Иммунопоэз: созревание Т - и Вклеточных рецепторов.
Роль факторов микроокружения.
Механизмы положительной и
отрицательной селекции.
Основные субпопуляции
лимфоцитов.
Цикл 1 – иммунология.
Занятие № 3.

Центральные органы
иммунитета - красный
костный мозг и тимус.
В центральных органах
иммунитета происходит
первый,
антигеннезависимый этап
дифференцировки
лимфоцитов –
то есть «созревание»
уникальных
моноспецифичных
рецепторов.
В костном мозге происходит
образование и
дифференцировка всех
типов клеток крови на
основе
самоподдерживающейся
популяции стволовых
клеток,
дифференцировка Влимфоцитов.
Тимус является «школой
компетентности Тлимфоцитов», в
вилочковую железу
мигрируют пре – Т-клетки
из костного мозга.

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ОРГАНЫ ИММУНИТЕТА

Клетки становятся
иммунокомпетентными – то
есть способными различать
разные молекулы чужеродных
структур.
Эта способность заложена в
геноме лимфоцитов,
присутствия антигенов на
этом этапе не требуется.
В центральных органах
иммунитета формируется
способность клеток
реагировать в будущем (на
периферии) на «чужое» по
принципу: один лимфоцит –
один антиген.

Центральные органы иммунитета: тимус

тимус

ТИМУС
Дольчатая структура с эпителиальными клетками стромы и
соединительной тканью
Строма обеспечивает микроокружение для развития и селекции Т
клеток
Снаружи –кора, внутри –мозговой слой, внутри – тимоциты (Тлимфоциты, мигрировавшие из костного мозга)
тимоцит
Эпителиальная
кора
клетка коры
Дендритная
клетка
макрофаг
Мозговой
слой
Эпителиальн
ая клетка
мозгового
слоя

Клетки коры и мозгового вещества тимуса

Тимус - биологические часы: масса тимуса

новорожденные
1 – 5 лет
6 – 10 лет
11 – 15 лет
16 – 20 лет
21 – 25 лет
26 – 30 лет
31 – 35 лет
36 – 45 лет
46 – 55 лет
56 – 65 лет
66 – 90 лет
15.15 г
25.6 г
29.4 г
29.4 г
26.2 г
21.0 г
19.5 г
20.1 г
19.0 г
17.3 г
14.3 г
14.06 г

Тимус - биологические часы

Для пожилых характерно:
большое число клеток
памяти (встречи со многими
антигенами)
сниженное число наивных
Т-клеток (старение тимуса)
снижение не только числа
наивных Т-клеток, но и
разнообразия репертуара их
Т-клеточных рецепторов
снижение возможности
формирования адекватного
иммунного ответа на ранее
незнакомую инфекцию.

Созревание Т-лимфоцитов в тимусе: 1 этап

Структурная
часть тимуса
Кора
Клетки,
обеспечивающие
созревание Тлимфоцитов
Функции
Селекция
Клетки-няньки –
Синтез «гормонов» + селекция –
эпителиальные клетки тимуса –тимулин, уничтожаются
тимуса.
тимозины,
клетки, не
тимопоэтины,
В корковом слое
способные
обеспечивают
тимуса находится
связывать
ранние
этапы
большая часть
собственные МНС
дифференциров
тимоцитов (85-95%)
-антигены, на
ки Т лимфоцитов выходе –либо
CD4+клетки
(распознают МНС II
класса) либо CD8+
(МНС I)

Созревание Т-лимфоцитов в тимусе: 2 этап

Клетки,
Структур
обеспечивающие
ная часть
созревание Ттимуса
лимфоци
Функции
Селекция
тов
Мозговой Дендритные
слой
клетки,
макрофаги
Встречают CD4+ и
CD8+ клетки на
границе коркового и
мозгового слоя,
представляют им в
комплексе с МНС –
молекулами
аутоантигены
«-» селекция:
уничтожаются те
лимфоциты,
которые отвечают
на аутоантиген –
всего погибает
80-90% Т-клеток

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ОРГАНЫ ИММУНИТЕТА: положительная и отрицательная селекция (отбор) клеток

В центральных органах
иммунитета происходят
процессы селекции клонов
лимфоцитов (Т-лимфоцитов
- в тимусе, В-лимфоцитов в костном мозге).
Биологический смысл
селекции, происходящей в
центральных органах
иммунитета – выход в
периферическую кровь
функционально зрелых и
неаутореактивных
лимфоцитов.
Селекция обеспечивается
поддержанием клонов,
распознающих пептиды
в составе «своих»
молекул главного
комплекса
гистосовместимости
(положительная
селекция), и
устранением
аутореактивных клонов
(отрицательная
селекция).

Интенсивность отбора тимоцитов

T клетки созревают в
тимусе,
но гораздо больше Тклеток погибает в
тимусе (не проходят ±
селекцию).
98% клеток погибает в
тимусе без развития
воспаления и
изменения размеров
тимуса.
1 – тельце Гассаля,
2 –тимоциты,
3 – апоптотические тимоциты.

T клетки созревают в тимусе,
но гораздо больше Т- клеток погибает
содержит
1-2 x 108
клеток
2 x 106 в день
98% клеток погибает в тимусе без развития воспаления и
изменения размеров тимуса.
Макрофаги тимуса фагоцитируют апоптозные тимоциты.

Строение Т рецепторов

Т клеточный рецептор имеет и -цепи (есть
альтернативные рецепторы, которые имеют
и цепи- обеспечивают иммунитет слизистых
оболочек, первичный ответ при инфекции).
Каждая и цепь в составе Т рецептора имеет:
- 1 наружный вариабельный Vдомен
- 1 наружный константный C – домен;
- трансмембранный сегмент;
- цитоплазматический хвостик (короткий).

Т-клеточный рецептор
Место связывание
АГ
для сравнения:BCR - Ig Fab фрагмент
VL
CL
V V
VH V
L
VH
CH
CH
CH CH
CH CH
CL
Fab
Fc
Структура домена: гены Ig
карбогидраты
моновалентность
C C
+
+
Цитоплазмати
ческий хвост
+
Трансмембранная
область
Нет альтернативных константных
регионов
гетеродимеры, цепи связаны
дисульфидными мостиками
Очень короткий
цитоплазматический хвост
Место связывания антигена
образовано V и V областями
30,000 TcR одной специфичности
на клетку

Какие клетки выходят на периферию из тимуса?

В результате позитивной и
негативной селекции в
кровоток поступают только
те Т-лимфоциты, которые:
имеют моноспецифичный
Т- клеточный рецептор
(TcR);
распознают молекулы MHC
I класса (CD 8+Тцитотоксические) или MHC
II класса (CD 4+ Т-хелперы)
не способны распознавать
аутоантигены (то есть не
аутореактивные Т
лимфоциты).

Строение Т рецепторного комплекса (TCR/ CD3)

На клеточной
поверхности -Т
клеточный рецептор
(или) расположен
в непосредственной
близости к
комплексу,
называемому CD 3 .
Через комплекс CD 3
происходит
передача сигнала с
Т клеточного
.
рецептора в клетку

Строение корецепторов (CD 4 или CD8)

Корецепторы (CD 4 или
CD8) расположены
на мембране Т
лимфоцита рядом с
комплексом
TCR/ CD3.
Корецепторы «узнают»
молекулы MHC
антигенпрезентиру
Поверхностная мембрана Т - лимфоцита
ющих клеток, а
рецептор
распознает
фрагменты
антигена.
Поверхностная мембрана АПК

Клетка-мишень
Антигенпрезентирующая клетка

Процесс созревания тимоцитов: этапы формирования корецепторов

Корецепторы:
CD4 – распознает
молекулы МНС II
CD8 – распознает
молекулы МНС I
В коре находятся незрелые
тимоциты:
двойные негативные
(CD3/TcR CD4 - 8-)
двойные позитивные
(CD3/TcR CD4+ 8+)
При переходе в мозговой
слой клетки теряют либо
CD4, либо CD8 и
становятся
однопозитивными.
В мозговом слое - зрелые
однопозитивные
тимоциты, их -2 типа:
(CD3/TcR CD4+) –Т –
хелперы
(CD3/TcR CD8+) –Т –
цитотоксические
Такими они и выходят в
кровоток.

Переход от двойных позитивных Т клеток к однопозитивным
CD4+ ТИМОЦИТ
ДВОЙНЫЕ ПОЗИТИВНЫЕ ТИМОЦИТЫ
TcR
TcR
√
X
CD8
3
MHC I класса
CD4
TcR
TcR
2
CD8
3
CD4
2
MHC II класса
MHC I класса
MHC II класса
Эпителий тимуса
Сигнал с CD4 отменяет экспрессию CD8 и наоборот

Реаранжировка генов T-клеточных рецепторов

При «созревании» рецепторов
Т лимфоцитов в тимусе
гены α- β- или γ- и δ-цепей
претерпевают рекомбинацию
ДНК (реаранжировку генов,
кодирующих Т клеточные
рецепторы).
У α- β-Т –лимфоцитов сначала
перестраиваются гены βцепи, потом-гены α- цепи Т
клеточного рецептора.
Теоретически
реаранжировка
генов TCR
обеспечивает 10161018
вариантов Т
клеточных
рецепторов;
реально это
разнообразие
ограничено числом
TCR лимфоцитов в
организме до 109.

