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.
|
|
43 Рис. 2.2. Строение дольки тимуса (схема — корковая зона 2 — мозговое вещество 3 — эпителиальные клетки коры cells) (эктодермального происхождения 4 — эпителиальные клетки мозгового вещества (энтодермального происхождения 5 — дендритные клетки (костномозгового происхождения 6 — макрофаги (костномозгового происхождения тимоциты — лимфоциты тимуса происхождения). бертатного периода тимус начинает уменьшаться в размерах, сморщиваться. Удивительно, но тимэктомия у взрослых не приводит к серьезным дефектам в иммунитете, как если бы в детстве и подростковом возрасте был создан необходимый и достаточный пул Т-лимфоцитов на всю оставшуюся жизнь. Казалось бы, анатомия тимуса и его возрастная инволюция давно известны, но где хранится, как расходуется и как регенерирует множество Т-лимфоцитов на протяжении жизни человека — это "загадка. Лимфатические узлы Лимфатические узлы — множественные, симметрично расположенные по телу, инкапсулированные периферические лим- фоидные органы бобовидной формы, размером от 0,5 до см в длину (вне воспаления. Лимфатические узлы через афферентные лимфатические сосуды (которых несколько на один узел) дренируют тканевую жидкость из всех барьерных тканей. Лимфатические узлы расположены регионарно и называются в соответствии счастью тела, которую они обслуживают околоушные, заднешейные, подмышечные, подколенные, паховые, брыжеечные и т. д. Таким образом, лимфа Рис. 2.3. Строение лимфатического узла (схема — афферентные лимфатические сосуды 2 — эфферентный лимфатический сосуд 3 — артерия 4 вена 5 — посткапиллярная венула в паракортикальной зоне 6 — первичный фолликул 7 — герми- нативный центр 8 — вторичный фолликул (фолликулы первичные, герминативные центры и вторичные это В-клеточная зона — паракортикальная зона — Т (здесь локализованы посткапиллярные венулы с высоким эндотелием 10 — мозговое вещество узлы — это таможня для всех веществ (антигенов во организма через Афферентные лимфатические сосуды впадают в субкапсу- лярный синус лимфатического узла. Из анатомических ворот узла параллельно с артерией и веной выходит единственный эфферентный сосуд, несущий лимфу в грудной лимфатический проток, который впадает в нижнюю полую вену и таким образом лимфа вливается в системный кровоток. Внутреннее строение лимфатического узла показано на рис. Лимфатический узел имеет корковую и медуллярную зоны. Корковая зона разделена трабекулами на радиальные сектора. В этой зоне располагаются лимфоидные фолликулы — В-лим- фоцитарная зона содержит уникальные фолликулярные являющиеся тем особым происходят бора н т и тел (созревание а ф - Лимфоидные дйй развития, которые называют по-разному. Первичный фолликул — мелкий фолликул, состоящий из неиммунных В-лим- фоцитов. После того как В-лимфоцит распознает антиген, получит все необходимые костимулирующие сигналы, он вступит в иммуногенез, строго необходимым этапом которого является пролиферация клона В-лимфоцитов. Фолликул содержащий интенсивно пролиферирующие называют герминативным центром Первичный фолликул преобразуется в герминативный центр в течение примерно 1 нед после активной иммунизации. После завершения процесса иммуногенеза фолликул существенно уменьшается в размере, в этот период его называют вторичным фолликулом зоне лимфатического узла локализованы Т-лимфоциты и посткапиллярные венулы, через стенку которых происходит миграция лимфоцитов из крови в лимфатический узел. Это Т-зависимая зона. В активном состоянии посткапиллярные венулы имеют особый по морфологии эндотелий высокий. Поэтому эти венулы называют термином В Т-зависимой зоне содержится много интердигитальных дендритных клеток. Это совсем другие дендритные клетки, чем фолликулярные дендритные клетки дендритные клетки — это клетки костномозгового происхождения, мигрировавшие в узел с тканевой жидкостью по афферентным лимфатическим сосудам из покровных тканей (в коже эти клетки называют клетками Лангерганса, белыми отросчатыми эпидермоцитами — по новой классификации, они являются антигенпредставляющи- ми для Поперечный срез Продольный срез 2.4. Строение периартериолярной лимфоидной муфты в селезенке (схема). 