34(часть 2)

В-лимфоциты, плазматическая клетка.

B-лимфоциты (B-клетки) - это тип лимфоцитов, обеспечивающий гуморальный иммунитет.

У взрослого человека и млекопитающих B-лимфоциты образуются в костном мозге из стволовых клеток, у эмбрионов - в печени и костном мозге.

Главная функция B-лимфоцитов (а вернее плазматических клеток, в которые они дифференцируются) - это выработка антител. Воздействие антигена стимулирует образование клона B-лимфоцитов, специфического к данному антигену. Затем происходит дифференцировка новообразованных B-лимфоцитов в плазматические клетки, вырабатывающие антитела. Эти процессы проходят в лимфоидных органах, регионарных к месту попадания в организм чужеродного антигена.

В различных органах проходит накопление клеток, продуцирующих иммуноглобулины разных классов:

в лимфоузлах и селезенке находятся клетки, продуцирующие иммуноглобулины М и иммуноглобулины G;

в пейеровых бляшках и других лимфоидных образованиях слизистых оболочек находятся клетки, продуцирующие иммуноглобулины А и Е.

Контакт с любым антигеном инициирует образование антител всех пяти классов, но после включения регуляторных процессов в специфических условиях начинают преобладать иммуноглобулины определенного класса.

В норме в организме в небольших количествах присутствуют антитела практически ко всем существующим антигенам. Антитела, полученные от матери, присутствуют в крови новорожденного.

Антителообразование в плазматических клетках, которые образуются из B-лимфоцитов, тормозит выход в дифференцировку новых B–лимфоцитов по принципу обратной связи.

Новые B-клетки не выйдут в дифференцировку, пока в данном лимфоузле не начнется гибель клеток, продуцирующих антитела, и только в случае, если в нем будет еще антигенный стимул.

Данный механизм осуществляет контроль над ограничением выработки антител до уровня, который необходим для эффективной борьбы с чужеродными антигенами.

Этапы созревания

Антигеннезависимая стадия созревания В-лимфоцитов Антигеннезависимая стадия созревания В-лимфоцитов происходит под контролем локальных клеточных и гуморальных сигналов от микроокружения пре-В-лимфоцитов и не определяется контактом с Аг. На этой стадии происходит формирование отдельных пулов генов, кодирующих синтез Ig, а также экспрессия этих генов. Однако, на цитолемме пре-В-клеток ещё нет поверхностных рецепторов - Ig, компоненты последних находятся в цитоплазме. Образование В-лимфоцитов из пре-В-лимфоцитов сопровождается появлением на их поверхности первичных Ig, способных взаимодействовать с Аг. Только на этом этапе В-лимфоциты попадают в кровоток и заселяют периферические лимфоидные органы. Сформировавшиеся молодые В-клетки накапливаются в основном в селезёнке, а более зрелые - в лимфатических узлах. Антигензависимая стадия созревания В-лимфоцитов Антигензависимая стадия развития В-лимфоцитов начинается с момента контакта этих клеток с Аг (в том числе - аллергеном). В результате происходит активация В-лимфоцитов, протекающая в два этапа: пролиферации и диффе-ренцировки. Пролиферация В-лимфоцитов обеспечивает два важных процесса: - Увеличение числа клеток, дифференцирующихся в продуцирующие AT (Ig) В-клетки (плазматические клетки). По мере созревания В-клеток и их превращения в плазматические клетки происходит интенсивное развитие бе-локсинтезирующего аппарата, комплекса Гольджи и исчезновение поверхностных первичных Ig. Вместо них продуцируются уже секретируемые (т.е. выделяемые в биологические жидкости - плазму крови, лимфу, СМЖ и др.) антигенспецифические AT. Каждая плазматическая клетка способна секретировать большое количество Ig - несколько тысяч молекул в секунду. Процессы деления и специализации В-клетки осуществляются не только под влиянием Аг, но и при обязательном участии Т-лимфоцитов-хелперов, а также выделяемых ими и фагоцитами цитокинов - факторов роста и дифференцировки; - Образование В-лимфоцитов иммунологической памяти. Эти клоны В-клеток представляют собой долгоживущие рециркулирующие малые лимфоциты. Они не превращаются в плазматические клетки, но сохраняют иммунную «память» об Аг. Клетки памяти активируются при повторной их стимуляции тем же самым Аг. В этом случае В-лимфоциты памяти (при обязательном участии Т-клеток-хелперов и ряда других факторов) обеспечивают быстрый синтез большого количества специфических AT, взаимодействующих с чужеродным Аг, и развитие эффективного иммунного ответа или аллергической реакции.