Реаранжировка генов, кодирующих  -цепь Т рецептора

Реаранжировка генов, кодирующих -цепь Т рецептора
Изначальная конфигурация генов, кодирующих цепь:
эти гены находятся в хромосоме в виде повторяющихся
сегментов, принадлежащих к трем классам: V (variable), D
(diversity) и J (joining), а также один или несколько
инвариантных константных регионов С (constant).
V
D
J
C
Изначальная конфигурация

Реаранжировка генов Тклеточного рецептора (TCR)

Рекомбинация ДНК происходит
при объединении V-, D- и Jсегментов, катализируется
комплексом рекомбиназ.
После перестройки VJ в генах αцепи и VDJ в генах β-цепи,а
также после присоединения
некодируемых N- и Pнуклеотидов, с ДНК
транскрибируется РНК.
Объединение с C-сегментом и
удаление лишних
(неиспользуемых) Jсегментов происходит при
сплайсинге первичного
транскрипта.
Соматическому гипермутагенезу
гены TCR не подвергаются..

Реаранжировка генов, кодирующих Т рецептор, путем соматической рекомбинации

1 этап – слияние генов D-J
2 этап - слияние генов V-DJ
3 этап – сборка цепи
V
DJ
C
V
DJ
C
V-DJ слияние
D-J слияние

Реаранжировка генов, кодирующих  -цепь Т рецептора, сборка Т рецептора

Реаранжировка генов, кодирующих -цепь Т
рецептора, сборка Т рецептора
При реаранжировке генов
-цепи Т клеточного
рецептора происходят
те же этапы, что и при
перестройке генов
-цепи.
По окончании
реаранжировки генов
цепи
происходит считывание
м РНК, построение белков,
совместная сборка и
- цепей, экспрессия на
поверхностную мембрану
Т- рецепторного
комплекса.
T клетки уже могут
распознать антиген и
взаимодействовать с
молекулами MHC I и II
классов через
корецепторы - CD4 и
CD8.
После этого начинаются
процессы
отрицательной
селекции (им
предоставляют
аутоантигены).

Каким образом развивается аутотолерантность к
антигенам,
отсутствующим в тимусе?
T клетки, несущие TcR , и вступающие во
взаимодействие с антигенами тимуса,
уничтожаются (отрицательная селекция).
Но! Некоторые аутоантигены не
экспрессируются в тимусе – т.е. с ними тимоцит
встретится впервые, когда он выйдет на
периферию в качестве наивного Т лимфоцита.
Вывод: клеточная толерантность должна
развиваться и вне тимуса.

Костимуляция (иммунный ответ) ; отсутствие костимуляции (анергия, толерантность). иммунного ответа).

Процесс презентации
антигенов
сопровождается
или не
сопровождается
костимуляцией:
АПК эксперссируют
или не
экспрессируют
молекулы
костимуляции,
лигандами для
которых являются
молекулы на
поверхности
Тклетки.

Ко- стимулирующие молекулярные взаимодействия на АПК и Тлимфоците: CD40-CD 40L и комплекс B7-CD 28

Гипотезы повреждения и костимуляции
Полная экспрессия функций Т лимфоцитов зависит от того, когда
и где экспрессируются костимуляторные молекулы
Клетки, контактиру
ющие только
с аутоАГ
Смерть клетки путем
апоптоза.
Физиологическая
гибель.
Нет тревоги, угрозы
АПК
Нет тревоги, угрозы
Нет активации АПК, нет иммунного ответа
АПК

Гипотеза угрозы
Клеточная смерть
путем некроза
напр.повреждение
ткани, вирусная
инфекция
АПК
ТРЕВОГА
Патогены,
распознанные
рецепторами
АПК
АПК, определившие сигналы угрозы, экспрессируют
костимулирующие молекулы,
активируют Т – клетки и иммунный ответ

Выжившие в результате
положительной и
отрицательной
селекции Т-клетки
выходят из тимуса
в кровоток - это
наивные Тлимфоциты, еще
не встречавшиеся
с антигеном.
Наивная Т-клетка циркулирует
по крови и периодически
заходит в лимфоузлы, где в Тклеточной зоне контактирует с
антигенпрезентирующими
клетками.
АПК, представляя антигены,
«отбирают» Т лимфоциты, чей
рецептор наиболее подходит к
антигену, и дают таким
клеткам сигналы для
преимущественного
выживания, активации,
пролиферации и
дифференцировки –для
обеспечения адекватного
иммунного ответа на АГ

Зрелые Т-лимфоциты: жизненный путь на периферии

После встречи с антигеном в лимфоузле
Т-клетка с помощью цитокинов,
костимуляционных молекул АПК
приобретает способность
клонироваться (у всех ее потомков –
одинаковые моноспецифичные Трецепторы, распознающие АГ).
Среди потомков делящегося Т
лимфоцита появляются:
клетки центральной памяти (TCM - stem
cell memory T cells),
короткоживущие эффекторные клетки,
осуществляющие иммунную реакцию
(SLEC или TEMRA-клетки),
эффекторные клеткипредшественники памяти TEM,
Все эти клетки выходят
из лимфоузла,
перемещаются
по крови.
Эффекторные клетки затем
могут выйти
из кровотока для
осуществления
иммунного ответа
в периферической ткани
органа, где находится
патоген (пример –
вирусная инфекция).
К моменту окончания
иммунного ответа
большинство
эффекторных клеток
погибает, 5-10%
остаются в виде клеток
памяти.
.

Эмиграция эффекторной Т-клетки в ткань при вирусной инфекции

Эмиграция эффекторной Т-клетки в ткань при вирусной
инфекции

Зрелые Т-лимфоциты: рециркулирующие и резидентные

Лимфоциты рециркулируют
по лимфе и кровотоку
в поисках антигена,
который нужно
распознать и запустить
иммунный ответ.
Часть Т-лимфоцитов
находится не в крови
и не в лимфоузлах,
а в органах,
не относящихся
к иммунной системе –
резидентные Т
лимфоциты тканей,
которые являются
потомками эффекторных
Т клеток, потерявших
способность
рециркулирвать.
Некоторые периферические для
иммунной системы ткани,
(слизистая тонкой кишки,
брюшная полость и др.)
позволяют эффекторным Тлимфоцитам проникать внутрь
свободно;
Другие ткани (ЦНС, слизистые
половых органов, легкие,
эпидермис, глаза) практически не
пропускают Т лимфоциты(не
экспрессируют молекулы хоминга
–аддресины или экспрессируют в
очень небольших количествах);
большой поток эффекторных Тклеток в эти ткани наблюдается
только при реакции воспаления.

ОТКРЫТИЕ В - КЛЕТОЧНОГО ИММУНИТЕТА
1954 - Bruce Glick, США
Изучение функции Фабрициевой сумки (bursa Fabricius), лимфоидного
органа в области клоаки у курицы
Бурсэктомия у кур не приводила
к видимым эффектам
Бурсэктомированных цыплят
использовали в
экспериментах по получению
антител к антигенам
Salmonella
Ни у одного из
бурсэктомирован
ных цыплят не было
обнаружено антител
против Salmonella
Было установлено, что бурса – это орган, в котором развиваются
антителообразующие клетки – поэтому их назвали B клетками
у млекопитающих bursa Fabricius отсутствует

Происхождение В клеток и орган, в котором
созревают В-клетки
В крови есть
зрелые В-клетки
Перенос меченых клеток
фетальной печени
Нормальный костный мозг
Зрелые
В-клетки
отсутствуют
Дефектный костный мозг
B клетки начинают развиваться в фетальной печени
После рождения их развитие продолжается в костном мозге

Костный мозг
S
M
M
E

Стадии развития В лимфоцита

1). Стволовая клетка
2) Общий лимфоидный
предшественник для Bи T-клеточного пути
развития - наиболее
ранняя лимфоидная
клетка, для которой еще
не определилось одно из
двух направлений
развития;
3а) Ранняя про-В-клеткаближайший потомок
предыдущего клеточного
типа и предшественник
последующих,
продвинутых в
дифференцировке
клеточных типов
(приставка "про" от англ.
progenitor);
3б) Поздняя про-В-клетка
4) пре-В-клетка - клеточный тип,
окончательно вышедший на В-клеточный
путь развития (приставка "пре" от англ.
precursor);
5) незрелая В-клетка - завершающая
костномозговое развитие клеточная
форма, которая активно экспрессирует В
рецептор - поверхносный иммуноглобулин
и находится в стадии отбора на
способность взаимодействовать с
собственными антигенами;
6) зрелая В-клетка -клеточный тип
периферии, способный
взаимодействовать только с чужеродными
антигенами;
7) Плазматическая клетка (плазмоцит)
эффекторная, антителопродуцирующая
клеточная форма, которая образуется из
зрелой В-клетки после ее контакта с
антигеном и синтезирует антитела
(иммуноглобулины)

Стадии развития В клеток
Ранняя про - В
Поздняя про - В
Стволовая клетка
Большая пре
-В
периферическая
Малая пре -В
Незрелая В
зрелая В клетка
На каждой стадии развития происходит реаранжировка генов
тяжелых и легких цепей Ig, экспрессия поверхностных Ig, экспрессия
адгезионных молекул и рецепторов к цитокинам

Стадии развития В клеток

Ранние этапы развития
В-лимфоцитов
зависят от прямого
контактного
взаимодействия со
стромой.
В результате этих
контактов
происходит
пролиферациия Влимфоцитов и
переход их на
следующую стадию
развития – поздних
про-В-клеток.
На более поздних этапах
развития В-лимфоцитов
требуются гуморальные
факторов стромы костного
мозга – цитокины(ИЛ-7)
На поверхности поздних про-Вклеток экспрессируется
рецептор к ИЛ-7.
Под влиянием ИЛ-7 про-Влимфоциты пролиферируют и
дифференцируются в ранние
пре-В-клетки,
характеризующиеся наличием в
их цитоплазме тяжелой μ (мю)полипептидной цепи
иммуноглобулина М.

