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.
|
|
6.2.3. активирующие рецепторы и негативные корецепторы лимфоцитов Давно известно, например, что введение в кровь животного готовых антител в достаточных количествах блокирует выработку одноименных антител В-лимфоцитами этого животного. Многие другие феномены на клеточном и организменном уровне свидетельствуют, что при определенных воздействиях на лимфоцит чем-то извне внутриклеточные биохимические реакции в лимфоците тормозятся. Это указывает на то, что на мембране лимфоцита есть рецепторы, которые при связывании с внешним лигандом проводят в клетку не активирующий, а ингибирующий сигнал. Понятие «иммунорецепторы» включает в себя 3 типа рецепторов лимфоцитов и их партнеров-лейкоцитов: TCR, BCR, Именно и только эти рецепторы каждый по-своему способны обеспечивать реакцию клеток на антиген. В разделе 6.1 уже упоминалось об активации В-лимфоцитов, о том, что в составе цитоплазматических компонентов этих рецепторов есть так называемые тирозинсодержащие активационные последовательности остатков аминокислот — ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motifs). Они представляют собой двойной повтор 4 остатков аминокислот YxxL, разделенных 7 (12 — в одноцепочечных низкоаффинных рецепторах для — FcyRIIA и FcyRIIC) вариабельными остатками. Эти присутствуют в цитоплазматических участках ассоциированных с BCR полипептидов ив ассоциированных с TCR а также цепях ив ассоциированных су) и β проводящих сигнал субъединицах. Активационный сигнал с иммунорецепторов развивается в случае гомотипной агрегации рецепторов лигандом. Нона одной клетке экспрессированы разные рецепторы. Природой устроено так, что возможна и коагрегация одним лигандом разных рецепторов. При этом проведение сигнала с одного рецептора будет модулировано проведением сигнала со второго рецептора. Существуют рецепторы, сигнал с которых ингибирует клетку. Например, у человека таковыми являются две изоформы низкоаффинного для IgG — FcyRIIBl и FCyRIIB2. В их цитоплазматических участках нет ITAM, и Рис. 6.3. Коагрегация на — агрегация антигеном плюс стимуляция комплекса CD19, CR2), а также необходимые сигналы от приводят к индукции в В-лимфоците продуктивного синтеза антител — коагрегация антигеном BCR с антителом класса G, связанным с тормозным рецептором на том же В-лимфоците, приводит к ингибиции синтеза антител в этом В-лимфоците. 1 — BCR (рецептор В-лимфоцита для антигена 2 — корецепторный комплекс В-лимфоцита (ТАРА, CD19, CR2); 3 — FcyRBl — тормозной рецептор для Fc-фрагментов иммуноглобулинов класса G; 4 — антиген. сигнал с этих рецепторов не активирует, а, напротив, ингибирует клетку экспрессируется на В-лимфоцитах. Они могут быть коагрегированы с антигеном в присутствии антител класса G (иммунными комплексами, а также антиаллотипи- ческими, антиидиотипическими и антиизотипическими антителами (рис. 6.3) и при этом активацию В-лим- фоцита сигналом с BCR. Таким образом антитела (как конечный продукт) ингибируют продукцию самих себя экспрессируются не только на В, но и на Т- лимфоцитах, на тучных клетках. Будучи коагрегированными, они ингибируют зависимую активацию Т-лимфоцитов и зависимую от (высокоаффинный рецептор для активацию тучных клеток. В цитоплазматическом участке (в м интрацитоплазмати- ческом экзоне) ингибирующего иммунорецептора идентифицирована последовательность из 13 остатков аминокислот, которую рассматривают как возможный ингибирующий мотив — ITIM inhibition motif) - AENTITYSLLKHP. 