Другие клетки иммунной системы

Гамма-дельта T-клетки

(Т – клеточные рецепторы)

5-10% T-клеток несут на своей поверхности ТКРгамма-дельта и обозначаются как гамма-дельта T-клетки. Они практически полностью локализуются в эпидермисе и слизистой желудочно-кишечного тракта. Антигенный рецептор гамма-дельтаТ-лимфоцита сходен с ВCR(В-клеточный рецептор), его активный центр непосредственно связывается с эпитопом антигена. В отличие от альфа-бетта-типа, гамма-дельта Т-клеточный рецептор не требует для рецепции процессинга антигена, а также его презентации в комплексе с молекулами МНС. Иммунорецептор гамма-дельтаТ-лимфоцита обладает узким «репертуаром» специфичности. Клетки ориентированы на распознавание некоторых широко распространенных микробных антигенов (липопротеинов, белков теплового шока, бактериальных суперантигенов и др.). Клетки принимают участие в удалении патогенов на ранних этапах противоинфекционной защиты.

Гамма-дельтаТ-лимфоциты могут быть как эффекторными, цитотоксическими клетками, так и регуляторами иммунореактивности. Они синтезируют цитокины, активирующие местный иммунитет и локальную воспалительную реакцию, в том числе усиливают образование Т2-хелперов. Кроме того, гамма-дельта-клетки продуцируют ИЛ-7 и контролируют тем самым численность собственной популяции.

Помимо лимфоцитов, в развитии иммунного ответа участвуют множество различных клеточных популяций, относящихся, в основном, к миелоидному ростку. Особого внимания заслуживают гранулоциты, тучные и дендритные клетки.

Фагоциты – самая многочисленная фракция иммуннокомпетентных клеток, гетерогенная по морфологическим свойствам. Обладают регуляторной и эффекторной активностями. Вырабатывают иммуноциклины, ферменты, ион-радикалы и другие биологически активные вещества, осуществляют вне- и внутриклеточный киллинг и фагоцитоз. Макрофаги обеспечивают переработку и представление антигена Т-хелперам.

Эозинофилы – гранулярные лейкоциты крови. Содержатся в крови, рыхлой соединительной ткани. В большом количестве накапливаются в очагах местных воспалений, вызванных гельминтами, и выполняют функцию киллеров (антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность).

Эозины несут на мембране низкоаффинные FcR к IgA или IgE, «распознающие» паразитов, «отмеченных» такими антителами. Активированная клетка выделяет ряд токсических субстанций, губительно действующих на гельминты:

· Ферменты (эозинофильная пероксидаза и коллагеназа)

· Белковые токсины (главный щелочной протеин, эозинофильный катионный белок и нейротоксин) (гранулоцит-моноцит- колониестимулирующий фактор)

Эозинофилы также синтезируют цитокины (ИЛ-3,-5,-8,ГМ-КСФ и др.), стимулирующие клеточное звено иммунитета и образование Т2-хелпера, и липидные медиаторы (лейкотриены, тромбоцитактивирующий фактор и др.), потенцирующие воспалительную реакцию в месте внедрения гельминта.

Тучные клетки – немигрирующие морфологические элементы неясного происхождения, располагающиеся оседло вдоль барьерных тканей и в соединительной ткани кровеносных сосудов. По набору синтезируемых биологически активных соединений и локализации выделяют две разновидности тучных клеток: клетки слизистых оболочек и клетки соединительной ткани.

Базофилы – гранулоциты, происходящие от костномозговой стволовой клетки. Имеют общую клетку-предшественник с эозинофилами, дифференцировка которых альтернативно определяется цитокинами. Постоянно мигрируют с кровотоком, привлекаются в очаг воспаления анафилотоксинами (С3а, С4а и С5а) и задерживаются там при помощи соответствующих хоминговых рецепторов.

Базофил и тучная клетка синтезируют сходный набор биологически активных веществ. Они вырабатывают, накапливая в гранулах, вазоактивные амины (гистамин у человека и серотонин у грызунов), сульфатированные глюкозаминогликаны (хондроитинсульфат, гепарин), а также альфа-ФНО (фактор некроза опухолей). В межклеточное пространство клетки синтезируют лейкотриены (С4, D4,Е4), простагландины (PGD₂,PGE₂). цитокины (ИЛ-3,-4,-5,-13 и ГМ-КСФ- гранулоцит-моноцит-колониестимулирующий фактор) и фактор активации тромбоцитов.

