tuberculosis). Эффекторные механизмы В клеток. Антителозависимые эффекторные механизмы выражаются в осуществлении механизмов гуморального иммунитета. Гуморальный иммунный ответ есть функция В лимфоцитов, трансформирующихся в активные продуценты антител – плазмоциты (плазматические клетки). Образуемые этими клетками антитела выполняют три основные задачи. Во-первых, они нейтрализуют антиген. Эта способность антител особенно важна при обезвреживании бактериальных токсинов и сильных ядов (антитело при связывании нейтрализует их активность). Во-вторых, антитела выступают в качестве опсонинов. Взаимодействуя специфически с антигенными эпитопами бактериальной стенки, антитела создают условия для лучшего захвата патогена фагоцитирующими клетками, которые несут на своей поверхности рецепторы Fc-фрагменту иммуноглобулинов. И, наконец, комплекс антигена с антителом активируют белки системы комплемента, которые в свою очередь выполняют несколько функций: неспецифически опсонизируют антиген, формируют поры в клеточной стенки корпускулярных антигенов, определяя их гибель, выступают в качестве хемоаттрактантов, привлекая в зону проникновения патогена клетки воспаления. Комплексы антиген-антитело-компоненты комплемента в свою очередь фиксируются на эритроцитах рецепторами для компонентов комплемента, и эритроциты уносят такие комплексы в синусоиды селезенки или печени, где их фагоцитируют и расщепляют макрофаги. Поверхностный иммуноглобулиновый рецептор В клеток несёт двойную нагрузку в процессе созревания плазмоцитов. Во-первых, он выполняет роль антигенраспознающего рецептора, передавая сигнал о встрече с антигеном внутрь клетки. Во-вторых, служит фактором захвата антигена для его переноса внутрь клетки. После внутриклеточной переработки антигенные пептиды в комплексе с молекулами МНС II класса выносятся на клеточную поверхность. Иммуногенный комплекс распознаётся антиген-специфическими хелперными Т клетками, которые и обеспечивают второй сигнал для В клеточной пролиферации и дифференцировки. По мере развития гуморального иммунного ответа от момента распознавания антигена до наиболее активной продукции антител происходят следующие важные события: переключение синтеза антител с одного изотипа на другой и повышение аффинности антител. Местом развития этих события являются вторичные фолликулы или зародышевые центры лимфоидной ткани. В клетки, не прошедшие отбора на высокую степень аффинности антигенраспознающего рецептора, погибают. Клетки, обладающие высокой рецепторной аффинностью, дифференцируются либо в плазматические клетки, либо в клетки памяти. Имеются существенные различия в характере иммунного ответа (гуморального или клеточного) при первичном и повторном контакте с антигеном. При первичном ответе на 3-6 день появляются антитела IgM (после первого контакта организма с антигеном сначала удается обнаружить IgM-продуцирующие клетки), затем IgG, а на 15-21 день – антитела класса IgA. При вторичном иммунном ответе подъём уровня IgM незаметен, антителообразование начинается практически с резкого повышения концентрации IgG (рисунок 1). Эти различия иммунного ответа объясняются феноменом иммунологической памяти. Цитокины: общие сведения Цитокины - обширное семейство биологически активных пептидов, оказывающих гормоноподобное действие, обеспечивающих взаимодействие клеток иммунной, кроветворной, нервной и эндокринной систем, секретируются клетками во внеклеточную среду с целью воздействовать на другие клетки. Цитокины – это «жидкий головной мозг» иммунной системы. В норме цитокины практически не попадают в системную циркуляцию и действуют локально в тканях в месте их выработки аутокринным или паракринным способом. Именно посредством цитокинов Т-хелперы помогают координировать работу разнообразных клеток, задействованных в иммунной реакции. Цитокины включают в себя некоторые факторы роста, такие как интерфероны, фактор некроза опухоли ( TNF ), ряд интерлейкинов , колонии стимулирующий фактор ( CSF ), члены суперсемейства иммуноглобулинов и хемокины и многие другие. В целом вся эта большая группа эндогенных регуляторов обеспечивает самые разнообразные процессы, такие как: - изменение экспрессии антигенов и различных маркеров, - переключение синтеза иммуноглобулинов, - индукция цитотоксичности у макрофагов, С известной долей относительности по основному функциональному действию цитокины разделяют на 4 группы.
