Информационный сайт для врачей и студентов-медиков

Клиническая иммунология - ФОРМИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ИММУННОГО ОТВЕТА

Основные постулаты

 

В основе современной теории специфического распознавания ан­тигенов иммунной системой лежат следующие представления.

  1. Наличие на поверхности лимфоцитов предсуществующих спе­цифических антигенсвязывающих рецепторов, экспрессия которых не зависит от того, встречался ли ранее организм с данным антигеном или нет.

  2. На одном лимфоците может быть рецептор только одной спе­цифичности.

  3. Антигенсвязывающие рецепторы могут экспрессироваться на поверхности как Т-, так и В-лимфоцитов.

  4. Лимфоциты с рецепторами определенной специфичности состав­ляют клон, т. е. являются потомками одной родительской клетки.

  5. Распознавание антигена невозможно без участия макрофагов. Последние осуществляют презентацию (представление) антигена лим­фоциту.

  6. Распознавание «чужого» происходит в «контексте» распо­знавания «своего». Иными словами, антигенсвязывающий ре­цептор Т-лимфоцита распознает на поверхности макрофага моле­кулярный комплекс, состоящий из собственного антигена гисто-совместимости и чужеродного антигена.



 

 Молекулярный аппарат антигенного распознавания

Антигены главного комплекса гистосовместимости. Эти антигены экспрессированы на поверхности всех ядерных клеток организма. Свое название они получили в связи со способностью вызывать сильную реакцию отторжения при пересадке тканей в пределах одного вида. У представителей разных видов система антигенов главного комплекса гистосовместимости, МНС (major hystocompatibility complex), имеет разные названия. У человека она называется HLA (human leukocyte antigens), у мышей — Н-2, у собак — DLA, у свиней — SLA и т.д. В антигенном распознавании участвуют антигены МНС классов I и II.

 



 

Рис. 2. Строение антигенсвязывающего рецептора Т-клетки.

Трансмембранный гетеродитмер (- и -цепи, связанные между собой дисульфидными мостиками, на схеме не показаны) узнает номинальный антиген в комплексе с молекулами МНС. Гетеродимер прочно связан с комплексом CD3, состоящим из цепей , , , .



 

Антигенсвязывающие рецепторы лимфоцитов. Эти молекулы пред­ставлены на поверхности В- и Т-лимфоцитов. В первом случае они представляют собой молекулы иммуноглобулинов, а во втором состав­ляют самостоятельное семейство гликопротеидных молекул.

Рецепторы Т-лимфоцитов существуют только в форме молекул, прочно связанных с клеточной мембраной. Этот рецептор представ­ляет собой гетеродимер, состоящий из двух полипептидных цепей. Большая часть каждой из двух цепей рецептора находится вне клетки и свернута в виде двух доменов — вариабельного (V) и константного (С). Известно два типа Т-клеточных рецепторов. Большинство Т-лимфоцитов несет рецепторы I типа, состоящие из - и -цепей. Рецепторы некоторой части периферических лимфоцитов несут гетеродимеры, состоящие из - и -цепей (рецепторы II типа). У всех Т-лимфоцитов, несущих антигенсвязывающий рецептор (как /, так и /), последний нековалентно связан в единый комплекс с моле­кулой CD3 (рис. 2). Молекула CD3, состоящая из нескольких пептидных цепей (, , , ), участвует в передаче сигнала от рас­познающего антиген гетеродимера (, ) внутрь клетки. Таким об­разом, весь этот комплекс, состоящий из 7 пептидных цепей, сле­дует рассматривать как единую функциональную структуру.

Иммуноглобулины. Иммуноглобулины представляют собой груп­пу сывороточных белков, обладающих рядом общих свойств и игра­ющих важную роль в реализации иммунного ответа высших позвоночных. Все антитела являются иммуноглобулинами. Молекула иммуноглобулина состоит из двух тяжелых (Н) и двух легких (L) цепей, соединенных между собой дисульфидными связями (рис. 3). Н- и L-цепи одной молекулы полностью идентичны. Существует два класса легких цепей — и и 5 классов тяжелых цепей: , , , и . Два класса тяжелых цепей содержат субклассы: 1, 2 и 1, 2, 3, 4. С помощью протеолитических ферментов молекула иммуноглобулина может быть расщеплена в области так называемого шарнир­ного участка. Например, с помощью папаина из одной молекулы может быть получено три фрагмента: два одинаковых Fab-фрагмента (fragment antigen binding), каждый из которых обладает одним антигенсвязывающим центром, и Fc-фрагмент (fragment crystallizable). При обработке пепсином молекула расщепляется в другом месте. При этом из одной молекулы образуется два фрагмента — pFc' и Р(аb')2. В обозначении последнего отражена его бивалентность в от­ношении связывания антигена. Молекулы антител отличаются исклю­чительным разнообразием. Это разнообразие в первую очередь свя­зано с вариабельными областями, расположенными в N-концевых участках как легких, так и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина. Остальные участки относительно неизменны. Это позволяет выделить в молекуле иммуноглобулина вариабельные и константные области тяжелых и легких цепей. Отдельные участки вариабельных областей (так называемые гипервариабельные участки) отличаются особым разнообразием (табл. 2).