В-клеточный рецептор.

B-клеточный рецептор, или B-клеточный рецептор антигена (англ. B-cell antigen receptor, BCR) - мембранный рецептор В-клеток, специфично узнающий антиген. Фактически В-клеточный рецептор представляет собой мембранную форму антител (иммуноглобулинов), синтезируемых данным В-лимфоцитом, и имеет ту же субстратную специфичность, что и секретируемые антитела. С В-клеточого рецептора начинается цепь передачи сигнала внутрь клетки, которая в зависимости от условий может приводить к активации, пролиферации, дифференцировке или апоптозу В-лимфоцитов. Сигналы, поступающие (или не поступающие) от B-клеточного рецептора и его незрелой формы (пре-В-клеточного рецептора), оказываются критическими в созревании В-лимфоцитов и в формировании репертуара антител организма.

Помимо мембранной формы антитела, в состав B-клеточного рецепторного комплекса входит вспомогательный белковый гетеродимер Igα/Igβ (CD79a/CD79b), который строго необходим для функционирования рецептора. Передача сигнала от рецептора проходит при участии таких молекул, как Lyn, Syk, Btk, PI3K, PLCγ2 и других.

Известно, что В-клеточный рецептор играет особую роль в развитии и поддержании злокачественных В-клеточных заболеваний крови. В связи с этим большое распространение получила идея применения ингибиторов передачи сигнала от этого рецептора для лечения данных заболеваний. Несколько таких препаратов показали себя эффективными и сейчас проходят клинические испытания. Но мы про них ничего и никому не скажем. т-с-с-сс!

В1 и В2- популяции.

Выделяют две субпопуляции В-клеток: В-1 и B-2. Субпопуляцию В-2 составляют обычные В-лимфоциты, к которым относится всё сказанное выше. В-1 - это относительно небольшая группа В-клеток, обнаруживаемая у человека и мышей. Они могут составлять около 5% от общей популяции B-клеток. Такие клетки появляются в течение эмбрионального периода. На своей поверхности они экспрессируют IgM и небольшое количество (или вовсе не экспрессируют) IgD. Маркером этих клеток является CD5. Однако он не является обязательным компонентом клеточной поверхности. В эмбриональном периоде В1-клетки появляются из стволовых клеток костного мозга. В течение жизни пул B-1-лимфоцитов поддерживается за счёт активности специализированных клеток–предшественников и не пополняется за счёт клеток, происходящих из костного мозга. Клетка–предшественница отселяется из кроветворной ткани на свою анатомическую нишу - в брюшную и плевральную полости - ещё в эмбриональном периоде. Итак, место обитания B-1-лимфоцитов - прибарьерные полости.

B-1-лимфоциты значительно отличаются от B-2-лимфоцитов по антигенной специфичности продуцируемых антител. Антитела, синтезированные B-1-лимфоцитами, не имеют значительного разнообразия вариабельных участков молекул иммуноглобулинов, но, напротив, ограничены в репертуаре распознаваемых антигенов, и эти антигены - наиболее распространённые соединения клеточных стенок бактерий. Все B-1-лимфоциты - как бы один не слишком специализированный, но определённо ориентированный (антибактериальный) клон. Антитела, продуцируемые B-1-лимфоцитами, почти исключительно IgM, переключение классов иммуноглобулинов в B-1-лимфоцитах не «предусмотрено». Таким образом, B-1-лимфоциты - «отряд» противобактериальных «пограничников» в прибарьерных полостях, предназначенных для быстрой реакции на «просачивающиеся» через барьеры инфекционные микроорганизмы из числа широко распространённых. В сыворотке крови здорового человека преобладающая часть иммуноглобулинов - продукт синтеза как раз B-1-лимфоцитов, т.е. это относительно полиспецифичные иммуноглобулины антибактериального назначения.

Т-лимфоциты.

