Микра методичка. Методические указания к практическим занятиям по микробиологии с иммунологией и вирусологией для студентов
 Скачать 1.32 Mb.
|
|
Клеточный иммунный ответ. При клеточном иммунном ответе участвуют популяции Thl-хелперов CD4 + и цитотоксических Т-лимфоцитов CD8 + (ЦТЛ). Цитокины — белки главным образом активированных клеток иммунной системы, обеспечивающие межклеточные взаимодействия. К цитокинам относятся интерфероны (ИФН), интерлейкины (ИЛ), факторы некроза опухоли (ФНО), колониестимулирующие факторы (КСФ), факторы роста, хемокины. Цитокины действуют по эстафетному принципу: воздействие цитокина на клетку вызывает образование ею других цитокинов (цитокиновый каскад). Особенностями цитокинов являются: 1) высокая идентичность их биологического эффекта, например, для ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-7, ИЛ-12, ИЛ-15, ИЛ-18; 2) способность отдельных групп цитокинов взаимодействовать с одной и той же рецепторной субъединицей, что характерно для новых интерлейкинов семейства ИЛ-10 (ИЛ-19 — ИЛ-25). Интерлейкины (ИЛ) — цитокины, ответственные за межклеточные взаимодействия между лейкоцитами. Описано свыше 25 интерлейкинов. Идентифицированы новые интерлейкины: ИЛ-19 — ИЛ-27. ИЛ-1 продуцируется макрофагами и, в меньшей степени, — дендритными клетками, эндотелиоцитами, фибробластами, NK, кератиноцитами, некоторыми клонами Th2. Он стимулирует продукцию Т-хелперами ИЛ- 2, способствует проявлению рецепторов к ИЛ-2 на Т-лимфоцитах, влияет на созревание В-лимфоцитов, стимулирует образование молекул МНС и образование гепатоцитами белков острой фазы. Усиливает функции нейтрофилов и NK. Оказывает провоспалительное и пирогенное действие, обеспечивает взаимосвязь иммунной, нервной и эндокринной систем. ИЛ-2 вырабатывается Т-лимфоцитами, главным образом Thl, а также цитотоксическими лимфоцитами (CD8 + ) 1 порядка. Активирует дифференцировку Thl и Т-киллеров, стимулирует NK и синтез иммуноглобулинов В-лимфоцитами. ИЛ-3 продуцируется Т-лимфоцитами и стволовыми клетками. Является ростовым фактором стволовых и ранних предшественников гемопоэтических клеток. ИЛ-4 продуцируется Th2, В-лимфоцитами и тучными клетками. Стимулирует дифференцировку ThO BTh2 и синтез иммуноглобулинов В-лимфоцитами. Подавляет генерацию цитотоксических лимфоцитов, NK, а также продукцию ИФН-у и противоопухолевую активность макрофагов. ИЛ-5 синтезируется Th2. Способстует пролиферации и диф-ференцировке стимулированных В-лимфоцитов, усиливает продукцию IgA, активирует эозинофилы. ИЛ-6 вырабатывается макрофагами, Т- и В-лимфоцитами. Стимулирует пролиферацию тимоцитов, В- лимфоцитов, активирует предшественников цитотоксических лимфоцитов, гранулоцитов и макрофагов. Активирует образование гепатоцитами белков ост-рой фазы, оказывает провоспалительное действие, обеспечивает взаимосвязь иммунной, нервной и эндокринной систем. ИЛ-7 продуцируется стромальными клетками костного мозга и тимуса. Является ростовым фактором пре- В- и пре-Т-лимфоцитов. ИЛ-8 синтезируется моноцитами, макрофагами, фибробластами. Вызывает миграцию нейтрофилов и базофилов в очаг воспаления и их дегрануляцию, выделение супероксидного радикала. Стимулирует ангиогенез. ИЛ-9 продуцируется главным образом Т-лимфоцитами. Стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов, активирует тучные клетки, усиливает эффекты эритропоэтина. ИЛ-10 синтезируется Th2, а также цитотоксическими Т-лимфоцитами второго порядка и макрофагами. Стимулирует пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов, подавляет синтез ИЛ-2 и ИФН-у клетками Thl, угнетает клеточный иммунный ответ, продукцию провоспалительных цитокинов. ИЛ-11 продуцируется стромальными клетками костного мозга. Стимулирует деление и дифференцировку предшественников гемопоэза, колониеобразование мегакариоцитов, увеличивает