Информационный сайт для врачей и студентов-медиков

Клиническая иммунология - ФОРМИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ИММУННОГО ОТВЕТА

Защита от инфекции с помощью антител

 


 

Наиболее ярким примером защитного действия антител является иммунная реакция организма на бактериальную инфекцию. Цирку­лирующие в крови антитела связываются с антигенными детерми­нантами поверхностных антигенов бактерий. Комплекс микроорга­низма с антителом запускает каскад химических реакций, получив­ших название «классический путь активации комплемента». Конеч­ным продуктом такой активации является образование мембраноатакующего комплекса (МАК), который наносит клеточной стенке бактерии множественные повреждения.

Помимо непосредственного воздействия на бактериальную клет­ку, защитные свойства антител реализуются путем нейтрализации бактериальных токсинов. Молекула антитела присоединяется к мо­лекуле токсина вблизи активного центра и стереохимически блоки­рует взаимодействие токсина с макромолекулярным субстратом. Потеря токсичности может также происходить за счет аллостерических конформационных изменений, когда антитело уже связалось с токсином на некотором расстоянии от активного центра молекулы токсина.

Связывание антител с инкапсулированными бактериями облег­чает фагоцитоз последних полиморфноядерными лейкоцитами и макрофагами. Этот феномен называется опсонизацией. Извест­но, что неопсонизированным бактериям, имеющим капсулу, как правило, удается избежать фагоцитоза.


 РОЛЬ ОСТРОЙ ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ РЕАКЦИИ В ЗАЩИТЕ ОРГАНИЗМА ОТ ИНФЕКЦИИ


Классическая формула — rubor, tumor, calor, dolor et functio lesa symptomata inflammationis sunt — употребляется в медицине еще с античных времен. Однако только сегодня мы можем представить подробный «сценарий» этого симптомокомплекса, одно из централь­ных мест в котором занимает система комплемента.

Активация комплемента. Комплемент представляет собой слож­ный белковый комплекс, состоящий примерно из 20 белков, кото­рый, подобно белкам свертывания крови, активируется за счет кас­кадного процесса, когда продукт предыдущей реакции выполняет роль катализатора следующей. Известно два пути активации комп­лемента: классический и альтернативный.

Активация комплемента по классическому пути осуществляется, как правило, при агрегации молекул иммуноглобулина или при свя­зывании иммуноглобулинов (антител) с соответствующим антиге­ном, причем последний может быть как растворимым, так и кор­пускулярным (бактерии, клетки). Важным моментом в процессе активации является конфигурация молекулы иммуноглобулина, ко­торая может изменяться в ходе реакции антиген — антитело или неспецифической агрегации молекул иммуноглобулинов между со­бой. Непосредственно в активацию комплемента вовлечен домен СН2 Fc-фрагмента молекулы иммуноглобулина. Одним из условий для реализации этого процесса является расположение двух Н-цепей на определенном расстоянии одна от другой. В молекуле IgM это условие обеспечивается за счет собственной конфигурации молеку­лы, а в реакциях с IgG такое взаиморасположение Н-цепей возни­кает с частотой 1:800, в связи с чем способность IgG к связыванию комплемента существенно ниже, чем у IgM.

На раннем этапе активации комплемента по классическому пути происходит активация С1. В присутствии Са2+ образуется тетрамер C1r2Ca2+C1s2, который связывается с одной молекулой C1q (рис. 6). Комплекс С1 обладает протеазной активностью. Его естес­твенными субстратами являются С2 и С4. В плазме присутствует также ингибитор этого фермента (C1—1nh). На следующем этапе об­разуется активный С3-комплекс (С3-конвертаза). С4 состоит из трех полипептидных цепей (, и ), связанных между собой дисульфидными мостиками и нековалентными связям„и. Под действием C1s из -цепи образуется С4а — фермент с молекулярной массой 6000. В то же время C1-эстераза превращает С4 в С4b-форму, способную связываться с поверхностью клетки. К связанному с клеткой С4b при­соединяется С2а (продукт расщепления С2 под действием С1). Ак­тивированный комплекс С4b—С2а представляет собой С3-конвертазу, способную расщеплять С3 на С3а и С3b,. Мембраносвязанный С3b взаимодействует с С5 и становится субстратом для С3-конвертазы, которая расщепляет С5 на С5а и С5b, причем последний оста­ется связанным с мембраной. С5b последовательно связывает С6, С7 и С8, образуя комплекс, способствующий пространственной ори­ентации двух или более молекул С9. Проникая внутрь липидного слоя и полимеризуясь, они образуют кольцеобразный мембраноатакующий комплекс (МАК). Последний представляет собой трансмембран­ный канал, проницаемый для электронов и воды (рис. 7). За счет более высокого коллоидно-осмотического давления внутри клетки в нее начинают поступать Na+ и вода, в результате чего клетка набухает и лизируется.