Действуют аутокринно (т.е. на клетку, которая их продуцирует) или паракринно (на клетки, расположенные вблизи). Образование и высвобождение этих высокоактивных молекул происходит кратковременно и жестко регулируется. Цитокины, которые синтезируются лимфоцитами и являются регуляторами пролиферации и дифференцировки, в частности, гематопоэтических клеток и клеток иммунной системы называют также лимфокинами . Они включают в себя интерлейкины (IL) - (от inter -между, leukins белые клетки крови), интерфероны и колоний стимулирующие факторы . Интерлейкины: общая характеристика Это большая группа цитокинов (от ИЛ-1 до Ил-18), синтезируемых в основном T-клетками , но в некоторых случаях также мононуклеарными фагоцитами или другими тканевыми клетками . Интерлейкины обладают разнообразными функциями, но большинство их стимулирует другие клетки для деления или дифференцировки, при этом каждый из них действует на отдельную, ограниченную группу клеток, экспрессирующих специфичные для данного интерлейкина рецепторы. Это растворимые пептиды, сильные иммунорегуляторы локального действия ; активируют Т- клетки . Функции интерлейкинов связаны с активностью других физиологически активных пептидов и гормонов: эндотелина , пролактина , брадикинина Интерферон: введение Интерфероны (IFN) - это ряд антивирусных агентов широкого спектра действия. Существует по меньшей мере 14 альфа-интерферонов, которые продуцируются лимфоцитами, тогда как фибробласты, а возможно, и другие клетки продуцируют бета-интерферон. Образование гамма-интерферона индуцируется вирусами. Интерфероны - это семейство секретируемых гликопротеинов продуцируемых большинством эукариотических клеток в ответ на различные индукторы вирусной и невирусной природы. Все интерфероны индуцируют в клетках-мишенях антивирусное состояние , а также имеют в отношении клеток ряд других биологических функций, например, ингибируют рост и размножение клеток , увеличивают экспрессию поверхностных антигенов, супрессируют некоторые функции Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов , увеличивают активность натуральных киллеров и др. При вирусной инфекции клетки синтезируют интерферон и секретируют его в межклеточное пространство, где он связывается со специфическими рецепторами соседних незараженных клеток. Связанный интерферон оказывает противовирусное действие. Конечный результат состоит из образования барьера из устойчивых к вирусу неинфицированных клеток вокруг очага инфекции, чтобы ограничить ее распространение. Однако следует подчеркнуть, что интерфероны играют большую роль именно в борьбе с вирусами, а не в предотвращении вирусных инфекций. Интерфероны ИФ-альфа и ИФ-бета синтезируют клетки, инфицированные вирусами. Интерферон ИФ-гамма выделяют некоторые активированные T-лимфоциты и НК-клетки . Его образование не индуцируется вирусами. ИФ-гамма оказывает многочисленные иммунорегуляторные эффекты. Противовирусное и антипролиферативное действие гамма-интерферона менее выражено, чем у ИФ-альфа и ИФ-бета. Кроме того, он не столь эффективно стимулирует НК- клетки, как ИФ-альфа. Однако при этом ИФ-гамма служит наиболее сильным активатором макрофагов и индуктором экспрессии молекул MHC класса II клетками тканей. Осуществляя эти и другие функции, ИФ-гамма действует синергично с факторами некроза пухолей ФНО-альфа и ФНО-бета . IFN являются цитокинами с широким спектром биологических активностей. К числу наиболее важных функций IFN можно отнести противовирусное действие, ингибирование гемопоэза, модуляцию иммунного и воспалительного ответов, регуляцию пролиферации и дифференцировки клеток и т.д. Участие IFN в этих процессах осуществляется путем стимуляции транскрипциииндуцируемых IFN генов , кодирующих различные белки. В зависимости от антигенных и физико-химических характеристик, способа индукции, эффективности и механизмов действия IFN подразделяются на два типа: IFN типа I и IFN типа II ( иммунный IFN , IFN-гамма ), кислотолабильный, который продуцируется Т-клетками и натуральными киллерами в ответ на чужеродные антигены или митогены. IFN-омега и IFN-тау выделены в самое последнее время. CSF (колониестимулирующие факторы, КСФ) Колониестимулирующие факторы - гормоны, стимулирующие образование моноцитов и нейтрофилов в костном мозге . При исследовании культуры кроветворных клеток показано, что для размножения и дифференцирования клеток необходимы специфические факторы роста. Факторы, поддерживающие гемопоэз в такой культуре, это гликопротеины и обычно их называют колониестимулирующими факторами, или КСФ . Из все возрастающего числа КСФ, которые были идентифицированы, одни циркулируют в крови и действуют как гормоны , в то время как другие играют роль локальных химических медиаторов . Из КСФ гормонального типа лучше всего изучен эритропоэтин , который вырабатывается в почках и регулирует эритропоэз. За выживание и пролиферацию плюрипотентных стволовых клеток и большинства типов их