Т-лимфоциты образуют три основные субпопуляции:

1) Т-киллеры осуществляют иммунологический генетический надзор, разрушая мутированные клетки собственного организма, в том числе и опухолевые, и генетически чужеродные клетки трансплантатов. Т-киллеры составляют до 10 % Т-лимфоци-тов периферической крови. Именно Т-киллеры своим воздействием вызывают отторжение пересаженных тканей, но это и первая линия защиты организма от опухолевых клеток;

2) Т-хелперы организуют иммунный ответ, воздействуя на В-лимфоциты и давая сигнал для синтеза антител против появившегося в организме антигена. Т-хелперы секретируют интерлейкин-2, воздействующий на В-лимфоциты, и г-интерферон. Их в периферической крови до 60–70 % общего числа Т-лимфоцитов;

3) Т-супрессоры ограничивают силу иммунного ответа, контролируют активность Т-киллеров, блокируют деятельность Т-хелперов и В-лимфоцитов, подавляя избыточный синтез антител, которые могут вызывать аутоиммунную реакцию, т. е. обратиться против собственных клеток организма.

Т-супрессоры составляют 18–20 % Т-лимфоцитов периферической крови. Избыточная активность Т-суп-рессоров может привести к угнетению иммунного ответа вплоть до его полного подавления. Это бывает при хронических инфекциях и опухолевых процессах. В то же время недостаточная деятельность Т-супрес-соров приводит к развитию аутоиммунных заболеваний в связи с повышенной активностью Т-киллеров и Т-хелперов, не сдерживаемых Т-супрессо-рами. Для регулирования иммунного процесса Т-супрессоры секретируют до 20 различных медиаторов, ускоряющих или замедляющих активность Т– и В-лимфоцитов. Кроме трех основных видов, существуют и другие виды Т-лимфоцитов, в том числе Т-лимфоциты иммунологической памяти, сохраняющие и передающие информацию об антигене. При повторной встрече с этим антигеном они обеспечивают его распознавание и тип иммунологического ответа. Т-лимфоциты, выполняя функцию клеточного имму-нитета, кроме того, синтезируют и секретируют ме-диаторы (лимфокины), которые активизируют или за-медляют деятельность фагоцитов, а также медиаторы с цитотоксилогическим и интерферонопо-добным действиями, облегчая и направляя действие неспецифической системы.

Этапы созревания.

Созревание Т-лимфоцитов начинается с того, что некоторая часть лимфоидных стволовых клеток направляется в тимус, где и идет процесс созревания. В процессе дифференцировки в центральных иммунных органах стволовая клетка проходит несколько этапов без участия антигена (антигеннезависимая дифференцировка).

Пока стволовая клетка находится в костном мозге, на ней появляются структуры, указывающие, по какому пути дифференцировки (Т- или В-) она пойдет. Ранний предшественник Т-лимфоцитов имеет на своей мембране гликопротеин с молекулярной массой 3,3 104 D (ГП-33), который впоследствии соединяется с антигенраспознающим рецептором.

На втором этапе появляются незрелые предшественники Т-лимфоцитов. В этот период на мембране лимфоцитов образуются антигенраспознающие рецепторы, после этого лимфоциты способны распознавать антигены.

Для Т-лимфоцита антигенраспознающим рецептором является димерная молекула, относящаяся к суперсемейству иммуноглобулинов.

Появление на поверхности предшественников лимфоидных клеток определенных рецепторов служит сигналом, позволяющим клеткам дифференцироваться в специализированную линию лимфоцитов. Имеющие такие рецепторы клетки мигрируют в особую область центральных иммунных органов, где взаимодействуют с микроокружением, способствующим дифференцировке данной клетки. После контакта с клеткой-предшественником, в стромальных клетках локального микроокружения развиваются процессы, направленные на "обучение" клеток-предшественников для их дальнейшей дифференцировки в отдельную линию.

Позитивная и негативная селекция в тимусе.