Стадии развития В клеток

В дальнейшем ранние пре-Вклетки, трансформируются в
малые пре-В-лимфоциты,
у некоторых из которых в
цитоплазме помимо μ
-тяжелой полипептидной
цепи выявляются молекулы
иммуноглобулина
появляются
легкие цепи
иммуноглобулина(или
каппа, или лямбда), далее
происходит экспрессия на
поверхностную мембрану
мономерных
иммуноглобулинов М.
. Иммуноглобулины М и
являются антигенраспознающими
рецепторами В-клеток.
Антигенная специфичность
рецепторов генетически
детерминирована.
Далее происходит экспрессия на
клетках иммуноглобулинов
класса D (IgD) .
С экспрессией на лимфоцитах
иммуноглобулинов D
завершается этап антигеннезависимого созревания Вклеток.

Развитие В клеток в костном мозге

Более 75% созревающих в костном
мозге В-клеток не попадает в
кровоток, а погибает путем
апоптоза и поглощается
костномозговыми макрофагами.
+ селекция происходит при
взаимодействии В - клеток и клеток
стромы – остаются В-клетки с

иммуноглобулинов (Ig).
- селекция происходит при
взаимодействии В-клеток и
антигенпредставляющих
клеток(АПК), презентирующих
фрагменты аутоантигенов
Выжившие клетки
продолжают созревать
и достигают
центрального
венозного синуса.
На всех этапах
созревания В-клеток
важную роль играет
связь В-клеток с
клетками стромы
(микроокружение) и
присутствие цитокинов
– в частности,
интерлейкина -7.

Развитие В клеток в костном мозге: «созревание»
моноспецифичных рецепторов, «+» и «-» селекция
B
B
B
B
Регуляция созревания В рецепторов
Каждая В – клетка - моноспецифична
Уничтожение аутореактивных В - клеток
Выход полноценных, но еще незрелых
В клеток на периферию (сначала в
селезенку, затем - в лимфатические
узлы)
Костный мозг обеспечивает
МИКРООКРУЖЕНИЕ ДЛЯ СОЗРЕВАНИЯ,
ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ И РАЗВИТИЯ В КЛЕТОК

Созревающие В клетки
Клетки стромы

B
B
Клетка стромы

Схема развития В – клеток в костном мозге
предшественники
Э
н
д
о
с
X
X
X
Т
К
О
С
Т
Н
О
Й
П
Л
А
С
Т
И
Н
К
Незрелые и зрелые
В клетки
Пре -B
клетки стромы
макрофаг
Центральный синус

В - клеточная аутотолерантность – выход зрелых
В клеток из костного мозга
B
IgD
IgM
Малый пре –В не несет
рецепторы
Незрелый В-лимфоцит
не распознает ауто Аг
YY
B
YY
Незрелый
В
YY
B
YY
YY
Малый
пре-В
IgD и IgM рецепторы
IgD
IgM
IgM
IgD
IgM
IgD
Зрелый В-лимфоцит
выходит
на периферию

Постулаты теории клональной селекции

Каждый В лимфоцит имеет
рецептор уникальной
специфичности.
Высокоаффинное (прочное)
взаимодействие рецептора
с антигеном приводит к
активации
В - лимфоцита.
Специфичность
рецептора сохраняется в
процессе пролиферации
и дифференцировки
лимфоцита.
Лимфоциты с
рецепторами,
специфичными к
собственным
антигенам(потенциально
аутоагрессивные),
удаляются на ранней
стадии
дифференцировки.

Гены молекул иммуноглобулинов (Ig)

Каждая молекула Ig состоит
из 2 тяжелых (Н) и двух
легких (L) цепей, в
каждой из этих цепей
присутствуют
константные (С) и
вариабельные (V)
области.
Вариабельные (V) и
константные (С) области
иммуноглобулиновых
молекул кодируются
отдельными генами.
Для вариабельных областей
существует множество
генов (V1-Vn), а для
константой части
молекулы Ig – один С-ген.
Легкие цепи
иммуноглобулинов
кодируются генными
сегментами V и J.
Тяжелые цепи кодируются
сегментами V и J, а также
дополнительным
сегментом (D).

Стадии дифференцировки
определяются реаранжировкой генов Ig
Стадии
созревания
конфигурация
генов
IgH
Стволовая
клетка
Ранний
про-В
От
DH до
JH
Поздний
про-В
От VH до DHJH
Большой
пре-В
VHDHJH
Пре-В клетка
экспрес
сирует
рецептор
Гены легких цепей Ig пока не реаранжируются

Реаранжировка генов, кодирующих легкие цепи молекулы Ig

После завершения перестройки
(реаранжировки) генов, кодирующих
тяжелые цепи молекулы Ig, начинается
перестройка генов легких цепей.
Всего существует 2 типа легких цепей –либо
каппа, либо лямбда.
После этого на поверхности незрелого В
лимфоцита появляется В - клеточный
рецептор, состоящий из двух тяжелых
цепей(H) и двух легких (L).

Положительная и отрицательная селекция В лимфоцитов в костном мозге

+ селекция происходит при взаимодействии В клеток и клеток стромы – остаются В-клетки с
продуктивной перестройкой генов
иммуноглобулинов (Ig), остальные –
уничтожаются апоптозом.
- селекция – уничтожение аутореактивных Влимфоцитов может происходить и в костном
мозге, и в селезенке – в органе, в который
мигрирует большинство новообразованных В
–клеток в период внутриутробного развития.

Гены Ig молекул

До встречи с антигеном:
Рекомбинации
ограниченного числа
генных сегментов
V, D и J
создают бесконечное
число
моноспецифичных
В рецепторов (их намного
больше, чем антигенов)
После встречи с антигеном:
После антигенной стимуляции –
во время иммунного ответа
на антиген
в генах легких и тяжелых
цепей молекул
иммуноглобулинов в
пролиферирующих В
лимфоцитов происходят
точечные соматические
мутации
(более тонкая «подгонка» АТ
к АГ).

Дальнейшие этапы развития В-лимфоцитов

Из костного мозга уже отобранные В-лимфоциты
попадают с током крови в первичные фолликулы
селезенки.
В селезенке происходит ряд этапов функционального
«дозревания» В лимфоцитов, включая экспрессию
МНС II класса на их поверхностной мембране.
Далее В лимфоциты мигрируют в лимфатические узлы
– для встречи с комплементарным их рецептору
антигеном.
До встречи с антигеном В лимфоцит называется
«наивным».

Выход зрелых В клеток на периферию

Из костного мозга выходят только те В –лимфоциты,
у которых успешно произошла реаранжировка
генов тяжелых и легких цепей Ig молекул, причем
эти В –лимфоциты не активируются в ответ на
аутоантигены –то есть не являются
аутореактивными.
Все остальные в клетки погибают в костном мозге
путем апоптоза.
На поверхности отобранных В лимфоцитов
экспрессируются IgM и IgD –Ig рецепторы,
которые синтезируются с одной ДНК путем
альтернативного сплайсинга.

Рециркулирующие В – клетки встречаются со «своим»
антигеном в лимфоузле
В клетки покидают сосуды
и входят в ЛУ через ВЭВ
В клетки быстро
пролиферируют
Аг попадает в ЛУ через
афферентный
YY
Y
Y
YYY
YY
Y
YYY
Y
Y
Зародышевый центр
Интенсивная пролиферация
Из зародышевого центра
выходят В клетки,
которые дифференци
ровались в плазматичес
кие клетки
YY
Y

YY
Y
B
YY
B
YY
YY
Зрелый периферический Распознал
В -лимфоцит
неауто-АГ
на периферии
B
Y
Y
Y
YY
YY
YY
YY
Y
YY
Дифференцировка В – клеток на периферии
Ig - секретирующая
плазматическая клетка

Схема ответа В-лимфоцитов на антиген

Субпопуляции В лимфоцитов: В1 и В2

В 2 (CD 5-) лимфоциты связывают белковые антигены,
им нужна помощь Т-хелперов, они синтезируют
иммуноглобулины разных классов в процессе
адаптивного гуморального иммунного ответа.
В 1 (CD 5+) популяция лимфоцитов реагируют на
полисахариды капсулы бактерий или компоненты их
стенки(такие антигены называются Т –
независимыми), при ответе на Т- независимые
антигены В –лимфоцитам не нужна помощь Тхелперов.
Поскольку большинство антигенов – белковой природы,
популяция В 2 лимфоцитов намного более
многочисленная по сравнению с В1.

