Иммунология изучает реакции системы иммунитета организма в

Иммунология – изучает реакции системы иммунитета организма в ответ на нарушения его гомеостаза Центральные понятия иммунологии: q антигены q антитела q рецепторы q цитокины

Антигены (АГ) – любые вещества, чаще белки или гликопротеиды, которые, попадая в организм, вызывают образование специфических АТ и/или ТКР q Антитела (АТ) – белковые молекулы, иммуноглобулины (Ig), которые образуются В-лимфоцитами и плазмоцитами и специфично взаимодействуют с АГ q

q Рецепторы – макромолекулы на клетках, специфически связывают различные биологически активные вещества (лиганды) q Цитокины – медиаторы межклеточных взаимодействий, обеспечивают взаимосвязь клеток внутри системы иммунитета и с другими системами макроорганизма

Иммунитет – эволюционно обусловленная совокупность реакций взаимодействия между системой иммунитета и биологически активными агентами (АГ), направленные на сохранение гомеостаза Результатом этих реакций могут быть различные феномены иммунитета

Полезные феномены: n Противоинфекционный иммунитет – невосприимчивость организма к конкретным инфекционным агентам - возбудителям заболеваний (микробам, вирусам) n Толерантность – терпимость, неотвечаемость системы иммунитета на эндогенные или экзогенные антигены

Патологические феномены: n Гиперчувствительность – повышенная реакция СИ на антигены-аллергены – приводит к развитию двух видов патологии: аллергии и аутоиммунных процессов n Анергия- отсутствие реакции на антигены (вариант толерантности), обусловлена недостаточностью различных видов иммунитета Основой всех реакций иммунитета является иммунологическая память

Виды иммунитета Видовой иммунитет (конституционный, наследственный) генетически обусловлен особенностями обмена веществ данного вида, не является истинным иммунитетом, так как не осуществляется системой иммунитета

«Неиммунитетная» естественная неспецифическая резистентнсть n Наружные покровы: кожа, слизистые оболочки n Механические факторы: слущивание эпителия, движение ресничек, чихание, кашель, выделение секретов n Химические вещества: соляная, молочная, жирные кислоты, ферменты n Физические барьеры

Естественный врожденный иммунитет (неспецифические естественные факторы иммунитета) Гуморальные факторы: q система комплемента, СРП, лизоцим, интерфероны, цитокины и др. q Естественные АТ- исходно существуют в организме в небольшом количестве против многих бактерий и вирусов

Естественный врожденный иммунитет Клеточные факторы: q Фагоциты (моноциты, макрофаги, полиморфноядерные лейкоциты), которые проявляют свою активность во всех тканях, полостях, могут выходить на поверхность слизистых оболочек и там выполнять защитную функцию

Приобретенный иммунитет возникает в течение жизни каждого индивида: Противоинфекционный: антимикробный (стерильный, нестерильный), антивирусный, антитоксический, антипротозойный Неинфекционный: трансплантационный, репродуктивный, противоопухолевый, аутоиммунитет

Приобретенный иммунитет n Естественный: активный и пассивный n Искусственный: активный и пассивный

Приобретенный иммунитет q Естественный активный иммунитет появляется в результате контакта с возбудителем (после перенесенного заболевания или после скрытого контакта без проявления симптомов болезни) q Естественный пассивный иммунитет возникает в результате передачи от матери к плоду через плаценту (трансплацентарный) или с молоком готовых защитных факторов – лимфоцитов, антител, цитокинов и т. п.

Приобретенный иммунитет q Искусственный активный иммунитет возникает после введения в организм вакцин, которые содержат микроорганизмы или их субстанции – антигены q Искусственный пассивный иммунитет создается после введения в организм готовых антител или иммунных клеток

Неинфекционный иммунитет: Трансплантационный - возникает при пересадке органов и тканей от донора к реципиенту, при переливании крови и иммунизации лейкоцитами Обусловлен наличием на поверхности лейкоцитов индивидуального набора молекул системы HLA Набор этих молекул идентичен только у однояйцовых близнецов

Репродуктивный иммунитет Иммунитет в системе "мать-плод" Это совокупность реакций матери на АГ плода, так как он отличается по ним из-за генов, полученных от отца n Толерантность матери поддерживается за счет местной системы иммунитета плаценты, которая формирует иммуносупрессивные факторы

Выживаемость плода обеспечивают: q особая организация тканей между матерью и плодом (трофобласт и др. ) q защитное влияние АТ против АГ плода q блокирующее действие комплексов АГ-АТ q супрессивное влияние на клетки СИ матери белков и гормонов плаценты, возникших при беременности q супрессивное действие лимфоцитов плода q блокирующие АТ у беременных против HLADR

Противоопухолевый иммунитет направлен против АГ опухолевых клеток: естественный неспецифический: q естественные киллеры q активированные макрофаги и гранулоциты q ФНОα, -интерферон q тромбоциты (медиаторы, цитотоксины)

Противоопухолевый иммунитет приобретенный специфический: q лизис комплементом опухолевых клеток, покрытых АТ (в основном в крови) q лизис лейкоцитами опухолевых клеток, покрытых АТ, а также их фагоцитоз q лизис специфическими Т-киллерами q антипролиферативное действие специфическими В-лимфоцитов

Факторы неэффективности противоопухолевого иммунитета q скорость размножения опухолевых клеток выше, чем скорость формирования эффекторов иммунитета q лейкоциты, связавшие противоопухолевые АТ, взаимодействуют не с мембранами опухолевых клеток, а с растворимыми опухолевыми АГ

Опухоль выделяет: q цитокины, подавляющие иммунный ответ и экспрессию HLA молекул, блокирующие активность цитотоксических лимфоцитов q толерогенные дозы АГ q молекулы, индуцирующие апоптоз лимфоцитов q связывает АТ через Fc-рецепторы

Аутоиммунитет Это реакции СИ на собственные АГ (белки, липопротеиды, гликопротеиды) Обусловлены нарушением распознавания «своих» молекул, которые воспринимаются системой иммунитета как «чужие» и разрушаются

