Иммунология Хаитов. В. Н. Ярыгин профессор, академик рамн, ректорРоссийского государственного медицинского университета академик рамн, председатель Уральского отделения ран. Хаитов P. M., Игнатьева га, Сидорович И. Г
 Скачать 6.93 Mb.
|
|
гистосовместимости Итак, в случае Т-лимфоцитов пептид-антиген связывается не только с рецептором Т-лимфоцита для антигена, но и (причем повремени до Т-лимфоцита) с молекулами МНС ан- тигенпредставляющих клеток. Разнообразие TCR природа создает комбинаторикой сегментов ДНК — уникальным сом рекомбинации ДНК в соматических клетках. А как молекулы МНС приспособлены к открытому множеству заранее неизвестных антигенов Иначе, чем и иммуноглобулины ДНК в человек один и на всю Это значит на равных экспрессируются гены обеих гомологичных хромосом от материи от отца. Гены МНС полигенны, те. существует один, а несколько локусов как I, таки класса внутри комплекса Еще есть итак называемые неклассические гены, правильнее их было бы назвать не принадлежащими к ранее охарактеризованными классам МНС. Сколько же генов МНС? Этот участок генома картирован не полностью, но то, что известно о нем, показано на рис. 5.5 и Таким образом, генов MHC-I по 3 на каждой из гомологичных хромосом (А, В, С, следовательно, в сумме их 6. Генов МНС-П также по 3 на каждой из гомологичных хромосом, DQ, DR), следовательно, в сумме их тоже 6. Если у материи отца нет одинаковых аллелей, то каждый человек имеет 12 генов МНС I и II класса, вместе взятых. Неклассических генов МНС в области расположения генов I класса описано 6 (Е, F, Н, J, X). Возможно, будут открыты и новые гены. Неклассические гены МНС, видимо, неполиморф- ны или не столь полиморфны, как гены I и II классов. Известны гены за пределами МНС, кодирующие молекулы, которые обеспечивают представление антигенов Т-лим- Расположение неполиморфных аллелей области МНС человека (схема фоцитам. Примером такой молекулы (и гена соответственно) является способная связывать и представлять Т-лимфо- цитам небелковые антигены (например, миколевую кислоту и липоарабиноманнан оболочки микобактерий). Описаны неполиморфные молекулы и из области МНС- II — DM и DQ. Функции HLA-DM в какой-то мере известны, и о них мы уже упоминали (стабилизация молекул МНС- II внутри клетки вовремя ожидания смыслового пептида и «катализ» присоединения к МНС-П смыслового пептида, а также генерация протезного Гены полипеп- тидных цепей, формирующих молекулу DQ, экспрессируют- ся, по-видимому, только в тимусе и В-лимфоцитах, но функции этой молекулы неизвестны. Полиморфизм классических генов МНС (I и II классов) означает наличие в популяции множества аллелей — вариантов одноименного гена у разных особей. Поэтому разные люди, неродственники, имеют различные аллели одноименных генов и, следовательно, разные белки МНС на мембранах своих клеток. Вероятность существования одинаковых аллелей у неродственников, тем более совпадения по всем или многим локусам тем меньше, чем больше полиморфизм в популяции. Полиморфизм генов МНС признан наибольшим из всех известных генов человека. Полиморфизм этих генов в популяции выгоден для выживания вида не у одного, так у другого человека в популяции организм может быть сумеет представить Т-лимфоцитам своим вариантом молекул МНС антигены того или иного (в том числе и из вновь возникающих) инфекционного микроорганизма. Но вот каждый конкретный человек либо сумеет, либо нет воспринять конкретный микробный антиген и если не сумеет, тоне сможет защититься отданного микроба иммунным ответом и инфекция может убить его. Конкретные варианты МНС закрепляются в эволюции естественным отбором (в отличие от TCR и и каждая отдельная особь оказывается приспособленной к регионарным видами штаммам инфекционных микроорганизмов, на защиту от которых шел отбор МНС у предков. Для