Лекция 10. Факторы межклеточного взаимодействия иммунной системы и их характеристика

Факторы межклеточного взаимодействия иммунной системы и их характеристика. Цитокины: общая характеристика, общие свойства, биологический эффект цитокина, основные функциональные группы, хемокины

В-клеточный рецептор (BCR). Функции В-лимфоцитов

BCR имеет иммуноглобулиновую природу и в зрелой покоящейся В-клетке представлен мономерным IgM (сывороточный IgM пентамер) в комплексе с IgD и дополнительными молекулами Igα и Igβ, участвующими в передаче клетке сигнала о связывании антигена. Помимо иммуноглобулиновых рецепторов (BCR) зрелые В-лимфоциты располагают:

· мембранными молекулами CD80, CD86 и CD40, эффективно контактирующими с Т-хелперами;

· рецепторами для Fc-фрагмента IgG, СЗb фракции комплемента, интерлейкинов 1 и 4, интерферона γ;

· рецепторы к вирусам Эпштэйн-Бар;

· рецепторы к эритроцитам мыши;

· антигены МНС классов I и II, позволяющие В-лимфоцитам выполнять функцию антигенпрезентирующих клеток.

Основная функция В-лимфоцитов ― эффекторное участие в гуморальных иммунных реакциях, конечным результатом которого является синтез антител.

В популяции В-лимфоцитов различают две субпопуляции:

1. самоподдерживающуюся в брюшной полости, или сальниковую В1, содержащую молекулу CD5,

2. костномозговую (обычную) В2, не имеющую СD5-антигена.

Основное отличие СD5-клеток состоит в том, что они в постнатальном периоде остаются потенциально агрессивными в отношении собственных клеток и тканей и могут вырабатывать полиспецифические IgM-аутоантитела, которые участвуют в развитии аутоиммунных патологических процессов.

Субпопуляции В2-клеток:

· предшественники антителообразующих (плазматических) клеток;

· В-клетки памяти (эффекторы вторичных иммунных реакций).

Основные цитокины иммунного ответа

Вещество	Источник	Мишень	Эффекты
ИЛ-1	Макрофаги, В-клетки, NK-клетки	Т-клетки, В-клетки, макрофаги	Активация лимфоцитов и макрофагов, гипертермия, острофазная реакция, усиление клеточной адгезии
ИЛ-2	Т-клетки	В-клетки, Т-клетки, NK-клетки, макрофаги	Активация лимфоцитов и макрофагов, стимуляция секреции лимфокинов
ИЛ-3	Т-клетки	Костномозговые клетки-предшественницы	Пролиферация
ИЛ-4	Т-клетки	В-клетки, макрофаги	Пролиферация лимфоцитов, активация макрофагов, влияние на переключение класса синтезируемых AT: способствует продукции IgGI и IgE, подавляет синтез lgG2 и lgG3
ИЛ-5	Т-клетки	В-клетки, стволовые клетки	Пролиферация, дифференцировка, переключение на синтез IgA, эозинофилия
ИЛ-6	Макрофаги, фибробласты, опухолевые клетки	В-клетки, макрофаги, миелоидные предшественники	Пролиферация, стимуляция секреции Ig, острофазная реакция
ИЛ-7	Клетки стромы	Пре-В-клетки, Т-клетки	Пролиферация
α-ФНО	Макрофаги, Т-клет­ки, NK-клетки	В-клетки, макрофаги, нейтрофилы	Рост и дифференцировка, активация, усиление адгезии, кахексия
γ-ФНО (лимфо-токсин)	Т-клетки	Клетки опухоли	Цитотоксичность
МИФ	Тгзт	Макрофаги	Подавление миграции
МАФ	Тгзт	Макрофаги	Активация
ФХМ	Тгзт	Макрофаги	Стимуляция хемотаксиса
ФИЛ	Тгзт	Нейтрофилы	Ингибирование миграции

Сокращения: МИФ — макрофаг-ингибирующий фактор; МАФ — макрофаг-активирующий фактор; ФХМ — фактор хемотаксиса макрофагов; ФИЛ — фактор, ингибирующий миграцию лейкоцитов; ФНО — фактор некроза опухолей; Тгзт — Т-эффекторы ГЗТ; ЦТЛ — Т-цитотоксические клетки; NK— естественные киллеры; Т-х— Т-хелперы.