На поверхности базофил и тучная клетка несут высокоаффинный FcR, связывающий IgE и G4 и использующий их как ко-рецепторный фактор специфического взаимодействия с эпитопом аллергена. Эти клетки также экспрессируют низкоаффинный FcR к IgG в составе иммунного комплекса, который тормозит биологическую активность клеток. Базофил и тучная клетка активируются аллергенами, анафилотоксинами, медиаторами активированных нейтрофилов, норадреналином и другими веществами; ингибируются они иммунными комплексами.

Связывание аллергена с рецепторным комплексом вызывает дегрануляцию базофила и тучной клетки – залповый выброс биологически активных соединений, содержащихся в гранулах, в межклеточное пространство, которые вызывают развитие гиперчувствительности немедленного типа (аллергическая реакция I типа).

Базофил и тучная клетка стимулируют клеточное звено иммунитета. Вырабатываемые ими цитокины направляют дифференцировку Т-хелперов в сторону Т2-субпопуляции, а также усиливают эозинофилогенез.

Дендритные клетки – отростчатые клетки костномозгового происхождения, локализуются в лимфоидных органах и барьерных тканях. Экспрессируют на своей поверхности МНС II класса и ко-стимулирующие факторы (CD40,80,86). Способны поглощать путем эндоцитоза, перерабатывать(процессировать) и представлять (презентировать) антиген Т-хелперам в комплексе с МНС II класса. Является наиболее активной АПК. Из числа дендритных клеток хорошо известны клетки Лангерганса (в эпидермисе), интердигитальные клетки (в лимфатических узлах), дендритные клетки тимуса.

Антигены (греч. anti- против + gennao создавать, производить) — биоорганические вещества, которые обладают признаками генетической чужеродности (антигенности) и при введении в организм вызывают развитие иммунного ответа.

Основываясь на отдельных характерных свойствах, все многообразие антигенов может быть подразделено на несколько классификационных групп:

• по происхождению,

• по природе,

• по молекулярной структуре,

• по степени иммуногенности,

• по степени чужеродности,

• по направленности активации и обеспеченности иммунного реагирования. По происхождению различают экзогенные (возникшие вне организма) и эндогенные (возникшие внутри организма) антигены.

Среди эндогенных особого внимания заслуживают ауто- и неоантигены. Аутогенные антигены (аутоантигены), или антигены собственного организма, — это структурно неизмененные молекулы, синтезируемые в организме в физиологических условиях. В норме аутоантигены не вызывают реакцию иммунной системы вследствие сформировавшейся иммунологической толерантности (невосприимчивости) либо их недоступности для контакта с факторами иммунитета — это так называемые забарьерные антигены. При срыве толерантности или нарушении целостности биологических барьеров (наиболее частая причина — травма) компоненты иммунной системы начинают специфически реагировать на аутоантигены выработкой специфических факторов иммунитета (аутоантитела, клон аутореактивных лимфоцитов).

От аутоантигенов следует отличать неоантигены, которые возникают в организме в результате мутаций. После модификации молекулы приобретают черты чужеродности.

По природе: биополимеры белковой (протеиды) и небелковой природы (полисахариды, липиды, липополисахариды, нуклеиновые кислоты и пр.).

По молекулярной структуре: глобулярные (молекула имеет шаровидную форму) и фибриллярные (форма нити).