1 — маргинальная зона белой пульпы 2 — корона в маргинальной зоне 3 — фолликул 4 — Т-клеточная муфта 5 — артериола; 6 — маргинальный синус Под паракортикальной зоной расположены медуллярные тяжи, в которых много макрофагов, и если узел находится в состоянии активного иммунного ответа, в медуллярных тяжах можно видеть плазматические клетки. Медуллярные тяжи впадают в медуллярный синус, из которого выходит эфферентный лимфатический сосуд Селезенка Селезенка — относительно большой непарный орган, с массой в среднем 150 г у взрослого человека. Лимфоидную ткань селезенки называют белой пульпой Селезенка — лимфоцитарная таможня для антигенов, попавших в системную циркуляцию в кровь. Лимфоциты селезенки локализованы вокруг артериол в виде так называемых периартериолярных муфт. Поперечный и продольный срезы периартериолярной муфты показаны на рис. 2.4. Т-зависимая зона муфты непосредственно окружает арте- риолу. В-клеточные фолликулы расположены ближе к краю муфты. Артериолы селезенки впадают в синусоиды (это уже красная пульпа. Синусоиды заканчиваются венулами, которые собираются в селезеночную вену, несущую кровь в ν. (портальную вену печени. Печень Печень имеет свои особые функции в иммунитете. Именно в печени, в синусоидах у человека локализована часть лимфоидных клеток — нормальных киллеров Кроме того, в печени есть особые субпопуляции Т-лимфоци- тов, о которых мы скажем подробнее в соответствующих разделах обоснованное предположение, что лимфоциты печени "обеспечивают к стема, таким не тратит себя на ежедневные ные ответы на в какой- то мере иммунные ответы на пероральные вещества есть, но они более выражены при патологии в ЖКТ аллергической патологий, ноне в норме. И, наконец, в печени находится едва лине половина тканевых макрофагов организма В синусоидах печени, также как ив синусоидах селезенки, макрофаги фагоцитируют и расщепляют иммунные комплексы (комплексы антигенов с антителами и белками ком- племента), которые приносят сюда на стареющие эрит-_ РОЦИТЫ (СМ ' — 47 2.6. Неинкапсулированная лимфоидная ткань слизистых оболочек. Иммунные подсистемы слизистых оболочек, кожи и других тканей Неинкапсулированная лимфоидная ткань слизистых оболочек это глоточное кольцо Пирогова, пейеровы бляшки тонкой кишки, лимфоидные фолликулы аппендикса, лим- фоидная ткань слизистых оболочек бронхов и бронхиол, слизистых оболочек мочеполовой системы и всех остальных слизистых оболочек. Для примера рассмотрим строение бляшки (рис. 2.5). Пейеровы бляшки (по новой номенклатуре — групповые лимфатические фолликулы) располагаются в lamina propria тонкой кишки. Каждая бляшка примыкает к эпителию кишки под так называемыми М-клетками (Мот эти клетки в отличие от являющимися входными воротами в пейерову бляшку. Основная масса лимфоцитов бляшки — это В-клеточный фолликул с зародышевым центром зоны окружают фолликул ближе к слою энтероцитов. В-лимфоци- ты составляют % всех клеток нагрузка пейеровых бляшек — поддержание иммуногенеза В-лимфоци- и их дифференцировка в плазмоциты, продуцирующие — иммуноглобулины секреторных классов Аи Е. Продукция в слизистой оболочке кишки составляет более общей ежедневной продукции иммуноглобулинов в организме у взрослого че- г каж- всего синтезируемого организмом тоже эк скретируется через слизистую оболочку Организованная лимфо- идная ткань слизистых оболочек, пусть даже и без капсул, это не единственное местопребывания лимфоцитов в слизистых оболочках. Есть еще (и немало) лимфоциты, диссеми- нированные по одному среди эпителиальных