Занятие 1. Часть 1 Надо сделать Пройти лекцию до конца к настоящему времени Вы заработали баллов 0 из 0 возможных

• Название: Занятие 1. Часть 1 Надо сделать Пройти лекцию до конца к настоящему времени Вы заработали баллов 0 из 0 возможных
• Дата: 05.02.2023
• Размер: 251.76 Kb.
• Имя файла: imm1.docx
• Тип: Занятие; #921644
• страница: 5 из 7

Факторы врожденного иммунитета

Основная функция иммунной системы – поддержание генетического гомеостаза – реализуется посредством взаимодействия двух систем иммунитета: системы врожденного иммунитета и системы адаптивного (приобретенного) иммунитета.

Врожденный иммунитет эволюционно более древняя система: примеры врожденной защиты встречаются еще у беспозвоночных. Так, фагоцитоз – один из ключевых механизмов врожденного иммунитета – открыт И.И. Мечниковым при наблюдении за личинкой морской звезды.

Врожденный иммунитет – наследственно закрепленная система защиты многоклеточных организмов от любых патогенных/непатогенных микробов, а также эндогенных продуктов тканевой деструкции.

Все факторы врожденного иммунитета (клеточные и гуморальные) передаются по наследству, кодируются генами зародышевой линии и не меняются в течение жизни. Клетки врожденного иммунитета не образуют клонов, клеток-памяти и не подвергаются селекции. Факторы врожденного иммунитета реализуют защиту в течение первых минут/ часов после внедрения чужеродного объекта, в то время когда механизмы адаптивного иммунитета еще не эффективны.

Все факторы врожденного иммунитета условно можно разделить на 3 группы:

• 
  Механические барьеры
  
• 
  Гуморальные факторы врожденного иммунитета 
  
• 
  Клеточные механизмы врожденного иммунитета
  

Механические барьеры: любые структуры, которые механическим путем препятствуют попаданию во внутреннюю среду организма чужеродных объектов. К ним можно отнести кожные покровы, слизистые, ток слезы, ток мочи и т.д.

Гуморальные факторы: система комплемента, катионные противомикробные пептиды, провоспалитетельные цитокины, интерфероны типа I, белки острой фазы, лектины и др.

Система комплемента: система сывороточных и мембраносвязывающих белков с каскадным ферментативным действием.

Биологическая роль белков системы комплемента:

• 
  Лизис атакуемой клетки при помощи мембранатакующего комплекса (МАК)
  
• 
  Опсонизация, обусловленная фиксацией C3b компонента комплемента
  
• 
  Вовлечение в воспалительную реакцию
  

Существует три пути активации системы комплемента: классический, альтернативный и лектиновый. К системе врожденного иммунитета можно отнести только последние два.

Клеточные механизмы

В реализации эффекторных механизмов врожденного иммунитета участвуют различные клетки миелоидного ряда: фагоциты, NK-клетки, NKT-лимфоциты, эозинофилы, базофилы, тучные клетки.

Клетки врожденного иммунитета активируются при распознавании специальными рецепторами (PRR) не индивидуальных молекул, а их групп – PAMP. Клетки врожденного иммунитета всегда готовы к осуществлению эффекторных функций. Для этого им не требуется пролиферации, дифференцировки и межклеточных взаимодействий, характерных для клеток адаптивного иммунитета.

Клетки врожденного иммунитета не образуют клонов, не подвергаются негативной и позитивной селекции, не образуют клеток памяти. Основная группа клеток системы врожденного иммунитета – фагоциты.
Они имеют миелоидное происхождение и обладают способностью к фагоцитозу. По морфологии и функции их разделяют на мононуклеарные клетки (моноциты/макрофаги) и нейтрофилы.

Первыми в очаг воспаления мигрируют нейтрофилы (в первые часы, сутки), затем макрофаги (в течение нескольких дней). Нейтрофилы - обеспечивают выраженную неспецифическую противобактериальную защиту. С помощью разнообразных рецепторов фагоциты взаимодействуют с патогенами, а также с поврежденными соматическими клетками, фагоцитируют и уничтожают их. Можно выделить следующие функции фагоцитов:

• 
  Фагоцитоз     –   основная функция:  захват и внутриклеточное переваривание микроорганизмов;
  
• 
  Секреторно-регуляторная: синтез и секреция некоторых белков системы комплемента, отдельных цитокинов, лизоцима, белков системы свертывания крови и т.д.
  
