МИКРОБИОЛОГИЯ И ВИРУСОЛОГИЯ Лекция 16 Инфекционная

МИКРОБИОЛОГИЯ И ВИРУСОЛОГИЯ Лекция 16 Инфекционная иммунология (Ч 2) • Автор профессор Е. И. Еременко 1

Иммунная система • А. Иммунная система — совокупность органов, тканей и клеток, обеспечивающих клеточно генети ч еское постоянство организма. Принципы поддержания структурного постоянства (или антигенной чистоты) основываются на распознавании «своего чужого» и во многом обусловлены системой генов и гликопротеинов — продуктов их экспрессии — главный комплекс гистосовместимости (МНС major histocompatibility complex). В многих случаях происходит распознавание изменённого «своего» , что расценивается иммунной системой как «чужое» . • 1. Органы системы. Выделяют центральные (костный мозг, вилочковая железа и лимфоидная ткань кишечника) и периферические (селезёнка, лимфатические узлы и скопления лимфоидной ткани в собственном слое слизистых оболочек кишечного типа) органы. • а. Центральные органы осуществляют образование и созревание иммунокомпетентных клеток. • б. Периферические органы иммунной системы обеспечивают адекватный иммунный ответ на антигенную стимуляцию «обработку» Аг его распознавание и клональную пролиферацию лимфоцитов ( Аг , зависимая дифференцировка). 2

Иммунная система Органы иммунной системы человека 3

Антигены • 2. Иммунный ответ вызывают Аг (термин предложил Детр Дойч, 1899). • а. Антигены — вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, клеточных, состояние иммунологической толерантности, индуцирование иммунологической памяти и др. ). • б. Иммуногенность и антигенность. Свойства Аг определяет их иммуногенность — способность индуцировать иммунный ответ — и антигенность — способность Аг изби рательно реагировать со специфичными к нему AT или Аг распознающими рецепторами лимфоцитов. 4

Антигены • (1) Эпитоп (антигенная детерминанта) — фрагмент молекулы (молекул) Аг (локализующийся внутри или на поверхности молекулы), индуцирующий иммунный ответ и определяющий его специфичность; антигенная детерминанта избирательно реагирует с Аг распознающими рецепторами и/или AT. • (а) Структура многих Аг детерминант известна. Например, в полипептидной последовательности эпитопом может быть фрагмент из 7 8 аминокислотных остатков, но свойство антигенности дополнительно и облигатно определяет пространственная конфигурация фрагмента. • (б) Моноклональные AT специфически распознают собственные Аг детерминанты и связываются с ними. Каждое моноклональное AT распознаёт только одну Аг детерминанту. • (в) Поликлональные AT (например, антисыворотки), как правило, распознают несколько Аг детерминант в составе Аг. 5

Антигены • Б. Многообразие понятия «антиген» . Аг разделяют на полные ( иммуногенные ), всегда проявляющие антигенные свойства, и неполные (гаптены), неиммуногенные. • 1. Гаптены обладают антигенностью, но не иммуногенны. Гаптены могут стать иммуногенными при связывании с носителем шлеппером (Сакс), обладающим собственной иммуногенностью. Например, хром и никель, связываясь с белками кожи, способны вызвать аллер гический контактный дерматит, развивающийся при повторных соприкосновениях кожи хромированными или с никелированными предметами. • а. Простые гаптены представлены дисахарами и простыми органическими соединениями. • б. Комплексные (преципитирующие) гаптены — полипептиды, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты. 6

Антигены • 2. Природа Аг. Аг могут быть белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты в комбинации между собой или липидами. Наибольшей иммуногенностью обладают белковые Аг, например, все бактериальные токсины, вирусная нейраминидаза и гемолизины, сывороточные белки (исключением являются казеин и фибриноген). • а. Экзогенные Аг подвергаются эндоцитозу и расщеплению в Аг представляющих клетках; затем фрагмент Аг , содержащий Аг детерминанту в комплексе с молекулой класса II МНС, транспортируется к плазматической мембране Аг представляющей клетки, встраивается в неё и предъявляется CD 4+ Т лимфоцитам. • б. Эндогенные Аг — продукты собственных клеток организма. Чаще всего это вирусные белки, синтезируемые вирусинфицированными клетками хозяина, и аномальные белки опухолевых клеток. Их Аг детерминанты предъявляются CD 8 + Т лимфоцитам в комплексе с молекулой класса I МНС. 7

Антигены • 3. Гетерогенные Аг. Аг, характеризующиеся наличием общих Аг детерминант между тканями организмов разных таксономических групп, называют гетерогенными, или перекрёстно реагирующими. • а. Аг Форссманна характерный представитель перекрёстно реагирующих Аг, выявлен в эритроцитах кошек, собак, овец и почке морских свинок. • б. Rh система эритроцитов. У человека типичные перекрёстные Аг Rh Ar т. к. их агглютинируют AT к эритроцитам обезьян Maca с cus rhesus. , Известны также общие Аг эритроцитов человека и палочки чумы, вирусов оспы и гриппа. • в. Групповые Аг крови — сильные иммуногены; обнаружены на мембране эритроцитов и других клеток. Поскольку человек обладает естественными AT (изогемагглютинины) к групповым Аг крови, последние приобретают свойства сильных трансплантаци онных Аг. Поэтому перед трансплантацией и гемотрансфузией необходимо определить группы крови донора и реципиента. Выделяют 4 антигенных фенотипа (группы крови) системы АВО: А, В, АВ и 0. Фенотипические варианты обусловлены различными ком бинациями аллелей. Ген АВ 0 имеет 3 аллеля А, В и 0 ; аллели А и В — доминантные. Лица групп А и В могут быть либо гомозиготами (АА, ВВ), либо гетерозиготами (А 0, В 0). Носители группы крови 0 — гомозиготы (00). 8 Носители группы крови АВ —гетерозиготы (АВ).