количество тромбоцитов и эритроцитов в периферической крови. Угнетает продукцию провоспалительных цитокинов. ИЛ-12 продуцируется моноцитами, макрофагами и, в меньшей степени, В-лимфоцитами и дендритными клетками. Стимулирует рост и дифференцировку Th (ThO => Thl), Т-киллеров, NK. Индуцирует продукцию ИФН- у Т-лимфоцитами и NK, угнетает апоптоз Thl, синтез IgE. Вместе с ИЛ-4 регулирует баланс Thl и Th2. ИЛ-13 синтезируется Th2 и тучными клетками. Стимулирует рост и дифференцировку В-лимфоцитов, подавляет функцию моноцитов/макрофагов, в частности секрецию провоспалительных цитокинов. ИЛ-14 продуцируется в основном Т-лимфоцитами. Усиливает пролиферацию В-лимфоцитов и подавляет продукцию иммуноглобулинов. ИЛ-15 вырабатывается моноцитами, эпителиоцитами и гладкомышечными клетками. По действию на Т - лимфоциты ИЛ-15 сходен с ИЛ-2, что объясняется способностью специфически связываться с ИЛ-2- рецепторами. Активирует NK и В-лимфоциты. 67 ИЛ-16 синтезируется эозинофилами и CD8 + Т- лимфоцитами. Активирует хемотаксис CD4 + Т- лимфоцитов. ИЛ-17 продуцируется активированными CD4 + Т-лимфоцитами, а также NK. Основными клетками- мишенями цитокина являются эпителиоциты, эндотелиоциты и фибробласты. Он усиливает выработку ИЛ-б, ИЛ-8, гранулоцитарного КСФ, про-стагландина Е2, увеличивает экспрессию ICAM-1, стимулирует активность фибробластов. ИЛ-18 образуется активированными макрофагами, а также гепатоцитами. Стимулирует синтез Т- лимфоцитами ИФН-у, макрофагами — ИЛ-1, ИЛ-8 и ФНО. Кроме того, он активирует NK. Факторы некроза опухоли (ФНО). Различают: собственно фактор некроза опухоли, или ФНО-а; лимфотоксины, или ФНО-р. ФНО-а продуцируется макрофагами, а также тучными клетками и лимфоцитами. Он обусловливает развитие токсического шока и кахексии (старое название - кахектин), индуцирует острофазные белки и стимулирует ангиогенез. Может индуцировать апоптоз. Способен вызывать геморрагический некроз ряда опухолей. ФНО-р продуцируется Т- и В-лимфоцитами, обладает аналогичным действием. Интерфероны (ИФН) — гликопротеины, вырабатываемые клетками в ответ на вирусную инфекцию и другие стимулы. Блокируют репродукцию вируса в других клетках и участвуют во взаимодействии клеток иммунной системы. Различают две серологические группы интерферонов: I тип — ИФН-ά и ИФН -ß; II тип — ИФН-γ. Интерфероны I типа оказывают противовирусные и противоопухолевые эффекты, в то время как интерферон II типа регулирует специфический иммунный ответ и неспецифическую резистентность. В норме ИФН-ά продуцируется мононуклеарными фагоцитами (отсюда одно из названий — «лейкоцитарный ИФН»), а ИФН-ß — фибробластами («фибробластный ИФН»). Под воздействием микроба они секретируются многими клетками. Усиливают продукцию ИФН пирогенное действие ИЛ-1 и понижение рН в межклеточной жидкости на фоне повышения температуры. Защитное действие ИФН I типа реализуется посредством ингибирования репликации РНК или ДНК под воздействием олигоаденилат-синтетазы, которую продуцируют интерферон-содержащие клетки. ИФН I типа, связываясь со здоровыми клетками, защищает их от вирусов. Антивирусное действие ИФН I типа может обуславливаться и тем, что он способен угнетать клеточную пролиферацию, препятствуя синтезу аминокислот, например триптофана. Этот механизм, а также способность индуцировать программированную клеточную гибель некоторых опухолей лежат в основе противоопухолевого действия ИФН I типа. Кроме того, ИФН I типа усиливает литическое действие NK на клетки-мишени, в т. ч. трансформированные клетки, индуцирует экспрессию антигенов МНС I и, наоборот, подавляет формирование тех же антигенов МНС II. ИФН-γ («иммунный ИФН») продуцируется Т-лимфоцита-ми и NK. Стимулирует активность Т- и В- лимфоцитов, моноцитов/макрофагов и нейтрофилов. Усиливает экспрессию молекул МНС I, МНС