Субпопуляция В1 лимфоцитов

После активации В1
клетки секретируют
анти-полисахаридные
антитела класса М
(IgM), которые
присоединяются к
поверхности
бактериальной клетки.
Распознают эпитопы АГ с
повторяющимися
структурами фосфотидилхолин,
липополисахариды и
др.
Далее происходит активация
системы комплемента и
быстрый комплемент –
зависимый лизис
бактериальной клетки.
Нет иммунологической памяти; нет
более высокой эффективности
ответа при повторном введении
антигена.
В 1 клетки производят
иммуноглобулины только
класса М. Для этого им не
требуется помощь Т лимфоцитов - хелперов.

Взаимодействие АПК, Т- и В- лимфоцитов в ходе иммунного ответа на АГ

Вопросы к занятию № 3а

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Какова роль тимуса в процессе дифференцировки Тлимфоцитов?
Каков биологический смысл положительной и отрицательной
селекции?
Каковы механизмы формирования разнообразия Т- клеточных
рецепторов?
Опишите строение Т- клеточного рецептора.
Перечислите основные субпопуляции Т лимфоцитов.
Опишите строение В - клеточного рецептора.
Назовите субпопуляции В-лимфоцитов.
Опишите этапы антигеннезависимой дифференцировки Влимфоцитов.
Опишите процесс антигензависимой дифференцировки Влимфоцитов.
Какие клетки являются конечной стадией развития Влимфоцитов?

11. Антигеннезависимая дифференцировка Т лимфоцитов
происходит в:
щитовидной железе
тимусе
лимфатических узлах
селезенке
гипоталамусе
2. Специфичность Т-клеточного рецептора закладывается на
стадии:
двойной негативной клетки
двойной позитивной клетки
одинарной позитивной клетки
после выхода Т-лимфоцита из тимуса
при взаимодействии с макрофагом

Тестовые задания к занятию №3

3. Общим маркером Т-лимфоцитов является молекула:
CD 3
CD 4
CD 8
CD 16
CD 34
4. Для Т-лимфоцитов-хелперов характерны маркеры:
CD 3 ; CD 4
CD 3; CD 8
CD 4; CD 8
CD 16; CD 56
CD 4; CD 117

Тестовые задания к занятию №3

5. Для цитотоксических Т-лимфоцитов характерны маркеры:
CD 3 ; CD 4
CD 3; CD 8
CD 4; CD 8
CD 16; CD 56
CD 4; CD 117
6. Антигеннезависимая дифференцировка В лимфоцитов
происходит в:
щитовидной железе
тимусе
лимфатических узлах
селезенке
красном костном мозге

7. Зародышевые гены тяжелых цепей иммуноглобулинов включают
регионы:
B
DP
V
D
J
8. Основными маркерами В-лимфоцитов являются:
CD 3
CD 21
CD 19
CD 34
CD 4

Тестовые задания к занятию № 3

9. На поверхности зрелых В-лимфоцитов присутствуют в качестве Врецепторов:
Ig E
IgM
IgG
IgD
IgA
10. Конечной стадией антигензависимой дифференцировки Влимфоцитов являются:
Естественные киллеры
Макрофаги
Т-лимфоциты
Плазматические клетки
В1-лимфоциты

Суть клонально-селекционной теории Ф.Бернета заключается в том, что в процессе созревания лимфоцитов происходит строгая выбраковка клеток по следующим признакам:

Неспособность к распознаванию рецепторов МНС 1 и МНС 2 клеток собственного организма;

Способность к распознаванию собственных антигенов, презентируемых на МНС 1 и МНС 2.

Клетки, имеющие вышеперечисленные признаки, подлежат уничтожению. Остальные лимфоциты продолжают дифференцировку и становятся родоночальниками клонов – групп лимфоцитов, имеющих антигенраспознающий рецептор одинаковой специфичности.

Селекция т-лимфоцитов

Незрелые T-лимфоциты мигрируют из костного мозга в кору тимуса и начинают интенсивно делиться. В коре тимуса в процессе контакта с эпителиальными клетками тимуса, которые экспрессируют и MHC I и MHC II молекулы осуществляется позитивная селекция. Лимфоциты, способные взаимодействовать с молекулами МНС, получают позитивный стимул - сигнал к размножению, а клетки неспособные взаимодействовать с МНС получают негативный сигнал к самоликвидации (апоптозу).

Далее прошедшие позитивную селекцию лимфоциты мигрируют в мозговое вещество тимуса и на границе коры и мозгового вещества происходит негативная селекция Т-лимфоцитов. Негативная селекция осуществляется в процессе их взаимодействия с дендритными клетками и макрофагами, которые презентируют собственные антигены организма.

Аутоагрессивные Т-лимфоциты получают сигнал к самоликвидации (негативная селекция), аутотолерантные – продолжают размножаться и покидают мозговое вещество тимуса, расселяются по периферическим органам иммунной системы. Было показано, что в процессе селекции не проходит отбор и погибает около 95% Т-лимфоцитов.

Лимфоциты, располагающиеся в корковом слое тимуса вначале имеют на мембране как CD4, так и CD8 – рецепторы. Далее клетки, распознающие MHC I теряют CD4 и становятся CD8+ , т.е. превращаются в ЦТЛ, а клетки, распознающие MHC II – наоборот, теряют CD8 и превращаются в CD4+, т.е. в Т-хелперы.

Т-лимфоциты, прошедшие дифференцировку и отбор в тимусе называются «наивные» Т-лимфоциты. После встречи с соответствующим антигеном они превращаются в примированные или эффекторные Т-лимфоцитами, готовые воспринимать цитокиновые сигналы к активации.

Селекция в-лимфоцитов

В костном мозге незрелые B-лимфоциты, проходят негативную селекцию. Лимфоциты, способные связывать собственные антигены своим поверхностным антигенраспознающим рецептором IgM, получают сигнал к самоликвидации (апоптозу) и погибают. Прошедшие негативный отбор В-лимфоциты делятся, причем, каждый из них образует группу потомков, клон, обладающих одинаковой специфичностью. Зрелые В-лимфоциты выходят из костного мозга в кровоток и заселяют лимфоидные органы.

Лекция 6. Нарушения иммунитета

К нарушениям иммунитета относятся:

Реакции гиперчувствительности;

Аутоиммунные реакции;

Иммунодефицитные состояния.

Реакции гиперчувствительности. Классификация Джелла и Кумбса – 4 типа реакций гиперчувствительности.

РГЧ 1-го типа.

Астма, сенная лихорадка, экзема, крапивница, пищевая аллергия.

Аллергены: лекарственные вещества, гетерологичная сыворотка, пыльца растений, фекалии микроклещей пыли, пищевые продукты (яйца, молоко, крабы, рыба и др).

Факторы, способствующие проникновению аллергенов в слизистую оболочку являются частицы дизельных выхлопов (ЧДВ), содержащиеся в городской атмосфере.

Наследственная предрасположенность к аллергическим реакциям 1-го типа связана с аллелями HLA-B8 иDR3.

Диагностика: постановка кожных проб.

Лечение: гипосенсибилизация – подкожное введение возрастающих доз аллергена, в результате происходит переключение на преимущественный синтез IgG.

Профилактика: исключение контакта с аллергеном; при необходимости введения гетерологичной лечебной сыворотки – дробное введение по Безредке. Назначение антигистаминных препаратов.

РГЧ 2-го типа – цитотоксические реакции с участием IgGи комплемента. Наблюдаются в случае, если антитела реагируют с антигеном, находящимся на клеточной мембране. При этом к образовавшемуся комплексу присоединяется комплемент, последние фракции которого (С5-С9) называются перфоринами. Белковые молекулы этих фракций встраиваются в клеточную мембрану, образуя крупную пору, через которую в клетку поступает вода. В результате происходит лизис клетки. Этот тип гиперчувствительности может развиться при длительном применении лекарственных преператов, способных адсорбироваться на эритроцитах; пример-антиаритмический препарат квинидин. Примером РГЧ 2-го типа является гемолитическая болезнь новорожденных при резус-конфликте (ретикулоцитоз). Другой пример- тромбоцитопеническая пурпура.

РГЧ 3-го типа связаны с образованием большого количества иммунных комплексов при поступлении в организм большого количества чужеродного белка без предварительной сенсибилизации, например при введении лечебных или профилактических гетерологичных антисывороток. В результате временного дефицита комплемента происходит отложение малых иммунных комплексов в стенках сосудов, суставах, почечных клубочках. После восполнения дефицита комплемента он фиксируется на малых иммунных комплексах (МИК), находящихся в тканях. К образовавшимся большим иммунным комплексам (БИК) мигрируют макрофаги, которые поглощают БИК и выделяют цитокины, вызывающие воспалительную реакцию. Результатом РГЧ 3-го типа является развитие сывороточной болезнм, проявлениями которой являются васкулит, артрит и гломерулонефрит.