Антигены • г. Наличие перекрёстных Аг способно блокировать системы, распознающие чужеродные структуры. • Клеточно и тканеспецифические Аг. Многие ткани организма человека имеют большое количество собственных Аг. Их идентификация позволяет дифференцировать клетки различных тканей и определять изменения в клетках, претерпеваемые ими при дифференцировке , включая атипичную (например, трансформированных клеток). • 5. Опухолевые Аг. Нормальный набор клеточных Аг может изменяться в результате злокачественной трансформации, что приводит к экспрессии на мембранах клеток аномальных Аг. Их обозначают как опухолевые Аг (или онкоантигены); их выявление один из важных методов диагностики болезней злокачественного роста. • 6. Вирусспецифические Аг. Изменение набора мембранных Аг является весьма характерной особенностью вирусных инфекций; при заражении вирусом клетки начинают экспрессировать вирусспецифические Аг. • 7. Аутоантигены. Некоторые Аг при определённых условиях способны проявлять аутоантигенные свойства и индуцировать синтез аутоантител. Утрата толерантности к ним способна привести к развитию аутоиммунных реакций. 9

Иммунная система • В. Главный комплекс совместимости тканей (МНС, англ. Major Histocompatibility Complex). Спектр молекул МНС уникален для каждого организма и определяет его биологическую индивидуальность, что позволяет отличать «своё» ( гистосовместимое ) от «чужого» (несовместимого). Принято выделять гены и Аг 3 классов МНС. Молекулы I и II классов контролируют иммунный ответ: молекулы I и II классов сочетанно распознаются поверхностными клеточными дифференцировочными CD Ar и участвуют в реакциях клеточной цитотоксичности , осуществляемой цитотоксическими Т лимфоцитами (ЦТЛ). • 1. Гены I класса определяют тканевые Аг ; Аг класса I МНС представлены на поверхности всех ядросодержащих клеток. • Молекулы МНС I класса взаимодействуют с молекулой CD 8, экспрессируемой на мембране предшественников ЦТЛ. 10

Иммунная система • 2. Гены II класса контролируют ответ к тимусзависимым Аг: Аг II класса экспрессированы преимущественно на мембране иммунокомпетентных клеток, включая макрофаги, моноциты, В лимфоциты и активированные Т клетки; • а. Молекулы МНС II класса взаимодействуют с молекулой CD 4, экспрессируемой на мембране Т хелпера, что вызывает выделение лимфокинов , стимулирующих пролиферацию и созревание предшественников ЦТЛ и плазматических клеток. • б. Молекулы II класса участвуют в представлении Аг Т клеткам макрофагами и во взаимодействии между Т и В лимфоцитами • 3. Гены III класса кодируют отдельные компоненты системы комплемента. • Г. Клетки иммунной системы подразделяют на лимфоциты, макрофаги, дендритные клетки и так называемую третью популяцию клеток. По функциональным свойствам все иммунокомпетентные клетки разделяют на эффекторные и регуляторные; все взаимодействия клеток иммунной системы регулируют цитокины , известные как медиаторы иммунного ответа. 11

Клетки иммунной системы Основные субпопуляции клеток, участвующих в иммунных реакциях Тип клеток Поверхностные маркеры Свойства Т лимфоциты CD*3 (зрелые Т клетки) Участвуют в клеточных иммунных реакциях Т хелперы/индукторы CD 3; CD 4; TCR** αβ; Распознают Аг в комплексе с CD 28; CD 29; CD 45 RO молекулой II класса МНС***; стимулируют дифференцировку В клеток и цитотоксических Т лимфоцитов; активируют макрофаги Цитотоксические Т лимфоциты CD 8; CD 3; TCR αβ; CD 1 lb Распознают Аг в комплексе с молекулой I класса МНС; уничтожают клетки, экспрессирующие Аг γδ Т клетки CD 3 Предположительно взаимодействуют с микробными Аг на уровне эпителия Т супрессоры CD 3; CD 8; CD 3; TCR αβ; Ингибируют активность CD 1 lb иммунокомпетентных клеток * — кластер дифференцировки **— мембранный гликопротеиновый рецептор Т клеток ***— 12 главный комплекс гистосовместимости

Иммунная система Основные субпопуляции клеток, участвующих в иммунных реакциях Тип клеток Поверхностные маркеры Свойства В лимфоциты Молекулы Ig Распознают Аг, дифференцируют в плазматические клетки; могут участвовать в представлении Аг Большие зернистые CD 28 Предшественники Т лимфоциты цитотоксических лимфоцитов К клетки Fc рецепторы к молекулам Ig Проявляют антителозависимую цитотоксичность NK клетки (естественные Не имеют основных Проявляют киллеры) маркёров; отсюда 0 клетки антителонезависимую цитотоксичность Макрофаги Fc , СЗ рецепторы, молекулы Поглощают и убивают II класса МНС и прочие микроорганизмы и опухолевые рецепторы, позволяющие клетки; «перерабатывают» Аг и взаимодействовать с представляют его различными объектами иммунокомпетентным клеткам; секретируют интерлейкин 1 Дендритные клетки Fc , СЗ рецепторы, молекулы Представление Аг II класса МНС 13