Система иммунитета (СИ) – совокупность молекул, клеток, тканей и органов, осуществляющих иммунные реакции n n n Лимфоидная система : Т- и В-лимфоциты, которые образуют специфические факторы иммунитета (АТ и ТКР к АГ) Система естественных киллерных клеток (ЕКК) Система АПК: дендритные клетки, клетки Лангерганса, интердигитирующие клетки и др.

n n n Система гранулоцитов (нейтрофилы, базофилы и тучные клетки, эозинофилы) Система мононуклеарных фагоцитов (моноциты, макрофаги тканей и органов) Гуморальные факторы неспецифического естественного иммунитета: лизоцим, СРБ, интерфероны, фибронектин, β-лизины, лектины и др. Система комплемента Система тромбоцитов

Центральные органы СИ – красный костный мозг и тимус Периферические – лимфоциты крови, лимфатические узлы, селезенка, миндалины, лимфоидная ткань кишечника (пейеровы бляшки, солитарные фолликулы, лимфоидные образования аппендикса и др. ), бронхоассоциированная лимфоидная ткань, лимфоидные образования кожи, печени

Цитокины и интерлейкины Дифференцировка и взаимодействие клеток СИ между собой, а также с клетками других систем организма, осуществляется с помощью регуляторных молекул – цитокинов Цитокины – медиаторы межклеточного взаимодействия, активируют все звенья самой СИ и влияют на различные органы и ткани

Общие свойства цитокинов Гликопротеины с молекулярной массой 15 -25 к. Д q Действуют ауто- и паракринно, это короткодистантные молекулы q Действуют в минимальных концентрациях q Имеют соответствующие специфические рецепторы на мембране клеток q Передают сигнал после взаимодействия с рецептором клетки на ее генетический аппарат q При этом изменяется экспрессия клеточных белков с изменением функции клетки (напр. , выделяются другие цитокины) q

Классификация цитокинов Интерлейкины (ИЛ) q Интерфероны (ИНФ) q Факторы некроза опухоли (ФНО) q Колониестимулирующие факторы q Факторы роста q Хемокины q

Интерлейкины Это цитокины, которые выделяются преимущественно клетками СИ – факторы межлейкоцитарного взаимодействия n ИЛ-1 выделяется макрофагами, пироген (вызывает повышение температуры), стимулирует и активирует стволовые клетки, Т -лимфоциты, нейтрофилы, участвует в развитии воспаления

ИЛ-2 выделяется Т-хелперами (Тх1) , стимулирует пролиферацию и дифференцировку Т- и В-лимфоцитов, ЕКК, моноцитов n ИЛ-3 - основной гемопоэтический фактор, стимулирует пролиферацию и дифференцировку ранних предшественников гемопоэза n ИЛ-4 – первый фактор роста В-лимфоцитов, стимулирует их пролиферацию на раннем этапе дифференцировки, выделяется Тх2 n

n ИЛ-5 стимулирует созревание эозинофилов, базофилов и синтез иммуноглобулинов Влимфоцитами, вырабатывается Тл под влиянием АГ n ИЛ-6 – выделяется Тл, макрофагами и многими клетками вне системы иммунитета, стимулирует созревание B-лимфоцитов в плазматические клетки (второй фактор роста В-лимфоцитов), активирует воспаление

n ИЛ-7 – лимфопоэтический фактор, активирует пролиферацию предшественников лимфоцитов n ИЛ-8 – регулятор хемотаксиса нейтрофилов и Т-клеток (хемокин); секретируется Т-клетками, моноцитами, эндотелием

n ИЛ-10 – выделяется Т-лимфоцитами (Тх2 и регуляторными Тх3 – Tr), подавляет выделение провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, ФНО и др. ) n ИЛ-12, ИЛ-18 – продуцируются моноцитами и макрофагами, стимулируют Тх1 и продукцию ими -интерферона

ИЛ-17 – выделяется Тх17, - мощный провоспалительный цитокин, - по действию напоминает -интерферон, - стимулирует выработку ИЛ-1, ФНО , хемокинов, - является медиатором ПЧЗТ и деструкции клеток n

Провоспалительные цитокины: ИЛ -1, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-12, ИЛ-17, ИЛ-18, ИНФ- , ФНО и др. Противоспалительные цитокины: ИЛ 4, ИЛ-10, ИЛ-13, ИЛ-25 и др. ) Регуляторы гемопоэза: ИЛ-3, ИЛ-7, колониестимулирующие факторы, факторы роста

Молекулы дифференцировки клеток системы иммунитета – CD-антигены В процессе дифференцировки на мембранах клеток СИ появляются макромолекулы, соответствующие определенной стадии развития клеток – CD-антигены (clusters of differentiation – кластеры дифференцировки)

q q CD 1 –общий АГ тимоцитов CD 2 – общий маркер всех Т-клеток, обладает способностью связывать эритроциты барана ( РОК ) СD 3 – есть на мембранах всех зрелых Тлимфоцитов, обеспечивает передачу сигнала от ТКР в цитоплазму CD 4 – маркер Т-хелперов, рецептор для ВИЧ, участвует в распознавании АГ, ассоциированных с молекулами HLA II

CD 8 – маркер Т- цитотоксических лимфоцитов (Т-киллеров), участвует в распознавании АГ, ассоциированных с молекулами HLA I q CD 14 – есть на моноцитах-макрофагах, гранулоцитах, это рецептор для комплексов ЛПС с ЛПС-связывающим белком Активация фагоцитов через CD 14 приводит к интенсивному выделению провоспалительных цитокинов q

q CD 16 – несут нейтрофилы, ЕКК, моноциты q CD 19 -22 – маркеры В-лимфоцитов q CD 34 – имеют все предшественники гемопоэза q CD 95 – есть на тимоцитах, активированных Тл и Вл, рецептор апоптоза клеток