 



 

Рис. 6. Взаимодействие комплекса C1 (C1q, С1r2, C1s2) с двумя моле­кулами IgG, связавшими антиген.



Другие биологические функции системы комплемента. Помимо лизиса клеток, происходящего за счет встраивания в мембрану МАК, белки системы комплемента облегчают адгезию микроорганизмов на поверхности фагоцитирующей клетки. Это осуществляется с помощью рецепторов для СЗb, которые имеются на поверхности фагоцитов. СЗа и С5а, образующиеся в процессе активации комплемента, мо­гут действовать непосредственно на нейтрофилы и макрофаги, вы­зывая активизацию клеточного дыхания. Кроме того, являясь анафилотоксинами, они способствуют выбросу медиаторов воспаления из тучных клеток и циркулирующих в крови базофилов.

Белки острой фазы. В ответ на инфекцию, повреждение тканей и стресс в крови резко повышается концентрация ряда белков, полу­чивших общее название белков острой фазы. К ним относятся С-реактивный белок, сывороточный амилоидный А-белок, 1-кислый гликопротеин (орозомукоид), 1-антитрипсин, 2-макроглобулин, фибриноген, церулоплазмин, С9-компонент комплемента и фактор В. Микробные эндотоксины стимулируют выработку интерлейкина-1 и фактора некроза опухолей, являющихся эндогенными пирогенами. Интерлейкин-1 стимулирует клетки печени к продукции повышенного количества С-реактивного белка, концентрация кото­рого в плазме может повышаться в 1000 раз и более. Этот белок представляет собой замкнутый пентамер, способный связываться с теми микроорганизмами, в состав мембраны- которых входит фосфорилхолин. Образовавшийся комплекс активирует систему комплемента по классическому пути, что приводит к связыванию С3b с поверх­ностью микроба, его опсонизации и фагоцитозу.



 

Рис. 7. Образование трансмембранного канала (мембраноатакующего комплекса) за счет полимеризации С9.

Молекула С9 содержит гидрофильный домен, который взаимодействует с комплексом С5b-8, и участок, обладающий выраженной гидрофобностью, за счет которого С9 взаимодействует с липидной мембраной. Под влиянием комплекса С5b-8 происходит полимеризация нескольких молекул С9, после чего циркулирующий комплекс поли-С9 встраивается в двухслойную липидную мембрану, формируя сквозной белковый канал.



 

Другие факторы неспецифической эффекторной системы защиты. Лизоцим (мурамилпептидаза) — фермент, расщепляющий мурамиловую кислоту в составе оболочки грамположительных микроорга­низмов вплоть до лизиса микробной клетки. Лизоцим синтезиру ется гранулоцитами, моноцитами и макрофагами, и случае инфек­ции грамотрицательными микроорганизмами лизоцим действует совместно с системой комплемента. В норме лизоцим присутствует в достаточно высоких количествах в различных физиологических секретах и жидкостях организма. Определение его уровня в слю­не, слезной жидкости и других секретах может дать важную инфор­мацию о состоянии антимикробной защиты. Необходимо отметить, что при миеломоноцитарном лейкозе возможно резкое повышение титров лизоцима.

Фибронектин (холодовой нерастворимый глобулин) содержит­ся в плазме и тканевых жидкостях, синтезируется макрофагами и отличается крайне высокой чувствительностью к действию протеаз. Рецепторы к фибронектину имеются практически на всех клетках че­ловека. Сама же молекула фибронектина имеет участки для связыва­ния коллагена, фибрина, C1q и некоторых бактерий (стафилококки, стрептококки). Связывание этих лигандов с «плавающим» носителем рецепторов приводит к конформационным изменениям белка, кото­рый очень быстро ферментируется.