158 FcyRIIB — не единственный известный на сегодня ингибирующий рецептор. Известно еще несколько, хотя многие детали их функционирования не изучены. Это киллинг-инги- бирующие рецепторы NK и ЦТЛ (KIR — killer cell inhibitory receptors), рецептор gp49Bl на тучных клетках и NK, рецептор на рецептор CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyre antigen-4) на ЦТЛ, рецептор CD94/NRG2A на, рецептор MAFA (mast cell-associated function antigen), ассоциированный с функциями тучных клеток. Часть из них входит в состав суперсемейства иммуноглобулинов, KIR р58/р70, CD22, CTLA-4, gp49Bl), часть принадлежит к группе лектинов С-типа (CD94/NKG2A, Тканевая экспрессия этих рецепторов следующая FcyRIIB самый широко распространенный из всех известных рецепторов для фрагментов иммуноглобулинов. Он экспрессирован на всех лейкоцитах. На лимфоцитах преобладает изоформа FcyRIIBl, на лейкоцитах миелоидного ряда — изоформа FcyRIIB2. Лигандами для FcyRIIB являются растворимые комплексы с антигенами в действующих концентрациях порядка миллиграмм на миллилитр. FcyRIIB способен модулировать (ингибировать) активацию разных лейкоцитов (тучных клеток, базофилов, эозинофилов, нейтрофилов, моноцитов, дендритных клеток, опосредованную антителами разных классов (Е, A, G). То, что этого рецептора являются иммуноглобулины только класса G, придает этому классу особые иммунорегуляторные функции в разных иммунологических реакциях и процессах. Данный рецептор единственный из ингибиторных, работающих с растворимыми лигандами, остальные имеют в качестве лигандов молекулы клеточных мембран экспрессирован только на В-лимфоцитах. Физиологические лиганды для точно неизвестны, известно только, что это сиалированные молекулы, присутствующие на мембранах лимфоцитов, моноцитов, нейтрофилов, эритроцитов и клеток, не относящихся к гемопоэтической ткани. Молекула может быть как позитивным, таки негативным корецептором для BCR на В-лимфоцитах. В цитоплазматическом участке CD22 нашли 1 ITAM и 3 ITIM. CTLA-4 экспрессирован на ЦТЛ: на неиммунных ЦТЛ экспрессия минимальна, но возрастает по мере активации лимфоцита с TCR. Лигандами для CTLA-4 являются мембранные молекулы CD80 (В) и (В. CD80 экс- прессирована на В-лимфоцитах, активированных Т-лимфоци- тах, моноцитах/макрофагах и дендритных клетках экс- прессирована только на активированных В-лимфоцитах и моноцитах/макрофагах. В цитоплазматическом домене присутствует последовательность экспрессирован только на тучных клетках, причем ассоциирован с высокоаффинным рецептором для — Лиганд точно неизвестен, предполагают, что молекула лиганда содержит При коагрега- ции с MAFA ингибирует активацию тучных В цитоплазматическом участке молекулы MAFA содержит одну последовательность YxxL. KIR экспрессированы на NK и субпопуляции ЦТЛ. Эти рецепторы связывают различные молекулы MHC-I. Вариант состоит из двух внеклеточных доменов и связывает антигены локуса Вариант KIR-p70 состоит из трех внеклеточных доменов и связывает антигены локуса HLA-B. домены и р и р содержат по два повтора YxxL, разделенных 26 остатками аминокислот. В зависимости оттого, с каким активирующим рецептором и на каких клетках происходит коагрегация KIR, выключается тот или иной тип клеточной цитотоксичности: с киллинг-акти- вирующим рецептором (KAR) на NK — NK-цитотоксич- ность; сна тех же — антителозависимая клеточная цитотоксичность (АЗКЦТ); с TCR — ЦТЛ-цитотоксич- Рецептор gp49Bl экспрессируется на тучных клетках и Возможно, что gp49Bl является молекулой и лиганды для нее — но точно это неизвестно. В цитоплазматическом участке молекулы gp49Bl содержится два повтора YxxL/V, разделенных 18 остатками аминокислот на тучных клетках с активирующим рецептором Механизмы работы негативных торов только изучаются, кратко их пока можно представить следующим образом. В случае агрегации негативных рецепторов (гомотипная агрегация — агрегация одинаковых рецепторов) или их коагрегации с активирующими рецепторами происходит фосфорилирование по остатку тирозина, содержащихся в цитоплазматических участках ингибирующих рецепторов. Фосфорилированные ITIM становятся местами связывания цитоплазматических фосфатаз по их В и тучных клетках известны по крайней мере три такие фосфатазы. две протеинтирозинфос- фатазы — и SHP-2, и инозитол-полифосфат-5-фосфа- таза — SHIP. Эти фосфатазы противодействуют фосфорилированию тирозинкиназ, ассоциированных с активационными рецепторами (ZAP-70 и др) и блокируют проведение активационных сигналов. Вероятно, фосфатазы SHP-1 и способны блокировать начало активации лимфоцитов и тучных клеток, а фосфатаза SHIP «задействуется» при