отдельных локусов МНС известно более сотни аллель- ных вариантов, и поскольку далеко не каждый человек на Земле типирован по МНС, привести точное число аллелей нельзя. Международные банки данных располагают сведениями о не менее чем 60 аллелях HLA-A, 111 аллелях HLA-B, 37 аллелях HLA-C, 62 аллелях 8 аллелях HLA- 25 аллелях 16 аллелях 122 аллелях аллеле Каждый отдельный аллельный вариант молекулы МНС преимущественно связывает пептиды с определенными якорными аминокислотными остатками. От 1 до 10 % Т-лимфоцитов любого здорового организма реагируют активацией при контакте с аллогенными по МНС клетками. На любой случайный антиген, однако, реагирует гораздо меньшее число Т-лимфоцитов антигенспецифичных клонов. Столь высокий уровень аллореактивности Т-лимфоци- тов оставался непонятным (учитывая отсутствие в природе пересадок органов и тканей) до открытия двойного распознавания Р.Цинкернагелем и П.Дохерти. Тогда стало возможным предполагать, что аллореактивность — результат перекрестной реактивности сне своими МНС TCR, отобранных при позитивной селекции в тимусе на связывание со своими МНС. Поэтому приходится признать, что отторжение аллогенного трансплантата происходит в результате того, что 1—10 % реципиента ошибаются принимая донорские МНС за тогда как реципиента трансплантат, поскольку на нем не те МНС, на связывание с которыми прошла позитивная селекция тимоцитов. Почему же число генов МНС I + II у индивидуума 12 и не больше Ведь чем больше было бы генов МНС, тем большее разнообразие антигенов могли бы представлять антигенпред- ставляющие клетки для распознавания Т-лимфоцитам. Ограничение числа генов МНС можно объяснить механизмами позитивной и негативной селекции тимоцитов на связывание с МНС, представленными в тимусе вовремя и на месте лим- фопоэза Т-лимфоцитов. Исследования показывают, что из каждого подмножества тимоцитов, оставленных живыми при позитивной селекции на связывание с конкретным вариантом молекулы МНС, 5 будет элиминировано при негативной селекции как слишком аутореактивные, те. каждый вариант молекул МНС стоит жизни 5 % тимоцитов. На 12 вариантов молекул МНС (если считать только I и II классы) в тимусе должно быть ликвидировано х 5 = 60 % тимоцитов. Реально в тимусе погибает более 95 % тимоцитов и лишь менее 5 % выходят в периферические лимфоидные органы. Видимо, в эволюции увеличивать полигенность МНС больше было нельзя. Есть еще такой термин, как Это область генома внутри комплекса МНС между I и Ив которой кар- тированы гены, кодирующие синтез следующих белков 1) компонентов системы комплемента С4А и СВ, С2, фактора В) цитокинов — фактора некроза опухолей и лимфотоксина (LT); 3) гены — CYP А, CYP 21B (фермента, участвующего в биосинтезе стероидных гормонов). До настоящего времени неизвестно, что кодирует (и кодирует ли) значительная часть ДНК этой области молекулы не МНС» — В организме у человека есть семейство, состоящее из 5 близкородственных генов, которые неполиморфны и кодируют соответственно изоформ мембранных белков, по структуре похожих на MHC-I. Это кластер CD1: a, b и с обладают значительной гомологией и составляют одно подсемейство d и е — второе. Молекулы — состоящие из с молекулярной массой 45 000 и Антигенсвязывающая «впадина» на уже и глубже, чему молекул но главное, что место связывания антигена имеет большое химическое сродство к гидрофобным лигандам. Недавно показано, что антигены, которые связывают молекулы кластера, b и с имеют гидрофобную область (цепи жирных кислот) и гидрофильную область из полярных или заряженных групп (гетерополисахариды). Например связывают липог- ликаны микобактерий, состоящие из гидрофобных липидсо- держащих фосфатидилинозитольных групп, связанных с круп- Таблица 5.5. Экспрессия различных изоформ молекулы CD1 на разных клетках Изоформа Человек 1. CDla 2. CDlb 3. CDlc 4. 