РГЧ 3-го типа может проявляться в форме так называемого феномена Артюса. В отличие от сывороточной болезни, феномен Артюса – это бурная местная воспалительная реакция, которая сопровождается некрозом тканей в месте введения антигена. Обязательным условием для развития реакции Артюса является предварительная сенсибилизация организма данным антигеном (чужеродным белком) и наличие в сыворотке крови высокой концентрации антител к этому антигену.

РГЧ 4-го типа происходят с участием цитотоксических лимфоцитов.

Существуют 3 вида РГЧ 3-го типа: контактная, туберкулиновая и гранулематозная.

Контактная гиперчувствительность характеризуется экзематозной реакцией в месте воздействия антигена. Сенсибилизация организма происходит, как правило соединениями никеля, хрома, веществами, входящими в состав моющих средств, т.е гаптенами. Основными АПК при контактной гиперчувствительности являются дендритные клетки кожи – клетки Лангерганса. Реакция контактной гиперчувствительности протекает в 2 стадии: сенсибилизации и проявления. Период сенсибилизации длится около 2-х недель. Гаптен, проникнув в кожу, соединяется с белком. Этот комплекс поглощают дендритные клетки, которые впоследствии презентируют гаптен-белковый комплекс Т-лимфоцитам. В сенсибилизированном организме после повторного контакта с антигеном в течение 48-72 часов происходит миграция Т-лимфоцитов к месту контакта с антигеном и развивается местная воспалительная реакция.

Гиперчувствительность туберкулинового типа. Туберкулин – это фильтрат убитой культуры туберкулезной палочки, содержащий бактериальные антигены. Впервые был получен Р.Кохом.

Реакция гиперчувствительности на туберкулин возникает только у лиц, в организме которых присутствуют живые возбудители туберкулеза. После внутрикожного введения туберкулина к месту введения мигрируют моноциты и сенсибилизированные Т-лимфоциты, которые выделяют цитокины (ФНО-альфа и бета). Цитокины повышают проницаемость сосудистой стенки и в месте введения туберкулина образуется воспалительный инфильтрат, который достигает максимальных размеров через 48 часов.

Гранулематозная гиперчувствительность. Гранулематозные реакции развиваются в тех случаях, когда инфекционный агент остается жизнеспособным в макрофагах, например, при туберкулезе и проказе. Активированный макрофаг, внутри которого находятся живые возбудители, трансформируется в эпителиоидную клетку, которая активно продуцирует цитокины - ФНО. Эпителиоидные клетки сливаются друг с другом, образуя гигантские клетки Лангганса. В центре гранулемы располагаются эпителиоидные клетки, клетки Лангганса и макрофаги. Центр гранулемы окружают Т-лимфоциты. Кнаружи от Т-лимфоцитов находится зона пролиферирующих фибробластов, которые отграничивают зону воспаления от здоровых тканей.

Центральная тимическая толерантность к аутоантигенам

В тимусе происходит формирование Т-клеток из клеток-предшественников с еше неперестроенными генами Т-клеточных рецепторов. В процессе развития лимфоцитов в тимусе эти гены подвергаются перестройке, после чего Т-клетки начинают экспрессировать ТкР, способные распознавать продукты деградации антигенов или пептиды в связывающей их полости мог лекул МНС - антигенов, кодируемых генами I главного комплекса гистосовместимости организма.

В тимусе происходит отбор Т-клеток с рецепторами, способными связывать антигены в комплексе с молекулами МНС, и делеция клеток, высокоавидных к собственным антигенам

Высокая скорость пролиферации тимоцитов сочетается с их массовой гибелью: подавляющее большинство так называемых дважды положительных тимоцитов погибает в тимусе. К причинам этого относятся аберрантная перестройка генов ТкР, отрицательная селекция и неспособность клеток пройти положительный отбор. Условием положительной селекции является умеренная степень авидности Т-клеток к полиморфным областям молекул МНС, ассоциированных с пептидами; такие клетки выживают. Они связываются с молекулами МНС на поверхности эпителиальных клеток корковой зоны, и это связывание предположительно защищает Т-клетки от запрограммированной гибели. Положительная селекция обеспечивает формирование зрелых Т-клеток, способных распознавать лишь те пептиды, которые удерживаются в специальной полости собственных молекул МНС. Этот феномен ограниченности распознавания называют рестрикцией по МНС. Однако положительная селекция не предотвращает дифференцировку Т-клеток, несущих рецепторы с высокой аффинностью и к собственным пептидам, и к молекулам МНС. Поэтому, чтобы заставить «молчать» такие высокоау-тореактивные клетки, должен существовать тот или иной путь отрицательной селекции.

Механизмы положительной и отрицательной селекции

Поскольку и положительная, и отрицательная селекция связаны с распознаванием собственных пептидов в ассоциации с собственными молекулами МНС, возникает вопрос, каким образом сигналы, передаваемые одним и тем же ТкР, обусловливают либо тот, либо другой процесс. Для объяснения этого предложены две теории.

* Согласно так называемой количественной теории, в случае незначительного числа комплексов пептид-молекула МНС индуцируется положительная селекция, тогда как при высоком их числе - отрицательная.

* Основное положение «качественной» теории состоит в том, что, воздействуя на один и тот же Т-клеточный рецептор, различные комплексы пептид-молекула МНС индуцируют сигналы разного типа, вызывая либо положительную, либо отрицательную селекцию.

В пользу количественной теории говорят результаты опытов на трансгенных мышах, экспресси-рующих ТкР к основному белку миелина - ауто-антигену миелиновой оболочки, окружающей аксоны. У мышей одной из линий естественный пептидный эпитоп, распознаваемый специфичными к этому белку Т-клетками, связывается соответствующей молекулой МНС класса II но с очень низкой аффинностью. Вследствие этого специфичные к данному эпитопу Т-клетки избегают отрицательной селекции в тимусе. Однако, если трансгенным мышам, имеющим тот же самый ТкР, ввести высокоаффинный аналог этого пептида, происходит отрицательная селекция незрелых тимоцитов - апоптотическая гибель. Очевидно, судьбу клеток - гибель или выживание - определяет число комплексов пептид-молекула МНС, презентированных развивающимся Т-клеткам. Собственные эпитопы, формирующие более стабильные комплексы с белками МНС, с большей вероятностью индуцируют отрицательную селекцию.

Качественная теория была предложена для объяснения результатов, полученных в опытах с органными культурами тимуса. Как показали эти эксперименты, пептидные эпитопы, измененные по аминокислотным остаткам, которые обеспечивают взаимодействие с Т-клеточным рецептором, - ТкР-антагонисты - вызывают более выраженную положительную селекцию, чем исходный эпитоп. Однако эти две теории не являются взаимоисключающими. Разработанные к настоящему времени методы позволяют измерять аффинность связывания очищенных молекул ТкР с очищенными молекулами МНС, нагруженными пептидными агонистами или антагонистами. При помощи этих методов установлено, что с теми комплексами пептид-антагонист-молекула МНС, которые индуцируют положительную селекцию в органных культурах тимуса, ТкР образует нестабильное соединение. Тот же самый ТкР относительно стабильно связывается с комплексом агонист-молекула МНС, и в тех же экспериментальных условиях это ведет к отрицательной селекции. Полученные результаты сближают количественную и качественную теории и соответствуют кинетической модели, согласно которой индукция процессов положительной или отрицательной селекции определяется скоростью диссоциации ТкР от комплекса пептид-молекула МНС. На обшую авидность взаимодействия Т-клеток с антиген-презентируюшими клетками в тимусе влияют следующие факторы:

* число комплексов пептид-МНС; оно зависит от аффинности эпитопа к соответствующей молекуле МНС;

* число молекул ТкР и соответствующих корецепторных молекул, экспрессируемых Т-клет-кой, и

* аффинность специфичного ТкР к лиганду.

Положительная селекция и коммитирование Т-клеток происходят на определенной стадии их развития

В связи с чем тимоциты в процессе своего развития утрачивают одну из корецепторных молекул и становятся либо CD4 + -, либо С08 + -клетками? Положительной селекции подвергаются лишь те незрелые тимоциты, которые имеют ТкР соответствующей специфичности и пока еще экс-прессируют оба корецептора. Положительно отобранные тимоциты дифференцируются в так называемые моноположительные клетки, CD4 + или CD8 + . При коммитировании в тот или иной тип клеток избирательно прекращается синтез другой корецепторной молекулы. У мыши такое избирательное прекрашение синтеза происходит, когда клетки, несущие оба корецептора, получают сигналы, необходимые для положительной селекции.