клеток. Их назвали внутриэпители- лимфоцитами — lymphocy- tes). Это На Рис. 2.5. Строение бляшки в стенке кишки (схема — энтероциты (эпителий кишки 2 — М-клетки; 3 — Т-клеточная зона 4 — зона 5 — фолликул 6 серозная оболочка кишки их поверхности экспрессирована особая молекула адгезию этих лимфоцитов к энтероцитам — HML-1 (human mucosal lymphocyte У мышей большинство, а у человека не менее 10—50 % IEL составляют (см. ниже). В lamina propria присутствует много диссеминированных активированных сюда из мезентериальных лимфатических узлов для осуществления эффекторных реакций и иммунных и плазматических пейеровых бляшек и мезентериальных узлов для секреторных вполне оправдано понятие тканевой, местной иммунной подсистемы слизистых оболочек также как и печении кожи, и лимфатического узла. В каждой ткани популяции лимфоцитов имеют свои особенности. Более того, чтобы лимфоциту мигрировать в определенную ткань, ему необходимо экспрессировать на мембране определенный так на- чываемый рецептор (home — дом, место «прописки» лимфоцита). Для IEL лимфоцитов слизистой оболочки кишки для лимфоцитов кожи это (cutaneous lymphocyte — лимфоцитов кожи. Чтобы неиммунному вышедшему из тимуса, попасть на территорию зоны лимфатического узла, ему необходимо экспрессировать на своей поверхности особую молекулу — L-селектин. Это важно понимать ив теоретическом аспекте, ив прикладном. В рутинных клинико- иммунологических анализах в качестве биологического материала используют периферическую кровь из вены. Так вот патологический процесс затронул тканевые лимфоциты и их клетки-партнеры (эндотелий, макрофаги, другие лейкоциты, то циркулирующие в крови в минимальной мерена себе не тканевой патологии, и неадекватность на дискредитирует в целом то, что называют анализом иммунного статуса. Миграция лимфоцитов между лимфоидными органами и не- лимфоидными тканями, несмотря на свою высокую интенсивность, нив коем случае не напоминает броуновское движение она строго и тонко регулируется экспрессией определенных молекул адгезии и их лигандов. В результате в каждой ткани, в каждом органе имеется свой особый субпопуля- ционный состав лимфоцитов и их клеток — партнеров поим- мунному ответу Глава 3. ДОИММУННЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РЕЗИСТЕНТНОСТИ К ИНФЕКЦИЯМ. СИСТЕМА КОМПЛЕМЕНТА. БЕЛКИ ОСТРОЙ ФАЗЫ. ФАГОЦИТОЗ Любой живой организм превращает компоненты внешней среды в себя, в свою индивидуальную материю путем биохимического пищеварения. Своими литическими ферментами (протеазами, гидролазами, а также биохимическими окислителями (перекисными и оксидазотными радикалами) особь расщепляет чужое органическое вещество до мелких метаболитов и использует их в реакциях синтеза своего органического вещества, а лишнее выводит назад во внешнюю среду. Также протеазы, гидролазы и окислительные радикалы расщепляют и проникающие в организм инфекционные микроорганизмы. Только для трофических функций существует система пищеварения, а для расщепления и окисления инфекционных микроорганизмов у многоклеточных предназначены особые дифференцированные клетки — это фагоциты и определенные растворимые белки сыворотки крови система комплемента, С-реактивный протеин (СРП), маннансвя- лектин (МСЛ). СРП и МСЛ способны связывать некоторые бактерии их на съедение фагоцитам. Такое явление, когда микроорганизма обеспечивает в комплексе с неким растворимым белком возможность поглощения этого микроорганизма клеткой-фагоцитом, называют опсони- (от лат. opsonin — усиливающий. Растворимые белки, способные одной своей областью связать микроба второй областью — специальный рецептор (к себе) на клетке-фаго- У в сыворотке крови известно несколько различных по биохимической природе опсонинов: это СРП, МСЛ, компонент комплемента СЗ и самые многочисленные в отношении разнообразия связываемых микроорганизмов иммуноглобулины — антитела — продукты биосинтеза В-лим- фоцитов. СРП и МСЛ синтезируются клетками печени, вероятно, гепатоцитами. Ниже мы опишем их подробнее. Белки компле- мента синтезируются также гепатоцитами и часть — макрофагами. Система комплемента Комплемент был открыт вначале века Charles Bordet вскоре после открытия антител как феномен, те. «что-то», что присутствует в нормальной сыворотке крови, может быть инак- тивировано прогреванием сыворотки при 56 С, обладает свойствами опсонизировать бактерии для фагоцитоза и содействовать лизису бактерий в присутствии антибактериальных антител, те. это «что-то» дополняет антитела в процессах лизиса и фагоцитоза бактерий (to complement — дополнить). В дальнейшем выяснили, что комплемент — это целая система сывороточных белков и нескольких белков клеточных мембран. Определение состава и свойств белков комплемента является примером блестящих разработок классической биохимии середины XX в. Девять первых открытых белков системы комплемента обозначают буквой С (по первой букве слова «complement») с цифрой С, С, СЗ, С, С, С, С, С, СВ процессе реализации своей биологической активности первые пять белков комплемента расщепляются в определенной последовательности на активные действующие продукты запланированного расщепления. Эти продукты обозначают С с номером и малой латинской буквой, например C5a, C2b. Букву присваивают большему по размеру фрагменту, букву а малому фрагменту. Часть из них является ферментами протеазами, часть выполняет другие функции связывание с микроорганизмами и мембранами клеток, связывание с комплексами антитело — антиген, активация тучных клеток и, следовательно, сосудистых реакций воспаления, перфорация мембран бактериальных клеток. Остальные компоненты обозначают каждый своей аббревиатурой (табл. Всего вместе с ингибиторами и регуляторами в табл. перечислено 30 компонентов системы комплемента. Таблица 3.1. Компоненты комплемента, их функции и обозначения Связывание с комплексом антиген — антитело Связывание с мембраной бактерий и опсонизация к фагоцитозу Протеазы, активирующие другие компоненты системы путем расщепления Медиаторы воспаления (дегрануляция тучных клеток, сосудистые реакции) Обозначения Clq C4b C2b D C5a C3a C4a 51 Продолжение таблицы Комплекс протеинов атаки на мембрану (перфорация мембраны клеток-ми- шеней) Рецепторы для белков комплемента на клетках организма Комплементрегулирующие белки (ингибиторы активации, блокаторы актив- ности) Обозначения С6 С7 С8 С9 CR1 CR2 CR3 CR4 ClqR Clinh C4bp CRl DAF Η I Ρ CD59 • В и D — белки системы комплемента, обнаруженные позже компонентов под аббревиатурой Си получившие имя по соседним с С буквам латинского алфавита. Номера при букве «С» присваивали по мере обнаружения конкретных белков, и их порядок (1, 2, 3 и т.д.) не соответствует физиологической очередности вступления в действие в процессе активации всей системы это названия рецепторов (которых как минимум 5), связывающих определенные белки ком- племента на мембране собственных клеток организма (фагоцитов, В-лимфоцитов, небольшой части Т-лимфоцитов ив меньшей степени других клеток Clinh — — ингибитор компонента С — мембранный белок, связывающий что делает доступным для деградации протеазой — фактором I. • DAF — decay accelerating factor — белок мембраны клеток млекопитающих, ускоряющий деградацию (инактивацию) компонента • Η — фактор Η — сывороточная протеаза, деградирующая I — фактор I — протеаза, деградирующая компоненты и Ρ — фактор Ρ (или пропердин) — стабилизатор активного комплекса — белок мембраны клеток млекопитающих, препятствующий вызванному комплементом лизису собственных клеток характеристика белков комплемента приведена в табл. 3.2. 