II. Стимулирует дифференцировку ThO в Тh 1. Иммунный ИФН вместе со своим антагонистом ИЛ-4 поддер- живает баланс Thl/Th2. Помимо этого, ИФН-γ регулирует апоптоз целого ряда нормальных, а также некоторых инфицированных и трансформированных клеток. Так, он индуцирует апоптоз активированных макрофагов, кератиноцитов, гепатоцитов, клеток костного мозга, эндотелиоцитов и подавляет апоптоз периферических моноцитов и герпес-инфицированных нейронов. Колониестимулирующие факторы (КСФ) — цитокины, регулирующие деление, дифференцировку костномозговых стволовых клеток и редшественников клеток крови. Кроме того, они могут стимулировать дифференцировку и функциональную активность некоторых клеток вне костного мозга. Трансформирующий фактор роста (ТФР-р) — полифункциональный ростовой фактор, к которому относятся также факторы роста фибробластов, тромбоцитов, эндотелия, ин-сулиноподобный фактор роста, эпидермальный ростовой фактор и др. ТФР-р продуцируется многими клетками (основные продуценты — макрофаги), в т.ч. некоторыми опухолевыми клетками. ТФР-Р — мощный деактивирующий фактор для мо- ноцитов/макрофагов, существенно снижающий их цитотоксическую и цитокин-продуцирующую активность, а также экспрессию на их поверхности молекул МНС. В этом отношении он действует синергично с другими макрофаг-деактивирующими цитокинами (ИЛ-4, -10 и -13). ТФР-р относят к преимущественно противовоспалительным цитокинам, благодаря его способности снижать продукцию нитросоединений, реакционно-способных радикалов и провоспалительных цитокинов клетками моноцитарно-макрофагального ряда. Однако в ряде случаев он способен оказывать и провоспалительные эффекты. Регулирует процессы программированной клеточной гибели нормальных и трансформированных клеток. ТФР-р угнетает апоптоз Thl, а вместе с ИЛ-2 ингибирует апоптоз Th2. Вероятно, ТФР-р, угнетая апоптоз клеток иммунной системы, играет важную роль в генерации клеток памяти. Избыточная активность этого и некоторых других ростовых факторов может приводить к гиперпролиферативным процессам, таким как гломе-рулонефрит, 68 склерозирование кожи, цирроз печени и др., а также к прогрессирующему опухолевому росту. ТФР-р — один из медиаторов, обуславливающих иммуносупрессию при неопластических заболеваниях. Хемокины — низкомолекулярные цитокины (около 40 -MIP, МСР, RANTES, ИЛ-8 и др.), ответственные за хемотаксис клеток (привлекают в очаг воспаления лимфоциты и лейкоциты). Регулируют подвижность лейкоцитов. В процессе первичного ответа эффекторов клеточного и гуморального ответа образуются также Т- и В- лимфоциты памяти, которые при повторной встрече с этим же антигеном более быстро и эффективно, также превращаясь в эффекторные к лимфоциты, реализуют вторичный иммунный ответ. На практике принцип повторной или неоднократной иммунизации (гипериммунизации) позволяет получать высокие титры антител в сывороточных иммунных препаратах или высокий защитный эффект при вакцинации. Формы иммунного реагирования Иногда при повторном введении антигенов могут развиться вторичные иммунные реакции повышенной интенсивности, сопровождающиеся повреждением тканей. Такое явление получило название аллергии. Развитие гиперчувствительности имеют иммунную природу и характеризуются необычной реактивностью клеток на антиген. В 1975 г. Гелл и Кумбс предложили классификацию ракций гиперчувствительности, которая состоит из четырех типов. Первые три осуществляются с помощью антител, четвертый опосредуется Т-лимфоцитами. К первому типу относится гиперчувствительность немедленного типа, при котором комплекс антиген-антило (иммуноглобулин класса Е) связывается посредством Fc-рецепторов с мембраной тучных клеток или базофилов (специфическая фаза) и приводит к секреции и выбросу медиаторов: гистамина, ацетилхолина, хемотактических