Различают следующие (основные) факторы межклеточного взаимодействия:

а ) на поверхности клеток (рецепторы-лиганды ):

· молекулы иммуноглобулинового суперсемейства: Ig, TСR, MHC, CD2,3,4,8, адгезины клеток иммунной системы (ICAM);

· селектины;

· интегрины;

· прочие молекулы (например, CD44).

б) факторыдистанционного взаимодействия:

• цитокины;

• интерфероны.

Адгезины клеток иммунной системы (ICAM) ― CD-молекулы лейкоцитов и эндотелия сосудов, обеспечивающие неспецифическую адгезию между различными клетками и сопутствующую их стимуляцию (костимуляцию).

Селектины ― белки из семейства молекул клеточной адгезии, являются трансмембранными гликопротеинами и состоят из единственной полипептидной цепи.

Интегрины ― главные молекулы, опосредующие взаимодействие клеток с межклеточным веществом (связывают цитоскелет клеток с компонентами межклеточного матрикса).

Взаимодействие клеток в иммунном ответе осуществляется с помощью гуморальных медиаторов ― цитокинов.

Семейства биологически активных пептидов:

· интерлейкины (ИЛ) 1-21;

· колониестимулирующие факторы (CSF);

· факторы некроза опухолей (ФНО);

· хемокины;

· интерфероны.

Хемокины (англ. chemokines) ― семейство цитокинов небольших размер (от 8 до 10 кДа) и с 4 консервативными цистеинами в молекуле, определяющими трехмерную структуру белка. Хемокины способны вызывать хемотаксис чувствительных к ним клеток (отсюда их название хемотаксические цитокины, сокращенно хемокины).

Общая классификация иммунологических методов диагностики

Иммунологическая реакция ― это взаимодействие антигена с антителом, которое определяется специфическим взаимодействием активных центров антитела (паратопа) с эпитопами антигенов.

Общая классификация иммунологических реакций:

· серологические реакции ― реакции между антигенами (Aг) и антителами (Ig) in vitro;

· клеточные реакции с участием иммунокомпетентных клеток;

· аллергические пробы ― выявление гиперчувствительности.

Серологические реакции: цели постановки, общая классификация.

Цели постановки:

а) для идентификации антигена:

· в патологическом материале (экспресс-диагностика);

· в чистой культуре:

1) серологическая идентификация (определение вида);

2) серотипирование (определение серовара);

б) для выявления антител (серодиагностика):

· наличия (качественные реакции);

· количества (нарастание титра ― метод «парных сывороток»).

Общая классификация серологических реакций:

а) простые (2-х компонентные: Аг + Ат):

· реакции агглютинации РА (с корпускулярным антигеном);

· реакции преципитации РП (с растворимым антигеном);

б) сложные (3-х компонентные: Аг + Ат + комплемент);

в) с использованием метки.

Варианты реакции агглютинации и преципитации

Реакция агглютинации:

а) с корпускулярным антигеном:

· прямая:

1) пластинчатая;

2) объемная;

· непрямая:

1) латекс-агглютинация;

2) ко-агглютинация;

3) реакция непрямой гемагглютинации (РНГА) = пассивной гемагглютинации (РПГА).

Реакция преципитации:

а) с растворимым антигеном:

· объемная (например, реакция кольцепреципитации);

· в геле (иммунодиффузия):

1) простая (по Манчини);

2) двойная или встречная (по Оухтерлони);

· реакция нейтрализации токсина антитоксином (РН) (например реакция флокулляции);

· другие варианты:

1) иммуноэлектрофорез;

2) иммуноблотинг.