ингиби- уже активированных клеток. В последние постепенно идентифицируют внутриклеточные протеины негативной регуляции. Известны уже две группы таких белков — of cytokine и (protein inhibitor of activated STAT). В разных работах они могут быть описаны под другими обозначениями-сино- нимами. Глава 7. ИММУННЫЙ ОТВЕТ. Определение иммунного ответа. Этапы иммунного ответа Иммунный ответ — это процесс взаимодействия антигена и организма, процесс решения противоречия между антигеном и организмом с участием специализированных клеток — лим- фоцитов. Кратко мы уже определяли: Иммунный ответ — это распознавание поврежденных патогеном клеток и тканей лимфоцитами с целью деструкции выведения из организма. Распознавание открытого множества антигенов — функция исключительно лимфоцитов. На деструкцию и элиминацию антигена лимфоциты нанимают лейкоциты общевоспали- тельного назначения (все известные) и гуморальные протеазы (систему комплемента). Некоторые субпопуляции лимфоцитов сами разрушают распознанный антиген. Процесс иммунного ответа складывается из длинной последовательности событий, которые могут развиваться с разными продолжительностью и интенсивностью отдельных этапов. Для первичного иммунного ответа эти этапы следующие Все начинается с проникновения антигена во внутреннюю среду организма. В природе это происходит при травмировании покровных тканей. При этом в покровных тканях выделяются определенные вещества (стресс- протеины, протеины теплового шока, цитокины кера- и клеток соединительной ткани) — медиаторы воспаления, которые готовят почву для развития, если понадобится, лимфоцитарного иммунного воспаления. Попадание антигена без значимой травмы покровов сразу во внутреннюю среду в природе событие редкое. Это, как правило, искусственное антропогенное явление парентерального введения веществ или трансплантации тканей и органов - 544 161 • Доиммунные защитные реакции в отношении антигена направлены на то, чтобы не пустить антиген глубже покровов. В первую очередь это сосудистые реакции расширение сосудов микроциркуляторного русла, повышенный выпот из сосудов в ткани плазмы или сыворотки (соответственно всех сывороточных факторов до- иммунной резистентности к инфекциями экстраваза- ция лейкоцитов, в первую очередь фагоцитов — нейтрофилов. Локальный отек препятствует всасыванию антигена в системную циркуляцию. Проникший в покровы антиген сорбируют и поглощают эндоцитозом дендритные клетки, фагоцитируют макрофаги. И те и другие — профессиональные клетки, но только дендритные клетки обладают особыми способностями мигрируют из покровов с антигеном в регионарные лимфоидные органы. По дороге дендритные клетки процессируют антиген, экспрессируют на мембрану комплексы пептидов сии необходимые корецеп- торные молекулы, с помощью которых они смогут вступить в эффективное взаимодействие с Т-лимфоцитами в Т-зави- симых зонах периферических лимфоидных органов. Кроме антигенпредставляющих клеток, в покровных тканях антигены встречают внутриэпителиальные лимфоциты (IEL), среди которых много δ, распознающих непептидные антигены без процессинга и презентации антигенпред- ставляющими клетками. Под покровами, в плевральной и брюшной для перехвата широко распространенных микробных антигенов существуют антитела с широкой перекрестной реактивностью — продукты «Неперехваченный» в барьерных тканях антиген, всосавшийся в системную циркуляцию, если он опасен для организма, сразу начнет приносить вред. Шанс на развитие иммунного ответа на него обусловлен тем, что есть такой лим- фоидный орган, как селезенка, через которую проходит весь объем крови за цикл циркуляции, и антигенпредставляющие клетки в синусоидах селезенки (дендритные клетки и макрофаги) будут пытаться сорбировать антиген. А Пришедшие в лимфатические узлы дендритные клетки с антигеном (их называют дендритные клетки в отличие от иных, фолликулярных, дендритных клеток) располагаются в Т-зависимых зонах и представляют антиген для рассмотрения интенсивно мигрирующим Т-лимфоцитам. Среди Т-лимфоцитов рано или поздно