ГЛАВА 2 КЛЕТОЧНЫЕ ОСНОВЫ ИММУННЫХ РЕАКЦИЙ


Клетки иммунной системы включают в себя лимфоциты, моноциты, макрофаги и гранулоциты. Они различаются морфологически, биохимически и функционально. Общим для них является то, что они тем или иным путем обеспечивают иммунитет организма. И лимфоциты, и макрофаги происходят от плюрипотентных гемопоэтических стволовых клеток костного мозга. Зрелые лимфоциты состоят из двух больших популяций, которые дифференцируются в различных органах: одни — в вилочковой железе (тимусе), тимусзависимые или Т-лим- фоциты, другие — в сумке Фабрициуса (у птиц) или в ее аналогах (у млекопитающих возможно в костном мозге или пейеровых бляшках), названные бурсазависимыми или В-лимфоцитами. Последние после антигенной стимуляции проходят ряд стадий дифференцировки, формируя в конечном итоге плазматические клетки, которые продуцируют специфические иммуноглобулины (антитела). Т-лимфоциты ответственны за реализацию гиперчувствительности замедленного типа, реакции отторжения и некоторые типы цитотоксических реакций. Кроме того, в состав Т-популяции входят клетки-регуляторы иммунных реакций— Т-хелперы (помощники), усиливающие иммунный гуморальный или клеточный ответ, и Т-супрессоры, подавляющие его.
В-лимфоциты
В периферической крови количество В-лимфоцитов составляет в среднем 20%, а в селезенке и лимфатических узлах — около 40%. После стимуляции антигеном В-лимфоциты проходят ряд стадий дифференцировки до плазматических клеток, причем эти процессы зависят от ряда клеточных коопераций, регулирующих тип и количество продукции иммуноглобулинов. Идентифицируются В-клетки по наличию маркеров, представленных на их мембране. Это иммуноглобулины, синтезируемые самой В-клеткой (mlg), рецепторы для Fc-фрагмента IgG, третьего компонента комплемента (СЗ), а также 1а-антигены, являющиеся продуктами 1г генов, локализующихся в DR (а вероятно, и DP и DQ-локусе главного комплекса гистосовместимости человека — HLA). Наиболее надежным маркером для В-лимфоцитов являются mlg, которые представлены только на этих клетках, тогда как рецепторы к СЗ, например, присутствуют на моноцитах и нейтрофилах,
Fc-рецепторы на «0»-клетках, 1а-антигены на моноцитах и Т-лимфо- цитах. Оптимальным методом обнаружения mlg является люминесцентная техника с помощью антиглобулиновой сыворотки, меченной флуорохромом (см. главу 12). На ранних стадиях дифференцировки В-клеток иммуноглобулины присутствуют также в цитоплазме (ulg). Наиболее часто на мембранах обнаруживается IgM (причем в виде мономерных 78-форм или lgD).
Для дифференцировки в lg-синтезирующие клетки В-лимфоцит должен получить сигнал в виде антигенной стимуляции. Его механизм пока еще не ясен. Установлено, что после соединения антигена с поверхностными иммуноглобулинами клетки (mlg) формируются агрегаты, возможно за счет того, что поливалентные антигены перекрестно реагируют с несколькими mlg. Затем эти агрегаты собираются на одном из полюсов клетки с образованием кэпа (шапочки). Этот феномен получил название «кэппинг-эффект». Далее кэп подвергается эндоцитозу, а иногда сбрасывается в окружающую среду. По-видимому, кэппинг с последующим эндоцитозом и выполняет роль сигнала, стимулирующего клетку к выполнению ее функции. Однако прямых доказательств роли кэппинга для антителогенеза до сих пор не получено, и некоторые авторы даже предлагают рассматривать этот феномен как акт «самоочищения» клетки от скопившихся на ее поверхности лигандов (антигенов, гаптенов, комплексов и т. д.). Показано, что для синтеза антител недостаточно только контакта с антигеном кэппинга и эндоцитоза. В-клетка нуждается в дополнительных сигналах. Пролиферация и дифференциация В-лимфоцитов регулируется различными механизмами. Ряд агентов может, минуя поверхностные иммуноглобулины с их антигенспецифическими участками, вызывать активацию (пролиферацию и дифференцировку) В-клеток. К ним относятся В-клеточные митогены: бактериальные липополисахариды (ЛПС), ми- тоген лаконоса (PWM), декстран-сульфат и анти-IgM, анти-IgG антитела. Антиглобулиновые сыворотки способны индуцировать пролиферацию В-клеток, но выделения IgG при этом не происходит. ЛПС и декстран-сульфат индуцируют и пролиферацию, и дифференцировку В-лимфоцитов до плазматических клеток. Указанные стимуляторы способны усиливать дифференцировку В-клеток в отсутствие Т-лимфоцитов. В то же время для реакции на большинство антигенов необходима дополнительная стимуляция (второй сигнал) В-клеток со стороны Т-лимфоцитов, которые либо повышают, либо супрессируют синтез иммуноглобулинов.
Т-лимфоциты
Их количество в периферической крови колеблется от 60 до 80% общей численности лимфоидных клеток. Т-лимфоциты ответственны за многие иммунологические функции: могут быть клетками-эффекторами, реализующими такие реакции, как некоторые виды цитотоксичности, гиперчувствительность замедленного типа, отторжения, синтез лимфо-
кинов (медиаторов неиммуноглобулиновой природы, опосредующие некоторые биологические, в частности иммунологические, эффекты); они являются регуляторами иммунных функций ряда клеток. Т-клетки и их субпопуляции характеризуются наличием специфических мембранных рецепторов, поверхностных антигенов и обладают специализированными функциями. Общей отличительной чертой для всей популяции Т-лимфоцитов является наличие на их мембранах рецепторов к эритроцитам барана и способность формировать розетки с последними. Кроме того, они имеют рецептор к растительным лектинам — фитогемагглютинину (ФГА) и конканавалину А (КонА). Эти лектины, связавшись с углеводными компонентами мембран, стимулируют трансформацию или бластогенез Т-лимфоцитов. Кроме того, на мембранах Т-клеток, так же как В-клеток и макрофагов, находятся рецепторы к Fc-учаеткам иммуноглобулинов. При этом Fc-рецептор к Fc IgG находится на супрессорных Т-клетках, a Fc IgM — на хелперах. Последнее обстоятельство легло в основу одного из методов идентификации регуляторных субпопуляций Т-лимфоцитов, а сами субпопуляции получили по этому признаку дополнительные обозначения Ту (супрессоры), Тц (хелперы). На T-клетках обнаружены рецепторы для IgA и IgE, которые ответственны за включение в иммунный ответ именно этих классов иммуноглобулинов.
С развитием гибридомной техники и возможности получения строго специфичных моноклональных антител расширились и возможности изучения поверхностных антигенов Т-клеток и их субпопуляций, в частности дифференцировочных антигенов от предшественников Т- лимфоцитов до зрелых иммунокомпетентных клеток. В тимусе предшественники Т-клеток разделяются на две популяции, имеющие следующие наборы поверхностных дифференцировочных антигенов: 1)Т10, Т1, ТЗ, Т4; 2)Т10, Т1, ТЗ, Т8. При переходе в кровоток обе субпопуляции утрачивают антиген Т10 (схема 5). Антиген ТЗ является общим и присутствует на всех клетках. Лимфоциты, содержащие Т4, являются хелперными клетками, а Т8 — супрессорными или цитоток- сическими клетками. Клетки Т4 стимулируют В-лимфоциты, способствуя их дифференцировке в плазматические антителопродуцирующие клетки, а также Т-лимфоциты, обусловливая их превращение в цито- токсические лимфоциты. Т8-супрессорные клетки тормозят дифферен- цировку В- и Т-клеток либо путем прямого на них воздействия, или подавляя активность хелперов (Т4).
Для выделения Т-лимфоцитов из пула клеток крови или других тканей используют различные приемы. Например, после добавления к пулу клеток бараньих эритроцитов проводят центрифугирование в градиенте плотности. При этом розеткообразующие клетки оседают на дно пробирки. Другим приемом, позволяющим выделить не только общую Т-популяцию, но и отдельные субпопуляции является добавление моноклональных антител (например, ОКТ4 или ОКТ8) и комплемента. Вследствие этого определенная фракция лизируется. Используется также способность отдельных лимфоидных популяций
Схема 5. Идентификация субпопуляций Т-клеток с помощью моноклональных антител