По степени иммуногенности: полноценные и неполноценные. Полноценные антигены обладают выраженной антигенностью и иммуногенностью — иммунная система чувствительного организма реагирует на их введение выработкой факторов иммунитета. Такие вещества, как правило, имеют достаточно большую молекулярную массу (более 10 кДа), большой размер молекулы (частицы) в виде глобулы и хорошо взаимодействуют с факторами иммунитета. Неполноценные антигены, или гаптены (термин предложен К. Ландштейнером), напротив, не способны при введении в нормальных условиях индуцировать в организме иммунный ответ, так как обладают крайне низкой иммуногенностью. Однако свойство антигенности они не утратили, что позволяет им специфически взаимодействовать с уже готовыми факторами иммунитета (антителами, лимфоцитами). Чаще всего гаптенами являются низкомолекулярные соединения (молекулярная масса меньше 10 кДа). При определенных условиях удается заставить иммунную систему макроорганизма специфически реагировать на гаптен как на полноценный антиген и вырабатывать факторы иммунитета. Для этого необходимо искусственно укрупнить молекулу гаптена — соединить ее прочной связью с достаточно большой белковой молекулой. Молекула белка-носителя получила название шлеппер (от нем. schlepper — буксир). Синтезированный таким образом конъюгат будет обладать всеми свойствами полноценного антигена и вызывать при введении в организм выработку антител или клона лимфоцитов, специфичных к гаптенной части комплекса. При этом специфичность в составе молекулы конъюгата определяется гаптенной частью, а иммуногенность — белком-носителем. Используя для иммунизации конъюгаты, получают антитела к гормонам, лекарственным препаратам и другим низкоиммуногенным соединениям. Созданные на основе антител к низкомолекулярным веществам диагностикумы, диагностические наборы и иммуносорбенты позволили значительно расширить возможности и повысить эффективность лабораторной диагностики и фармакотерапии, а также синтеза и выделения особо чистых биоорганических соединений.

По степени чужеродности: ксено-, алло- и изоантигены.

Ксеногенные антигены (или гетерологичные) — общие для организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития, например, относящиеся к разным родам и видам. Впервые феномен общности ряда антигенов у животных различных видов был отмечен Д. Форсманом (1911). Ученый иммунизировал кролика суспензией органов морской свинки. Оказалось, что полученная в ходе эксперимента иммунная сыворотка была способна взаимодействовать не только с антигенами морской свинки, но также агглютинировать эритроциты барана. Позже было установлено, что морская свинка и баран имеют ряд структурно сходных антигенных детерминант, дающих перекрестное реагирование. В дальнейшем перечень подобных ксеногенных антигенов был расширен десятками и сотнями пар и даже триплетов, которые формировали между собой как теплокровные, так и холоднокровные животные, растения и микробы. Все эти антигены получили обобщенное название антигены Форсмана. В настоящее время антигены Форсмана рассматривают в историческом аспекте, а исследование гетероантигенов широко применяется в судебно-медицинской экспертизе, палеонтологии и других областях медицины и естествознания.

Аллогенные антигены (или групповые) — общие для генетически неродственных организмов, но относящихся к одному виду. На основании аллоантигенов общую популяцию организмов можно подразделить на отдельные группы. Примером таких антигенов у людей являются антигены групп крови (системы АВО и др.) и многие другие. Аллогенные ткани при трансплантации иммунологически несовместимы — они отторгаются или лизируются реципиентом. Микробы на основании групповых антигенов могут быть подразделены на серогруппы. Это имеет большое значение для микробиологической диагностики (например, классификация сальмонелл Кауфмана—Уайта) и эпидемиологического прогнозирования.

Изогенные антигены (или индивидуальные) — общие только для генетически идентичных организмов, например для однояйцовых близнецов, инбредных линий животных. Изотрансплантаты обладают практически полной иммунологической совместимостью и не отторгаются реципиентом при пересадке. Примером таких антигенов в популяции людей являются антигены гистосовместимости, а у бактерий — типовые антигены, не дающие дальнейшего расщепления. В пределах отдельного организма в определенных анатомо-морфологических образованиях (например, органах или тканях) обнаруживаются специфичные для них антигены, которые в других органах и тканях больше не встречаются. Это, например, раковоэмбриональные антигены (альфа-фетопротеин, трансферрин). Такие антигены получили обобщенное название органо- и тканеспецифических. Отдельным критерием классификации является направленность активации и обеспеченность иммунного реагирования в ответ на внедрение антигена. В зависимости от физико-химических свойств вещества, условий его внедрения, характера реакции и реактивности макроорганизма различают иммуногены, толерогены и аллергены.