Toll-like рецепторы Распознают типовые структурные компоненты или «Молекулярные образы патогенов» , которые сходны у разных групп патогенных и непатогенных микроорганизмов

q TLR-1 связывает липопептиды различных групп бактерий q TLR-2 взаимодействует с липотейхоевыми кислотами большинства грам(+)бактерий, липопротеинами боррелий, трепонем, микобактерий туберкулеза, компонентами клеточных стенок нейссерий, листерий, грибов

q TLR-3 связывается с двухцепочечной РНК, что является важным для эффективного противовирусного иммунитета q TLR-4 реагирует с ЛПС грам(-) бактерий, а также с белками теплового шока q TLR-5 взаимодействует с бактериальным флагеллином (Н-АГ бактерий) q TLR-9 связывается с бактериальными ДНК

Функции системы TLR Усиление экспрессии костимуляторных молекул (КСМ) на АПК Без костимуляции Т-лимфоциты переходят в состояние неотвечаемости (анергии) к данному АГ q Перенаправление ИО либо по клеточному, либо по гуморальному пути, т. к. активация АПК через разные TLR ведет к продукции разных цитокинов q

q Разный цитокиновый профиль стимулирует превращение Тх0 либо в Тх1, либо в Тх2 q Активация Тх1 приводит к развитию клеточного воспалении q Активация Тх2 направляет иммунный ответ по гуморальному пути, обеспечивая синтез АТ

Функции TLR n Активация АПК через TLR 4 ведет к продукции провоспалительных цитокинов ( ИЛ 1, ИЛ 12, ИЛ 18), стимулируя переход Тх0 в Тх1 с развитием клеточных иммунных реакций и воспаления

Функции TLR n Активация АПК через TLR 2 ведет к синтезу регуляторных цитокинов ( ИЛ 4, ИЛ 10, ИЛ 13, ) стимулируя переход Тх0 в Тх2 с активацией гуморального иммунитета и продукцией АТ

Дифференцировка Т-лимфоцитов n ГСК ЛСК про Тл (CD 34, CD 7) Антигеннезависимая дифференцировка n тимус пре Тл (CD 2, ) пре Тл ( ТКР, в цитоплазме – CD 3) n Незрелые двойные позитивные Тл (на мембране ТКР+ CD 3, CD 4 и CD 8) n апоптоз аутореактивных Тл, потеря или CD 4, или CD 8 n Тх CD 4, Тц CD 8 – миграция в периферические лимфоидные органы

Антигензависимая дифференцировка Тх0 Тх1 ( ИЛ 2, -интерферон) - клеточный иммунитет n Тх0 Тх2 ( ИЛ 4, ИЛ 5, ИЛ 10, ИЛ 13) - гуморальный иммунитет n Тх0 Тх3 ( CD 25, ИЛ 10, белок скурфин) – супрессия иммунного ответа n Тх0 Тх17 ( ИЛ 17 ) – антимикробный, антигрибковый иммунитет на слизистых n Тц Т-киллеры (перфорин) n Т- памяти (CD 45, CD 45 RO) n

Основные субпопуляции: q Т 0 (нулевые, тимические, «наивные» , незрелые) q Т-цитотоксические q Т-хелперы (Тх1, Тх2, Тх3, Тх17) q Т-памяти В норме у человека Т-лимфоциты составляют 60% (50 -75%) всех лимфоцитов крови

Т-клеточный рецептор

ТКР у Т-х и Т-ц одинаковы по строению Тх распознают комплексы АГ+HLA II, причем АГ в виде пептида 12 -25 аминокислотных остатков Тц распознают комплексы АГ+HLA I, АГ в виде пептида 8 -11 аминокислотных остатков Различие обусловлено участием CD 4 у Тх и CD 8 у Тц

Дифференцировка В-лимфоцитов Процесс созревания стимулируется цитокинами: ИЛ-3, ИЛ-7, ИЛ-4 Антигеннезависимая дифференцировка n ГСК (CD 34) ЛСК про Вл ( CD 19, пептиды Ig , Ig ) n Большой пре В-л (содержит внутриклеточно цепь µ, CD 20 -21, 72) n Малый пре В-л (поверхностный Ig. M) n Незрелый В-л (ВКР = п. Ig. M+Ig , Ig )

n п. Ig. M может взаимодействовать с АГ n Ig и Ig - передают сигнал в клетку n Зрелый В-л (ВКР, Ig. D – маркер зрелых В- лимфоцитов) n Субпопуляции Вл несут также Ig. G, Ig. A, Ig. E на мембране Антигензависимая дифференцировка Вл РБТЛ плазмоциты синтез Ig=АТ

n дифференцировочные АГ В-лимфоцитов: СD 19, 20, 22, 40, 72, рецепторы к эритроцитам мыши, к Fс-фрагменту Ig. G, к С 3 компоненту комплемента и др. Субпопуляции: В 1 (СД 5) и В 2 В норме в крови у человека содержится 18 -30% В-л от общего числа лимфоцитов

Проточная цитометрия Основана на регистрации флюоресценции и светорассеяния от каждой отдельной клетки в клеточной суспензии n Суспензия клеток под давлением подается в проточную ячейку, где за счет разности давлений между образцом и обтекающей жидкостью находясь в ламинарном потоке жидкости, клетки выстраиваются в цепочку друг за другом (гидродинамическое фокусирование) n

n Клетки одна за другой проходят через лазерный луч, а высокочувствительные детекторы, расположенные вокруг проточной ячейки, регистрируют флюоресценцию и рассеянное лазерное излучение каждой клетки n Полученный сигнал передается в компьютер, обрабатывается, и данные отображаются в виде различных графиков и гистограмм

Прямое светорассеяние (малоугловое) n Детектор регистрирует излучение лазера, которое рассеивается под углами 2 -19 градусов n Интенсивность рассеянного под малым углом света пропорциональна размеру клетки n Более крупные клетки рассеивают свет сильнее мелких