коммитированных потомков эритроидного ряда ответственен второй колониестимулирующий фактор - интерлейкин 3. Было выявлено также четыре различных КСФ, стимулирующих в культуре клеток формирование колоний нейтрофилов и макрофагов . Эти КСФ синтезируются клетками разного типа, в том числе эндотелиальными клетками , фибробластами , макрофагами и лимфоцитами . Это вышеупомянутый интерлейкин 3 и более избирательные ГМ-КСФ (для гранулоцитов и макрофагов ), Г-КСФ (для гранулоцитов) и М-КСФ (для макрофагов). Как и эритропоэтин, все эти КСФ являются гликопротеинами. Их воздействие на клетки-предшественники заключается не только в запуске механизма образования дифференцированных колоний, но и в активации специализированных функций (таких, как фагоцитоз и убивание клеток-мишеней) у клеток с законченной дифференцировкой. Антигены лейкоцитов. На лейкоцитах (лимфоцитах) крови выявлена целая система лейкоцитарных АГ, она получила название HLA (Human Leycocyte Antigens), которая контролируется генами (главным комплексом гистосовместимости). HLA-антигены обусловливают несовместимость тканей при пересадках между индивидуумами. Наборы HLA-антигенов у каждого человека индивидуальны и только у однояйцовых близнецов они одинаковы. HLA участвует в распознавании антигенов и определяют предрасположенность к заболеваниям. Гены, контролирующие синтез этих антигенов, локализованы в 6 хромосоме. Они занимают обширный генетический район и делятся на 5 классов. Важнейшее значение в иммунорегуляции имеют гены I и II классов гистосовместимости. Локусы генов I класса локализуются в периферическом плече хромосомы, II класса – ближе к центромере. Молекулы HLA I класса являются гетеродимерами, так как состоят их двух различных цепей (рис.). Одна из них – тяжелая, с молекулярной массой 43 kDa, вторая – легкая, с молекулярной массой 11 kDa, нековалентно связанная с первой. Она представляет собой b2-микроглобулин. Тяжелая цепь имеет три домена (a1, a2, a3), выступающих на поверхности клетки, гидрофобный участок, фиксирующий цепь на мембране, и концевой участок в цитоплазме. HLA –АГ I класса имеется на всех ядросодержащих клетках: лимфоцитах, в меньшей степени – на клетках печени, легких, почек, очень редко на клетках мозга и скелетных мышц. Гены, контролирующие антигены I класса, представлены тремя локусами: HLA-A, HLA-B, HLA-C. В каждом локусе существует несколько аллелей, ответственных за синтез соответствующего антигена (эпитопа) и обозначаемых цифрами. Аллели локуса HLA-A кодируют синтез 21 антигенов, HLA-B - 25, HLA-C – 11 антигенов. С развитием иммуногенетики количество вновь открываемых аллелей постоянно увеличивается. Антигены I класса занимают примерно 1% клеточной поверхности. Они регулируют и ограничивают взаимодействие между Т-киллерами и клетками-мишенями. Отсюда их основная биологическая роль заключается в том, что АГ I класса являются маркерами «своего». Клетки, несущие эти АГ, не атакуются собственными Т-киллерами в связи с тем, что в эмбриогенезе аутореактивные Т-киллеры, распознающие антигены I класса на собственных структурах, уничтожаются или супрессируются. Молекулы II класса системы HLA состоят из двух полипептидных цепей: a (молекулярная масса 34 kDa) и b (молекулярная масса 28 kDa) (рис.). Обе цепи имеют по два домена (a1, a2 и b1, b2), закрепленные в клеточной мембране дополнительным участком. HLA-АГ II класса экспрессированы на В-лимфоцитах, макрофагах, активированных клетках после стимуляции их g-интерфероном. Гены, контролирующие антигены II класса, представлены тремя локусами: HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP. В локусе DR имеется 12 аллелей, в локусе DQ – 9, в локусе DP – 6 аллелей. HLA-АГ II класса участвуют в распознавании чужеродных антигенов, в межклеточных взаимодействиях В-лимфоцитов и макрофагов с Т-хелперами. Антигены системы HLA наследуются по кодоминантному типу, т.е. экспрессируются оба антигена двух хромосом. У индивидуума может быть до 12 аллелей (по 2 из каждого локуса). Набор аллелей на хромосоме (гаплотип) наследуется целиком и существует только 4 возможных комбинации 2-х отцовских и 2-х материнских гаплотипов (рис.). Развитие иммунного ответа происходит в результате взаимодействия лейкоцитов с антигенами, растворимыми молекулами и друг с другом. Такие взаимодействия осуществляются за счет поверхностных антигенов и рецепторов лейкоцитов, прежде всего антиген-распознающих рецепторов T-лимфоцитов и рецепторов B-лимфоцитов,РЕЦЕПТОРОВ КЛЕТОЧНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ АНТИТЕЛ, антигенов гистосовместимости, молекул адгезии и рецепторов цитокинов . Эти и другие молекулы поверхности лейкоцитов экспрессируются