Иммунная система цитокины Основные цитокины, принимающие участие в иммунном ответе Цитокин Источник Мишень Эффекты ИЛ 1 Макрофаги, В клетки, Т клетки, В клетки, Активация NK клетки макрофаги лимфоцитов и макрофагов, гипертермия, острофазная реакция*, усиление клеточной адгезии ИЛ 2 Т клетки В клетки, Т х, NK Активация клетки, макрофаги лимфоцитов и макрофагов, стимуляция секреции лимфокинов ИЛ 3 Т клетки Стволовые клетки Пролиферация 14

Иммунная система Основные цитокины, принимающие участие в иммунном ответе Цитокин Источник Мишень Эффекты ИЛ 4 Т клетки В клетки, макрофаги Пролиферация лимфоцитов, активация макрофагов, влияние на переключение класса синтезируемых AT: способствует продукции Ig. Gl и Ig. E подавляет синтез Ig. G 2 и Ig. G 3 ИЛ 5 Т клетки В клетки, стволовые Пролиферация, клетки дифференцировка, переключение на синтез Ig. A, эозинофилия ИЛ 6 Макрофаги, фибробласты, В клетки, макрофаги, Пролиферация, опухолевые клетки миелоидные стимуляция секреции Ig, предшественники острофазная реакция ИЛ 7 Клетки стромы Пре В клетки, Т клетки Пролиферация ИЛ 8 Сосудистый эндотелий Нейтрофилы Подавление адгезии лейкоцитов 15

Иммунная система Основные цитокины, принимающие участие в иммунном ответе Цитокин Источник Мишень Эффекты ИЛ 9 Т клетки, тучные клетки Пролиферация ИЛ 10 Т клетки Пролиферация ГМ КСФ Т клетки, моноциты Стволовые клетки, Пролиферация, моноциты, гранулоциты дифференцировка α ФНО Макрофаги, В клетки, макрофаги, Рост и Т клетки, нейтрофилы дифференцировка, NK клетки активация, усиление адгезии, кахексия β ФНО (лимфотоксин Т клетки Клетки опухоли Цитотоксичность МИФ Тгзт Макрофаги Подавление миграции МАФ Тгзт Макрофаги Активация ФХМ Тгзт Макрофаги Стимуляция хемотаксиса ФП Тгзт Лимфоциты Перенос клеточно опосредованного иммунитета ФИЛ Тгзт Нейтрофилы Ингибирование миграции Перфорин ЦТЛ Клетки опухоли, клетки Лизис трансплантата 16

Иммунная система Основные цитокины, принимающие участие в иммунном ответе Цитокин Источник Мишень Эффекты ИФН Лейкоциты Клетки организма Торможение репликации вирусов ИФН Фибробласты Клетки организма Торможение репликации вирусов ИФН Т клетки Макрофаги, NK клетки и Активация, торможение другие клетки репликации вирусов Примечание. ГМ КСФ — гранулоцитарно моноцитарный колониестимулирующий фактор; ИЛ — интерлейкин; ИФН — интерферон; МИФ — макрофагингибирующий фактор; МАФ — макрофагактивирующий фактор; ФХМ — фактор хемотаксиса макрофагов; ФП — фактор переноса; ФИЛ — фактор, ингибирующий миграцию лейкоцитов; ФНО — фактор некроза опухоли; Тгзт — Т эффекторы гиперчувствительности замедленного типа; ЦТЛ — Т цитотоксические клетки; NK — естественные киллеры; Т х — Т хелперы. * Острофазная реакция — связанное с острым воспалением увеличение сывороточной концентрации определённых белков (С реактивного белка, амилоида А, гаптоглобина, церулоплазмина, компонентов комплемента 17

Клетки иммунной системы 1. Лимфоциты. В организме лимфоциты постоянно рециркулируют между зонами скопления лимфоидной ткани. Распределение лимфоцитов в лимфоидных органах (лимфатических узлов, селезёнки, тимуса и т. д. ) и их миграция по кровеносному и лимфатическому руслу строго упорядочены и отражают функцию отдельных клеток. Лимфоциты имеют одинаковую морфологию при световой микроскопии, но их ультраструктура, функции, поверхностно клеточные маркёры и индивидуальное (клональное) развитие и судьба различны. Все лимфоциты происходят из единой костномозговой стволовой клетки, но различные популяции лимфоцитов и других клеток крови развиваются под влиянием разных дифференцирующих сигналов. По наличию поверхностных маркёров лимфоциты разделяют на функционально различные популяции и субпопуляции. 18

Клетки иммунной системы Основными являются Т и В популяции лимфоцитов; Т лимфоциты (thymus зависимые) проходят первичную дифференцировку в вилочковой железе (тимусе), В лимфоциты (bursa зависимые) — в лимфоидной ткани кишечника, являющейся аналогом сумки (бурсы) Фабрициуса у птиц. а. Т клетки (1) Локализация. В физиологических условиях Т клетки располагаются периартериолярно в белой пульпе селезёнки и во внутреннем кортикальном слое (паракортикальная зона) лимфатического узла. (2) Функции. Только Т клетки распознают Аг, предварительно переработанный (процесс сированный) и представленный на поверхности Аг представляющих клеток; они ответственны за реализацию клеточных иммунных реакций, а также помогают В лимфоцитам реагировать на Аг при реализации гуморальных иммунных реакций. 19