• 
  Цитотоксическое действие фагоцитов: хемотаксис, синтез оксида азота и перикисных радикалов кислорода, бактерицидное действие;
  
• 
  Антигенпрезентирующая: этой функцией обладают макрофаги, которые относят к профессиональным АПК.
  

Несмотря на общность основных этапов нейтрофильного и макрофагального фагоцитоза, существуют особенности, характерные для процесса фагоцитоза, осуществляемого нейтрофилами и макрофагами. Нейтрофил может совершать свою эффекторную функцию (фагоцитоз) один раз, после чего он обычно гибнет. Макрофаг фагоцитирует многократно.

Кроме того, макрофаги осуществляют процессинг и презентацию антигена.

Процесс фагоцитоза состоит из хемотаксиса; адгезии; активации мембраны; погружения объекта с образованием фагосомы; слияния фагосомы и лизосомы; киллинга и расщепления объектов фагоцитоза; выброса продуктов деградации.

Таким образом, вызванное воспалением проникновение нейтрофилов из сосудов в ткани обеспечивается рядом адгезивных взаимодействий между лейкоцитами и клетками эндотелия, а также действием хемокинов. В зоне воспаления фагоциты начинают распознавать опсонизированные патогены. В качестве опсонинов выступают чаще всего инактивированные компоненты комплемента iC3b и молекулы IgG. Опсонизированный патоген поглощается. Затем в образовавшейся фаголизосоме объект подвергается киллингу и расщеплению. Для уничтожения патогенов нейтрофилы и макрофаги обладают мощным потенциалом. Выделяют кислородзависимые и кислороднезависимые механизмы бактерицидности фагоцитов.

Тест фагоцитоза

Для оценки функциональной активности нейтрофилов периферической крови могут быть использованы тест фагоцитоза, НСТ-тест, Burst-тест.

Тест фагоцитоза используется для оценки поглотительной способности нейтрофилов периферической крови. Оцениваются два показателя: фагоцитарный индекс и фагоцитарное число. Фагоцитарный индекс (фагоцитарный показатель) – процент активных фагоцитов, т.е. содержащих фагоцитированный материал. В норме ФИ (ФП) = 40-80%. Фагоцитарное число – среднее количество поглощенных частиц на один фагоцит. В норме ФЧ = 4-9 частиц.

НСТ-тест отражает степень активации кислородзависимого метаболизма и связанную с ним наработку свободных радикалов. НСТ-тест основан на пиноцитозе нейтрофилами раствора нитросинего тетразолия (НСТ) и накоплении его в фагоцитарных вакуолях с последующим восстановлением и превращением растворимого бесцветного НСТ в нерастворимый темно- синий диформазан.

Спонтанный НСТ-тест характеризует функциональное состояние нейтрофилов in vitro. В норме не превышает 10%. Индуцированный НСТ-тест характеризует функциональный резерв нейтрофилов. Индуцированный НСТ-тест в норме 40-80%.

Burst-тест позволяет определить в периферической крови пациента процент фагоцитирующих клеток, которые продуцируют активные формы кислорода, а также оценить их ферментативную активность. Тест проводится с использованием активаторов кислородного взрыва. Для визуализации процесса используется флюорогенный субстрат – дигидрородамин, который, в случае образования активных форм кислорода в фагоцитирующих клетках, окисляется и превращается в родамин, что обеспечивает свечение. Процент клеток, продуцирующие кислородные радикалы, определяется методом проточной цитометрии по определению интенсивности флюоресценции.

Нормальные результаты:

Тип клеток	Активатор	% клеток,   участвовавших в   кислородном взрыве
Гранулоциты	E.coli	97-100
	fMLP	1-10
	ФМА	98-100
Моноциты	E.coli	70-100

 

Роль эозинофилов в иммунной защите в первую очередь состоит в осуществлении внеклеточного цитолиза, которому принадлежит основная роль в защите от многоклеточных паразитов. Большинство белков эозинофилов повреждают клетки макропаразитов.
NK-клетки реализуют первую линию противоопухолевой и противовирусной защиты.

Определение фагоцитарной активности лейкоцитов.