Предшественники Т-лимфоцитов на ранних этапах дифференцировки в тимусе подвергаются позитивной и негативной селекции. Не прошедшие селекцию предшественники подвергаются апоптозу. При негативной селекции элиминируются клетки, распознающие аутоантигены. Механизмы представления аутоантигенов в тимусе до настоящего времени мало изучены, а данные о становлении этого процесса в раннем онтогенезе практически отсутствуют. В отличие от тимуса, в периферических органах и тканях иммунной системы происходит представление чужеродных антигенов, и в этом процессе участвуют иммунные протеасомы. Целью данной работы являлась проверка предположения об участии иммунных протеасом в представлении аутоантигенов в тимусе, а также изучение становления процесса негативной селекции в раннем онтогенезе. Количественную оценку экспрессии субъединиц иммунных протеасом LMP7 и LMP2 в тимусе проводили с помощью Вестерн-блоттинга в пре- и постнатальном онтогенезе у крыс. Распределение иммунных протеасом в клетках тимуса анализировали с помощью иммуногистохимии. Параллельно оценивали динамику уровня апоптоза в тимусе на тех же этапах онтогенеза с помощью проточной цитофлуориметрии. Иммуногистохимически показано, что экспрессия иммунных протеасом наблюдается не в тимоцитах, а, вероятнее всего, в эпителиальных и дендритных клетках тимуса, которые являются антиген-представляющими для Т-клеток. Этот факт дает основание полагать, что негативная селекция в тимусе происходит с участием иммунных протеасом. Обе иммунные субъединицы иммунных протеасом обнаруживаются в тимусе, начиная с 18-го эмбрионального дня (Э). Причем количество этих субъединиц на Э18 невелико и возрастает к Э21, а затем остается на том же уровне до 19-го постнатального дня (П19). В то же время, на Э18 в тимусе регистрируется высокий уровень апоптоза, который снижается к Э21 и далее остается неизменным до П30. Полученные данные свидетельствуют о том, что негативная селекция в тимусе может происходить у плодов уже на Э18, а к Э21 усиливается до уровня, характерного для постнатальных животных. Высокий уровень апоптоза, наблюдаемый на Э18 связан, по-видимому, не столько с процессами негативной селекции, сколько с активной миграцией предшественников Т-лимфоцитов в тимус накануне Э18, а, как известно, количество локусов для мигрирующих предшественников в тимусе ограничено. Таким образом, впервые была показана экспрессия иммунных протеасом в тимусе, участвующих в представлении аутоантигенов при негативной селекции, в перинатальном онтогенезе. Становление процесса негативной селекции у крыс происходит еще в пренатальном онтогенезе.

Позитивная селекция : погибают тимоциты, не связавшие ни одного из доступных комплексов MHC-пептид. В результате позитивной селекции в тимусе погибает около 90% тимоцитов.

Негативная селекция уничтожает клоны тимоцитов, связывающих комплексы MHC-пептид со слишком высокой аффинностью. Негативная селекция элиминирует от 10 до 70% клеток, прошедших позитивную селекцию.

Т-клеточный рецептор. Строение, функции. Активный центр

Т-клеточные рецепторы (англ. TCR) - поверхностные белковые комплексы Т-лимфоцитов, ответственные за распознавание процессированных антигенов, связанных с молекулами главного комплекса гистосовместимости (англ. MHC) на поверхности антиген-представляющих клеток. TCR состоит из двух субъединиц, заякоренных в клеточной мембране и ассоциирован с многосубъединичным комплексом CD3. Взаимодействие TCR с MHC и связанным с ним антигеном ведет к активации Т-лимфоцитов и является ключевой точкой в запуске иммунного ответа.

TCR представляет собой гетеродимерный белок, состоящий из двух субъединиц - α и β либо γ и δ, представленных на поверхности клетки. Субъединицы закреплены в мембране и связаны друг с другом дисульфидной связью.

По своей структуре субъединицы TCR относятся к суперсемейству иммуноглобулинов. Каждая из субъединиц образована двумя доменами с характерной иммуноглобулиновой укладкой, трансмембранным сегментом и коротким цитоплазматическим участком.

N-концевые домены являются вариабельными (V) и отвечают за связывание антигена, презентируемого молекулами главного комплекса гистосовместимости. В составе вариабельного домена содержится характерный для иммуноглобулинов гипервариабельный участок (CDR). За счет необычайного разнообразия данных участков, различные Т-клетки способны распознавать широчайший спектр различных антигенов.