5. Мышь. CDl.l 7. На каких клетках Дендритные клетки клетки Лангерганса; кортикальные тимоциты Дендритные клетки кортикальные тимо- циты Дендритные клетки клетки Лангерганса; кортикальные тимоциты; В-лимфоциты; эпителиальные клетки кишки другие клетки (?) Неизвестно Тимоциты; В-лимфоциты; Т-лимфоциты; макрофаги; дендритные клетки энтероци- ты клетки печени Неизвестно 140 комплексами гидрофильных гетерополисахаридов. Какие Т-лимфоциты распознают такие антигены в комплексе с Экспериментально показано, что из эти антигены распознают лимфоциты, TCR которых содержит сегмент Эти Т-лимфоциты либо либо по функции и те, и другие, если взаимодействуют с la, b, с, ЦТЛ. CD47CD8" Т-лимфоциты, которые взаимодействуют с продуцируют большие количества IL-4. Разные изоформы молекулы экспрессированы на различных клетках (табл. 5.5). 5.11. Т-лимфоциты с рецептором y<5 для антигена (Ту<5) Результаты работ по молекулярному клонированию генов аи были впервые опубликованы в 1983 г. В 1984 г в экспериментах с кольцевыми ДНК перестроенных генов TCR в Т-лимфоцитах обнаружил гомологичные гены, не являющиеся, однако, ни ни β -генами цепей Таким образом открыли Т-лимфоциты, экспрессирующие молекулу CD3, ноне экспрессирующие ни а, ни. Обнаружили TCR, состоящий из двух других полипеп- тидных цепей, их обозначили следующими по алфавиту буквами у и б. О Туб известно следующее. В эмбриогенезе Туб появляются раньше, чем Ύαβ. У мышей первая на е сутки эмбрионального развития (всего у мыши период беременности сут) заселяет эпителий кожи. Эти Т-лимфоциты называют У не находят. В эмбриогенезе Туб второй волны заселяют эпителий слизистых оболочек репродуктивного тракта. Эти эпидермальные Туб имеют гомогенный по области В постнатальной жизни из дифференцирующихся в тимусе лимфоцитов Туб составляют меньше 1 %. Также меньше 1 таких Т-лимфоцитов на территории периферических лимфо- идных органов ив периферической крови — это территории Нов постнатальном периоде вовсе не исчезают, они постоянно дифференцируются, причем из общей клет- ки-предшественницы столько экстратимически, вероятно, в слизистых оболочках преимущественно ЖКТ. Туб нормально дифференцируются у бестимусных мышей Молекулярные механизмы выбора дифференцировки клетки-предшественницы в Туб или в Ταβ точно неизвестны. Молекулярные генетики подозревают о существовании специальных последовательностей в ДНК — «silencers» выключающих возможность перестройки и экспрессии генов либо αβ, либо Гены локализованы внутри генов цепи — между и J α . Поэтому надо успеть перестроить свои сегменты до того, как произойдет перестройка генов цепи, поскольку при перестройке генов гены необратимо выбрасываются. Как уже отмечалось, гены содержат не менее 4 диссеминированных среди сегментов 3 сегмента сегмента и один С-ген. Особенностью перестройки генов является использование двух сегментов, при этом с каждого края блока добавляются некодируемые нуклеотиды и это существенно повышает разнообразие антигенсвязывающих возможностей Гены уцепи имеют два С-сегмента, 3 сегмента перед первым С-сегментом и 2 сегмента перед вторым С-сегментом, 12 V-сегментов. В зрелых часто обнаруживают продуктивно перестроенные гены а в зрелых — перестроенные, но непродуктивно (out-of-frame) гены у- и δ- цепей. На мембране не выявили экспрессию молекулы Молекула CD8 на части ноне в виде как на а в виде из двух распознают антигены иначе, чем По своим тигенраспознающим способностям рецептор Т-лимфоцитов напоминает иммуноглобулины в большей степени, чем другой рецептор Т-лимфоцитов CDR3 (complementary-determining region-3) длинная и вариабельная, как у Н-цепи иммуноглобулинов, a CDR3 уцепи короткая и не слишком вариабельная, как уцепи иммуноглобулинов. Как и иммуноглобулины способен связывать