Сложные серологические реакции (3-х компонентные Аг + Ат + комплемент):

а) видимые:

· иммобилизация;

· иммунного прилипания;

· лизиса (в том числе гемолиза);

б) невидимые:

· реакция связывания комплемента (РСК).

Реакции с использованием метки:

· РИФ ― реакция иммунофлюоресценции;

· ИФА ― иммуноферментный анализ;

· РИА ― радиоиммунный анализ;

· ИЭМ ― иммунная электронная микроскопия.

Антигены. Клеточный иммунный ответ.

Антиген: определение, принцип построения. Эпитоп и его количественный состав. Валентность антигена. Факторы, определяющие степень иммуногенности антигена и их характеристика. Адъюванты. Классификация антигенов. Аутоантигены. Суперантигены

Антигены (Аг) ― генетически чужеродные для организма вещества, которые осуществляют запуск ИС, приводят ее в функционально активное состояние, проявляющееся различными иммунологическими реакциями, направленными на устранение действия антигенов.

Как чужеродная субстанция именно Аг распознается в качестве маркера клеток или молекул, потенциально опасных для организма.

В отношении химической природы антигенами могут быть любые вещества (как вредные, так и безвредные для организма), способные индуцировать иммунный ответ: белки, ЛПС, полисахариды, гликопротеиды, липопротеиды.

В качестве Аг может выступать любое вещество, поступившее в организм из окружающей среды, если оно соединяется с белками организма.

Способностью вызывать развитие иммунного ответа и определять его специфичность обладает фрагмент молекулы Аг (~ 7-15 аминокислотных остатков или 6 моносахаридных остатков) ― эпитоп.

Эпитоп (антигенная детерминанта) ― это участок молекулы Аг, избирательно реагирующий с антигенраспознающими рецепторами и АТ.

Антигенные детерминанты могут быть построены двумя способами:

· они могут содержаться в пределах отдельного сегмента первичной последовательности аминокислот ― последовательные эпитопы;

· могут быть сформированы остатками аминокислот, находящимися на расстоянии друг от друга, при этом они зависят от конформации молекулы Аг — конформационные эпитопы;

· антиген может иметь скрытые эпитопы, которые не распознаются из-за третичной структуры молекулы соединения. Разрушение молекул ведет к проявлению этих антигенных детерминант ― неоантигены.

Количество молекул АТ, связывающих все эпитопы, определяет валентность Аг. Молекула Аг может иметь несколько эпитопов, т.е. может быть поливалентной. Чем сложнее молекула Аг и чем больше у нее эпитопов, тем больше вероятность развития ИО.

Способность Аг вызывать развитие невосприимчивости к инфекционному заболеванию называют иммуногенностью.

Факторы, определяющие степень иммуногенности антигена:

· химическая природа вещества. Высокой иммуногенностью обладают белки и углеводы. Липиды, нуклеиновые кислоты и др. органические вещества слабоиммуногенны и эффективны лишь в составе комплексных соединений;

· доза антигена;

· размер молекулы. С увеличением молекулярной массы полимерных молекул повышается их иммуногенность. Например, при переходе от мономерной формы флагеллина (40 000) к полимерной (20 000 000) титры антител возрастают на два порядка. Размер молекулы имеет значение для:

1) процесса фагоцитирования Аг (крупные лучше фагоцитируются);

2) для повышения валентности Аг;

· конфигурация молекулы. Имеет значение жесткость структуры, повтор структурных элементов;

· коллоидное состояние. Денатурированные белки неиммуногенны;

· генетическая конституция организма (генотип реципиента), поскольку иммуногенность Аг зависит от эффективности процессов обработки, которой он подвергается в организме. Иммуногенность гомологичных белков возрастает по мере увеличения «эволюционного расстояния» между донором и реципиентом белка. В основе повышения иммуногенности лежит увеличение степени различий в первичной структуре белков.

Иммуногенность антигена можно повысить искусственно введением его с адъювантом. Адъювант ― вещество, являющееся неспецифическим стимулятором иммуногенеза и иногда обладающее антигенными свойствами.