Боковое светорассеяние n n Внутреннее содержимое клеток оптически неоднородно Луч лазера, проходя сквозь клетку, многократно преломляется и рассеивается во все стороны Регистрация этого излучения позволяет судить о соотношение ядро-цитоплазма, наличие гранул, других внутриклеточных включений Комбинация бокового и прямого светорассеяния позволяет судить о морфологии клетки в целом, выделять различные популяции клеток (лимфоциты, моноциты, гранулоциты) для дальнейшего анализа

Регистрация флюоресценции Система состоит из комплекса светофильтров и фотоумножителей, которые регистрирует излучение в диапазоне длины волны соответствующего флюорохрома n Основными типами таких красителей являются флюоресцентные метки моноклональных АТ ( FITC и др. ) для определения мембранных АГ клетки (напр. , СД-АГ) n Есть красители для оценки жизнеспособности клеток , для нуклеиновых кислот и т. д. n

n Полученные данные обрабатываются компьютером и отображаются в виде одномерных гистограмм или двух- и трехмерных точечных графиков n Анализ данных позволяет определить количество клеток, оценить интенсивность флюоресценции (т. е. плотность того или иного маркера на поверхности клетки) n В некоторых случаях при помощи проточного цитометра можно определить абсолютное число клеток в исследуемом образце

Сортировка клеток n В проточном цитометре, оборудованном системой для сортировке клеток, проточная ячейка закреплена на пьезокристалле n При подаче на него напряжения кристалл вместе с ячейкой совершает колебания с заданной частотой, в результате чего струя жидкости с клетками разбивается на отдельные капли

Сортировка клеток n Проходя сквозь заряжающее кольцо, капля может приобретать положительный или отрицательный заряд в зависимости от того, какая клетка содержится внутри капли n Пролетая мимо отклоняющих пластин капля с клеткой притягивается к ним, выходит из основного потока и попадает в пробирку

Преимущества сортинга на П Ц n высокая чистота получаемой популяции клеток (до 99. 9% позитивных клеток в отсортированной фракции) n возможность сортировать клетки по любым параметрам n позволяет отсортировать любое количество клеток, вплоть до единичных, что незаменимо в технологиях клонирования

Иммуноглобулины (Ig) n большое семейство белков, которые синтезируются В-л и плазмоцитами n при электрофорезе образуют фракцию γ-глобулинов n находятся в сыворотке крови n часть Ig связана с клетками

Структура Ig n 2 тяжелые (H – heavy) полипептидные цепи n 2 легкие (L – light) полипептидные цепи n между собою L и H цепи соединены дисульфидными связями Тяжелые цепи определяют класс Ig: γ - Ig. G, - Ig. A, - Ig. M, - Ig. D, - Ig. E

n В цепях Ig различают константные (c) и вариабельные (v) участки n Участки цепей, замкнутые в виде глобул - домены n Гипервариабельные домены L и H цепей формируют активный центр АТ для взаимодействия с АГ – паратоп

n Между СН 1 и СН 2 доменами тяжелой цепи локализуется подвижный участок Ig - «шарнир» , чувствительный к протеолитическим ферментам n Под действием папаина молекула иммуноглобулина расщепляется на два Fab-фрагмента и Fc-фрагмент

Функции Fc-фрагмента n CН 2 домен Fc-фрагмента активирует комплемент по классическому пути (после образования комплекса АГ+АТ) n СH 3 домен может связываться с Fc- рецепторами на лейкоцитах и других клетках

Свойства иммуноглобулинов n Ig. G составляют основную массу иммуноглобулинов сыворотки крови (75 -85%) – 10 г/л (8 -12 г/л) n Передаются от матери к плоду через плаценту n АТ Ig. G появляются в большом количестве при вторичном иммунном ответе

n Ig. М – пентамер, в сыворотке крови в среднем – 1 г/л (0. 8 -1. 5 г/л) n АТ Ig. M синтезируются в организме при первичном иммунном ответе

n Ig. А в крови присутствуют в виде мономеров (от 1, 5 до 3 г/л), а в секретах в форме димеров и тримеров n Секреторные АТ Ig. A (s. Ig. A) формируют местный иммунитет: - препятствуют адгезии м/о к эпителию слизистых оболочек, - опсонируют микробные клетки, - усиливают фагоцитоз

n Ig. D содержатся в сыворотке крови в концентрации 0, 03 -0, 04 г/л n Служат рецепторами зрелых В- лимфоцитов n Количество Ig. D увеличивается при некоторых вирусных инфекциях

n Ig. Е содержится у здоровых людей в сыворотке крови в концентрации около 0, 00005 г/л или от 0 до 100 МЕ/мл (1 МЕ ~ 2, 4 нг) n Количество АТ при аллергии Ig. Е увеличивается

Антитела n Это Ig любого из 5 классов, специфично взаимодействующие с АГ n Естественные АТ находятся в организме без предварительного введения АГ (иммунизации) n Иммунные АТ накапливаются и выявляются в сыворотке крови после предварительной иммунизации АГ

Механизмы действия антител n нейтрализация активных центров токсинов n образование комплекса АГ-АТ, который активирует комплемент с последующим лизисом клетки

n опсонизация объектов фагоцитоза (усиление фагоцитоза) n связывание с Fc-рецепторами лейкоцитов, которые приобретают способность специфично взаимодействовать с АГ ("вооружающий" эффект АТ)

n антирецепторные АТ, связываясь с соответствующим рецептором, блокируют или стимулируют функцию клетки n АТ обладают собственной медленной ферментативной активностью и могут расщеплять некоторые субстраты (абзимная активность)

n Бивалентные полные АТ (обычно Ig. G) имеют 2 активных центра n Моновалентные неполные АТ, у которых только один активный центр из-за пространственной блокировки второго центра

n Сила связывания (сродство) одного активного центра АТ с эпитопом АГ- аффинность n Прочность связывания всей молекулы АТ с АГ- авидность Наибольшей авидностью обладают Ig. M (пентамеры)

n Поликлональные АТ сыворотки представляют собой смесь Ig различных классов n Моноклональные АТ - разработаны на основе гибридомной технологии - моноспецифичны - направлены к одному эпитопу АГ