Клетки иммунной системы (1) Регуляция созревания (а) Гормоны тимуса. Пре Т клетки (тимоциты) созревают в вилочковой железе; их дифференцировку регулируют взаимодействия с эпителиальными (позитивная селекция тимоцитов) и дендритными (негативная селекция тимоцитов) клетками стромы тимуса и гормоноподобными полипептидными факторами, секретируемыми эпителиальными клетками тимуса (например, 1 тимозин, тимопоэтины I и II, тимулин). По видимому, роль гормонов тимуса сводится преимущественно к подготовке претимоцитов к миграции в тимус и обеспечению дозревания Т клеток, мигрирующих из вилочковой железы на периферию. Введение гормонов тимуса животным, не имеющим вилочковой железы, не вызывает формирования популяции функционально активных Т клеток, что свидетельствует о решающем значении стромального микроокружения тимуса для дифференцировки тимоцитов. (б) Активация. Для активации Т клеток необходимо два сигнала от макрофагов. Первый сигнал — представление Аг, второй — синтез и секреция ИЛ 1. Последний стимулирует синтез ИЛ 2, в сочетании с другими интерлейкинами поддерживающего активацию Т клеток. Клетки, секретирующие ИЛ 2, увеличивают экспрессию рецепторов к ИЛ 2 (CD 25), т. е. ИЛ 2 действует как аутокринный фактор. 20

Клетки иммунной системы (4) Маркёры (5) (а) CD маркёры. При дифференцировке Т лимфоциты приобретают определённый набор мембранных маркёров, т. е. фенотип, идентифицируемый серологически (CD 11, CD 6, CD 4 и CD 8); после того как зрелые клетки покидают тимус, они экспрессируют CD 4 или CD 8, а также CD 3. При некоторых иммунодефицитах обнаруживают нарушения нормального содержания клеток с тем или иным маркёром (например, СD 4+ клеток при СПИДе). Т клетки разделяют на субпопуляции в соответствии с их функцией и профилем мембранных маркёров, в частности CD Aг). (б) Рецептор Т клеток. Т клетки распознают и отвечают на Аг с помощью двух типов мембранных гликопротеинов Т клеточных рецепторов, а также CD 3. Т клеточный рецептор гетеродимер, содержащий цепи (примерно 98% всех Т клеток) или цепи (около 1, 5 2%клеток) с молекулярной массой около 40 50 к. Д. Т клеточный рецептор входит в суперсемейство Ig подобных молекул клеточной поверхности, участвующих в реакциях распознавания. Механизмы трансмембранной передачи сигнала остаются неизвестными; предположительно они обусловлены CD 3, нековалентно связанными с Т рецепторами. 21

Клетки иммунной системы (4) Субпопуляции Т клеток обнаружены у человека и мыши; вероятно, существуют также у других видов. (а) Tl клетки опосредуют функции, связанные с цитотоксичностью и местными воспалительными реакциями; также содействуют развитию Т супрессоров, реакциям гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) и синтезу Ig. G 2 a. T 1 клетки секретируют преимущественно га интерферон (γ ИФН), а также ИЛ 2, ИЛ 3, фактор некроза опухолей (ФНО α) и лимфотоксин (ФНО β). γ ИФН стимулирует экспрессию Fc рецепторов макрофагов, таким образом усиливая АТ зависимую клеточную цитотоксичность , и регулирует функцию Т 2 клеток. (б) Т 2 лимфоциты переключают им ответ на синтез Ig. E (атопия), Ig. A и Ig. Gl; также секретируют ИЛ 3, ИЛ 4, ИЛ 5, ИЛ 6 и ИЛ 10. Они содействуют пролиферации эозинофилов (ИЛ 5) и тучных клеток (ИЛ 3 и ИЛ 4, действующие синергично). ИЛ 4, ИЛ 5, ИЛ 6 стимулируют синтез AT; ИЛ 4 также содействует переключению класса синтезируемых AT на Ig. E. Т 1 и Т 2 субпопуляции взаимно подавляют функциональную активность. 22

Клетки иммунной системы (4) Секретируемый Т 1 клетками γ ИФН ингибирует созревание Т 2 клеток и отменяет стимулирующее действие ИЛ 4 (продукт Т 2 клеток) на синтез Ig. E и Ig. Gl. ИЛ 10, секретируемый Т 2 клетками, подавляет созревание Т 1 клеток и синтез Tl цитокинов. (5) CD 4 + Т лимфоциты (Т хелперы, или Т помощники) специфически распознают Аг ; некоторые (Т В хелперы) взаимодействуют с макрофагами и В клетками в индуктивной фазе гуморального иммунного ответа. (6) CD 4 + Т лимфоциты индукторы также распознают Аг. противоположность CD 4 + Т клеткам, действующим преимущественно на В лимфоциты, CD 4 + Т лимфоциты индукторы активируют хелперные , супрессорные и цитотоксические субпопуляции I Т клеток и макрофаги. Отношение CD 4+/ CD 8+ клеток один из параметров оценки иммунного статуса; в нормальных условиях отношение CD 4+/ CD 8+ больше 1 и отражает доминирующее влияние стимулирующих факторов на иммунный ответ. При некоторых иммунодепрессивных состояниях отношение может быть обратным (<1), указывая на преимущественное влияние супрессорных эффектов, лежащих в основе иммунодепрессии (например, СПИДом). 23