Адъювантами могут быть неорганические (гидроксид алюминия, фосфаты алюминия и кальция, хлористый кальций и др.) и органические (агар, масляная кислота, глицерол, протамины и др.) вещества.

Механизм действия адъюванта:

· создание депо препарата в организме;

· стимуляция фагоцитоза;

· митогенное действие − поликлональная стимуляция лимфоцитов.

Классификация антигенов

Антигены условно подразделяютна эндогенные и экзогенные.

А. Эндогенные Аг ― образующиеся внутри организма Аг. Выделяют три основные группы антигенов животных тканей: видовые антигены, антигены эритроцитов и антигены ядерных клеток. Среди них различают изоантигены и аутоантигены.

Изоантигены (isos ― одинаковый, син.: антиген аллогенный, антиген гомологичный, антиген групповой) ― общее название антигенов эритроцитов, лейкоцитов и других клеток, а также плазменных белков особей одного биологического вида, обусловливающих развитие иммунологических реакций при гемотрансфузии, трансплантации чужеродных тканей и определяющих индивидуальную специфичность организма:

1) антигены эритроцитов (общая характеристика):

· относятся к 14 системам (более 100 Аг), располагаются на поверхности эритроцитов;

· являются гликопротеинами;

· наиболее важные ― изогемагглютинины системы АВ0 групп крови;

· у 85% людей на эритроцитах есть резус-Аг (Rh+).

2) антигены ядерных клеток. На лейкоцитах и лимфоцитах крови выявлено целая система антигенов, которые также являются гликопротеинами клеточных мембран. Их называют HLA человеческие лейкоцитарные антигены (составляют МНС, или ГКГС ― главный комплекс гистосовместимости). На практике для определения антигенной структуры ткани донора и реципиента при пересадках органов определяют именно антигены лейкоцитов.

Аутоантигены ― собственные нормальные Аг организма, а также Аг, возникающие под действием различных биологических и физико-химических факторов (патологические аутоантигены), по отношению к которым образуются аутоантитела.

Б. Экзогенные антигены ―Аг, поступающие извне организма.

Экзогенные антигены делятся на Аг инфекционной и неинфекционной природы:

Аг инфекционной природы ― антигены микроорганизмов. Антигенами могут быть бактерии, грибы, простейшие, вирусы, их компоненты ― липополисахариды клеточной стенки, капсулы, жгутики, рибосомы, токсины, ферменты. Особую разновидность микробных антигенов представляют суперантигены и толерогены:

1) суперантигены ― особая группа антигенов бактерий и вирусов, способная вызывать активацию нескольких различных клонов лимфоцитов ― поликлональную активацию, что сопровождается гиперпродукцией цитокинов, апоптозом (запрограммированная гибель) клеток и интоксикацией организма.

К суперантигенам относятся:

· экзотоксины бактерий;

· ряд белковых компонентов микроорганизмов, не подвергающихся переработки;

2) толерогены ― микробные вещества, которые в организме одного индивидуума вызывают иммунную толерантность (подавляют иммунные реакции), а у других индивидуумов действуют как иммуногены.

Аг неинфекционной природы — бытовые антигены, промышленные, лекарственные, пылевые.

Экзогенными антигенами также являются:

· гетерологичные белки,

· чужеродные сыворотка и кровь,

· клетки, ткани, органы и доноров.

Антигены животных по отношению к человеку являются ксеногенными Аг.

По иммунногенности различают полноценные антигены и неполноценные антигены (гаптены).

Полноценные (или полные) антигены (или иммуногены) индуцируют иммунный ответ и являются природными или синтетическими биополимерами. Чаще всего это белки и их комплексные соединения (гликопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды).

Гаптены (неполноценные Аг) — низкомолекулярные вещества, которые в обычных условиях не вызывают иммунную реакцию. К гаптенам относятся лекарственные препараты и большинство химических веществ. Они способны запускать ИО после связывания с белками организма, например с альбумином, а также с белками на поверхности клеток (эритроцитов, лейкоцитов). Выраженный ИО может возникать при введении гаптенов с адъювантами (Аг сорбируется на адьюванте).