нашивные антигены и независимо от классических молекул МНС, те. для синг некоторых экспериментах антигены для представляют неклассические молекулы МНС, аминокислотного состава больше, чему и больше, чему иммуноглобулинов, те. в целом способны распознавать немалое множество различных антигенов. Антигены какого рода распознают Они «замечены» в распознавании бактериальных суперантиге- антигенов и быть продуцентами цитокинов и/или цитотоксическими Т-лимфоцитами. Предполагают, что δ, локализованные в барьерных тканях и имеющие гомогенный по области рецептор, распознают или стресс-протеины, выделяемые травмированными кератиноцитами, и начинают продуцировать цитокины, которые организуют иммунный ответ на микробы, проникающие в организм при травме покровных тканей У мышей с «knock-out» по генам го иммунитета в отношении инфекций "Для тором не компенсируют в данном случае отсутствие Туб. У мышей с «knock-out» по генам нос сохранными генами возможен санирующий иммунный ответ против, например, вируса простого герпеса, Listeria monocytogenes, возбудителя. Субпопуляции нормальных киллеров Нормальные киллеры (NK, normal killers, или natural были описаны впервые как большие гранулярные лимфоциты, способные in vitro без предварительной имму- некоторые опухолевые клетки, а также инфицированные вирусами клетки. Позже выяснили, что морфологически могут выглядеть как малые лимфоциты из общей лимфоидной клетки- предшественницы чем-то отличаются от Т-лимфоцитов (вне перестраиваются гены TCR и они распознают свои мишени иначе, но и чем-то похожи (в NK возникает тот же самый цитотоксический аппарат убийства клетки-мишени, что ив ЦТЛ). Кстати, спонтанную цитотоксичность (без предварительной иммунизации) могут развивать и некоторые в циркулирующей крови составляют около 15 % от всех мононуклеарных клеток. NK в тканях локализованы в иных местах, чем Т-лимфоциты: печени (это основное место локализации NK у человека, красной пульпе селезенки, слизистых оболочках (особенно репродуктивных органов. не рециркулируют между кровью и лимфой, они циркулируют только в крови функции NK — цитотоксичность (в отношении и продукция цитокинов (IFN-y, TNF, GM-CSF, IL-8). Таким образом, будучи сами активи- вклад в immune deviation в пользу стимулируют гемопоэз (ку и мобилизацию эозинофилов усиливают воспалительную реакцию в очаге (Какие стимулы активируют NK? На что они реагируют? Как и всякая клетка, NK реагируют на то, для чего у них есть рецепторы на мембране. У них есть рецепторы для цито- кинов (по крайней мере для IL-2, 4, 10, 12, 15 и для антигенов MHC-I, особый рецептор для концов — FcyRIIIA Последний рецептор ассоциирован в цитоплазме клетки с (другие цепи комплекса вне экспрессируются), которая проводит внутрь сигнал, активирующий цитотоксический аппарат NK. Через этот рецептор распознают то, что распознает 16 свяжет иммунный комплекс за конец молекулы иммуноглобулина, те. самые разнообразные антигены. Таким образом осуществляют эффекторную иммунную реакцию клеточной цитотоксичности (АЗКЦТ). Феномен АЗКЦТ воспроизводим, достоверно наблюдается в экспериментах in vitro. наличие и значение in vivo, однако, подтвердить непросто из-за отсутствия адекватных методов. Эксклюзивным мембранным маркером NK является мембранная изоформа адгезивной молекулы из семейства адгезии клеток нервной системы — neural cell adhesion molecule) с молекулярной массой из суперсемейства иммуноглобулинов. У человека четко различают по крайней мере две функционально разные субпопуляции NK: и Субпопуляция в АЗКЦТ является эф- фекторной. Субпопуляция преобладает в печени, локализуется в синусоидах (так называемые Pit-клетки), слизистой оболочке матки ив децидуальной оболочке. Полагают, что именно NK слизистой оболочки матки не пускают трофобласт плода слишком