Время и место отрицательной селекции зависят от разнообразных факторов

В число таких факторов входят: доступность собственных антигенов для развивающихся Т-клеток, сочетанная авидность ТкР и вспомогательных молекул к комплексу собственный антиген МНС-собственный пептид и природа клеток, ответственных за делению. Отрицательная селекция не требует участия специализированных АПК; в обычных условиях это функция дендритных клеток тимуса или макрофагов, которые локализованы преимущественно в области перехода корковой зоны в мозговую; они несут на своей поверхности большое число молекул МНС классов I и II, обеспечивая тем самым связывание Т-клеток, имеющих высокую авидность к собственным пептидам. В отрицательной селекции могут также участвовать некоторые эпителиальные клетки мозговой и корковой зон. Делению способны вызывать и сами тимониты.

В отрицательной селекции участвует специальный сигнал гибели

Существует ряд механизмов апоптотической гибели зрелых лимфоцитов. Сигналы, индуцирующие апоптоз, могут передаваться через Fas, CTLA-4 или рецепторы ФНО. Процесс отрицательной селекции дважды положительных тимоцитов уникален тем, что не зависит ни от одного из этих процессов.

Тимусе T-лимфоциты дифференцируются, приобретая Т-клеточные рецепторы (англ. TCR) и различные ко-рецепторы (поверхностные маркеры). Играют важную роль в приобретённом иммунном ответе. Обеспечивают распознавание и уничтожение клеток, несущих чужеродные антигены, усиливают действие моноцитов, NK-клеток, а также принимают участие в переключении изотипов иммуноглобулинов (в начале иммунного ответа B-клетки синтезируют IgM, позже переключаются на продукцию IgG, IgE, IgA).

1 Типы Т-лимфоцитов
- 1.1 Т-хелперы
- 1.2 Т-киллеры
- 1.3 Т-супрессоры
2 Дифференциация в тимусе
- 2.1 β-селекция
- 2.2 Позитивная селекция
- 2.3 Негативная селекция
3 Активация
4 Примечания

Типы Т-лимфоцитов

Т-клеточные рецепторы (англ. T-Cell Receptor (TCR)) являются основными поверхностными белковыми комплексами Т-лимфоцитов, ответственными за распознавание процессированных антигенов, связанных с молекулами главного комплекса гистосовместимости (англ. Major Histocompatibility Complex (MHC)) на поверхности антигенпрезентирующих клеток. Т-клеточный рецептор связан с другим полипептидным мембранным комплексом, CD3. функции CD3 комплекса входит передача сигналов в клетку, а также стабилизация Т-клеточного рецептора на поверхности мембраны. Т-клеточный рецептор может ассоциироваться с другими поверхностными белками, TCR корецепторами. зависимости от корецептора и выполняемых функций различают два основных типа Т клеток.

Т-хелперы

Т-хелперы (от англ. helper - помощник) - Т-лимфоциты, главной функцией которых является усиление адаптивного иммунного ответа. Активируют Т-киллеры, B-лимфоциты, моноциты, NK-клетки при прямом контакте, а также гуморально, выделяя цитокины. Основным признаком Т-хелперов служит наличие на поверхности клетки молекулы корецептора CD4. Т-хелперы распознают антигены при взаимодействии их Т-клеточного рецептора с антигеном, связанным с молекулами главного комплекса гистосовместимости II класса (англ. Major Histocompatibility Complex II (MHC-II)).

Т-киллеры

Т-хелперы и Т-киллеры образуют группу эффекторных Т-лимфоцитов , непосредственно ответственных за иммунный ответ. то же время существует другая группа клеток, регуляторные Т-лимфоциты , функция которых заключается в регулировании активности эффекторных Т-лимфоцитов. Модулируя силу и продолжительность иммунного ответа через регуляцию активности Т-эффекторных клеток, регуляторные Т-клетки поддерживают толерантность к собственным антигенам организма и предотвращают развитие аутоиммунных заболеваний. Существуют несколько механизмов супрессии: прямой, при непосредственном контакте между клетками, и дистантный, осуществляющийся на расстоянии - например, через растворимые цитокины.

Т-супрессоры

γδ Т-лимфоциты представляют собой небольшую популяцию клеток с видоизмененным Т-клеточным рецептором. отличие от большинства других Т-клеток, рецептор которых образован двумя α и β субъединицами, Т-клеточный рецептор γδ лимфоцитов образован γ и δ субъединицами. Данные субъединицы не взаимодействуют с пептидными антигенами презентированными MHC комплексами. Предполагается, что γδ Т-лимфоциты участвуют в узнавании липидных антигенов.

Дифференциация в тимусе

Все Т-клетки берут свое начало от гемопоэтических стволовых клеток красного костного мозга, которые мигрируют в тимус и дифференциируются в незрелые тимоциты . Тимус создает микросреду, необходимую для развития полностью функционального репертуара Т-клеток, который является МНС-ограниченным и толерантным к самому себе.

Дифференциация тимоцитов разделяется на разные стадии в зависимости от экспрессии различных поверхностных маркеров (антигенов). На самой ранней стадии, тимоциты не экспрессируют CD4 и CD8 корецепторов, и поэтому классифицируются как двойные негативные (англ. Double Negative (DN)) (CD4-CD8-). На следующей стадии тимоциты экспрессируют оба корецептора и называются двойными позитивными (англ. Double Positive (DP)) (СD4+CD8+). Наконец на финальной стадии происходит селекция клеток, которые экспрессируют только один из корецепторов (англ. Single Positive (SP)): или (CD4+), или (CD8+).

Раннюю стадию можно разделить на несколько подстадий. Так, на подстадии DN1 (англ. Double Negative 1), тимоциты имеют следующую комбинацию маркеров: CD44+CD25-CD117+. Клетки с данной комбинацией маркеров ещё называют ранними лимфоидными предшественниками (англ. Early Lymphoid Progenitors (ELP)). Прогрессируя в своей дифференциации, ELP клетки активно делятся и окончательно теряют способность трансформироваться в другие типы клеток (например В-лимфоциты или миелоидные клетки). Переходя на подстадию DN2 (англ. Double Negative 2), тимоциты экспрессируют CD44+CD25+CD117+ и становятся ранними Т-клеточными предшественниками (англ. Early T-cell Progenitors (ETP)). течение DN3 подстадии (англ. Double Negative 3), ETP клетки имеют комбинацию CD44-CD25+ и вступают в процесс β-селекции.

β-селекция

Гены Т-клеточного рецептора состоят из повторяющихся сегментов, принадлежащих к трем классам: V (англ. variable), D (англ. diversity) и J (англ. joining). процессе соматической рекомбинации генные сегменты, по одному из каждого класса, соединяются вместе (V(D)J рекомбинация). Объединённая последовательность сегментов V(D)J приводит к появлению уникальных последовательностей для вариабельных доменов каждой из цепей рецептора. Случайный характер образования последовательностей вариабельных доменов позволяет генерировать Т-клетки, способные распознавать большое количество различных антигенов, и, как следствие, обеспечивать более эффективную защиту против быстро эволюционироющих патогенов. Однако этот же механизм зачастую приводит к образованию нефункциональных субъединиц Т-клеточного рецептора. Гены, кодирующие TCR-β субъединицу рецептора, первыми подвергаются рекомбинации в DN3 клетках. Чтобы исключить возможность образования нефункционального пептида, TCR-β субъединица образует комплекс с инвариабельной пре-TCR-α субъединицей, формируя т. н. пре-TCR рецептор. Клетки, неспособные образовывать функциональный пре-TCR рецептор, погибают в результате апоптоза. Тимоциты, успешно прошедшие β-селекцию, переходят на подстадию DN4 (CD44-CD25-) и подвергаются процессу позитивной селекции .

Позитивная селекция

Клетки, экспрессирующие на своей поверхности пре-TCR рецептор все ещё не являются иммунокомпетентными, так как не способны связываться с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC). Для узнавания молекул MHC TCR-рецептором необходимо наличие CD4 и CD8 корецепторов на поверхности тимоцитов. Образование комплекса между пре-TCR рецептором и CD3 корецептором приводит к ингибированию перестроек генов β субъединицы и в то же время вызывает активацию экспрессии генов CD4 и CD8. Таким образом тимоциты становятся двойными позитивными (DP) (CD4+CD8+). DP тимоциты активно мигрируют в корковое вещество тимуса где происходит их взаимодействие с клетками кортикального эпителия, экспрессирующими оба MHC комплекса (MHC-I и MHC-II). Клетки, неспособные взаимодействовать с MHC комплексами кортикального эпителия подвергаются апоптозу, в то время как клетки успешно прошедшие такое взаимодействие, начинают активно делиться.

Негативная селекция

Тимоциты, прошедшие позитивную селекцию, начинают мигрировать к кортико-медуллярной границе тимуса. Попадая в медуллу, тимоциты взаимодействуют с собственными антигенами организма презентированными на MHC комплексах медуллярных тимических эпителиальных клеток (мТЭК). Тимоциты, активно взаимодействующие с собственными антигенами подвергаются апоптозу. Негативная селекция предотвращает появление само-активирующихся Т-клеток способных вызывать аутоиммунные заболевания, являясь важным элементом иммунологической толерантности организма.