52 В норме, когда внутренняя среда организма стерильна и нет патологического распада собственных тканей, система комплемента находится в спящем состоянии, те. уровень спонтанной активности без спроса на нее невысок. «Спрос» па работу системы комплемента возникает при появлении во внутренней среде определенных раздражителей, а именно микробных продуктов 3 пути активации системы комплемента, называемых путь активации инициируется непосредственно клетками микроорганизмов. Компоненты комплемента, которые, будучи в активной форме, являются протеазами и работают как с субстратами с Таблица Компонент 3.2. Система комплемента Мол. масса, Концент- рация в сыворотке крови, Число поли- пептидных цепей до активации Фермента- тивная активность после активации гена в хромосоме Компоненты классического пути С4 С2 Factor D Factor В 166 166 200 102 185 80 50 50 600 20 13 001 2(гомодимер) 2(гомодимер) 1 ( С, С2) +(СЗ) Компоненты альтернативного пути 92 1 210 +(FB) +(СЗ) 1р34-1р36 р р р р 19 Неизвестно 6р21.3 Терминальные компоненты комплекса атаки на мембрану С5 С6 С7 С8 С9 191 120 151 71 70 60 50 553 60 1 1 Нет Нет Нет Нет Нет 9q32-9q34 5h 5h 1р34 (а и β), 9q(y) 5р13 Растворимые факторы контроля комплемента в плазме тор 200 Нет Продолжение таблицы Компонент С4-СВЯЗЫ- протеин Фактор Фактор I Инактива- тор ана- филаток- Пропердин S-протеин SP-40 Мол. масса, 557 150 88 310 106— 112 83 Концентрация в сыворотке крови 480 352 35 20 Число поли- пептидных цепей до активации 2; 3 или одинаковых Ферментативная активность после активации, С5а) Нет Нет Нет Локализация гена в хромосоме lq Неизвестно 17qll 8р21 другими компонентами комплемента, называют конвертазами с обозначением объекта конверсии (те. превращения. Например, СЗ-конвертазы — это протеазы, способные расщеплять белок СЗ на функционально активные компоненты и СЗа. Опишем альтернативный путь активации комплемента микробными клетками. В сыворотке крови всегда имеется небольшой, но значимый уровень спонтанного расщепления СЗ белка с образованием и СЗа. Из всех белков системы комплемента в сыворотке крови больше всего именно СЗ: его концентрация в норме составляет 1,2 Компонент способен лентно связываться с поверхностными молекулами не всех, но некоторых микроорганизмов. Для гоцитах, и самым «энергич- в комплемента. микробных клеток активирует другие компоненты системы следующим образом связывает фактор В (который, кстати, структурно и функционально гомологичен белку С. Будучи связанным, фактор В становится субстратом для сывороточной сериновой протеазы — фактора D. Она расщепляет белок В на фрагменты и Bb. является активной протеазой. Он остается связанным сна поверхности микроба, образуя активный комплекс который по функциональной активности есть СЗ-конвертаза — самая значимая при альтернативном пути активации системы комплемента. является СЗ-кон- вертазы классического пути — C4b/C2b. Гены гомологичных белков Си фактора В локализованы рядом в области МНС-Ш. В сыворотке крови млекопитающих есть белок, стабилизирующий комплекс СЗЬ/Bb — это пропердин, или фактор Р. В результате нарабатывается много одна единица конвертазы высаживает на поверхность микробной клетки около 1000 молекул который выполняет противомикробную работу. Кроме названной выше опсонизации для фагоцитоза, комплекс является активной С5-конвертазой, С до фрагментов С5а и Малые фрагмен- (самый сильный медиаторами воспалительной реакции, те условия для экстравазации изв очаг жидкости и клеток крови. Эти компоненты комплемента. Для них существуют рецепторы, по крайней мерена тучных клетках (выбрасывающих в качестве реакции содержимое своих гранул) и на гладких мышцах (реагирующих сокращением). С5а действует также прямо на нейтрофилы и моноциты (т.