Стадия 1

^ Т10
I Т10
Фт9
1

Незрелые
тимоциты
(10%)


Стадия II

1 тю
® rl / |\ Tt4,5,8)

Характерные
тимоциты
Р0%)

Вилочковая
железа

Стадия III

а

/тю \
/ Т1(11) \
тз ($
Т4'

ТЮ
«V 111
Ь ТЗ
Т5.8

Зрелые
тимоциты
(20%)





Хелперные/индукторные клетки (55-65%)

Т11
ч Т3 tgt; Тlt;


Т1(11) ^ 73 f) Т5.8

Цитотоксические/ супрессорные клетки (20-30%)

Перифе
рическая
кровь

сорбироваться на стекле или пластике. Возможна комбинация этих методов.
В последние годы предпринимаются попытки систематизировать результаты, полученные при применении различных моноклональных антител, создать общую единую классификацию иммунокомпетентных клеток на основе антигенов (кластеров дифференцировки), обнаруживаемых на их поверхности. Одна их таких классификаций приводится в табл. 2.
Будучи стимулированными, Т-лимфоциты прямо или опосредованно участвуют в различных аспектах реализации клеточного иммунитета. Начальными проявлениями активации Т-лимфоцитов являются повышение синтеза ДНК и РНК, бластная трансформация, деление клеток. Эти процессы легко моделируются с помощью стимуляции лимфоцитов неспецифическими митогенами (растительными гликопротеинами ФГА и КонА), что позволяет, с одной стороны, изучать их характер, а с другой — оценить общий уровень иммунокомпетентности Т-популяции, первичных процессов, протекающих в активированных Т-лимфоцитах.
Одни лимфоциты способны непосредственно убивать некоторые опухолевые, вирусные и аллогенные клетки, другие Т-клетки продуцируют лимфокины, которые влияют на различные проявления иммунного ответа. Часть лимфокинов, хотя и не продуцируется непосредственно Т-лимфоцитами, тем не менее требует присутствия последних для их синтеза.
Активированные Т-лимфоциты выделяют растворимый хелперный фактор, участвующий в продукции антител плазматическими клетка-
Таблица 2. Антигены (кластеры) дифференцировки (CD) на клетках иммунной системы [Stiehm, R. Е., 1989]

Кластеры

Клетки

Моноклональные
антитела

CD1

Т-лимфоциты
Кортикальные тимоциты, незрелые Т-клетки

ОКТ 6, ОКТ 10,

CD38


Leu 6, Leu 17

CD2

Рецепторы к эритроцитам барана

ОКТ 11, Leu 5

CD3

Маркер рецепторов зрелых лимфоцитов

ОКТ 3, Leu 4

CD5

Зрелые Т-лимфоциты

ОКТ 1, Leu 1

CD28

Маркер амплификации Т-клеточного ответа

— —

CD4

Субпопуляции Т-лимфоцитов
Хелперы-индукторы

ОКТ 4, Leu 3

CD42Н4

Хелперы-индукторы супрессии


CD8

Цитотоксические супрессорные клетки

ОКТ 8, Leu 2

CD11

Супрессоры, несущие СЗы-рецептор (CR3)

OKM 1, Leu 15, Macl

CDlla

Интегрины
Лимфоцитарный фактор адгезии (LFA)

Leu 15

CDllc

Белок Gp 150, 95

Leu M5

CD25

Рецептор интерлейкина 2

Tac.