Иммуногены при попадании в организм способны индуцировать продуктивную реакцию иммунной системы, которая заканчивается выработкой факторов иммунитета (антитела, антигенореактивные клоны лимфоцитов). В клинической практике иммуногены используют для иммунодиагностики, иммунотерапии и иммунопрофилактики многих патологических состояний.

Толероген является полной противоположностью иммуногену. При взаимодействии с системой приобретенного иммунитета он вызывает включение альтернативных механизмов, приводящих к формированию иммунологической толерантности или неотвечаемости на эпитопы данного толерогена. Толерогену, как правило, присуща мономерность, низкая молекулярная масса, высокая эпитопная плотность и высокая дисперсность (безагрегатность) коллоидных растворов. Толерогены используют для профилактики и лечения иммунологических конфликтов и аллергии путем наведения искусственной неотвечаемости на отдельные антигены.

Аллерген также воздействует на систему приобретенного иммунитета. Однако, в отличие от иммуногена, производимый им эффект формирует патологическую реакцию организма в виде гиперчувствительности немедленного или замедленного типа. По своим свойствам аллерген не отличается от иммуногена. В клинической практике аллергены применяют для диагностики инфекционных и аллергических заболеваний.

Среди иммуногенов выделяют две группы антигенов, различающихся по необходимости вовлечения Т-лимфоцитов в индукцию иммунного ответа. Это — Т-зависимые и Т-независимые антигены.

Иммунная реакция в ответ на введение Т-зависимого антигена реализуется при обязательном участии Т-лимфоцитов (Т-хелперов). К Т-зависимым относится большая часть известных антигенов.

В то же время для развития иммунного ответа на Т-независимые антигены не требуется привлечение Т-хелперов. Эти антигены способны непосредственно стимулировать В-лимфоциты к антителопродукции, дифференцировке и пролиферации, а также вызывать иммунный ответ у бестимусных животных. Т-независимые антигены имеют относительно простое строение. Это крупные молекулы с молекулярной массой более 10³ кДа, они поливалентны и имеют монотонно повторяющиеся последовательности с многочисленными однотипными эпитопами.

Т-независимые антигены обладают митогенным действием и способны индуцировать поликлональную реакцию. В качестве примера можно привести полимерную форму флагеллина (сократительный белок жгутиков бактерий), Л ПС, туберкулин, сополимеры D-аминокислот и др.

От Т-независимых антигенов следует отличать суперантигены. Это условный термин, введенный для обозначения группы веществ, в основном, микробного происхождения, которые могут неспецифически вызывать поликлональную реакцию. В организме в обход естественного процессинга антигена цельная молекула суперантигена способна вмешиваться в кооперацию антигенпрезентирующей клетки и Т-хелпера и нарушать распознавание «свой-чужой». Установлено, что молекула суперантигена самостоятельно связывается с межклеточным комплексом «антиген гистосовместимости II класса — Т-клеточный рецептор» и формирует ложный сигнал распознавания чужеродной субстанции. В процесс неспецифической активации одновременно вовлекается огромное количество Т-хелперов (до 20 % от общей массы и более), возникает гиперпродукция цитокинов, за которой следует поликлональная активация лимфоцитов, их массовая гибель вследствие апоптоза и развитие вторичного функционального иммунодефицита. На сегодняшний день свойства суперантигена обнаружены у стафилококкового энтеротоксина, белков вирусов Эпштейна—Барр, бешенства, ВИЧ и некоторых других микробных субстанций.

У антигенов есть 2 главных свойства:

иммуногенность — способность вызывать реакцию (ответ) иммунной системы.

антигенность — способность избирательно взаимодействовать со специфичными антителами или антиген-распознающими рецепторами лимфоцитов.

Степень иммуногенности зависит от ряда факторов, которые можно объединить в три группы:

· Молекулярные особенности антигена;

· Клиренс антигена в организме;

· Реактивность макроорганизма.

К первой группе факторов отнесены природа, химический состав, молекулярный вес, структура и некоторые другие характеристики.