Получение моноклональных АТ n Иммунизация мышей антигеном n Из селезенки иммунизированных мышей получают суспензию клеток, среди которых есть антителообразующие Влимфоциты

n Проводят слияние этих антителообразующих В-клеток с Вклетками мышиной опухоли – плазмоцитомы ( «бессмертные» клетки) n Образуются гибридные клетки, которые: - способны синтезировать специфические АТ (как иммунные В-лимфоциты) - становятся долгоживущими ( как клетки плазмоцитомы)

n Их культивируют в специальной среде, в которой не растут обычные негибридные клетки n Из смеси гибридных клеток выделяют по 1 клетке, помещают в лунки с жидкой питательной средой и размножают (клонируют) n Выявляют клон, синтезирующий АТ, специфичные к единственному эпитопу изучаемого АГ и размножают его

Применение моноклональных АТ n Выявление АГ бактерий и вирусов n Выявление клеточных маркеров (CD) n Выявление гормонов, медиаторов и др. n Лечение ( инфликсимаб – моноклональные АТ, блокирующие действие ФНО и тем самым подавляющие местное и системное воспаление)

Генетические основы разнообразия АТ и ТКР H и L цепи Ig кодируются несколькими генными сегментами, расположенными в разных хромосомах. В ДНК половых клеток они разобщены и объединяются непосредственно в Вл и плазмоцитах n Вариабельные участки L цепей кодируются V -сегментами (несколько сотен вариантов) и Jсегментами n Вариабельные участки Н цепей кодируются V, D, J-генными сегментами n

n Каждый такой сегмент формируется из нескольких участков ДНК n При объединении фрагментов генома в единую последовательность ДНК происходят множественные рекомбинации и мутации, т. е. количество вариантов нарастает

n Разнообразие АТ увеличивается и при последовательном переключении классов Ig (Ig. M и Ig. D на Ig. G, A и т. д. ), продуцируемых одной клеткой n Разнообразие АТ продолжает увеличиваться и после контакта СИ с АГ, что связано с постоянными мутациями ДНК, таким образом в организме предсуществуют миллиарды вариантов Ig (также происходит и с ТКР)

Антигены (АГ) - любые простые или сложные вещества, которые при попадании в организм вызывают иммунную реакцию и способны специфично взаимодействовать с продуктами этой реакции: АТ и ТКР

Основные свойства АГ: Иммуногенность – способность АГ индуцировать в организме иммунную реакцию Специфичность – способность взаимодействовать только с комплементарными ему АТ и/или ТКР Высокая молекулярная масса (более 10000 дальтон) – полноценные АГ (белки и их комплексные соединения) Поливалентность - на 1 молекуле полноценного АГ может быть 10 -20 и более эпитопов

Иммуногенность обусловлена сложностью пространственной структуры молекулы (боковые радикалы, разветвленные цепи и т. п. ) Эпитоп (антигенная детерминанта ) участок молекулы АГ, взаимодействующий с одним активным центром АТ (паратопом) или ТКР

Гаптены - низкомолекулярные вещества, в обычных условиях не вызывают иммунную реакцию Способны запускать иммунный ответ после связывания с белками организма В результате образуются АТ, способные взаимодействовать с гаптеном

Аллергены – АГ или гаптены, которые при повторном попадании в организм вызывают аллергическую реакцию Все АГ и гаптены могут быть аллергенами

Т-зависимые АГ- запускают иммунный ответ с участием Тлимфоцитов (белки) Т-независимые АГ- запускают иммунный ответ и синтез АТ В -клетками без Т-лимфоцитов (высокополимерные полисахариды, ЛПС и др. )

Экзогенные и эндогенные АГ Экзогенные АГ попадают в организм из внешней среды Среди них различают - инфекционные - неинфекционные

Инфекционные АГ- антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших, токсины, ферменты - группоспецифические (у разных видов одного рода или семейства) - видоспецифические (у различных представителей одного вида) - типоспецифические (определяют серологические варианты - серовары, антигеновары внутри одного вида)

По локализации: О-АГ Н-АГ К-АГ О-АГ - полисахарид, входит в состав к л е т о ч ной стенки бактерий, является частью ЛПС у грам(-) бактерий, термостабилен По О-АГ различают много сероваров у бактерий одного вида

Строение ЛПС Центральная часть ЛПС – полисахарид, состоит из остатков 2 кето-3 -дезоксиоктоната, галактозы, глюкозы, гептозы и Nацетилглюкозамина С одной стороны к этому ядру присоединен липид А, а с другой – Оспецифические олигосахаридные цепочки из 3 -4 сахаров

Липид А - неспецифический иммуностимулятор, токсичен ЛПС - эндотоксин и пироген В небольших дозах активирует макрофаги с выделением ИЛ 1, ФНО и др. цитокинов В больших дозах угнетает фагоцитоз, вызывает нарушение функции сердечнососудистой системы, тромбозы, эндотоксический шок

Н-АГ входит в состав жгутиков, состоит из белка флагеллина, термолабилен К-АГ - гетерогенная группа поверхностных капсульных АГ бактерий, содержат обычно кислые полисахариды Варианты К-антигена: A, B, L у кишечной палочки, Vi – у сальмонелл

Протективные антигены Это совокупность антигенных детерминант (эпитопов), которые вызывают наиболее сильный иммунный ответ, что предохраняет организм от повторной инфекции данным возбудителем

Антигенная мимикрия - сходство в строении АГ бактерий, человека, животных Гемолитические стрептококки группы А содержат АГ, общие с АГ эндокарда и клубочков почек человека Вызывают образование АТ, перекрестно реагирующих с клетками человека, что приводит к развитию ревматизма и постстрептококкового гломерулонефрита

У возбудителя сифилиса есть фосфолипиды, сходные по строению с кардиолипидным АГ сердца животных и человека Поэтому кардиолипиновый АГ из сердца животных используют для выявления АТ к возбудителю сифилиса (реакция Вассермана)

Суперантигены - в небольших дозах вызывают поликлональную активацию и пролиферацию большого числа Тлимфоцитов ( более 20%, обычные АГ- 0, 01%) При этом вырабатывается много цитокинов, вызывающих воспаление и повреждение тканей Суперантигены: энтеротоксины, эксфолиатины, холероген и др.