CD25

HLA DR (класс Ц)

OKla

CD25

Рецепторы трансферрина

OKT 9

CD19

В-лимфоциты
Все В-лимфоциты

Leu 12

CD20

Все В-лимфоциты

Leu 16

CD22

Все В-лимфоциты

Leu 14

CD21

Рецепторы вируса Эпштейна—Барр

B2

CD23

Рецептор FcE(IgE)


CD25

компонента


CD35

СЗь
HLA DR

OK la


HLA DR



HLA DR

Leu 10

CD15

Моноциты
Все моноциты

Leu Ml

CD14

Моноциты, макрофаги

Leu М3

CD11

Рецептор СЗы

Leu 15

CDllc

Моноциты, макрофаги (белок Gpl50, 95) адгезии

Leu M5


Естественные киллеры
Большие гранулярные лимфоциты

Leu 7

CD16

Fc-рецепторы

Leu 11

CD11

СЗы-рецептор

Leu 19 Leu 15

ми. Природа его полностью не установлена, однако показано, что у мышей он содержит продукты генов IA-локуса главного комплекса гистосовместимости. Вместе с тем известно, что определенные субпопуляции Т-клеток могут подавлять продукцию иммуноглобулинов, равно как и цитотоксичность Т-клеток.
Другой важнейшей функцией активированных Т-лимфоцитов является цитотоксичность. Этой функцией обладает субпопуляция Т-клеток киллеров. Активность последних зависит от функции другой субпопуляции Т-клеток, называемой индукторами или амплификаторами.
Киллерные клетки формируются после экспозиции с аллогенными, опухолевыми клетками или вирусами. В это время клетки-амплифика- торы, представляющие собой отдельную субпопуляцию, не относящуюся к цитотоксическим клеткам, продуцируют растворимый фактор, необходимый для дифференцировки Т-киллеров. При повторной встрече с аллогенными или опухолевыми клетками, теперь уже клет- ками-«мишенями», киллеры при близком контакте с последними освобождают цитотоксические лимфокины, называемые лимфотоксина- ми, которые нарушают мембранную проницаемость клеток-«мишеней» и вызывают их гибель. Человеческие киллеры несут на себе маркер Т8 и Leu 2. Моделью для изучения генерации и активности цитоток- сических клеток обычно служит миксткультура лимфоцитов (MLC), когда совместно культивируются аллогенные лимфоциты, различающиеся по генетическим маркерам внутри HLA-локуса. При этом различающиеся по HLA клетки распознают друг друга как чужеродные; формируются киллеры, которые атакуют и убивают отлцчные по HLA клетки. Для того чтобы изучать киллерную активность какого-либо одного из участников реакции, клетки другого индивида перед культивированием облучают или обрабатывают митомицином С и метят хромом 5|Сг. Обработанные таким образом лимфоциты выполняют роль клеток-«мишеней». Интенсивность освобождения хрома из погибших клеток прямо пропорциональна киллерной активности рес- пондеров. Результаты этих экспериментов показали, в частности, что для развития киллеров (Т8) необходима пролиферация хелперов (Т4). Если последние удалить до совместного культивирования, то киллер- ная функция не развивается. Потенциально важным оказалось открытие на экспериментальной модели (мыши) так называемой МНС-ре- стрикции («двойного распознавания»), суть которой состоит в том, что киллерный эффект по отношению к клеткам, пораженным вирусом, развивается лишь в том случае, если клетки-«мишени» и клетки-кил- леры являются сингенными или семиаллогенными, т. е. несущими общий набор Н2-антигенов или половину его.
В дальнейших исследованиях было показано, что феномен МНС- рестрикции (ограничения) свойствен и человеку, т. е. суть ее состоит в том, что для передачи информации об антигене от одной клетки к другой недостаточно одного только антигена, необходимо, чтобы клетки еще узнавали друг друга через посредство антигенов МНС на одной клетке и соответствующих им рецепторов на другой. Для объ
яснения механизма реализации распознавания предложено две теории: распознавание МНС-антигена, модифицированного чужеродным антигеном, осуществляется через один рецептор или через два — один, специфичный для вируса, и другой — для некоторых МНС-антигенов.