Клетки иммунной системы (8) Цитотоксические Т лимфоциты (ЦТЛ) экспрессируют мембранные маркёры CD и CD 3, лизируют клетки мишени, 8 несущие чужеродные или видоизменённые аутоантигены (например, клетки опухолей, аллографтов и инфицированные аутоклетки , экспрессирующие вирусные Аг ). В большинстве случаев ЦТЛ распознаёт чужеродный эпитоп вирусного или опухолевого Аг в комплексе с молекулой I класса МНС в плазматической мембране клетки мишени. Эпитоп и белок I класса МНС должны быть гомологичны молекулам, первоначально индуцировавшим функцию ЦТЛ. Таким образом, для индукции цитотоксических свойств клетку предшественник активируют два сигнала. (9) Первый сигнал включает взаимодействие между двумя комплексами: поверхностным CD 8 лимфоцитом икомплексом эпитоп молекула I класса МНС на Аг представляющей клетке. 24

Клетки иммунной системы (8) Второй сигнал — интерлейкины , секретируемые близлежащими макрофагами и Т клетками. Т лимфоцит играет стержневую роль в стимуляции ЦТЛ в качестве источника необхо димых цитокинов , усиливающих их пролиферацию и созревание до функционально активных ЦТЛ. Механизм убийства клеток (реализация цитотоксического эффекта) реализуется через перфорины , встраивающиеся в мембрану чужеродной или транс формированной клетки, образуя в ней «дыру» , что приводит к необратимому и гибельному выравниванию ионного состава между цитоплазмой и внешней средой. (9) CD 8 + Т супрессоры регулируют интенсивность иммунного ответа, подавляя активность С D 4 + клеток; предотвращают раз аутоиммунных реакций, защищают организм от нежелательных последствий иммунной реакции, чрезмерного воспаления и аутоагрессии . Т супрессоры обеспечивают толерантност (невосприимчивость) матери к отцовским Аг, представленным на клетках плода, что даёт возможность выживать чужеродному в иммунологическом отношении плоду в организме матери. 25

Клетки иммунной системы (8) Клетки дифференцируются из предшественников в результате стимуляции Аг , обычно не связанным с молекулой МНС. По видимому, активация супрессоров находится вне контроля МНС, и представления Аг макрофагом может не требоваться. Кажется, что Аг спосо бен непосредственно активировать клетки. Неизвестно, требует ли активация Т супрессоров секреции растворимых факторов Аг представляющими клетками. Эффектов ни ИЛ 1, ни ИЛ 2 недостаточно для индукции Т супрессоров. Аутоантигены могут стимулировать развитие ауторегуляторных Т супрессоров. Чужеродные Аг в неиммуногенной форме или в очень высокой концентрации также способны индуцировать специфическую супрессорную активность клеток. После распознавания Аг зрелые лимфоциты препятствуют развитию иммунного ответа, действуя непосредственно на клетки или секретируя супрессорные факторы. Поскольку часть из них обладает специфичностью к эпитопу , предполагают, что это Т клеточные рецепторы, освобождаемые Т супрессорным лимфоцитом со своей мембраны. Т супрессоры могут участвовать в подавлении аутоиммунных реакций. 26

Клетки иммунной системы (8) Различные субпопуляции лимфоцитов имеют супрессорные функции. Например, ЦТЛ способны уничтожать Аг представляющие клетки, экспрессирующие гомологичные эпитопы на мембране, Т 1 и Т 2 субпопуляции также обладают взаимной супрессирующей активностью. (9) CD 4 + Т эффекторные клетки гиперчувствительност замедленноготипа (Тгзт CD 4 + лимфоциты) рестригированы по МНС II класса и опосредуют реакцию гиперчувствительности замедленного типа. Для активации Тгзт при помощи Аг необходимо два сигнала, аналогичных таковым для Т хелперов. (10) Т клетки иммунологической памяти индуцируются при первичном иммунном ответе; клетки специфически распознают Аг и участвуют во вторичном иммунном ответе. Большинство клеток памяти имеет функции Т клеток, экспрессирует CD 4 молекулы и рестригировано по молекулам II класса МНС. 27

Клетки иммунной системы (8) В лимфоциты. Существует несколько подтипов В клеток. Все они под действием антигенной стимуляции дифференцируются в плазматические клетки, синтезирующие AT. Соответственно основная функция В лимфоцитов — эффекторное участие в гуморальных иммунных реакциях. (9) (1) Происхождение. Из красного костного мозга пре В клетки мигрируют в тимус независимые зоны лимфоидных органов. Так, в физиологических условиях в селезёнке В лимфоциты располагаются в краевой зоне белой пульпы, в лимфатических узлах — в наружной зоне кортикального слоя, где они формируют зародышевые центры фолликулов. Детерминирующие судьбу и дифференцировку этих иммунокомпетентных клеток сигналы поступают из красного костного мозга, стромальных клеток и других клеток иммунной системы. На периферии (вне костного мозга) эти клетки приобретают характерные для них поверхностно клеточные маркёры. Продолжительность жизни В лимфоцитов различна от многих лет (В клетки памяти) до несколь ких недель (клоны плазматических клеток). 28