Активация

Т-лимфоциты, успешно прошедшие позитивную и негативную селекцию в тимусе, попавшие на периферию организма, но не имевшие контакта с антигеном называются наивными Т-клетками (англ. Naive T cells). Основной функцией наивных Т клеток является реакция на патогены, прежде не известные иммунной системе организма. После того как наивные Т клетки распознают антиген, они становятся активированными. Активированные клетки начинают активно делиться образуя множество клонов. Некоторые из этих клонов превращаются в эффекторные Т- клетки , которые выполняют функции специфичные для данного типа лимфоцита (например выделяют цитокины в случае Т-хелперов или же лизируют пораженные клетки в случае Т-киллеров). Другая половина активированных клеток трансформируется в Т-клетки памяти . Клетки памяти сохраняются в неактивной форме после первичного контакта с антигеном до тех пор, пока не наступает повторное взаимодействие с тем же антигеном. Таким образом, Т-клетки памяти хранят информацию о ранее действовавших антигенах и формируют вторичный иммунный ответ, осуществляющийся в более короткие сроки, чем первичный.

Взаимодействия Т-клеточного рецептора и корецепторов (СD4, CD8) с главным комплексом гистосовместимости важно для успешной активации наивных Т-клеток, однако само по себе не достаточно для дифференциации в эффекторные клетки. Для последующей пролиферации активированных клеток необходимо взаимодействие т. н. костимулирующих молекул. Для Т-хелперов такими молекулами являются CD28 рецептор на поверхности Т-клетки и иммуноглобулин B7 на поверхности антигенпрезентирующей клетки.

Примечания

Murphy K., Travers P., Walport M. Janeway"s Immunobiology. - New York: Garland Science, 2011. - 888 p. - ISBN 0-8153-4123-7.
Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. Molecular Biology of the Cell. - New York: Garland Science, 2002. - 1367 p. - ISBN 0-8153-3218-1.
Holtmeier W., Kabelitz D. Gammadelta T cells link innate and adaptive immune responses // Chemical immunology and allergy. - 2005. - Vol. 86. - P. 151–83. - ISBN 978-3-8055-7862-2. - DOI:10.1159/000086659 - PMID 15976493.
Schwarz B. A., Bhandoola A. Trafficking from the bone marrow to the thymus: a prerequisite for thymopoiesis // Immunol. Rev.. - 2006. - Vol. 209. - P. 47–57. - DOI:10.1111/j.0105-2896.2006.00350.x - PMID 16448533.
Sleckman B. P. Lymphocyte antigen receptor gene assembly: multiple layers of regulation // Immunol Res. - 2005. - Vol. 32. - P. 153-8.

Кровь
Кроветворение	Костный мозг человека Эритропоэз Лейкопоэз
Компоненты	Плазма Эритроциты Гематокрит Тромбоциты Лейкоциты: Гранулоциты (Нейтрофилы Эозинофилы Базофилы) Агранулоциты (Лимфоциты (T- B- NK-) Моноцит)
Биохимия	Группа крови Резус-фактор Буферные системы (Ацидоз Алкалоз) Сыворотка Гликемия (Гипер- Гипо-)
Заболевания	Анемия Лейкоз Коагулопатия (Гемофилия Болезнь Виллебранда) Гемобластозы
См. также	Гематология Онкогематология

t лимфоциты выше, t лимфоциты норма, t лимфоциты повышены, t лимфоциты понижены

T-лимфоциты Информацию О

1) Сигнальные белки, входящие в комплексы BCR и TCR. ITAM и ITIM мотивы, SH2 домен.

2) Корецепторы BCR и TCR.

3) Основные рецепторы сигналов костимуляции на В и Т клетках.

Рецептор	BCR	TCR
Сигнальные белки, входящие в комплексы (они нужны, чтобы передавать сигнал внутрь клетки, тк у самих рецепторов нет внутриклеточных частей)	Igα, Igβ (на внутриклеточных частях есть сигнальные участки - ITAM)	CD3 (имеют 2 субъединицы: гамма или дельта и эпсилон), еще есть отдельная дзета - без внеклеточной части. На внутриклеточных частях есть сигнальные участки - ITAM
Корецепторы	CD21, CD19, CD18 - узнают результат работы комплемента (подтверждение для В-клеток, что есть патоген)	CD4, CD8 - неспецифически распознают антиген (узнают МНС, а не пептид; умеют различать МНСI и MHCII)
Основные рецепторы сигналов костимуляции	CD40 (связывается с лигандом CD40L, который экспрессируется Т-клеткой)	CD28 (взаимодействует с комплексом В7 на поверхности антиген-презентирующей клетки)

FcR - рецепторы константных частей иммуноглобулинов

Про локализацию ITIM можно сказать, что есть у НК-клеток

SH2 - домен (Src-homologous) - структура, которая обеспечивает очень аффинное связывание с фосфорилированными тирозином, серином или треонином в составе ITАM и ITIM. Без фосфата нет взаимодействия!

4) Иммунологический синапс. устройство и биологическая роль

Иммунологический синапс - взаимодействие Т-клетки с антиген-презентирующей клеткой (АПК). При этом Т-лимфоцит плотно присасывается к клетке-мишени, в полость впрыскиваются цитокины - чтобы действовать локально. В синапсе также участвуют молекулы адгезии и костимуляции, рецепторы и корецепторы.

5) Роль киназы lck и фосфатазы CD45 в передаче сигнала от антигенных рецепторов лимфоцитов.

При инициации сигнала с TCR фосфатаза CD45 удаляет ингибирующий фосфат с киназы Lck. До этого в неактивном состоянии киназу Lck поддерживает киназа Csk. В неактивном состоянии киназа Lck свернута калачиком: ее SH2-домен связывается с ее же С-концевым фосфорилированным тирозином). После удаления ингибирующего фосфата киназа Lck изменяет конформацию, автоактивируется, фосфорилирует ITAM. ITAM с двумя фосфорилированными тирозинами - субстрат для Src-киназ с двумя SH2-доменами (например, киназа ZAP-70).

6) Основные физиологические последствия активации TCR.

Основные физиологические последствия активации TCR - фосфорилируются различные сигнальные молекулы (LAT и SLP-76), что приводит к:

● активации транскрипционных факторов (через PLCγ)

● повышению клеточной метаболической активности (через Act)

● полимеризации актина и реорганизации цитоскелета (через Vav)

● усилению адгезивных свойств поверхности: усилению “липкости” и кластеризации интегринов (через ADAP)

7) Внутриклеточный кальций и фосфолипиды в активации лимфоцитов. Семейства факторов транскрипции NFAT, NFkB и AP1 .

Активация факторов транскрипции идет через PLCγ - фосфолипазу гамма. Она расщепляет PIP2 (фосфатидилинозитолдифосфат) на IP3 (инозитолтрифосфат) и DAG (диацилглицерол).

IP3 открывает кальциевые каналы в ЭПР и внешней мембране. DAG остается на мембране и привлекает PKC-θ и RasGRP (RAS guanyl-releasing protein), которые запускают МАР-киназный каскад, в котором активируются транскрипционные факторы 3 семейств (это самые важные):

● NFAT (через кальций и кальциневрин); одна из молекул этого семейства - мишень циклоспорина А - вещества, которое способно селективно подавлять Т-клеточный ответ (важно при пересадке органов)

● NFkB (через PKC-θ и CARMA)

● AP1 (через RasGRP, RAS и каскады МАР-киназ)

8) Роль фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K) в костимуляции. Механизм действия CTLA-4.

Молекула костимуляции (В7) появляется в ответ на реакцию врожденного иммунитета. Она узнается молекулой CD28. Через участки с тирозином происходит привлечение и активация фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K). Результатом ее работы является PIP3. PLCγ активируется, только когда привлекается к мембране и садится там на PIP3, заякоренный в мембране.

CTLA-4 - антагонист CD28. Он конкурирует с CD28 за связывание с В7 и всегда побеждает, так как более эффективно связывается за счет того, что делает это кластерами. То есть в присутствии CTLA-4 CD28 не связывается с В7. У CTLA-4 внутри ITIM - ингибирующие сигналы.

9) Роль ИЛ-2 и альфа-цепи рецептора ИЛ-2 в активации цитотоксических Т-клеток.

Для активации Т-киллера обязательно одновременное физическое взаимодействие с той же дендритной клеткой, с которой взаимодействует Т-хэлпер. При взаимодействии Т-хэлпера с ДК в ДК выделяется молекула костимуляции для Т-киллера (ее запоминать не надо, но вы не сможете забыть - она называется “четыре ай бибил” 4-IBBL).

Очень важна сильная положительная обратная связь через ИЛ-2 и CD25 (альфа-цепь высокоаффинного рецептора ИЛ-2 на поверхности Т-киллера). Сначала ИЛ-2 выделяет Т-хэлпер, а потом ИЛ-2 вызывает выработку ИЛ-2 в самом Т-киллере. Так клон Т-киллеров сам подгоняет себя в росте при пролиферации.

ИЛ-2 - пример интеграции сигнальных путей в промоторе его гена. У него в промоторе есть сайты связывания всех транскрипционных факторов из вопроса 3, то есть чтобы его транскрипция шла хорошо, необходим и сигнал от TCR, и сигнал костимуляции - от CD28.