В последние 10—15 лет большое внимание уделяется изучению супрессорной функции Т-лимфоцитов. Установлено наличие как специфической, регулирующей (подавляющей) продукцию антителогенеза только к определенным антигенам, так и неспецифической супрессии. Выделены и исследуются растворимые факторы, вырабатываемые Т- клетками и оказывающие супрессивное действие. Причем замечено, что супрессорная функция обычно реализуется путем ингибиции Т- хелперных клеток, а не прямым подавлением синтеза иммуноглобулинов. Кроме того, Т-клетки-супрессоры способны подавлять образование цитотоксических Т-клеток, продукцию лимфокинов, пролиферацию Т-лимфоцитов, словом, участвуют в регуляции основных проявлений активности как Т-, так и В-клеток.
Макрофаги
К макрофагам (или мононуклеарным фагоцитам) относятся моноциты крови, а также тканевые макрофаги (подвижные альвеолярные, перитонеальные и фиксированные макрофаги печени и селезенки). Функции моноцитов и макрофагов, играющие важную роль в защите организма от микробов, подразделяются на эфферентные и афферентные. Последние взаимодействуют с лимфоидными клетками в ходе формирования иммунного ответа. Эфферентные функции активированных макрофагов выражаются в повышении фагоцитарной и микробицидной активности, увеличении экспрессии рецепторов клетки, активации метаболизма и механизмов киллинга (в частности, синтеза перекиси водорода и супероксида).
Макрофаги принимают участие в киллинге внутриклеточных паразитов, например Toxoplasma, Listeria, Mycobacterium и других грибов и простейших, опухолевых клеток и клеток, инфицированных вирусом. Кроме того, макрофаги удаляют продукты разрушенных клеток.
Мононуклеарные фагоциты выделяют ряд растворимых факторов, называемых монокинами (активирующий В-клетки фактор BaF, ин- терлейкин-1, колониестимулирующий фактор CSF и др.). Они играют важную роль в различных проявлениях иммунного ответа.
К числу афферентных функций относятся захват и переработка антигена для представления его Т-лимфоцитами в «удобной» форме. Такой переработанный макрофагами антиген существенно более эффективен для активации Т-лимфоцитов, нежели исходный (нативный) ген. Помимо антигена, активация лимфоцитов существенно зависит от наличия на макрофагах антигенов гистосовместимости (МНС), соответствующих рецептору, находящемуся на Т-клетках. Это еще раз демонстрирует исключительно важную роль антигенов МНС при межклеточных взаимодействиях.
Нормальные киллеры (НК)
Среди клеток, выполняющих иммунологические функции, сравнительно недавно установлено наличие клеток, обладающих цитотоксичес- ким эффектом in vitro в отношении некоторых опухолевых, вирус-ин- фицированных и эмбриональных клеток в отсутствие антител и без предварительной сенсибилизации. Такие клетки были названы естественными, или натуральными, киллерами.
Природа этих клеток не может быть установлена однозначно. НК лишены большинства характерных для Т- и В-лимфоцитов маркеров: не имеют мембранных иммуноглобулинов, рецепторы для бараньих эритроцитов низкоавидны, содержат некоторые антигены Т-клеточной специфичности, обнаруживаемые моноклональными антителами, но, вместе с тем, они реагируют с моноклональными антителами, специфичными для моноцитов; имеют Fc-рецепторы для IgG. У мышей, лишенных тимуса, а следовательно, и лимфоцитов, обладающих Т-функцией, НК остаются интактными. Морфологически НК — большие гранулярные лимфоциты, существенно отличающиеся от других лимфоидных клеток. Экспериментальные наблюдения позволяют предположить, что НК играют, возможно, большую роль, чем Т-лимфоциты, в иммунологическом надзоре против опухолевых клеток и трансплантатов (в частности, клеток костного мозга). При этом они, по-видимому, не связаны с необходимостью распознавания определенных антигенов МНС или повторной экспозиции с вирусом.

Источник: Стефани Д. В., Вельтищев Ю. Е., «Клиническая иммунология и иммунопатология детского возраста/Руководство для врачей. — М.: Медицина» 1996

А так же в разделе «ГЛАВА 2 КЛЕТОЧНЫЕ ОСНОВЫ ИММУННЫХ РЕАКЦИЙ »