факторов, простагландинов, лейкотриенов (фармакологическая фаза). В результате их действия происходит увеличение дилятации капилляров и усиление их проницаемости. Плазма крови из сосудистого русла попадает в ткани, что приводит к отеку. Вместе с тем развивается спазм гладкой москулатуры бронхов, мочевого пузыря, матки. Реакция развивается через быстро (около 30 минут), что и отражается в названии реакций. В зависимости от локализации органа, в котором происходит реакция, исход ее различен. При легочной локализации в отсутствии своевременного лечения возможен летальный исход (анафилаксия при введении гетерологичных сывороточных препаратов, пенициллина). Чаще встречаются локальные анафилактические реакции (атопии): сенная лихорадка, аллергическая астма, крапивница, пищевая аллергия. Второй тип гиперчувствительности опосредуется антителами IgM и IgG, направленными против антигенов собственных клеток. Цитолитический эффект осуществляется путем фиксации комплемента с указанными выше иммуноглобулинами с образованием либо комплекса литической атаки, либо опсонизации клетки IgG и C3 для поглощения ее макрофагами или нейтрофилами, либо антитело-зависимой цитотоксичности К-клетками. Эти механизмы могут быть основными при резус-несовместимости, аутоиммунной гемолитической анемии, лекарственной гемолитияечской анемии, агранулоцитозе, при переливании несовместимой крови. Третий тип гиперчувствительности опосредуется иммунными комплексами, котрые представляют собой комплексы IgG и IgG с антигенами. Иммунные комплексы могут сохраняться в тканях или циркулировать в крови. В норме иммунные комплексы поглощаются макрофагами или они лизируются комплементом. Активация комплемента приводит к повреждению тканей. Образовавшиеся в процессе активации комплемента его активные фракции (С3 и С5) могут участвовать в выбросе гистамина из базофилов, что приводит к расширению капилляров, поступлению плазмы в ткани, аггрегации тромбоцитов сосудов и последующему некрозу тканей. Клеточно-опосредованная реакция, лежащая в основе гиперчувствительности четвертого типа, развивается не ранее, чем через 24-48 часов после внедрения антигена и поэтому имеет название гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). Суть этой реакции состоит во взаимодействии Т- лимфоцитов (эффекторов ГЗТ), которые были предварительно сенсибилизированы антигеном, с тем же антигеном. В результате происходит активация Т-лимфоцитов и секреция ими лимфокинов. Последние в свою очередь локально увеличивают проницаемость сосудов и способствую инфильтрации тканей лейкоцитами в месте проникновения антигена. Моноциты, макрофаги и гранулоциты, активированные лимфокинами, освобождают в окружающие ткани ферменты, медиаторы, повреждая тем самым окружающие ткани. В этих же условиях могут активироваться также Т-киллеры, которые связываются с антигенами на поверхности клеток-мишеней и, выделяя цитокин (белок перфорин), разрушаю их. Примером гиперчувствительности замедленного типа может служить инфекционная аллергия при туберкулезе, туляремии, бруцеллезе и др. инфекциях (в том числе, кожные реакции с соответствующими бактериальными 69 аллергенами), контактная чувствительность (контактные дерматиты на косметические и туалетные средства, лекарственные препараты , химические вещества и т.д.). В некоторых случаях иммунная система реагирует на антигены особой реакцией, обратной иммунному ответу специфической неотвечаемостью (иммунологическая толерантность). Такое состояние в ряде случаев возникает в результате элиминации специфического клона, в других – в результате гиперфункции супрессорных клеток, в третьих - защиты соответствующих мишеней (иногда это опухолевые клетки) с помощью блокирующих антител. В тех случаях, когда ткани сформировались после созревания системы иммунитета, иммунологическая инертность может быть обусловлена наличием тканевого барьера (гематоэнцефалитического, гематоофтальмического и т.