найдется такая клетка, у которой рецептор для антигена окажется комплементарным данному антигену (те. свяжет антиген/МНС с константой диссоциации по абсолютной величине показателя степени не ниже чем М. Если при этом состоятся все необходимые и достаточные корецепторные взаимодей- клеткой (см. рис. то Т-лимфоцит получит активационный сигнал, и с этого момента начнется собственно иммунный ответ — лимфоцитарный. Т-лимфоцит начнет пролиферировать и дифференцироваться В результате образуется клон антигенспецифич- ных дифференцированных Т-лимфоцитов. Такие Т-лим- фоциты уже называют иммунными лимфоцитами, лимфо- цитами-эффекторами. В процессе дифференцировки Т- лимфоцит экспрессирует в надлежащем количестве мембранные молекулы и цитокины, необходимые для взаимодействия с В-лимфоцитами, или для атаки на клетки-мишени. В зонах периферических лимфоидных органов происходит взаимодействие активированных антигеном Т-лимфоцитов с активированными антигеном В- лимфоцитами. Провзаимодействовавший с антигеном и с Т-лимфоци- тами В-лимфоцит мигрирует в зону фолликула, где про- лиферирует и дифференцируется в антителопродуцента плазматическую клетку. Сюда жена территорию фолликула, мигрируют и на которых в результате взаимодействия с активированными антигеном В-лимфоцитами экспрессируется особый рецептор в хемокину — обеспечивающий избирательное движение на территорию фолликула. Первые плазматические клетки остаются в лимфатическом узле, и сек- ретируемые ими антитела в значительном количестве остаются здесь жена рецепторах фолликулярных дендритных клеток (FDC). области этих антител связывают свой антиген. В таком виде, в комплексе с антителами, фиксированными на FDC, антиген может оставаться на территории лимфоидного фолликула в течение продолжительного времени (может быть месяцы и годы. Здесь, в фолликулах, при взаимодействии с этим антигеном пойдет процесс созревания аффинности антител, те. соматического гипермутагенеза генов области иммуноглобулинов и отбора (положительный сигнал на выживание) В-лимфоцитов с наиболее аффинными вариантами антител — только они и будут выживать и пролиферировать при вторичном иммунном ответе. Иммунные В-лимфоциты, дифференцировавшиеся в плазмоциты, уходят из фолликулов лимфоидных органов и мигрируют преимущественно в костный мозг или слизистые оболочки, где и отрабатывают массовую продукцию секретируемых в кровь или в слизистые секреты антител. Плазмоциты из В-лимфоцитов лимфоид- ной ткани слизистых оболочек, продуцирующие антитела класса А (а также, вероятно, в определенной мере и Е, предназначенные для экскреции в слизистые эк- зосекреты, остаются для массовой продукции иммуноглобулинов в слизистой оболочке Иммунные (ЦТЛ, выходят из регионарных лимфатических узлов через эфферентные лимфатические сосуды, попадают в грудной лимфатический протоки оттуда в системную циркуляцию. Дальше они мигрируют через кровь в очаг воспаления вместе проникновения или диссеминации патогена молекулы адгезии на иммунном лимфоците иные, чем на неиммунном. Иммунный лимфоцит узнает эндотелий сосудов микроциркуляции именно в очагах повреждения тканей и воспаления. Там TCR, если находит, то связывает свой антиген, что активирует лимфоцит. Состояние активации в данном случае заключается в усиленном биосинтезе и секреции эффекторных молекул. В случае ЦТЛ это молекулы, обеспечивающие убийство клеток-мишеней, в случае Thl — это цитокины, нанимающие для деструкции антигена лейкоциты (макрофаги, эозинофилы, тучные клетки, базофилы, нейтрофилы Связанный антиген подвергается фагоцитозу и разрушению гидролитическими ферментами, кислородными радикалами, радикалами окиси азота до мелких метаболитов, которые экскретируются из организма через системы выделения (почки, ЖКТ). • Организм санирован — первый результат достигнут Супрессия иммунного ответа — остановка продуктивного иммунного ответа после санации организма от патогена антигена. Второй результат лимфоцитарной иммунной реакции иммунологическая память. Иммунологическая память Доиммунные механизмы не запоминают» свою