Второй домен - константный (C) и его структура одинакова у всех субъединиц данного типа у конкретной особи (за исключением соматических мутаций на уровне генов любых других белков). На участке между С-доменом и трансмембранным сегментом имеется остаток цистеина, с помощью которого между двумя цепями TCR образуется дисульфидная связь.

Субъединицы TCR агрегированы с мембранным полипептидным комплексом CD3. CD3 образован четырьмя типами полипептидов - γ, δ, ε и ζ. Субъединицы γ, δ и ε кодируются тесно сцепленными генами и имеют близкую структуру. Каждая из них образована одним константным иммуноглобулиновым доменом, трансмембранным сегментом и длинной (до 40 аминокислотных остатков) цитоплазматической частью. Цепь ζ имеет маленький внеклеточный домен, трансмембранный сегмент, и большой цитоплазматический домен. Иногда вместо цепи ζ в состав комплекса входит цепь η - более длинный продукт того же гена, полученный путем альтернативного сплайсинга.

Поскольку структура белков комплекса CD3 инвариантна (не имеет вариабельных участков), они не способны определять специфичность рецептора к антигену. Распознавание является исключительно функцией TCR, а CD3 обеспечивает передачу сигнала в клетку.

Трансмембранный сегмент каждой из субъединиц CD3 содержит отрицательно заряженный аминокислотный остаток, а TCR – положительно заряженный. За счет электростатических взаимодействий они объединяются в общий функциональный комплекс Т-клеточного рецептора. На основании стехиометрических исследований и измерения молекулярной массы комплекса наиболее вероятным его составом является (αβ)2+γ+δ+ε2+ζ2.

TCR, состоящие из αβ-цепей и γδ-цепей весьма близки по структуре. Эти формы рецепторов по-разному представлены в различных тканях организма.

Структура рецептора Т-лимфоцита во многом напоминает структуру молекулы антитела. Молекулы Т-клеточных рецепторов (ТКР) состоят из двух цепей - а и р. Каждая из них содержит V- и С-домены, их структура закреплена дисульфидными связями. Вариабельные домены а- и р-цепей имеют не 3-4, как у антител, а не менее 7 гипервариабельных участков, которые формируют активный центр рецептора. За С-доменами, около мембраны, располагается шарнирная область из 20аминокислотных остатков. Она обеспечивает соединение а- и р-цепей с помощью дисульфидных связей. За шарнирной областью располагается трансмембранный гидрофобный домен из 22 аминокис­лотных остатков, он связан с коротким внутрицитоплазматичеким доменом из 5-16 аминокислотных остатков. Распознавание Т-клеточным рецептором представляемого антигена происходит следующим образом. Молекулы МНС классаП, как и рецепторы Т-лимфоцитов, состоят из двух полипептидных цепей - а и р. Их активный центр для связывания представляемых антигенных пептидов имеет форму «щели». Она формируется спиральными участками а- и р-цепей, соединенными на дне «щели» между собой неспиральной областью, образованной сегментами той и другой цепи. В этом центре (щели) молекула МНС присоединяет процессированный антиген и таким образом представляет его Т-клеткам (рис. 63). Активный центр Т-клеточного рецептора образуется гипервариабельными участ­ками а- и р-цепей. Он также представляет собой своеобразную «щель», структура которой соответ­ствует пространственной структуре представляемой молекулой МНС классаП пептидного фрагмента антигена в такой же степени, как структура активного центра молекулы антитела соответствует пространственной структуре детерминанта антигена. Каждый Т-лимфоцит несет рецепторы только для одного какого-то пептида, то есть специфичен в отношении конкретного антигена и связывает процес­сированный пептид только одного типа. Присоединение представляемого антигена к Т-клеточному рецептору индуцирует передачу сигнала от него на геном клетки.

Для функционирования любого ТКР необходим его контакт с молекулой CD3. Она состоит из 5субъединиц, каждая из которых кодируется своим геном. Молекулы CD3 имеют все субклассы Т-лимфоцитов. Благодаря взаимодействию Т-клеточного рецептора с молекулой CD3 обеспечиваются следующие процессы: а)вынос ТКР на поверхность мембраны Т-лимфоцита; б)придание соответствую­щей пространственной структуры молекуле Т-клеточного рецептора; в)прием и передача сигнала Т-клеточным рецептором после его контакта с антигеном в цитоплазму, а затем в геном Т-лимфоцита через фосфатидилинозитольный каскад с участием посредников.