• 
  Берут 0,05 мл 2% лимоннокислого натрия, 0,1 мл крови, 0,05 мл взвеси микробов убитых или живых бактериальной флоры стафилококка. Можно взять и в следующих пропорциях: 0,25 мл 2% лимоннокислого натрия, 0,5 мл крови из вены, 0,25 мл взвеси микробов.
  
• 
  Пробирку помещают на 30 минут в термостат при температуре 37°.
  
• 
  После извлечения из термостата встряхивают и готовят мазки, фиксируют спиртом и окрашивают по Романовскому — Гимза 20—30 минут.
  
• 
  Подсчитывают микробы, фагоцитированные 25 нейтрофилами.
  
• 
  Максимальный показатель составляет 75, если фагоцитоз всех 25 лейкоцитов оценен тремя плюсами, т. е. если каждым лейкоцитом поглощен 41 микроб.
  

Рецепторы врожденного иммунитета

    До конца 80-х годов прошлого столетия предполагали, что узнавание чужого состоит в распознавании индивидуальных молекул (антигенов) рецепторами лимфоцитов. Считалось, что миелоидные клетки не отличают «свое» и «чужое» и уничтожают любые клетки, не обладающими защитой от фагоцитоза. Новые представления о распознавании в системе врожденного иммунитета были сформулированы в рамках концепции Ч. Дженеуэя о взаимодействии врожденного и адаптивного иммунитета, основой этих представлений, разработанных Ч. Дженеуэем совместно с Р. Меджитовым, стало понятие «распознавания паттернов». Оно означает распознавание не индивидуальтных молекул или химических групп, а общих структурных особенностей, свойственных группам молекул. Эти особенности обозначают английским словом pattern (паттерн), в качестве русского эквивалента которого Р. Меджитов предложил слово «образ». При этом имеется в виду, что многоклеточные организмы распознают «образы» во-первых – чужеродных, во-вторых – опасных микроорганизмов-патогенов. Такие структуры можно назвать образами патогенности или патогенассоциированными молекулярными паттернами (Pathogen-associated molecular pattern – РАМР), а рецепторы их распознающие – паттерн-распознающими рецепторами. Иногда молекулы, воспринимаемые организмом как сигналы опасности, называют (по аналогии с РАМР) образами опасности, или DAMP – Danger-associated. К ним относятся эндогенные сигналы опасности: вещества клеток, образующиеся при их повреждении и клеточном стрессе: белки теплового шока, мочевая кислота и др.
   Главные особенности РАМР: чужеродность, связь с патогенностью микроорганизма и консервативность.
Таким образом, рецепторы врожденного иммунитета разделяют на 3 группы:

• 
  Мембранные;
  
• 
  Внутриклеточные (цитозольные);
  
• 
  Секретируемые.
  

Мембранные паттерн-распознающие рецепторы

К мембранным паттерн-распознающим рецепторам относят Толл-подобные рецепторы

(TLR 1-11), Scavenger-рецепторы («мусорщики), С-лектины, интегрины.

Внутриклеточные паттерн-распознающие рецепторы включают NOD-подобные рецепторы (NLR), RIG-подобные рецепторы (RLR), DAI.

Растворимые (секретируемые) паттерн-распознающие рецепторы подразумевают: пентраксины, коллектины, компоненты системы комплемента, фиколины.

Среди паттерн-распознающих рецепторов врожденного иммунитета центральное место занимают Toll-подобные рецепторы – эволюционно консервативные и очень древние молекулярные структуры. Эти рецепторы в большей степени экспрессируют миелоидные клетки, прежде всего, моноциты и макрофаги. Суммарная специфичность этих рецепторов охватывает

«образы» всех основных групп одноклеточных патогенов и вирусов. Toll-подобные рецепторы являются трансмембранными гликопротеинами I типа, их молекулярная масса составляет 90-115 кДа. Число TLR у человека – 10, у мышей – 11, каждый из которых различается по специфичности к различным паттернам (лигандам).

Среди TLR по локализации выделяют:

• 
  Поверхностные рецепторы, связанные с плазмолеммой клетки;
  
• 
  Эндосомальные рецепторы, связанные с мембраной эндосомы.
  

Поверхностные TLR (локализованы на внешней клеточной мембране) распознают паттерны на поверхности бактерий, грибов, простейших, а также продукты жизнедеятельности микроорганизмов: TLR-1, TLR-2, TLR-4, TLR-5, TLR-6, TLR-11. Наиболее широким спектром паттернов характеризуется TLR-2, распознающий пептидогликан, липотейхоевые кислоты, зимозан, бактериальные липопептиды, белки теплового шока и др.