Существуют перекрестнореагирующие Аг — Аг, которыемогут реагировать с АТ, выработанными против другого Аг (разные естественные антигены микроорганизмов, растений, животных могут иметь как различные так и общие антигенные детерминанты).

Перекрестные реакции обусловлены наличием разных антигенных детерминант в одной молекуле Аг и одинаковых Аг в составе разных микроорганизмов. Перекрестные реакции играют важную роль в иммунитете и должны учитываться при определении вида микроорганизма по его антигенам (серотипировании). В лабораторной практике перекрестные реакции наблюдаются между антисыворотками к некоторым бактериальным Аг и Аг на клетках организма (на эритроцитах). Такие общие антигены известны как гетерофильные Аг.

Антигены, распознающиеся тимоцитами, называются Т-зависимыми (тимус-зависимыми ), не распознающиеся ими — Т-независимыми (тимус-независимыми).

Т-зависимых Аг намного больше. Они индуцируют разнообразные иммунные процессы. К Т-независимым Аг относятся бактериальные липополисахариды, сложные полисахариды стрептококков, полимеризованные белки жгутиков бактерий. Они индуцируют лишь антителообразование, происходящее без участия Т-клеток.

Антигенпредставляющие молекулы (общая характеристика) Антигенпредставляющие молекулы СD1. Антигены главного комплекса гистосовместимости

Антигенпредставляющие (антигенпрезентирующие) молекулы — молекулы на поверхности антигенпрезентирующих клеток (АПК), ответственные за контакт с Аг:

· главный комплекс гистосовместимости человека (МНС=ГКГС= HLA);

· CD1 (a, b, c, d и e).

Принципы поддержания структурного постоянства организма («антигенной чистоты») основаны на распознавании «своего-чужого». Для этого на поверхности клеток имеются гликопротеиновые рецепторы (Аг), составляющие главный комплекс гистосовместимости ГКГС (МНС, от анг. m ajor h istocompatibility c omplex). У человека эту систему так же обозначают HLA (система h uman l eucocyte a ntigens). При нарушении структуры этих Аг, то есть изменении «своего», иммунная система расценивает их как «чужое».

Гены МНС расположены у человека на 6-й хромосомее, включающей многие миллионы пар оснований, что определяет вариабельность их продуктов (антигенов). Локусы генов I-го класса локализуются в периферическом плече хромосомы, II- и III-го класса — ближе к центромере.

Спектр молекул HLA-системы уникален для каждого организма и определяет его биологи­ческую индивидуальность. Наборы НLA-Аг совпадают только у однояйцевых близнецов.

Выделяют гены и Аг трех классов МНС (НLA).

Гены I класса МНС определяют тканевые Аг. МНС I-Аг представлены на поверхности всех ядросодержащих клеток.

Гены II класса МНС контролируют ответ к тимусзависимым Аг. МНС II - Аг экспрессируются преимущественно на мембранах ИКК (макрофагов, моноцитов, В-лимфоцитов и активированных Т-клеток)

МНС III-Аг на клеточных мембранах не представлены. Они ответственны за синтез белков комплемента (синтез конвертаз).

Молекулы антигенов МНС I и II классов контролируют иммунный ответ:

• сочетанно распознаются поверхностными CD-Aг клеток-мишеней;

• участвуют в реакциях клеточной цитотоксичности, осуществляемой ЦТЛ.

В распознании внеклеточных липидных антигенов участвуют АПК, несущие CD-1 дифференцировочные молекулы. Подобно МНС I класса, все CD1-Аг являются гетеродимерными структурами ~50 кDа (α цепь), ассоциированными с β2 микроглобулином. Выявлено целое семейство генов, кодирующих различные антигены — серологические специфичности CD1a, b, c, e, d. Все CD1 гены локализованы вне системы МНС.

Дата добавления: 2014-01-07