В результате взаимодействия молекулы МНС классаП, несущей антигенный пептид, с рецептором Т-лимфоцита пептид как бы встраивается в «щель» рецептора, которую образуют гипервариабельные участки а- и р-цепей, контактируя при этом с той и другой цепью

Рекомбинация генов, кодирующих цепи Т-клеточного рецептора

Специфичность Т-клеток к определенным антигенам побудила также к поиску генетических механизмов, которые увеличивают многообразие их рецепторов. Многие исследователи предполагали, что гены, кодирующие рецепторы Т-клеток, построены аналогично генам антител. Однако долгое время не удавалось идентифицировать поверхностные структуры, которые обусловили способность Т-клеток распознавать антигены. В настоящее время установлено, что рецептор Т-клеток образован двумя субъединицами и напоминает Fab-фрагмент антитела.

В 1984 г. Т. Мак М. Дэвис клонировали ген, который перестраивался только в Т-клетках, но не в В-клетках. Такого гена не было в других соматических клетках, что свидетельствовало о том, что он кодирует именно те структуры, которые являются различными в разных клонах Т-лимфоцитов.

Установка нуклеотидной последовательности этих генов выявило их гомологию к генов, кодирующих синтез иммуноглобулинов. Первым клонированным геном ТКР оказался ген, кодирующий ß-цепь ТКР. Затем X. Саито и Д. Кранц клонировали гены Т-клеток, кодирующих у-цепь ТКР. Позже было идентифицировано гены, кодирующие синтез α-цепей, которые вместе с ß-цепями образуют гетеродимерний комплекс - в |-ТКР. Функциональное значение в-цепей оставалось определенное время неизвестным, пока в пределах локуса генов а-цепей не было идентифицировано гены, кодирующие б-цепи Т-клеточного рецептора. Оказалось, что у- и б-цепи образуют гетеродимерний комплекс, который является альтернативным вариантом Т-клеточного рецептора и который называют уб-ТКР. Т-клетки, экспрессируют уб -ТКР, представляют отдельную популяцию лимфоцитов, функцию которых еще окончательно не выяснено. Оказалось, что гены Т-клеточных рецепторов, как и гены иммуноглобулинов, в эмбриональном геноме также представлены значительным количеством генных сегментов, которые рекомбинируют при развитии Т-клеток. Согласно генные сегменты V, D и J кодирующих вариабельные домены ТКР, а С-сегмента - константные домены. К константного домена каждой цепи рецептора Т-клеток присоединена последовательность гидрофобных аминокислот, заякорюють его в мембране Т-клеток. Итак, рецепторы Т-клеток представлены только в мембраносвязанных форме и во время созревания Т-клеток переключения различны х С-сегментов не происходит.

Гены ТКР человека и мыши построены принципиально подобно. Они состоят из четырех локусов, кодирующих а-, ß-, у-и б-цепи Т-клеточного рецептора. В геноме человека локус генов ß-цепей ТКР размещен на 7-й хромосоме, а-цепей - на 14-й, у-цепей на 7-й хромосоме и гены б-цепей ТКР размещены в середине локуса генов а-цепей, то есть на 14-й хромосоме. Локусы генов а-и у-цепей представлены сегментами V, J и С, а следовательно, подобные по организации в генов легких цепей иммуноглобулинов. При этом локус у-цепей содержит несколько вариантов Су-сегментов, каждому из которых предшествует несколько Jy-сегментов (аналогично организации генов Х-цепей иммуноглобулинов), а локус а-цепей содержит значительное количество (около сотни) Vo-сегментов, несколько Ja -сегментов и один Са-сегмент (напоминает организацию локуса генов к-цепей иммуноглобулинов). Локусы генов ß-и б-цепей состоят из четырех кластеров генных сегментов V, D, J и С (подобно организации локуса Н-цепей иммуноглобулинов). Поэтому CDR3-perioHH ß-и ö-цепей более изменчивы, чем а-и у-цепей, поскольку место соединения трех генетических сегментов V, D и J кодирует третий гипервариабельную петлю в активных центрах ТКР.