Иммуногенность в значительной степени зависит от природы антигена. Известно, что наиболее выраженными иммуногенными свойствами обладают белки и полисахариды, а нуклеиновые кислоты и липиды, напротив, слабо иммуногенны. В то же время их сополимеры: ЛПС, гликопротеиды, липопротеиды, — способны в достаточной мере активировать иммунную систему и поэтому занимают промежуточное положение по степени иммуногенности.

Определенное влияние на степень иммуногенности оказывает химический состав молекулы антигена. В частности, для иммуногенности белков важно разнообразие их аминокислотного состава. Отмечено также, что сополимеры, состоящие из нескольких аминокислот, иммуногеннее, чем из одной аминокислоты. «Монотонные» полипептиды, построенные из одной аминокислоты, практически не активируют иммунную систему. Наличие в структуре молекулы белка ароматических аминокислот, таких как тирозин, триптофан, существенно повышает иммуногенность.

Важна также оптическая изомерия аминокислот, составляющих молекулу белка. Пептиды, построенные из L-аминокислот, легко поддаются ферментативной деградации и высокоиммуногенны. Полипептидная цепочка, построенная из правовращающих изомеров аминокислот, напротив, медленно расщепляется ферментами макроорганизма и может проявлять лишь ограниченную иммуногенность при введении в очень малых дозах, так как высокие дозы таких соединений быстро приводят к развитию иммунологической толерантности.

Несмотря на кажущуюся равноценность антигенных детерминант по иммуногенности, в их спектре существует определенная иерархия. Она проявляется тем, что эпитопы различаются по способности индуцировать иммунный ответ. Поэтому при иммунизации некоторым антигеном в полученном спектре антител будут преобладать иммуноглобулины, специфичные к отдельным антигенным детерминантам. Это явление получило название иммунодоминантности. По современным представлениям, иммунодоминантность обусловлена различиями в сродстве эпитопов к антигенпрезентирующим комплексам гистосовместимости.

Большое значение имеет размер и молекулярная масса антигена. Несмотря на то, что белки хорошо стимулируют иммунную систему, небольшие полипептидные молекулы с молекулярной массой менее 5 кДа (кило Дальтон), как правило, низкоиммуногенны. Минимальный расчетный размер олигопептида, способный индуцировать иммунный ответ, 6—12 аминокислотных остатков с молекулярной массой около 450 Да. С увеличением размера пептида возрастает его иммуногенность. Теоретически существует определенная зависимость между этими параметрами, однако на практике она не всегда выполняется из-за влияния посторонних факторов. Так, например, при равной молекулярной массе (около 70 кДа) альбумин является более сильным антигеном, чем гемоглобин.

Для полисахаридов сохраняются примерно те же зависимости, что и для пептидных антигенов. Например, практически не проявляет никакой иммуногенности декстран, который используют в клинике для трансфузионной терапии — его молекулярная масса составляет около 75 кДа. В то же время полисахарид с молекулярной массой 600 кДа достаточно хорошо индуцирует в организме человека иммунную реакцию. Примечательно, что на нуклеиновые кислоты описанные закономерности практически не распространяются.

На степень иммуногенности также оказывает влияние пространственная структура антигена. Чрезвычайно важным оказалось наличие в структуре антигена альфа-спирали, разветвленных боковых цепей, а также высокой плотности идентичных по строению эпитопов.

Опытным путем было доказано, что высокодисперсные коллоидные растворы антигена плохо индуцируют иммунный ответ. Гораздо большей иммуногенностью обладают агрегаты молекул и корпускулярные антигены — цельные клетки (эритроциты, бактерии и т. д.). Это связано с тем, что корпускулярные и высокоагрегированные антигены лучше фагоцитируются, чем отдельные молекулы.

Важность пространственной структуры антигена подчеркивает и тот факт, что фибриллярный белок коллаген, имеющий большую молекулярную массу (около 330 кДа), обладает значительно меньшей иммуногенностью по сравнению с таким глобулярным белком, как альбумин, который почти в 5 раз его легче.

Оказалась также существенной стерическая стабильность молекулы антигена. При денатурации коллагена до желатина вместе с конформационной «жесткостью» структуры молекулы практически полностью исчезает и ее иммуногенность. Поэтому растворы желатина широко используются для парентерального введения.