далеко в тело матери. Процесс инвазии трофобласта контролируется генами (неполиморфная, неклассическая молекула I класса. NK в децидуальной оболочке имеют мембранный фенотип активированных клеток. На них экспрессированы, кроме , еще и такие мембранные молекулы, как CD69, МНС- II, CD49a(VLA-l), CD54 (В крови содержание NK с фенотипом минимальное. Эта субпопуляция NK, кроме того, конститутив- но экспрессирует высокоаффинный рецептор для IL-2 и способна пролиферировать в ответ на низкие концентрации IL- 2. NK, преобладающие имеют фенотип функциональном отношении они являются КЦТ — пролиферируют в ответ на комбинации цитокинов (IL-15 + IL-10) или (IL-15 + IL-12), желательно на близком расстоянии от активированных Т-лимфо- цитов. Если NK +то они начинают "активно продуцировать мулируют .+ они не продуцируют. NK начинают только при их стимуляции IL-2, который, как известно, продуцируют исключительно активированные Т-лимфоциты, т.е. продукция антигенспецифичного иммунного ответа со стороны Т- лимфоцитов. Н ф На MHC-I собственных активирующие, а ингибирующие киллерную функцию NK, rp.r,p,ptnrs) две разновидности KIR, различающиеся по молекулярной массе: легкий KIR состоит из двух внеклеточных доменов и имеет массу 58 000 (обозначен р. Он узнает антигены локуса. Более крупный KIR имеет 3 внеклеточных домена и молекулярную массу 70 000 (р, узнает HLA-B и Гены KIR NK человека локализованы в хромосоме 19. На уровне ДНК они не перестраиваются, нона уровне крипта РНК с этих генов имеет место альтернативный сплай- синг, что обеспечивает определенную степень разнообразия вариантов этих рецепторов у каждого отдельного NK. На каждом единичном NK экспрессировано более одного варианта Кроме того, на NK экспрессирована молекула, имеющая сродство к Если при контакте с какой-то клеткой эти рецепторы не находят достаточного количества своих лигандов (MHC-I), то ингибирующий сигнал с рецепторов также оказывается недостаточными развивает в отношении этой клетки ци- тотоксическую атаку и убивает клетку. Поскольку субнормаль- ная экспрессия MHC-I возникает при патологических процессах в клетках (при вирусных инфекциях, опухолевом перерождении, постольку и NK могут убивать инфицированные вирусами или перерожденные клетки собственного организма. Ингибирующим киллерную активность рецептором является и мембранная молекула CD94 в комплексе с Этот рецептор принадлежит в семейству лектинов С-типа. Еще одним ингибирующим рецептором с неизвестным лигандом служит молекула Контакты с собственными клетками NK осуществляют посредством адгезивных молекул например, CD2, лиганд и CD31 Молекула CD31 обеспечивает гомотипную адгезию NK к эндотелию и экстраваза- цию NK из сосудов в ткани. Кроме того, на NK экспрессировано множество интегри- нов. На NK конститутивно экспрессированы такие интегри- ны, как (CDlla/CD18), VLA-4 (CD49d/CD29), VLA-5 (CD49e/CD29). LFA-1 обеспечивает связь с клетками эндотелия лиганды - (и ICAM-2 (CD102)]. также имеет сродство к лиганду. VLA-4 вступает в связывание с васкулярной молекулой клеточной адгезии VCAM. обеспечивает прилипание к фибронектину межклеточного матрикса отвечают нате. имеют рецепторы для) хемоки- ны семейства «СС»: (macrophage inflammatory pro- tein-Ια), (interferon-induciable RANTES, 2, 3 (monocyte chemotactic 2, 3), а также Вероятно, NK, локализованные в синусоидах печени, через которые проходит в первую очередь кровь vena porta от слизистой оболочки всего ЖКТ, активно участвуют в убийстве лимфоцитов, активированных пищевыми антигенами, и таким образом обеспечивают иммунологическую толерантность организма в целом к пище (также как слизистой оболочки матки принимают участие — может быть, решающее в поддержании состояния толерантности организма материк тканям эмбриона). Глава 6. АКТИВАЦИЯ Т-ЛИМФОЦИТОВ |