Клетки иммунной системы (8) Маркёры (9) (а) Мембранные Ig. В лимфоциты несут на своей поверхности встроенные в плазматическую мембрану молекулы Ig; при этом клетки одного клона (быстро формирующегося в результате серии последовательных делений потомства одной клетки) экспрессируют молекулы Ig только одного идиотипа , поэтому все они моноклональные . Ar связывающий участок мембра Ig клеточный Аг распознающий рецептор. (10) (б) Другие маркёры. Помимо мембранных Ig, В лимфоцит несёт другие маркёры: рецепторы Fc фрагмента Ig (например, Fc RII), CD 10 (на незрелых В клетках), CD 19, CD 20, CD 21, CD CD 23 (вероятно, участвуют в клеточной активации), рецепторы к СЗb и C 3 d, молекулы I и II классов МНС. (11) (3) Клоны плазматических клеток. При соответствующей стимуляции некоторые В лимфоциты дифференцируются в плазматические клетки, интенсивно синтезирующие и сек ретирую щ ие AT. Для формирования клонов необходимо минимально два сигнала: 29

Клетки иммунной системы (8) (а) первый сигнал — взаимодействие Аг мембранный Ig. M В лимфоцита; (9) (б) второй сигнал (Т клеточный) требует контакта между Т и В лимфоцитами и в основном обеспечивается растворимыми факторами. Т клетки могут помогать только В лимфоцитам, экспрессирующим идентичные детерминанты II класса МНС, т. е. подобный ответ рестригирован по МНС. Другими словами, активация В лимфоцитов требует представления эпитопа в контексте молекул II класса МНС, которые распознаются Т клетками. (10) (4) Характер Аг. Большинство Аг , индуцирующих синтез AT ( тимус зависимые Аг ), для индукции иммунного ответа требует участия Т клеток. Тимус независимые Аг (например, ЛПС бактериальных стенок, высокомолекулярные синтетические полимеры) способны стимулировать синтез AT без помощи Т клеток. 30

Клетки иммунной системы (8) Макрофаги фагоцитирующие мононуклеарные клетки, поглощающие микроорганизмы и другие чужеродные агенты, играют важную роль в индукции регуляции иммунного ответа. Другими словами, макрофаги Аг процессирующие и Аг — представляющиеклетки , и фагоцитоз может рассматриваться как видимое отражение этих иммунологических функций. (9) а. Происхождение. Макрофаги происходят (через стадии промоноцита и моноцита) из стволовой кроветворной клетки красного костного мозга. Циркулирующие в крови макро фаги моноциты; клетки, мигрировавшие в ткани, обозначают как гистиоциты , или тканевые макрофаги. Увеличение их количества в периферической крови(моноцитоз) или в очаге воспаления обусловлено поступлением клеток из красного костного мозга. Возможно, тканевые макрофаги разных систем (перитонеальные, альвеолярные) и, вне сомнения, клетки микроглии отдельные клеточные подтипы макрофагов. 31

Клетки иммунной системы (8) б. Механизмы уничтожения микроорганизмов (в том числе механизмы процессинга Аг ) внутри макрофага зависят от действия литических ферментов лизосом , а также токсичных метаболитов кислорода. Фагоцитарные механизмы переваривания близки к не специфической микробоцидной активности полиморфноядерных клеток. (9) в. Тинкториальные свойства. Макрофаги относительно избирательно окрашиваются гистологическими и цитохимическими методами, выявляющими лизосомальные ферменты (например, эстеразы, пероксидазу). (10) г. Функции. Основное участие макрофагов в иммунных реакциях включает неспецифическое поглощение корпускулярных Аг , их «переработку» ( процессинг ), т. е. расщепление на меньшие фрагменты, представление Аг лимфоцитам, экспрессию молекул МНС II , образование ИЛ 1, усиливающего последующий ответ лимфоцитов, а также синтез и секрецию множества цитокинов. 32

Клетки иммунной системы (8) Индукция иммунного ответа. Поскольку Аг (в том числе и процессированный) обеспечивает инициирующий сигнал для активации лимфоцитов (сигнал первого порядка), усиливающие факторы макрофагального происхождения обозначают как сигналы второго порядка (например, ИЛ 1, ИЛ 2). Последние продуцируются в основном Т клетками и макрофагами и важны для поддержания иммунного ответа после его индукции. Наряду с нейтрофилами и эозинофилами они участвуют и в АТ зависимом клеточно опосредованном цитолизе, обусловленном наличием поверхностного рецептора Fc фрагмента Ig. G (CD 16). (9) е. Другие Аг представляющие клетки. Помимо макрофагов, представлять Аг способны В лимфоциты, фолликулярные отростчатые клетки лимфатических узлов и селезёнки, клетки Лангерханса кожи, М клетки лимфатических фолликулов пищеварительного тракта, дендритные эпителиальные клетки вилочковой железы. 33

Клетки иммунной системы (8) Третья популяция. Так называемую третью популяцию составляют клетки, основной и негативный признак которых — отсутствие основных поверхностных маркёров Т и В лимфоцитов, а также Аг представляющих клеток. Многие моменты их происхождения и дифференцировки остаются неизвестными, и их отношение к лимфоцитам представляется достаточно условным. Среди этих клеток различают проявляющие цитотоксические свойства К и NK клетки. (9) а. К клетки (киллеры) вызывают цитолиз, обусловленный AT ( антителозависимая цитотоксичность ). Они несут мембранный Fc рецептор, обеспечивающий распознавание и уничтожение опсонизированных клеток (преимущественно бактериальных), а основные опосредующие иммунный цитолиз AT — Ig. G. 34