При образовании Т-клеток, несущих в |-ТКР, сначала перестраиваются гены ß-цепи, а затем а-цепи, а в процессе образования клеток, несущих уб-ТКР, - соответственно гены б-и у-цепей. Благодаря тому, что локус генов б-цепей находится в середине локуса генов а-цепей, ни Т-клетка не может одновременно экспрессировать oß-и уб-ТКР. Кроме того, каждая цепь синтезируется только из одной пары гомологичных хромосом, т.е. при экспрессии генов ТКР происходит явление аллельных исключения.

Каждый из локусов Ig/TCR содержит определенное количество V, D и J сегментов, расположенных в определенном порядке: сначала идут повторяющиеся V-сегменты, затем D, если они есть, затем J-сегменты и константный регион (С). Часть генных сегментов является псевдогенами, большинство - функциональными генами, то есть транслируются в белок. Количество вариантов случайных комбинаций генных сегментов в процессе V(D)J рекомбинации определяет комбинативное разнообразие антигенных рецепторов лимфоцитов.

Молекулярный механизм рекомбинации всех семи локусов Ig/TCR идентичный. Эти генные перестройки происходят на ранних этапах дифференцировки лимфоцитов в костном мозге (для В-лимфоцитов) и тимусе (для Т-лимфоцитов) и представляют собой соматическую негомологичную рекомбинацию, в результате которой V, D и J генные сегменты сближаются, а промежуточная последовательность удаляется. Для локусов IGH@, TCRD, TCRB перестройка протекает в два этапа: сначала сближаются D и J сегменты, а затем происходит V-DJ соединение. Для остальных генов перестройка V-J происходит в один этап.

Популяции Т-лимфоцитов.

Среди Т-лимфоцитов различают две фенотипические субпопуляции клеток – CD4+-клeтки и СD8+-клетки. По функциональным характеристикам в популяции Т-лимфоцитов выделяют Т-хелперы гуморального иммунитета, Т-хелперы клеточного иммунитета, Т-супрессоры, Т-цитотоксические клетки. Т-хелперы гуморального и клеточного иммунитета имеют единого предшественника – ТH0-клетки, из которых они генерируются в ходе иммунного ответа.

Описанный выше этап дифференцировки клеток характеризуется тем, что в организме появляется большое количество Т- и В-лимфоцитов, которые с помощью своих антигенраспознающих рецепторов (ТАГРР и ВАГРР) обладают способностью распознавать как собственные (self, ауто), так и чужие (non-self, алло) антигены. Это потенциально опасно, поскольку ауто-реактивные Т- и В-лимфоциты при определенных обстоятельствах могут стать причиной срыва толерантности и развития аутоиммунных заболеваний. Поэтому очередной этап развития иммунной системы со¬стоит в том, чтобы среди большого пула Т- и В-лимфоцитов отобрать (селекционировать) такие, которые бы не реагировали с собственными антигенами, но при этом сохраняли способность различать чужеродные антигены. Итак, третий этап антигеннезависимой дифференцировки лимфоидных клеток – развитие (индукция) толерантности (ареактивности, терпимости) по отношению к аутоантигенам.

Первичная функция ТАГРР на тимоцитах и ВАГРР на предшественниках В-лимфоцитов заключается в том, что с их помощью передается сигнал, который приводит к отбору (селекции) лимфоидных клеток, реагирующих на ауто-АГ.

Вторичная функция ТАГРР и ВАГРР – участие в иммунном ответе на этапе распознавания чужеродных антигенов.

Различают три пути отбора (селекции) лимфоидных клеток.

1. Разрушение (делеция) аутореактивных Т- и В-лимфоцитов, обладающих высокой авидно-стью (сродством) к ауто-АГ, – негативная селекция; происходит в центральных органах им¬мунитета.

2. Индукция (установление) анергии аутореактивных лимфоидных клеток. Этот путь селекции реализуется на периферии, лимфоциты при этом не погибают вследствие их невысокой авидности по отношению к ауто-АГ. Такая форма негативной селекции резервирует Т- и В-клетки в состоянии иммунологической толерантности (неотвечаемости), но при этом очень часто они сохраняют на своей поверхности аутореагирующие рецепторы.

Поскольку эмбриональный период является периодом формирования толерантности иммунной системы, то можно достичь толерантности к чужеродным антигенам, если в этот период искусственно ввести их в организм.