 



 

Рис. 3. Топология и функциональная архитектоника молекулы IgG.



 

Иммуноглобулины могут быть классифицированы в зави­симости от строения константных и вариабельных областей.

Изотипы отражают разнообразие иммуноглобулинов на уровне биологического вида. При иммунизации животных одного вида сывороткой крови особи другого вида образуются антитела, распозна­ющие изотипические специфичности молекулы иммуноглобулина. Каж­дый класс иммуноглобулинов имеет свою изотипическую специфич­ность, против которой могут быть получены специфические антитела, например кроличьи антитела против IgG мыши (препарат, широко применяемый в различных иммунодиагностических тестах). Характери­стика основных классов иммуноглобулинов представлена в табл. 3.



 

Таблица 2. Разнообразие иммуноглобулинов



 


 



 


 

Локализация

Гетерогенность

Изотипическое

Классы

Подклассы

Типы

Подгруппы

Сн

Сн

cl

cL или vhvl

На уровне вида

Аллотипическое

Аллотипы

СнL (иногда vh/vl)

На уровне инди­видуума

Идиотипическое

Идиотипы

Вариабельная область

На уровне клона



 

Таблица 3. Характеристики основных классов иммуноглобулинов челове­ка

Характеристика

Класс

М

G

А

D

Е

Мол. Масса

900000

150000

160000

185000

200000 (мономер)

Число основных 4-цепочечных цепей

5

1

1,2

1

1

Н-цепи

L-цепи

+

+

+

+

+

Концентрация в сыворотке(норма)

0,5—2 мг/мл

8—16 мг/мл

1,4—4 мг/мл

0—0,4 мг/мл

17—45 нг/м

Общее содержа­ние, %

6

80

13

0—1

0,002



Наличие аллотипов обусловлено генетическим разнообразием внутри вида и касается особенностей строения константных облас­тей молекул иммуноглобулинов у отдельных лиц или семей. Это раз­нообразие имеет такую же природу, как и различия людей по группам крови системы АВО.



 



 

Рис. 4. Упрощенное изображение антигенсвязывающего центра.

Этот участок вариабельного домена иммуноглобулина представляет собой полость, образованную пептидными петлями тяжелых и легких цепей. Гипервариабельные участки заштрихованы.


Идиотипы представляют собой участки вариабельной части моле­кулы иммуноглобулина, которые сами являются антигенными детер­минантами. Антитела, полученные против таких антигенных детер­минант (антиидиотипические антитела), способны различать анти­тела разной специфичности. С помощью антиидиотипических сыво­роток можно обнаружить одну и ту же вариабельную область на раз­ных тяжелых цепях и в разных клетках.

Пространственная структура молекулы иммуноглобулина обеспе­чивается дисульфидными связями внутри цепей, существующими по­мимо дисульфидных мостиков, соединяющих Н- и L-цепи. В ре­зультате пептидная цепь образует компактно свернутые петли с ха­рактерной -складчатой структурой — так называемые глобулярные домены. Соответственно существуют вариабельные и константные домены. Гипервариабельные последовательности сосредоточены на одном конце вариабельной области, образуя часть -поворота пептидной цепи. Гипервариабельные области легких и тяжелых цепей совместно образуют антигенсвязывающий центр, «отвечая», таким образом, за специфичность антитела (рис. 4).

Молекулы клеточной адгезии. Эти молекулы могут оказывать костимулирующее действие в процессах иммунного распознавания. Они представляют собой чрезвычайно разнообразную группу моле­кул, часть из которых филогенетически родственна иммуноглобулинам, антигенсвязывающим рецепторам Т-клеток и антигенам глав­ного комплекса гистосовместимости.



 Основные этапы процесса антигенного распознавания
 

Неспецифический этап антигенного распознавания. На начальных этапах каскада событий, условно называемых антигенным распозна­ванием, этот процесс имеет неспецифический характер. Первой клеткой, вступающей во взаимодействие с антигеном, является мак­рофаг. Фагоцитоз, представляющий собой филогенетически наи­более древнюю иммунную реакцию, является также и первой реак­цией иммунной системы на внедрение чужеродных антигенов. Антигены могут поступать в организм в составе бактериальной клет­ки или вирусной частицы, а также в виде высокомолекулярного белка или полисахарида (например, при вакцинации). И в том, и в другом случае антиген подвергается фагоцитозу и внутриклеточно­му перевариванию. Результатом переваривания является «разборка» крупных молекул на отдельные «блоки». Для обозначения этого процесса в иммунологии применяется специальный термин — «процессинг антигена». Такой процессированный антиген экспрессируется на поверхности макрофага в комплексе с собственным антиге­ном главного комплекса гистосовместимости.