е. фагоциты), повышая их адгезию к стенке кровеносного сосуда, их экстравазацию и фагоцитарную активность. Кроме того, С5а вызывает повышение экспрессии на фагоцитах рецепто- начинается реакция белков комплемента С, С, Си С, завершающаяся формированием неспадающихся пор в микробных клеток (перфорацией мембраны) и как следствие лизисом микробных клеток. Результат этих на называют комплексом атаки на мембрану молекула связывает одну комплекс С6 присоединяет одну молекулу СУ молекулы Сесть гидрофобный домен, через который весь комплекс встраивается в фосфолипидный бислой мембраны микробной клетки. К этому комплексу своими гидрофобными доменами пристраиваются белки Си С. С представляет собой комплекс двух белков присоединяется ка встраивается в фосфолипидный бислой. Будучи встроенным, катализирует полимеризацию 10—16 молекул С. Данный полимер и формирует неспадающуюся пору в мембране диаметром около 10 55 В реальной защите от инфекций этот, казалось бы, мощный более чем ограниченные При генетических дефектах в компонентах С5— С9 у человека — повышенная восприимчивость инициируется комплексами антиген — антитело. На молекулах IgG3 ив меньшей мере есть специальные реакционно-способ- ные места, которые после формирования комплекса антиген антитело способны связывать компонент комплемен- та, а именно субкомпонент Молекула состоит из субъединиц, 6 из которых одинаковые Clq (имеющий глобулярную головку и коллагеноподобный хвост, по одной и Реакция связывания Clq с иммуноглобулинами не происходит в растворено требует концентрации на твердой фазе — на поверхности микробных клеток. Каждая головка вступает в связь с одним участком молекулы иммуноглобулина. Активация молекулы С требует связывания более двух головок Clq. Ферментом является Clr. Будучи активированной, Clr отщепляет Cls, которая является активной сериновой протеазой. Протеаза Cls расщепляет компоненты системы — сначала С, С способен ковалентно связываться с поверхностью микробных клеток (важно, что несобственных эукариотических клеток) и там присоединять к себе С. Здесь С расщепляется той же протеазой Cls. Большие фрагменты и объединяются и становятся главной СЗ-конвертазой классического пути — комплексом. В этом комплексе протеазной активностью обладает СЗ-конвертаза нарабатывает большие количества Дальнейшие процессы по механизму совпадают с процессами альтернативного пути активации системы комплемен- та. Кстати пути (усиливая компонентов комплемента на клетках (CR — complement receptors) организма и их функциональные роли. Известно 5 типов CR (табл. 3.3). CR1, экспрессированный на фагоцитах (макрофагах, ней- связывает Однако только одно это связывание не стимулирует фагоцитоз, но оказывает пермиссивное действие при наличии других стимулов к фагоцитозу — связывание комплексов антиген — антитело через рецептор или стимуляции (продуктом иммунных Т- лимфоцитов. CR1 есть на эритроцитах. После многих инфекций в крови накапливается немало растворимых иммунных комплексов. Их пребывание в циркуляции неблагоприятно для 2 ' Рецептор (мол. масса хромосома, 222, 190, 160; CR2 (CD21) (145; CR3 (165/95; 16p/21q) CR4 C5a- рецептор Клеточные рецепторы для компонентов комплемента Связывае- мый компонент комп- лемента iC3b C3d, C3dg, C3bi, EBV C3bi C3bi (коллагено- часть) C5a На каких клетках экспрессирован Моноциты, макрофаги, полиморф- но-нуклеарные лейкоциты. В-лим- фоциты, фолликулярные дендритные клетки. Эритроциты В-лимфоциты. Фолликулярные дендритные клетки (FDC) Моноциты, макрофаги, полиморф- но-нуклеарные лейкоциты. Фолликулярные дендритные клетки (FDC) Моноциты, макрофаги, полиморф- но-нуклеарные лейкоциты В-лимфоциты. Макрофаги, моно- циты. Тромбоциты. Эндотелий Макрофаги. Тучные клетки Функциональные последствия связывания фагоцитоз. Активация В-лимфоцитов. Транспорт иммунных комплексов на эритроцитах. Способствуют разрушению Компонент коре- цепторного комплекса для антигена на В-лимфоцитах. Рецептор для EBV фагоцитоз. Нефагоцитируемое связывание комплексов антиген антитело на FDC фагоцитоз Связывание иммунных комплексов Активация макро- фагов. Дегрануляция и активация тучных клеток |