3.Позитивная селекция; состоит в том, что в тимусе и костном мозге контакт незрелых лимфоцитов и пре-В-лимфоцитов с ауто-АГ индуцирует созревание Т- и В-лимфоцитов, но поскольку сигнал клеток получается недостаточным из-за низкой авидности, то пролиферация клеток не наступает, а значит не происходит и развитие иммунного ответа.

Рассматривается также еще один – четвертый механизм толерантности за счет формирования на периферии активной супрессии в результате функции Т-регуляторных клеток либо дис-баланса Т-хелперов 1-го и 2-го типов, о чем речь будет идти ниже.

Как уже упоминалось, сохранившиеся в организме аутореактивные Т- и В-лимфоциты при определенных обстоятельствах могут стать причиной срыва толерантности и развития аутоиммунного заболевания.

На этапе индукции толерантности в вилочковой железе из тимоцитов, которые несут два дифференцировочных антигена CD4 и CD8 и являются так называемыми CD4+CD8+ клетками, образуются субпопуляции Т-лимфоцитов: Т-хелперы (CD4+CD8- клетки) и Т-киллеры/супрессоры (CD4-CD8+ клетки).

На этом заканчивается период антигеннезависимой дифференцировки Т- и В-лимфоцитов, они покидают вилочковую железу и костный мозг и расселяются в Т- и В-зонах (соответственно) периферических органов иммунной системы. Расселяющиеся лимфоциты называются зрелыми покоящимися клетками, готовыми к иммунному ответу. Все они находятся в G(0) фазе клеточ-ного цикла.

Следует помнить, что Т- и В-клетки на своей поверхности экспрессируют антигенраспознающие рецепторы, которые способны распознать только один антиген (точнее, одну детерминанту (эпитоп)).

Таким образом, специальными органами, где происходит дифференцировка гемопоэтиче-ских стволовых клеток, служат: для Т-лимфоцитов – тимус, для В-лимфоцитов – в эмбриональном периоде – печень, во взрослом организме – костный мозг.

Различают следующие основные этапы развития и дифференцировки Т- и В-лимфоцитов.

Первый этап – продуцирование большого числа Т- и В-лимфоцитов, обладающих специфичностью к различным антигенам (в том числе и к антигенам собственного организма). Этот этап имеет две важные стадии:

1. Стадию раннего предшественника, когда на поверхности будущего В-лимфоцита появляется суррогатная L-цепь иммуноглобулина. а на поверхности будущего Т-лимфоцита- ГП-33 (один из элементов ТАГРР);

2. Стадию незрелого предшественника, когда на В-лимфоцитах появляется молекула иммуноглобулина или ВГРАР, а на поверхности Т-лимфоцита – ТАГРР с альфа-, бета- или гамма-, дельта-цепями.

Второй этап – элиминация из громадного количества зрелых предшественников тех клеток, которые являются реактивными по отношению к собственным антигенам. В результате такого “обучения” иммунной системы развивается состояние толерантности.

Третий этап – дозревание оставшихся лимфоидных клеток и превращение их в зрелые покоящиеся Т- и В-лимфоциты, способные реагировать на чужеродные антигены.

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.

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

В дальнейшем выжившие Т-лимфоциты опускаются в мозговой слой тиму-са, где проходят этап отрицательной (негативной) селекции. При этом они вза-имодействуют с тимическими дендритными клетками , экспрессирующими комплексы молекул гистосовместимости с пептидами, полученными из разно-образных молекул собственного организма. В результате подобного взаимо-действия выживают только те Т-лимфоциты, чей антигенраспознающий ре-цептор не способен распознавать указанные комплексы, а остальные гибнут путем индуцированного апоптоза что достигается за счет продукции глюкокор-тикоидов. За счет механизма отрицательной селекции осуществляется профи-лактика аутоиммунных заболеваний .

В целом выживает лишь около 2-5% всех клеток, прибывших в тимус для дифференцировки, что свидетельствует о чрезвычайно жестком отборе Т-лимфоцитов и высокой степени надежности механизма формирования централь-ной иммунной толерантности . Однако все же в тимусе представлены не все имеющиеся аутоантигены, поэтому необходимо осуществление механизмов поддержания толерантности на периферии.