на определенных стадиях дифференцировки и активации клеток белой крови и являются характерными фенотипическими признаками последних. Антигены эритроцитов поверхностные Поверхностные антигены эритроцитов делятся на: - полисахаридные поверхностные антигены эритроцитов и - белковые поверхностные антигены эритроцитов . К полисахаридным относятся антигены систем AB0 , MNSs , Ii и Р , к белковым - антигены систем Rh , Келл , Кидд и Даффи . Полисахаридные антигены обладают следующими свойствами: - Стимулируют преимущественно выработку IgM. - Стимулируют выработку как тепловых антител (реагирующих с антигеном при 37*С), так и холодовых антител (реагирующих с антигеном при 4*С). - Изогемагглютинины направлены против полисахаридных антигенов системы AВ0 : кровь группы A содержит антитела к антигену В , кровь группы В - антитела к антигену A , кровь группы 0 - антитела к антигенам A и В, кровь группы AВ не содержит изогемагтлютининов. - Связывание полисахаридных антигенов эритроцитов с антителами вызывает острые гемолитические трансфузионные реакции . Белковые антигены стимулируют преимущественно выработку тепловых антител - IgG , которые вызывают отсроченные гемолитические трансфузионные реакции . Наиболее важными являются изогемагглютиногены системы АВО групп крови. По наличию А и В АГ и соответствующих им естественных антител (a- альфа, b- бетта) различают 4 группы у человека: 0 (I) – нет антигенов, есть a и b -антитела, А (II) – присутствуют только А антиген и b-антитела, В (III) – есть В антигены и a-антитела, АВ (IV) - есть оба антигена, нет антител. Людям, имеющим антитела против антигенов А и В, нельзя переливать кровь тех, эритроциты которых несут соответствующие антигены. Так, реципиентам I группы крови (антитела альфа и бета) нельзя переливать эритроциты любой из остальных групп, так как наступит агглютинация и лизис этих эритроцитов. У 85% людей на эритроцитах есть резус-АГ (Rh+), обнаруженный впервые у обезьян вида макака-резус. Такой антиген отсутствует у 15% людей. При наличии у резус-отрицательной женщины плода, на эритроцитах которого есть этот антиген (за счет генов отца), происходит иммунизация матери, и ее антитела могут разрушать эритроциты плода, особенно при повторной беременности. антигены AB0 Основные группы крови системы ABO - A(II), В(III), AB(IV) и 0(I). К последней относятся эритроциты, лишенные антигенов A и В. Антиген A и антиген B представляют собой олигосахаридные цепи, прикрепленные к мембранным белкам и липидам эритроцитов. Таким образом, на поверхности эритроцитов они находятся в виде гликопротеидов или гликосфинголипидов, а в плазму и другие биологические жидкости секретируются в виде олигосахаридов или гликопротеидов. Непосредственный предшественник антигенов A и В - антиген H - образуется путем добавления остатка фукозы к гликолипидному или гликопротеидному остову. Если к антигену Н присоединяется N-ацетилгалактозамин, получается антиген A, если присоединяется галактоза - антиген В. Фенотипы A и В определяются геном AB0 , расположенным на коротком плече 9-й хромосомы . A и В - его кодоминантные аллели, 0 - рецессивный. Доминантные аллели кодируют гликозилтрансферазы, которые присоединяют к антигену Н соответствующие углеводные остатки. В отсутствие обоих ферментов возникает фенотип 0, при наличии обоих - AВ. Изредка встречается недостаточность фукозилтрансферазы , отвечающей за синтез антигена Н. Эти люди гомозиготны по рецессивному аллелю гена FUT1 (hh), расположенному на 19-й хромосоме , и относятся к фенотипу Бомбей (0h). У всех без исключения людей вырабатываются естественные антитела к отсутствующим у них антигенам A, В, Н (они называются также изогемагглютининами ). У людей с группой крови A(II) вырабатываются анти-В-антитела, а у людей с группой крови В(III) - анти-A. Люди с группой крови AВ(IV) лишены этих антител и являются "универсальными реципиентами"; напротив, люди с группой крови 0(I) считаются "универсальными донорами", так как их эритроциты не распознаются анти-A- и анти-В-антителами. У людей с фенотипом Бомбей вырабатываются анти-Н-антитела: они направлены против антигена Н, который есть на всех эритроцитах и отсутствует только при генотипе hh. Таким людям можно переливать эритроциты лишь от доноров с генотипом hh. У большинства людей антигены A и В эритроцитов секретируются экзокринными железами и обнаруживаются в крови. Люди, у которых они не секретируются, подвержены ряду инфекций (вызванных Candida albicans , Neisseria meningitidis , Streptococcus pneumoniae , Haemophilus influenzae ). Полагают, что свободные антигены A и В препятствуют связыванию микроорганизмов с полисахаридами клеточных мембран. |