 

Распознавание антигена Т-клетками. Объектом распознавания для антигенсвязывающего рецептора Т-хелпера является комплекс чуже­родного антигена (часто используется термин «номинальный анти­ген») и собственного антигена МНС. При этом распознаются не только антигенная детерминанта чужеродного антигена, но и струк­туры, относящиеся к антигенам МНС. В тех случаях, когда в ус­ловиях эксперимента антигенпрезентирующие клетки экспрессировали антигены МНС, не свойственные тому генотипу, к которому при­надлежали Т-лимфоциты—носители антигенсвязывающего рецепто­ра, распознавание оказывалось невозможным. Этот феномен, на­зываемый ограничением, или рестрикцией по МНС, является важ­ным свидетельством того, что для ответа на чужеродный антиген не­обходимо одновременное распознавание как номинального антигена, так и собственного антигена МНС.



 

Распознавание антигена В-клетками. В-клетки распознают анти­гены с помощью своих иммуноглобулиновых рецепторов. В ходе вза­имодействия В-клетки и антигена последний также может подвер­гаться процессингу. Такой процессированный антиген презентируется на поверхности В-клетки, где он доступен для распозна­вания активированным Т-хелпером. Следует заметить, что Т- и В-клетки распознают разные антигенные детерминанты одной и той же молекулы. В-клетка, как правило, не способна к самостоятель­ному ответу на антигенную стимуляцию. Для того чтобы В-клетка начала реагировать на антиген, ей необходимо получить второй сиг­нал от Т-хелпера. Антигены, иммунный ответ на которые не­возможен без такого второго сигнала, называются тимусзависимыми.

Важную роль во взаимодействии Т- и В-лимфоцитов играет ряд поверхностных рецепторов, обеспечивающих передачу костимулирующих сигналов. Так, на поверхности В-клеток экспрессируется дифференцировочный антиген CD40, относящийся к тому же семейству молекул, что и фактор роста нервов, TNF и Fas. Вскоре после акти­вации на мембране Т-клетки начинает экспрессироваться лиганд для CD40 (контррецептор) — CD40L. Взаимодействие CD40— CD40L стимулирует В-клеточную пролиферацию, а также индуциро­ванную интерлейкином 4 (ИЛ-4) дифференцировку В-клеток. Кон­тактные взаимодействия между Т- и В-лимфоцитами могут также стимулировать пролиферацию Т-клеток. Такая стимуляция осуществ­ляется за счет взаимодействия CD28 и В7/ВВ1 (CD80). В7/ВВ1 эк­спрессируется на поверхности активированных В-клеток, а CD28 присутствует на мембране большинства Т-клеток. Взаимодействие между CD28 и В7/ВВ1 усиливает пролиферацию Т-клеток, стимули­рует продукцию цитокинов и образование цитотоксических Т-лимфоцитов, инициированных антигеном или митогеном.

В некоторых случаях активация В-клеток возможна и без учас­тия Т-клеток. Так, бактериальный липополисахарид в высоких концентрациях способен вызывать поликлональную активацию В-клеток. При этом антигенная специфичность иммуноглобули­новых рецепторов В-клетки не играет роли. При более низ­ких концентрациях таких антигенов иммуноглобулиновые рецеп­торы пассивно концентрируют антиген на поверхности В-клетки, а собственная митогенная активность липополисахарида играет для В-клеток роль второго сигнала. Такие антигены получили назва­ние тимус-независимых антигенов типа I. Некоторые линейные антигены, медленно деградирующие в организме и имеющие ча­сто повторяющуюся антигенную детерминанту (например, полисахариды пневмококков, Vi-антиген, поливинилпирролидон и некоторые другие), также способны стимулировать В-лимфоциты без участия Т-клеток. Эти антигены длительное время персистируют на мембране и в цитоплазме специализированных макрофа­гов краевого синуса лимфатического узла и маргинальной зоны се­лезенки. Эти антигены называются тимуснезависимыми антиге­нами типа II.

Клональная селекция. Как уже отмечалось, наличие на поверхности лимфоцита специфического антигенсвязывающего рецептора не зависит от того, встречался ли ранее организм с данным антигеном или нет. Клетки, имеющие рецепторы оди­наковой специфичности, являются представителями одного кло­на лимфоцитов. Такие клоны имеются как среди предшественни­ков Т-хелперов, так и среди В-лимфоцитов. При попадании в организм чужеродного антигена происходит отбор (селекция) клонов, имеющих рецепторы, комплементарные детерминантам данного антигена. Только представители этих клонов получают «право» на дальнейшую дифференцировку. Такая дифференцировка получила название антигензависимой.

 

Методы иммуноанализа

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