Эндосомальные TLR (TLR-3, TLR-7, TLR-8, TLR-9) расположены внутри клетки (в эндосомах/лизосомах), распознают нуклеиновые кислоты, характерные для патогенов, при этом их паттернраспознающая часть направлена внутрь гранулы. Важно отметить, что TLR-4 может присутствовать не только на наружной мембране, но и в эндолизосомах.

Рецепторы-мусорщики (scavenger-рецепторы) трансмембранные молекулы также относят к мембранным паттерн-распознающим рецепторам. Эти рецепторы экспрессированы на макрофагах и некоторых дендритных клетках. Лигандами для них служат компоненты некоторых микроорганизмов: стафилококков, нейссерий, листерий. Кроме того, они способны распознавать продукты клеточной деградации (продукты сиаловых кислот) и участвуют в фагоцитозе погибших клеток. Основная функция scavenger-рецепторов состоит в улавливании и эндоцитозе из внутренней среды организма модифицированных молекул и апоптозных телец.

Интегрины (классические молекулы адгезии) включают в группу мембранных паттернраспознающих рецепторов врожденного иммунитета, поскольку некоторые из них проявляют активность рецепторов комплемента.

Лектиновые рецепторы последняя группа мембранных паттерн-распознающих рецепторов представлены на поверхности миелоидных клеток, особенно с хорошо выраженной способностью к пино- и фагоцитозу. Этим рецепторы имеют два функционально важных свойства:

• 
  Обладают сродством к сахаридным остаткам (распознавание паттерна);
  
• 
  Участвуют в интернализации (поглощении и расщеплении) распознанной молекулы (реакция клетки на распознавание паттерна).
  

Внутриклеточные (цитозольные) паттерн-распознающие рецепторы

Включают NOD-подобные рецепторы (NLR). Характерной структурой этих рецепторов является NOD-домен (от англ. nucleotide-binding oligomerization domain). NOD1 распознают мурамилтрипептид, а NOD2 – мурамилдипептид. Оба NOD-рецептора находятся в цитоплазме. Подобная локализация и специфичность этих рецепторов свидетельствуют о существовании у клеток системы оповещения о попадании любого бактериального патогена внутрь клетки. Связывание NLR с лигандами приводит к активации клетки, в результате чего происходит выработка провоспалительных цитокинов и хемокинов.

RIG-подобные рецепторы (RLR) локализуются в цитоплазме и распознают двухцепочечную РНК-вирусов и другие молекулы. Активация этих рецепторов приводит к продукции в основном интерферонов α/β или провоспалительных цитокинов (IL6 и ФНО-α).

Описан также цитозольный рецептор, распознающий чужеродную ДНК – DAI (DNA- dependent activator of IFN-regulatory factors – ДНК-зависимый активатор регуляторных факторов интерферона.

Секретируемые (растворимые) внеклеточные паттерн-распознающие рецепторы: пентраксины, коллектины, компоненты системы комплемента, фиколины нами подробно будут рассмотрены в следующей лекции при обсуждении гуморальных факторов врожденного иммунитета.

Таким образом, распознавание РАМР подготавливает клетки врожденного иммунитета к выполнению их основной функции – удалению чужеродных агентов из внутренней среды организма, в том числе посредством фагоцитоза.

Фагоцитоз- это комплекс клеточных событий, в основе которых лежит распознавание, поглощение и элиминация из организма корпускулярных частиц диаметром более 0,5 мкм.

Традиционно выделяют 8 стадий фагоцитоза:

1. 
   Миграция лейкоцитов в очаг воспаления (хемотаксис)
   
2. 
   Прикрепление микроорганизмов к лейкоцитам (адгезия)
   
3. 
   Поглощение микроорганизма и образование фагосомы
   
4. 
   Дегрануляция и образование фаголизосомы
   
5. 
   Образование активных форм кислорода (АФК) и азота (кислородный взрыв)
   
6. 
   Гибель микроорганизмов в фаголизосоме
   
7. 
   Деградация     микроорганизмов гидролазами фаголизосомы. Выброс продуктов деградации
   
8. 
   Восстановление цитоплазматической мембраны фагоцита (экзоцитоз).