реакцию на антиген (патоген он попадает в организм первый разили десятый — реакция будет одинаковой (при одинаковом общем состоянии здоровья организма. Лимфоцитарный иммунитет запоминает. Феномен иммунологической памяти проявляется в том, что в случае успешного иммунного ответа при первом попадании патогена в организм, при его повторных попаданиях санация наступает существенно быстрее и эффективнее и патоген не успевает вызвать патологический инфекционный процесс. Это и называют протек- тивным, те. защищающим от болезни иммунитетом. В основе феномена иммунологической памяти по-видимому, лежат два явления При первом иммунном ответе произошло размножение лимфоцитов антигенспецифичного клона и не все из них израсходованы в текущем иммунном ответе, не все претерпевают апоптоз в результате AICD. Часть лимфоцитов клона замораживается и персистирует в организме в течение неопределенного времени (для различных антигенов время очень разное — от нуля до пожизненного Лимфоциты памяти существенно меньше, чем неиммун- ные лимфоциты, нуждаются в медиаторах доиммунного воспаления ив костимуляторных сигналах, чтобы начать иммунный ответ на свой антиген, и могут начать его вне воспаления или при минимальных симптомах воспаления. Несмотря на то что как клинический феномен иммунологическая память был известен с древних времен (мы уже писали о практике иммунизации у античных греков и китайцев, клеточные и механизмы им дней 12 20 дней дня дней А Время 1-е введение е введение Случайное попадание малой антигена антигена дозы антигена в организм через несколько месяцев или лет Первичный иммунный ответ, вторичный иммунный ответ и ответ иммунологической памяти. Такого рода соотношение величин первичного иммунного ответа, вторичного иммунного ответа и ответа иммунологической памяти бывает при введении в организм неразмножающихся антигенов (неживых микробов. Ответ иммунологической памяти возникает не всегда, и интенсивность его весьма различна в разных случаях. — первичный иммунный ответ 2 — вторичный иммунный ответ 3 — ответ иммунологической памяти Таблица 7.1. Параметры В-лимфоцитов при первичном и вторичном иммунном ответе Параметр Частота встречаемости антигенспецифичных В-лимфоцитов в лимфоидных тканях Изотип продуцируемых антител Аффинность антител При первичном ответе Низкая При вторичном ответе, IgA, Высокая ft мунологической памяти до настоящего времени неизвестны. Неизвестно, почему на какие-то антигены иммунологическая память остается, на какие-то нет, на какие-то надолго, на ка- кие-то быстро исчезает, и у различных особей — по-разному. Поэтому в настоящее время прогнозы результатов вакцинации только эмпирические и статистические, но персонально их нельзя составить разумно при нынешнем уровне знаний. Одно из сомнений заключается в том, что, возможно, продолжительная иммунологическая память сохраняется лишь в тех случаях и на тот период времени, когда и пока в организме остается персистирующий антиген в виде латентной инфекции. Соотношение первичного иммунного ответа, вторичного ответа и ответа иммунологической памяти схематически показано на рис. Параметры вторичного ответа по В-лимфоцитам в сравнении с первичным иммунным ответом приведены в табл. 7.1. Т-лимфоциты памяти отличаются от зрелых неиммунных Т-лимфоцитов и по частоте встречаемости антигенспецифич- ного клона в лимфоидной ткани (больше враз, и по экспрессии ряда мембранных молекул. Главное, что Т-лим- фоциты памяти существенно чем впервые активируемые к иммунному ответу лимфоциты, нуждаются в кости- мулирующих воздействиях и поэтому быстрее и легче выходят в продуктивную эффекторную фазу иммунного ответа. Сравнительная экспрессия мембранных молекул на неиммун- ных зрелых Т-лимфоцитах и на Т-лимфоцитах памяти приведена в табл. Молекула CD45 — это трансмембранная тирозинфосфата- за, состоящая из одной полипептидной цепи. Ген CD45 имеет не менее 7 экзонов, 3 из которых, А, В и С, кодируют часть внеклеточного участка молекулы и могут подвергаться альтернативному сплайсингу на уровне первичного транскрип- 166 7.2. |