НЕИНФЕКЦИОННЫЕ АНТИГЕНЫ АГ растений, лекарственные препараты, химические, природные и синтетические вещества, антигены животных и человека

АГ животных по отношению к человеку являются ксеногенными АГ, отличающие одного индивидуума от другого, называют аллогенными или изоантигенами К аллогенным АГ относятся АГ эритроцитов и лейкоцитов (HLAсистема) и др.

Антигены эритроцитов На поверхности эритроцитов имеется более 100 антигенов, относящихся к 14 системам Наиболее важными являются изогемагглютиногены системы А В 0 групп крови и резус-АГ (Rh+)

Антигены лейкоцитов HLA (Human Leucocyte Antigens) контролируются генами 6 хромосомы (главным комплексом гистосовместимости) - обусловливают несовместимость тканей при трансплантации - участвуют в распознавании АГ - участвуют в межклеточных взаимодействиях - являются маркерами «своего» - определяют предрасположенность к заболеваниям

Молекулы HLA I класса – гетеродимеры, состоят из двух цепей Легкая цепь – 2 -микроглобулин Тяжелая цепь имеет три домена ( 1, 2, 3), гидрофобный участок, фиксирующий цепь в мембране, и концевой участок в цитоплазме HLA I класса есть на всех ядросодержащих клетках маркеры «своего» Гены HLA I класса представлены тремя локусами: HLA-A, HLA-B, HLA-C

Молекулы HLA II класса состоят из двух полипептидных цепей: и . Обе цепи имеют по два домена ( 1, 2 и 1, 2), закрепленные в клеточной мембране дополнительным участком HLA II класса экспрессированы на В-л, макрофагах, активированных Т-л Гены, контролирующие HLA II класса, имеют три локуса : HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP HLA II класса участвуют в распознавании чужеродных АГ

Эндогенные АГ - собственные аутологичные молекулы (ауто. АГ), вызывающие активацию системы иммунитета - естественные первичные (нормальная ткань хрусталика глаза, нервная ткань и др. ) - приобретенные вторичные (продукты повреждения тканей микробами, вирусами, ожоговые, лучевые, холодовые АГ)

По тканевой и клеточной принадлежности - Стромальные (АГ эластических, коллагеновых и других волокон) - Клеточные (мембранные, цитоплазматические, ядерные и т. д. ) - Внеклеточные аутоантигены (антигены межтканевой жидкости и др. )

Система мононуклеарных фагоцитов q Моноциты крови q Макрофаги печени (клетки Купфера) q Мезангиальные клетки q Альвеолярные макрофаги q Глиальные макрофаги q Остеокласты q Макрофаги соединительной ткани и др.

Молекулярные маркеры моноцитов и макрофагов q CD 14 – рецептор для ЛПС связывающего белка q рецепторы для Fc-фрагмента Ig. G q рецепторы к цитокинам q интегрины (CD 11 a/CD 18) q Toll-like рецепторы

Функции макрофагов: 1. фагоцитоз 2. распознавание и представление (презентация) антигенов 3. секреция медиаторов системы иммунитета (монокинов)

Стадии фагоцитоза - хемотаксис - адгезия - эндоцитоз (поглощение) - переваривание - удаление продуктов фагоцитоза

Хемотаксис - движение макрофагов к объекту фагоцитоза по градиенту концентрации хемотаксических факторов (бактериальных компонентов, интерлейкинов (IL-8) и т. д. )

Адгезия реализуется двумя механизмами: иммунным и неиммунным Неиммунный фагоцитоз осуществляется за счет связывания АГ на поверхности макрофага В иммунном фагоцитозе участвуют рецепторы макрофагов к иммуноглобулинам (опсонинам)

В связывании могут участвовать самые разнообразные молекулы и рецепторы: - Лектины микробных клеток - Лектины фагоцитарных клеток (рецепторы комплемента CR 3 и CR 4, маннансвязывающий белок, интегрины и др. ) - Компоненты комплемента - Fc-рецепторы - Toll-like рецепторы и др.

Эндоцитоз (поглощение) - инвагинация мембраны фагоцита - обволакивание объекта фагоцитоза - образование фагосомы - слияние фагосомы с лизосомами и образование фаголизосомы

Переваривание Кислородзависимые механизмы (образование активных форм кислорода: Н 2 О 2, оксидаза, миелопероксидаза и др. ) Кислороднезависимые механизмы

Кислородзависимые бактерицидные механизмы образование активных форм кислорода (АФК) через гексозомонофосфатный шунт «дыхательный взрыв»

Кислороднезависимые механизмы: Ферменты-гидролазы - катепсины, лизоцим, глюкуронидаза и т. д. Катионные антибиотикоподобные белки - дефензимы вызывают образование ионных каналов в мембране микробной клетки Метаболиты азота - образование токсичного для бактерий и опухолевых клеток оксида азота NO(II) Дополнительные антимикробные механизмы - после слияния лизосом содержимое фаголизосомы временно подщелачивается, после чего р. Н падает (подкисление)

Завершенный фагоцитоз - полное переваривание и гибель бактериальной клетки Незавершенный фагоцитоз – бактерии остаются жизнеспособными Механизмы: - микобактерии туберкулеза и токсоплазмы препятствуют слиянию фагосом с лизосомами - гонококки, стафилококки и стрептококки устойчивы к действию лизосомальных ферментов - риккетсии и хламидии могут долго персистировать в цитоплазме вне фаголизосомы

Судьба нейтрофила после фагоцитоза - гибель n Апоптоз – строго регулируемый ответ для предотвращения попадания содержимого клетки в межклеточное пространство n Некроз – разрушение внешней мембраны лейкоцита, но оболочка ядра сохраняется n Нетоз – образование внеклеточных сетевых ловушек