Еще одним важным условием иммуногенности является растворимость антигена. Например, такие высокомолекулярные белки, как кератин, меланин, натуральный шелк, как и другие высокополимерные соединения, не могут быть получены в виде коллоидного раствора в нормальном состоянии, и они не являются иммуногенами. Благодаря этому свойству конский волос, шелк, кетгут и другие применяются в клинической практике для восстановления целостности органов и тканей. Поэтому воспалительную реакцию в месте шва или репозиции не следует рассматривать как иммунологический конфликт, спровоцированный шовным материалом.

Вторая группа факторов связана с динамикой поступления антигена в организм и его выведения. Так, хорошо известна зависимость иммуногенности антигена от способа его введения. Это свойство обусловлено анатомо-топографическими особенностями строения и развития иммунной системы в местах аппликации антигена, а также биологической природой иммуногена и в обязательном порядке учитывается при вакцинации или иммунизации. Например, учитывая тропизм антигена, вакцину против полиомиелита вводят перорально, против сибирской язвы — накожно, БЦЖ — внутрикожно, АКДС — подкожно, против столбняка — внутримышечно.

На иммунный ответ влияет количество поступающего антигена: чем его больше, тем более выражен иммунный ответ. Однако передозировка антигена вызывает обратную реакцию — иммунологическую толерантность.

Третья группа объединяет факторы, определяющие зависимость иммуногенности от состояния макроорганизма. В этой связи на первый план выступают наследственные факторы. Хорошо известно, что результат иммунизации в определенной мере связан с генотипом особи. Существуют чувствительные и нечувствительные к определенным антигенам роды и виды животных, которых используют в лабораторной работе. Например, кролики и крысы практически не реагируют на некоторые бактериальные антигены, которые могут вызывать у морской свинки или мыши чрезвычайно бурный иммунный ответ.

Даже внутри вида можно выделить группы близкородственных особей (например, инбредные линии животных), которые по-разному будут отвечать на вводимый антиген. В ходе гибридологического исследования установлено, что сила иммунного ответа на простой антиген у мышей детерминируется одним геном и имеет доминантный модус наследования. Иммунное реагирование на сложные по строению антигены имеет мультигенный контроль. Причем у мышей и морских свинок четко прослеживается ассоциация силы иммунного ответа с генами главного комплекса гистосовместимости. В популяции людей также известны значительные (в десятки и сотни раз) межиндивидуальные различия в чувствительности к вакцинам — выделяют иммунологически реактивных и иммунологически инертных индивидуумов.

Однако, как показали исследования, наряду с генетической предрасположенностью немаловажное значение имеет также функциональное состояние макроорганизма — его психо­эмоциональный и гормональный фон, интенсивность обменных процессов и пр. От этого зависит различный уровень чувствительности к одному и тому же антигену, как у одного индивидуума в разные возрастные периоды, так и популяционная гетерогенность в целом.

Таким образом,

Иммуногенность является важным свойством антигена, которое необходимо учитывать не только в научных исследованиях. С иммуногенностью, а точнее с индивидуальной реактивностью макроорганизма на введение антигена, связаны популяционные проблемы вакцинации. Ввиду сложности подбора индивидуальной дозы вакцинного

препарата, применяют те дозы, способы и формы его введения, которые обеспечивают наибольший процент положительных реакций в популяции в целом. Считается, что для предотвращения или прекращения развития эпидемического процесса необходимо, чтобы иммунитетом в коллективе располагало 45 % привитых.

Иммуногенностью антигена можно управлять, модифицируя перечисленные выше факторы. Существуют группы веществ:

адъювантов и иммуномодуляторов, — которые способны неспецифически усиливать это свойство антигена. Такой эффект широко используется при создании вакцин, в иммунотерапии, иммунопрофилактике и научно-исследовательской работе.

Эпитоп (англ. epitope) или антигенная детерминанта — часть макромолекулы, которая распознается иммунной системой (антителами, B-лимфоцитами, T-лимфоцитами). Часть антитела, распознающая эпитоп называется паратопом. Хотя обычно эпитопы относятся к чужеродным для данного организма белкам, участки собственных белков, распознаваемые иммунной системой, также называются эпитопами.

Дата добавления: 2013-12-12