Клетки иммунной системы (8) б. NK клетки (естественные киллеры, большие зернистые лимфоциты) убивают ауто , алло и ксеногенные опухолевые клетки, некоторые инфицированные вирусами и бактериями клетки. NK клетки экспрессируют дифференцировочные CD 2, CD 56 и CD 16 (рецептор Fc фрагмента Ig ) Аг. В отличие от ЦТЛ, способность NK клеток к цитолизу не связана с необходимостью распознавания молекул МНС на поверхности мишени. NK клетки уничтожают клетку мишень не путём фагоцитоза, а (после установления с ней прямого контакта) при помощи перфорина. Активность NK клеток регулируется цитокинами ; и ИЛ 2 усиливают цитолитическую активность NK клеток. Наряду с макрофагами, нейтрофилами и эозинофилами они участвуют и в АТ зависимом клеточно опосредованном цитолизе. Для этого NK клетки экспрессируют на своей поверхности рецептор Fc фр мента Ig. G ( CD 16). Реакция зависит от присутствия AT ( Ig ), узнающих клетку мишень и связывающихся с ней. Fc фрагмент связанных с клеткой мишенью AT взаимодействует с рецептором Fc фрагмента, встроенным в плазматическую мембрану NK клетки. Природа агента, убивающего клетку мишень в этом случае, неизвестна. 35

Клетки иммунной системы (8) 4. Дендритные клетки костномозгового (моноцитарного) генеза популяция отростчатых клеток лимфоидной ткани (фолликулярные отростчатые клетки лимфатических узлов и селезёнки, клетки Лангерханса кожи и воздухоносных путей, М клетки лимфатических фолликулов пищеварительного тракта, дендритные эпителиальные клетки вил очковой железы); эти клетки представляют антигенные пептиды Т лимфоцитам; дендритные клетки тимуса также принимают участие в удалении аутореактивных Т клеток 36

Клетки иммунной системы (8) Д. Иммунный ответ. Подавляющее большинство иммунных реакций требует взаимодействия Аг распознающих, Аг представляющих эффекторных и регуляторных клеток. Издавна сложилось представление о гуморальном (посредством циркулирующих в средах организма молекул, в первую очередь AT ) и клеточном (посредством непосредственного участия иммунокомпе тентных клеток) типах иммунного ответа. (9) 1. Гуморальный иммунный ответ. В гуморальном иммунном ответе участвуют макрофаги (и/или прочие Аг представляющие клетки), Т хелперы и В лимфоциты. (10) а. Макрофаг поглощает вторгшийся в организм микроорганизм и подвергает его переработке — расщеплению на фрагменты. Фрагменты Аг выставляются на поверхности клетки вместе с молекулой МНС. Комплекс Аг молекула II класса МНС предъявляется Т хелперу. 37

Клетки иммунной системы (8) б. Т хелпер. Узнавание Т хелпером комплекса на поверхности макрофага стимулирует секрецию ИЛ 1. Т хелпер, активированный ИЛ 1, синтезирует ИЛ 2 и рецепторы ИЛ 2, через которые агонист стимулирует пролиферацию Т хелперов и ЦТЛ (для Т хелпера речь идет об аутокринной стимуляции, когда клетка реагирует на тот гормон, который сама же синтезирует и секретирует ). Таким образом, после взаимодействия с Аг представляющей клеткой Т хелпер приобретает способность отвечать на действие ИЛ 2 всплеском пролиферации. Биологический смысл этого процесса состоит в накоплении такого количества Т хелперов, которое обеспечит образование в лимфоидных органах необходимое количство плазматических клеток, способных вырабатывать AT к данному Аг. 38

Клетки иммунной системы (8) в. В лимфоцит. Активация В лимфоцита предполагает прямое взаимодействие Аг с молекулой Ig на поверхности В клетки. В этом случае сам В лимфоцит перерабатывает Аг и представляет его фрагмент в связи с молекулой II класса МНС на своей поверхности. Этот комплекс распознаёт Т хелпер, отобранный при помощи того же Аг , который участвовал в отборе данного В лимфоцита. Узнавание рецептором Т хелпера комплекса Аг молекула II класса МНС на поверхности В лимфоцита приводит к секреции Т хелпером ИЛ 2, ИЛ 4, ИЛ 5 и гамма ИФН, под действием которых В клетка размножается, образуя клон плазматических клеток. (9) г. Плазматическая клетка синтезирует AT ( Ig ); их секрецию стимулирует ИЛ 6, выделяемый активированными Т хелперами. Часть зрелых В лимфоцитов после Аг зависимой дифференцировки циркулирует в организме как клетки памяти. 39

Взаимодействие клеток при гуморальном иммунном ответе Рецептор Т хелпера (РТК) распознаёт Аг детерминанту ( эпитоп ), экспрессированную на поверхности Аг представляющей клетки вместе с молекулой класса II МНС. Во взаимодействии участвует дифференцировочный Аг Т хелпера — CD 4. В результате подобного взаимодействия Аг представляющая клетка секретирует ИЛ 1, стимулирующий в Т хелпере синтез и секрецию ИЛ 2, а также синтез и встраивание в плазматическую мембрану того же Т хелпера рецепторов ИЛ 2 (ИЛ 2 также стимулирует пролиферацию Т хелперов). Отбор В лимфоцитов производится при взаимодействии Аг с Fab фрагментами AT (Ig) на поверхности этих клеток. Эпитоп этого Аг в комплексе с молекулой класса II МНС узнаёт рецептор Т хелпера, после чего из Т лимфоцита секретируются цитокины, стимулирующие пролиферацию В лимфоцитов и их дифференцировку в плазматические клетки, синтезирующие AT к данному Аг. ФДВК — Т клеточ ый фактор дифференцировки В лимфоцитов, ФАМ — Т клеточный фактор активации макрофагов, ИЛ — интерлейкин , ИФН — интерферон, Ig — молекула Ig на мембране 40 В лимфоцита.