10) Лиганды активирующих и ингибирующих рецепторов NK клеток.

Ингибирующие рецепторы связываются с набором молекул MHCI. Это важно, когда NK-клетка учится распознавать свое - ее будет активировать отсутствие этих лигандов = “отсутствие своего”.

Активирующие рецепторы связываются со стресс-индуцированными лигандами. NK-клетка активируется в ответ на повышение экспрессии стрессорных белков ("стресс-индуцированное свое").

11) Логика развития лимфоцитов в первичных лимфоидных органах. Положительная и отрицательная селекция.

Пролиферация - экспрессия первой цепи Pre-B или Pre-T - снова пролиферация - экспрессия второй цепи (теперь есть полные антигенные рецепторы) - селекция (будущий лимфоцит элиминируется, если очень сильно связывается с антигеном либо не связывается вовсе).

Селекция в костном мозге: созревание В-клеток, экспрессирующих два иммуноглобулина - IgM и IgD + отбор клеток, реагирующих только на чужеродные антигены.

B-клетки, иммуноглобулиновые рецепторы которых способны взаимодействовать с собственными антигенами, либо погибают в результате апоптоза, либо приходят в состояние ареактивности (анергии).

Селекция в тимусе: Т-клетки экспрессируют или CD4 (будут хелперами), или CD8 (будут киллерами). Собственно селекция - по TCR-сигналу: если его нет или он сильный - клетка погибает. Если слабый - будет наивная Т-клетка, если умеренный - Т-регуляторная клетка.

12) Способы удаления из популяции зрелых лимфоцитов потенциально аутореактивных клонов. Редактирование антигенных рецепторов лимфоцитов.

Это было на примере В-лимфоцитов.

Если В-лимфоцит связался с растворенным аутоантигеном, то образуется анергичная В-клетка с с высоким уровнем экспрессии IgD (индукция анергии без костимуляции - механизм иммунологической толерантности).

Если В-лимфоцит связался со связанным с поверхностью аутоантигеном (на эритроцитах, МНС, то возможно редактирование рецептора в целях изменения специфичности (путем продолжения экспрессии RAG, перестройки генов легких цепей).

Если редактирование не получилось, апоптоз.

13) Первичный и вторичный иммунный ответ. Переключение с IgM на IgG, клетки памяти.

Первичный иммунный ответ - рецепторы лимфоцитов представлены IgM, низкая специфичность связывания с элементами патогенной архитектуры, IgM собран в пентамеры (первая встреча с патогеном, ответ развивается долго). Далее - выработка высокоспецифичного IgG (“подбором” - см. vdj-рекомбинацию), лимфоциты выбрасывают ген константной части IgM

Вторичный иммунный ответ - повторная встреча с патогеном, уже есть лимфоциты с нужным антигеном, ответ развивается очень быстро

Клетки памяти - лимфоциты, формирующие вторичный иммунный ответ

14) Особенности физиологии антигенных рецепторов B-1 и гамма-дельта-Т клеток, позволяющие отнести их к "врожденным лимфоцитам".

популяция клеток В1 – они развиваются в печени новорожденных . Там они производят IgM (при активации – растворимые ИгМ). У них ограничен репертуар специфичности, используют только некоторые V-гены. Изначально настроены на часто встречающиеся гликаны на поверхности бактерий, на некоторые собственные антигены (регуляция, супрессорные цитокины), на собственные стрессорные антигены (экспрессируются в случае повреждений). В1-клетки не формируют иммунологической памяти . Каждый раз, как первый раз. ИгМ всегда в одном и том же количестве.

В1 клетки добавляют мало нуклеотидов на стыки сегментов, репертуар их V-генов ограниченный. Находятся в перитонеальной и плевральной полостях. В отличие от В2 клеток, которые живут и гибнут и обновляются в КМ, В1 клетки, заселившись на свои места локации, самообновляются на месте. Умеют производить самопроизвольно на высоком уровне IgM, часто имеют специфичность к углеводородам. Не формируют памяти.

Гамма-дельта T‐клетки могут взаимодействовать с MHCIb, но не с классическими молекулами MHC, и не требуют процессинга антигена для распознввания.

Для большинства гамма-дельта T- клеток лиганды точно не известны.

Гамма-дельта клеток довольно много там же, где В1 клетки. Они необходимы для распознавания небольших фосфолипидов. Есть в перитонеальной полости, их много в эпидермисе кожи, и некоторые из них (которые в частности специфичны к белкам бутирофилинового семейства) выполняют роль распознавания стресса. Бутирофилины на периферии экспрессируются в результате стресса. Пока лиганда нет, экспрессируются иммуносупрессорные цитокины. А при появлении достаточного количества лиганда, включается запуск иммунного ответа. Не формируют иммунологической памяти, относятся к клеткам врожденного иммунитета.

15) Позитивная селекция CD4+ и CD8+ Т-клеток в тимусе. MHC-рестрикция.

В кортикальной зоне тимуса происходит позитивная селекция Т-клеток - удаление клеток, у которых очень слабый сигнал от TCR.

Положительной селекции подвергаются дважды положительные тимоциты (CD4+CD8+) Дважды положительные клетки очень чувствительны к апоптозу (в связи с низкой экспрессией ими антиапоптотических факторов, таких, как Вс1-2 и Bcl-XL). Для выживания клеткам нужна поддержка микроокружения. Сигнал, необходимый для выживания, тимоциты получают в ходе положительной селекции. Положительная селекция обеспечивает отбор только тех тимоцитов, которые экспрессируют TCR, обладающие сродством к молекулам МНС. Если TCR обладает сродством к молекуле МНС, тимоцит получает поддерживающий сигнал, основными результатами которого служат повышение экспрессии антиапоптотического фактора Вс1-2 и продвижение тимоцита по клеточному циклу. Внешний признак успешного прохождения тимоцитом положительной селекции - экспрессия маркера активации клетки CD69, а также молекул CD5, CD27 и костимулирующей молекулы CD28, сопровождающаяся повышением плотности экспрессии рецепторного комплекса TCR-CD3на поверхности клетки. Т-лимфоциты, рецепторы которых лишены сродства к МНС, подвергаются апоптозу «по умолчанию».

MHC-рестрикция – распознавание Т-лимфоцитами фрагментов антигенов только в контексте МНС (исключение - суперантигены).

МНС индивидуальны. Т-лимфоциты проходят позитивную селекцию на молекулах MHC, которые у каждого индивидуума свои, и пептидах, которые способны с этими аллелями связаться. У другого индивидуума набор молекул MHC будет другой, пептиды получатся тоже другие, в результате репертуар специфичностей зрелых лимфоцитов также будет отличаться.

Развитие тимоцитов зависит от MHC. если мы подсадим мышке рецепторы на МНС1, то на выходе мы увидим только цитотоксические Т-клетки. У развивающихся тимоцитов в принципе не будет шанса экспрессировать рецептор на MHC2. То же будет, если подсадим мышу рецептор на MHC2.

16) Негативная селекция тимоцитов. Aire и Fas/FasL.

Каким образом развивающимся тимоцитам удается показать все собственные антигены, опасные с точки зрения аутореактивности (это и есть негативная селекция)?

Было непонятно, пока не открыли ген AIRE – это фактор транскрипции, под контролем которого находится около 100 специфичных белков, которые он запускает время от времени в некоторых клетках тимусного эпителия. Индуцирует экспрессию органо- или тканеспецифических генов в тимусе:

Insulin (пожелудочная железа)

Interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP) (глаз)

Odorant binding protein 1a (слезные железы)

Vomeromodulin (легкие)

Если запустить небольшую часть на некоторое время – ничего страшного не произойдет, но в итоге все покажем, что надо. Чтобы поставить ген под контроль AIRE, или убрать, надо просто поменять пару нуклеотидов в промоторном участке гена (легкая регуляция).

Это один из механизмов центральной толерантности. Очень легко настраиваемый - нужно всего лишь поменять несколько нуклеотидов в промоторе для регуляции.

Нарушения функции AIRE вызывают аутоиммунный полигландулярный синдром 1-го типа, или хронический кожно-слизистый кандидиоз (autoimmune polyendocrinopathy-candidiasis- ectodermal dystrophy, APECED) - редкое наследственное заболевание, характеризующееся аутоиммунным ответом на ткани разных органов, преимущественно эдокринных желез.

AIRE-зависимая экспрессия тканеспецифических антигенов в клетках тимусного эпителия - один из механизмов центральной толерантности .

Если тимоцит аутореактивный, то он точно рано или поздно во время созревания встретиться со своим пептидом, и будет уничтожен отбором.

FasL и Fas обеспечивают апоптоз (если не удалось перестроить рецептор лимфоцита). Это цитокин и его рецептор, обеспечивающие структурный (инструктивный?) апоптоз. Мыши-нокауты по этим генам - гипертолерантность лимфоцитов, аутоиммунное действие.

17) Роль цитокинов в дифференцировке Т-хелперов на периферии.

18) Негативные последствия несбалансированной дифференцировки Т-хелперов.