Определение фибронектина в сыворотке крови и биологических жидкостях может иметь принципиальное значение для прогноза те­чения инфекций. Так, развитие сепсиса сопровождается резким па­дением его содержания в плазме. При сепсисе заместительная тера­пия с помощью препаратов фибронектина дает хороший клиничес­кий результат.

Этапы развития острой воспалительной реакции. На повер­хности микробной клетки происходит активация С3-конвертазы, которая расщепляет большие количества С3. При этом фрагмен­ты С3b связываются поверхностью микроорганизма, а фрагмент С3а выделяется в свободном виде. Это активирует следующий этап, в результате чего образуются С3а и МАК. В результате об­разования МАК микробная клетка может лизироваться, однако многие бактерии обладают устойчивостью к действию МАК. Как отмечалось выше, C3а и C3а способствуют высвобождению из тучных клеток медиаторов воспаления. Это ведет к расширению капилляров, экссудации белков плазмы, а также к концентра­ции в очаге воспаления полиморфноядерных лейкоцитов за счет механизма хемотаксиса.

Таким образом, можно легко объяснить механизмы возникнове­ния внешних симптомов острой реакции воспаления. Расширение ка­пилляров приводит к гиперемии (rubor), экссудация белков плазмы и выход из кровеносного русла лейкоцитов проявляются в виде оте­ка (tumor); все это совместно с выбросом эндогенных пирогенов при­водит к местному, а часто и общему повышению температуры и бо­лезненности (calor et dolor).



 Взаимодействие цитотоксического лимфоцита с клеткой-мишенью

Цитотоксические лимфоциты-эффекторы могут быть индуци­рованы либо в аллогенной системе, либо клетками, презентирующими вирусный антиген на своей поверхности. В первом случае специ­фичность таких клеток будет направлена против антигенов МНС класса I, а во втором — против комплекса вирусный антиген — ан­тиген МНС класса I.

Отличительной особенностью цитолитической реакции цитотоксических лимфоцитов (ЦТЛ) является ее автономность. ЦТЛ не нуж­даются в помощи со стороны каких-либо других клеток или раство­римых факторов. Для осуществления литической реакции необходим прямой контакт между ЦТЛ и мишенью. Первая фаза взаимодейст­вия ЦТЛ и клетки-мишени (литический цикл) называется адгезией и осуществляется за счет связывания рецептора с антигеном. Далее происходит перестройка цитоплазмы клетки-эффектора, называе­мая программированием лизиса. На этой стадии в цитоплазме ЦТЛ накапливаются гранулы, содержащие растворимые медиаторы, такие как перфорин, цитолизин, гранзимы и др.

Следующей фазой литического цикла является летальный удар, в ходе которого происходит экзоцитоз растворимых медиаторов с последующим образованием трансмембранных пор. Результатом этих событий является коллоидно-осмотический лизис клетки-мише­ни. После гибели клетки-мишени клетка-эффектор способна к по­вторному осуществлению цитотоксической реакции (рис. 8). Есть основания полагать, что коллоидно-осмотический шок, вызванный гранулами экзоцитоза, не единственный механизм гибели клетки-мишени. Показано, что при взаимодействии комплекса Т-клеточный рецептор — CD3 с антигенами МНС на поверхности клетки-мишени включается механизм транскрипции гена Fas-лиганда, в результате чего этот белок начинает экспрессироваться на поверхности клетки-эффектора. На мембране клеток-мишеней в норме экспрессируется белок Fas, служащий рецептором для Fas-лиганда. Активация этого рецептора приводит к включению механизма программи­рованной гибели клетки (апоптоз).



 

Рис. 8. Цитотоксическая реакция.

Следует обратить внимание на то, что ЦТЛ действуют автономно и не зависят от ка­ких-либо других клеток, а также гуморальных факторов (например, антител или ком­племента).

 

Методы иммуноанализа

Scroll To Top
[ Reset Settings ]
Rambler's Top100
Картаsns krf e0 nd5 ah81 rod solnce rod solnc cent1 cen40
rss
Карта