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА ПРИ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ИНФЕКЦИЯХ В зависимости от особенностей патогенеза бактериальной инфекции иммунитет может быть или антибактериальным, или антитоксическим. Способность бактерий продуцировать в окружающую среду белковые токсины — экзотоксины, которые играют основную роль в патогенезе таких инфекций, как дифтерия, столбняк, ботулизм и др. , приводит к формированию антитоксического иммунитета. Напряженность антитоксического иммунитета зависит от количества антител, циркулирующих в крови, которое можно определить с помощью реакций флоккуляции и нейтрализации токсина антитоксином in vitro или in vivo. Основным механизмом антибактериальной защиты является фагоцитоз. В иммунном организме эффективность фагоцитоза повышается за счет опсонизирующего действия специфических антител и активирующего действия цитокинов. Первое объясняется способностью антител взаимодействовать с антигенными детерминантами ( эпитопами ) на поверхности бактерий и одновременно прикрепляться к Fc рецепторам на мембране фагоцитов. Это приводит к окислительному взрыву и активации других бактерицидных систем фагоцитирующих клеток. 41

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА ПРИ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ИНФЕКЦИЯХ В результате интенсивной внутриклеточной гибели захваченных фагоцитами бактерий происходит постепенное очищение от них организма. Этому способствуют механизмы внеклеточного иммунного лизиса бактерий бактериолиза, который связан с активацией системы комплемента комплексами бактерий со специфическими антителами. Повышенной устойчивостью к внутриклеточной гибели после фагоцитоза отличаются бактерии из числа факультативных внутриклеточных паразитов ( микобактерии туберкулеза, бруцеллы , сальмонеллы и др. ). Их способны убить лишь макрофаги, активированные цитокинами в очаге иммунного воспаления, возникающего в результате реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). Поэтому напряженность антибактериального иммунитета при такого рода инфекциях измеряется оценкой не гуморального, а клеточного иммунитета путем постановки кожно аллергических проб. Выявление специфических антител в сыворотке крови больного при большинстве бактериальных инфекций используется для их серодиагностики. 42

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА ПРИ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ИНФЕКЦИЯХ Даже если эти антитела и не определяют уровня защиты при антибактериальном иммунитете, динамика их накопления отражает в какой то мере динамику специфического иммунного ответа на бактериальные антигены. Антибактериальная защита слизистых оболочек обеспечивается секреторными антителами класса А, которые, взаимодействуя с поверхностными антигенными структурами бактерий, препятствуют их адгезии на эпителиальных клетках. Приобретенный антибактериальный иммунитет, как правило, является типоспецифическим и нестойким. Этим объясняются частые случаи повторных заболеваний бактериальными инфекциями. 43

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА ПРИ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЯХ Особенности вирусов как облигатных внутриклеточных паразитов определяют характер иммунитета при вирусных инфекциях. Специфические антитела против вирусных антигенов могут нейтрализовать внеклеточные формы вирионы, препятствуя их взаимодействию с клетками организма. Против внутриклеточных форм вирусов антитела неэффективны. Наиболее существенно действие секреторных антител класса А, обеспечивающих местный противовирусный иммунитет во входных воротах инфекции. Очевидна также защитная роль вируснейтрализующих антител в кровяном русле в периоды вирусемии. Однако основной механизм противовирусного иммунитета связан с клеточным иммунным ответом. Поскольку клетки, зараженные вирусом, несут на своей мембране его антигенные детерминанты, они становятся клетками «мишенями» для Т киллеров и клеток, участвующих в реакциях антителозависимой цитотоксичности (АЗЦТ). При этом зараженные клетки погибают вместе с вирусами. О напряженности противовирусного иммунитета судят преимущественно по нарастанию титра специфических антител в сыворотке крови больного в динамике заболевания или после специфической вакцинации. 44

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА ПРИ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЯХ Защитные механизмы специфического, противовирусного иммунитета обеспечиваются также клетками эффекторами (Т киллеры , NK клетки и другие клетки, участвующие в АЗЦТ). Специфические антитела против различных вирусных антигенов нередко присутствуют в сыворотках здоровых людей, что объясняется всеобщей иммунизацией населения против ряда вирусных инфекций (полиомиелит, корь, грипп и др. ), а также возможностью скрытого (латентного) течения некоторых из них ( герпес , гепатит и др. ). Особенностью взаимодействия вирусов с иммунной системой организма является способность некоторых вирусов паразитировать непосредственно в клетках иммунной системы, вследствие чего развиваются иммунодефицитные состояния инфекционной природы. За последние годы подробно изучен наиболее тяжелый иммунодефицит вирусной природы – СПИД. 45