Нетоз n Происходит распад ядерной оболочки n Компоненты ядра и гранул смешиваются n Образуются поры в ЦПМ, через которые наружу выходят ДНК и антимикробные ферменты нейтрофила

Нетоз Таким образом, нейтрофилы после активации n n n выбрасывают во внеклеточное пространство сетеподобные структуры, в состав которых входят: ДНК, гистоны Продукты респираторного взрыва Ферменты гранул Результат: изоляция, ограничение и уничтожение бактерий и грибковых патогенов

Представление (презентация) АГ В результате фагоцитоза и переваривания АГ образуется большое количество низкомолекулярных антигенных фрагментов (процессинг) Часть из них в виде пептидов перемещается на поверхность макрофага

Экзоантигены - пептиды длиной 12 -25 аминокислот связываются с HLA 2 класса (HLA-DR, HLA-DP, HLA-DQ). Только после этого они взаимодействуют с Тх Таким образом, макрофаги представляют переработанный антиген Т-хелперам в комплексе со своими HLA (1 -й сигнал)

Секреция медиаторов иммунной системы 2 -ой сигнал для активации Тх - выделение макрофагами ИЛ 1 - монокина с многообразным биологическим и пирогенным действием Кроме этого, макрофаги выделяют и другие медиаторы: ИЛ-6, 8, 12, 18, ФНО , простагландины, лейкотриены, и интерфероны, факторы комплемента, ферменты и др.

ДРУГИЕ АПК n Клетки Лангерганса из кожи мигрируют в паракортикальные области регионарных лимфоузлов. Там они взаимодействуют с Тклетками и представляют собой уже интердигитирующие (переплетенные) клетки. Такая миграция обеспечивает доставку АГ из кожи и слизистых оболочек к Т-хелперам в лимфоузлах n Фолликулярные дендритные (разветвленные) клетки, презентируют антигены В-лимфоцитам

СИСТЕМА ГРАНУЛОЦИТОВ В нее входят нейтрофилы, базофилы и эозинофилы (микрофаги) Все они происходят из ГСК через ряд предшественников под влиянием гранулоцитарно-макрофагальных колониестимулирующих факторов

Нейтрофилы составляют 47 -72% всех лейкоцитов (2. 5 - 4. 5 х109/л) Средний срок жизни нейтрофилов 7 -9 часов В цитоплазме есть 2 основных типа гранул – азурофильные первичные и специфические вторичные

Азурофильные гранулы содержат -глюкуронидазу, катепсины, кислые и нейтральные протеиназы, миелопероксидазу В специфических гранулах находятся коллагеназа, лизоцим, лактоферрин и др.

Основные маркеры на нейтрофилах : СД 14, CD 16, CD 32 , СD 64 рецепторы к С 1 q, С 3 b, С 5 а компонентам комплемента много адгезинов, интегрины, хемокиновые рецепторы и др.

Базофилы участвуют в аллергических реакциях На поверхности базофилов есть Fc рецепторы, связывающие Ig. E В гранулах содержится большое количество медиаторов аллергии (гистамин, серотонин, фактор активации тромбоцитов, простагландины, лейкотриены, факторы хемотаксиса, гепарин и др. ) В крови в норме присутствует 0 -1% клеток

Эозинофилы играют большую роль в противопаразитарном иммунитете и аллергии В крови 1 -6%, созревают под действием ИЛ-5 В гранулах содержится основной белок - цитотоксин, повреждающий паразитов и собственные клетки организма При активации эозинофилов из гранул высвобождается большое количество медиаторов аллергических реакций Есть рецепторы для С 4, С 3 b компонентов комплемента, для Fс-фрагментов Ig. G, Ig. E

Характеристика системы макрофагов и гранулоцитов 1. Определяют количество лейкоцитов в крови 2. Оценивают поглотительную и переваривающую активность фагоцитов: К взвеси лейкоцитов добавляют взвесь микроорганизмов. Готовят 3 пробы, инкубируют при 370 С 1 -ю пробу 30 мин, 2 -ю - 60 мин, 3 -ю - 90 мин. Делают мазки, высушивают их, фиксируют и окрашивают по Романовскому-Гимзе

Определяют фагоцитарный индекс и фагоцитарное число Фагоцитарный индекс - это среднее количество частиц или микроорганизмов в одном фагоците (норма 3 -12) Фагоцитарное число - это количество фагоцитов, участвующих в фагоцитозе (норма - 60 -80%)

Оценка показателей фагоцитоза В норме через 90 мин фагоцитарный индекс должен быть ниже, чем через 30 мин и 60 мин. в связи с перевариванием микробов. При нарушении переваривания он не меняется Переваривание микробов оценивают - посев лизатов лейкоцитов на питательные среды - подсчет выросших колоний

НСТ-тест Метаболическую активность - «дыхательный взрыв» определяют после окраски лейкоцитов раствором нитросинего тетразолия Под влиянием активных форм кислорода НСТ превращается в нерастворимый формазан, который выпадает в цитоплазме в виде глыбок голубого цвета В норме таких лейкоцитов 15 -18%, при инфекциях их число увеличивается до 40% и более

С помощью моноклональных АТ определяют АГ фагоцитов (СD 14, СD 11, СD 18, HLA-DR и др. ) Выявляют рецепторы к С 3 компоненту комплемента, к иммуноглобулинам и др. Оценивают спонтанную и направленную миграцию (хемотаксис) Определяют способность секретировать цитокины (ИЛ-1, -ФНО и др. ) и их уровень в крови

Система комплемента n сложная система ферментативных и рецепторных белков сыворотки крови (более 20) n активация системы комплемента - цепная ферментативная реакция, при которой каждый предыдущий компонент активирует последующие за счет их ферментативного расщепления