д.). Изменение такого рода взаимоотношений (нарушение тканевого барьера, изменение антигенности тканей под воздействием различных факторов, появление в лимфоидной ткани чужеродных клонов лимфоцитов) может приводить к восстановлению или возникновению иммунологической реактивности, а вместе с тем - к развитию аутоиммунного процесса. В то же время усиление иммунологической реактивности к опухолевым антигенам в аналогичных условиях, сопровождающееся исчезновением блокирующих антител и появлением цитотоксических лимфоцитов или снижением функции супрессоров может привести к уничтожению злокачественных клеток. Дифференцировка и взаимодействие клеток системы иммунитета, а также с клетками других систем организма, осуществляется в результате прямого контакта посредством большой группы рецепторов, получивших название адгезинов, а также с помощью регуляторных молекул – цитокинов. Цитокины, выделяемые преимущественно клетками системы иммунитета, получили название интерлейкинов (ИЛ). На лейкоцитах для них также имеются соответствующие рецепторы. Антиген — генетически чужеродное вещество (белок, полисахарид, липополисахарид, нуклеопротеин) с характерными химическими группировками, которое может вызывать в организме антителообразование и другие формы иммунного ответа, а также взаимодействовать с антителами и антигенраспознающими клетками. Антиген содержит несколько различных или повторяющихся эпитопов. Эпитоп (антигенная детерминанта) — отличительная часть молекулы антигена, обусловливающая специфичность антител и эффекторных Т- лимфоцитов при иммунном ответе. Эпитоп комплементарен активному центру антител или Т-клеточному рецептору. Антигены, вызывающие аллергию, называются аллергенами, а иммунологическую толерантность — толерогенами. Антигены (полноценные) – это вещества (белки), которые при парентеральном введении в организм вызывают иммунную реакцию, а также взаимодействуют с продуктами этой реакции – антителами или активированными лимфоцитами. Антигены бактерий: 0-антиген (липополисахарид клеточной стенки), Н-антиген (белок жгутика) и капсульный К-антиген, в частности Vi-антиген. Гаптен — неполноценный антиген в виде небольшой химической группы. Самостоятельно гаптен не вызывает иммунный ответ, но может взаимодействовать с антителами или сенсибилизированными лимфоцитами. Гаптен вызывает иммунный ответ только после соединения с белком (комплекс белок- гаптен) или с другим полимером-носителем. Антигены тканей, которые при трансплантации индуцируют развитие иммунологических реакций, приводящих к отторжению трансплантата, называют трансплантационными или антигенами гистосовместимости. Антигены главного комплекса гистосовместимости (МНС — Major histocompatibility complex). МНС у человека называются HLA (англ. Human leukocyte antigens). Антигены МНС I класса имеют все ядросодержащие клетки, а МНС II класса — только антигенпрезентирующие клетки Антигены МНС I и II классов участвуют в презентации (представлении) клетками антигенного пептида Т-лимфоцитам: продукты МНС I класса представляют антигенный пептид CD8 + Т-лимфоцитам, а МНС II класса — CD4 + Т- лимфоцитам. Некоторые микроорганизмы могут иметь в своем составе антигены, входящие в состав антигенов человека и животных. Это может обусловить с одной стороны . ослабление эффективности системы иммунитета, с другой - развитие перекрестных реакций, приводящих к повреждению тканей хозяина, содержащих эти антигены. Аутоантигены – антигены, против которых развивается аутоиммунный ответ. В качестве аутоантигенов могут быть антигены (нормальные) забарьерных органов (хрусталик, нервная ткань), а также антигены, модифицированные физическими, химическими или микробными агентами. |