Система комплемента n Белки классического пути активации системы комплемента называются компонентами и называются обозначаются буквой C (C 1, С 2, С 3 и т. д. ) обозначаются буквой C ( n Белки альтернативного пути активации называются факторами и обозначаются большими латинскими буквами (B, H и т. д. ) Все они образуются в печени и секретируются макрофагами

n n n При активации компонентов комплемента обычно образуется 2 фрагмента Больший фрагмент обозначается малой латинской буквой «b» (напр. , С 3 b), является активным, продолжает каскад расщепления Меньшие фрагменты в дальнейшей активации комплемента обычно не участвуют (кроме С 2 а), обладают многообразными биологическими функциями Они обозначаются малой латинской буквой «а» (например, С 3 а) Комплексы активированных компонентов обозначаются сверху чертой

Среди регуляторных белков различают естественный С 1 -ингибитор, который тормозит спонтанную активацию C 1 q компонента n При дефиците С 1 ингибитора возникает наследственный ангионевротический отек (отек Квинке) n Фактор DAF или ускоряет деградацию С 3 b компонента на мембранах собственных клеток организма, предотвращая их лизис n Альтернативный путь активации блокируется факторами Н, I и т. д. n

Пути активации системы комплемента Классический (запускается комплексом АГ-АТ в присутствии катионов Ca и Mg обычно на поверхности клетки-мишени ) n Лектиновый (похож на классический, но активируется лектинами бактерий, например МСБ, С-реактивным белком, фибронектином и т. д. ) n Альтернативный (запускается ЛПС клеточной стенки бактерий (эндотоксинами), агрегированными Ig, лекарственными препаратами и т. д. ) n

Функции системы комплемента n Лизис клеток-мишеней (бактериальных, зараженных вирусом, опухолевых) n Опсонизация, т. е. усиление фагоцитоза через рецепторы к комплементу (например, CD 35) n Участие в воспалении, хемотаксисе и аллергических реакциях n Растворение иммунных комплексов, что препятствует их отложению в тканях

ДИНАМИКА ИММУННОГО ОТВЕТА

Неспецифические защитные реакции (гуморальные) n Активация комплемента по альтернативному пути через С 3 -компонент n Белки острой фазы воспаления (СРП, фибронектин и др) препятствуют адгезии , микробной инвазии и стимулируют лектиновый путь активации комплемента n Естественные АТ

Неспецифические защитные реакции (клеточные) n Фагоцитоз микробных клеток нейтрофилами и макрофагами n Действие естественных киллеров - ЕКК (перфорин, АЗКЦ)

Специфические защитные реакции на Тнезависимые АГ n Такие АГ– высокомолекулярные чужеродные структуры, имеют выраженный заряд ((полисахариды бактерий) n Способны связать не менее 2 -х молекул Ig. М или Ig. D на поверхности В-лимфоцита n Это - условие для дифференцировки и превращения В-л в плазмоциты n Синтезируются АТ класса Ig. М

Специфические защитные реакции на Т -зависимые АГ n Процессинг и презентация АГ n Индуктивная фаза с активацией Т-хелперов 1 и 2 типов n Эффекторная фаза

АПК (дендритные) клетки представляют АГ для Т-х АПК играют центральную роль в перенаправлении ИО по клеточному или гуморальному пути Это связано со взаимодействием АГ с Toll-like рецепторами на АПК

Молекулярный образ патогена

Функция TLR Активация АПК/ДК через TLR 4 ведет к продукции провоспалительных цитокинов ( IL 1, IL 12, IL 18, ФНО-α) Стимулирует переход Tх 0 в Tх 1 с активацией клеточных иммунных реакций и воспаления

Функция TLR Активация АПК/ДК через TLR 2 ведет к синтезу регуляторных цитокинов (IL 4, IL 10, IL 13), стимулируя переход Tх0 в Tх2 с активацией гуморального иммунитета и продукцией АТ Этот путь стимулируется также антигенпредставляющими В-л Кроме того, активация через TLR усиливает экспрессию костимуляторных молекул

Для активации Т-х необходимы 3 сигнала: n Презентация АГ в комплексе с HLA-II n Экспрессия костимулирующих молекул n Определенный набор цитокинов

Ag AПК/ДК

АПК/B cell

T-цитотокс.

Т-х 1 синтезируют -интерферон, IL 2 и -ФНО -INF стимулирует макрофаги, которые усиливают продукцию IL 1, IL 12 и IL 18 Это ведет к дальнейшей стимуляции Tх1 с синтезом -INF (положительная обратная связь)

Т-х 2 синтезируют IL 4, IL 10 и др. IL 4 активирует В-лимфоциты, стимулирует их бласттрансформацию в плазмоциты. Они начинают секретировать АТ всех классов – гуморальный иммунный ответ IL 10 угнетает клеточные воспалительные реакции

Эффекторная фаза n Активация фагоцитов и фагоцитоз n Цитотоксическое действие Т-киллеров и NK-клеток n Бласттрансформация В-лимфоцитов, образование плазмоцитов, синтез АТ

Основные стадии и механизмы иммунного цитолиза n Распознавание мишени и активация CD 8+ цитотоксического лимфоцита n Летальный удар с выделением перфорина, гранзимов, активацией апоптоза через CD 95 n Лизис клетки-мишени

Естественное угнетение ИО n Цитокины действуют только аутокринно и паракринно n Синтезируются в пикомолярных концентрациях n Цитокины взаимно угнетают друга: ИЛ 10 подавляет все цитокины, ИЛ-12 блокирует цитокины Тх2 (гуморальный ИО), ИЛ 4 блокирует Тх1 (клеточный ИО)

Естественное угнетение ИО n Смена костимулирующмх молекул приводит к торможению клеточного деления n Начинается апоптоз актвированных клеток n Идиотип – антиидиотипическая регуляция

Первичный иммунный ответ: n Развивается после латентного периода (3 -5 дней) n Образуются АТ класса Ig. M (на 2 -3 день) n К концу 2 -й недели образуются АТ Ig. G n Одновременно в пролиферацию вступают специфические Т-л n Затихает через 2 -3 недели с образованием клеток памяти

Вторичный иммунный ответ: n Быстро развивается после повторного контакта с АГ (на 1 -3 день) n Резко увеличивается количество АТ класса Ig. G. Аффинность и авидность АТ высокая n Максимальная быстрая активация всех Т- клеточных субпопуляций