Основным местом дифференцировки и онтогенеза в лимфоцитов. А так же в разделе «дифференцировка т-лимфоцитов. ~Пути внедрения антигенов в организм

Полипотентная гемопоэтическая стволовая клетка (ГСК) малодифференцированный клеточный элемент, способный к самоподдержанию, пролиферации и дифференцировке во все клетки крови.

ГСК локализуются в красном костном мозге (концентрация до 1% среди мононуклеарных клеток), печени эмбриона (до 1%), ГСК циркулируют в пуповинной крови (до 1%), периферической крови (около 0, 1% от всех ядерных клеток)

Этапы развития ГСК Полипотентная стволовая кроветворная клетка (stem cell). Родоначальная стволовая кроветворная клетка (progenitor cell) – ограничена в самоподдержании, но интенсивно пролиферирует. Имеет ограниченное число делений и ограниченный потенциал, коммитированы к дифференцировке, по крайней мере, в двух направлениях (лимфоидном и миелоидном). Клетка предшественник (precursor cell) – коммитирована только в один тип клеток крови (лимфоциты, гранулоциты, моноциты и т. д.). Зрелые клетки (Т-, В-лимфоциты, эритроциты, моноциты и т. п.).

Лимфоидная родоначальная клетка ГСК самоподдержание В-лимфоцит Предшественник В-лимфоцитов Т-лимфоцит NK Предшественник Т-лимфоцитов Миелоидная родоначальная клетка

Клональный принцип организации лимфоцитов Клон лимфоцитов – группа лимфоцитов, имеющих антигенраспознающие рецепторы одной специфичности, т. е. способные распознавать одну АГ детерминанту. 1 КЛОН = 1 АГ-распознающий РЕЦЕПТОР! В иммунной системе формируется множество клонов лимфоцитов способных распознавать огромное количество вариантов антигенных молекул, составляющих антигенный репертуар.

Молекула BCR имеет слишком короткий цитоплазматический хвост, поэтому для трансдукции (передачи) сигнала от BCR к ядру клетки используются вспомогательные молекулы, такие как CD 79 и другие (CD 19, CD 20, CD 21).

Легкие цепи, входящие в состав BCR, могут быть двух видов: κиλ Их строение кодируется генетическими локусами, расположенными во 2 и 22 хромосомах Тяжелые цепи (5 видов, соответствующие классам иммуноглобулинов: μ, γ, δ, ε, α) кодируются в едином локусе 14 хромосомы. Это - зародышевые гены иммуноглобулинов.

В общем виде каждая группа зародышевых генов состоит из 4 -х генных сегментов: ВАРИАБЕЛЬНЫЙ (V), РАЗНООБРАЗНЫЙ (D), СОЕДНИТЕЛЬНЫЙ (J) КОНСТАНТНЫЙ (С)

Для формирования многообразия вариабельных доменов (V-домены) комплементарных различным видам АГ, во время дифференцировки происходит перестройка (реаранжировка) зародышевых генов, в результате которой формируется окончательный вид генов, кодирующих белковую структуру BCR и иммуноглобулинов.

Для перегруппировки генов H- и L-цепей требуются ферменты рекомбиназы RAG-1 и RAG-2 (recombinationactivating genes). Перегруппировка представляет собой вырезание отдельных фрагментов ДНК и сшивку оставшихся частей по принципу образования петель ДНК.

Отрицательная селекция В-лимфоцитов в костном мозгу: реакции незрелых клеток на распознавание аутоантигена – индукция анергии, редактирование V-генов и апоптоз

Дифференцировка В-лимфоцита в плазматическую клетку Плазматическая клетка B-лимфоцит Утрата экспрессии генов В-клетки Блокада клеточного цикла после плазмобласта Увеличение размера, расширение цитоплазмы, развитие шероховатого ЭПР

TCR – гетеродимеры, и или и цепей (Т-клетки и Т-клетки) TCR тесно соединяется с CD 3 – комплексом полипептидных цепей, необходимых для трансдукции сигнала

Схематическая структура CD 4 (4 подобных Ig домена) и CD 8 (αβ – гетеродимер и αα- гомодимер)

В отличие от BCR, распознающего АГ в нативном виде, TCR связывает и распознает АГ только в составе молекул MHC. CD 4 и CD 8 классические корецепторы, распознающие комплекс «пептид-МНС» и участвующие в сигнальной трансдукции. Внеклеточные домены CD 4 и CD 8 связываются с консервативными МНС молекулами на АПК. CD 4 связывается с МНС класса II, а CD 8 – с МНС класса I

Т-хелперы (Th) (CD 4+) Функциональная субпопуляция Т клеток, которые способствуют генерации цитотоксических Т лимфоцитов и участвуют в межклеточной кооперации с В-клетками, активируя их в направлении синтеза антител. Th распознают антиген в ассоциации с молекулами MHC класса II (феномен двойного распознавания)

Р13-киназа

В-клеточная активация

Рис. 3-20. В-клеточный рецепторный комплекс.

В эмбриогенезе человека первые В-лимфоциты появляются в печени и затем в костном мозге. После рождения В-клеточный иммунопоэз проис­ходит в основном в костном мозге, где В2-лимфоциты проходят несколько последовательных стадий: лимфоидная клетка-предшественник -> ранняя про-В-клетка -> поздняя про-В-клетка большая пре-В-клетка -> малая

пре-В-клетка -» незрелая В-клетка зрелая В-клетка.

Подсчитано, что в итоге 1012 В-лимфоцитов и происходящих из них плазматических клеток у человека синтезируют около 102() молекул имму­ноглобулинов (антител) в свободной и мембанной форме и большинство из них находится в сыворотке.

В становлении В-клеток в костном мозге главную роль играет форми­рование полноценного ВСК. В процессе развития, дифференцировки и функционирования судьба В-клетки определяется количеством и каче­ством сигналов, получаемых через ВСК. Так же, как в тимусе, в отношении Т-лимфоцитов в костном мозге после стадии общего лимфоидного пред­шественника запускается процесс перегруппировки генов иммуноглобу­линов.

Стадии дифферен "-"-"-^^ЦИрОВКИ П роцессы	Стволовая	Про-В-клетка		Пре-В-клетка		Незре­лая 13- клетка	Зрелая	Активирован­ная В-клетка	В-клетка	Плазма­ тическая
		ранняя	ПОЗДНЯЯ	большая	малая
Перестройка генов тяжелых цепей
Перестройка генов легких цепей					Ч-Л V^
ПАСИ.2/ТйТ
Суррогатная легкая цепь
Иммуноглобулин				ц-цепь	1дМ	|дм	|дм,	|дм	1д6/1дА/1дЕ	Секреторные
■да, |дР
СО 34
с-кИ
С043
С045П
В 220
МНС класс II				|.| 1
С019
С020					* ■" 7-	’ г)
СР40			................... -Ь™;				. л_________________________

Легкие и тяжелые цепи иммуноглобулинов кодируются генами, рас­положенными па разных хромосомах (см. рис. 3-23). Гены, кодирующие тяжелую цепь, находятся на хромосоме 14 и включают большую группу У-генов (с V-, В- и ]-сегментами) и С-гены (кодируют константые домены молекулы иммуноглобулина). Гены, кодирующие легкую цепь к, картиро­ваны на хромосоме 2, гены легкой цепи X картированы на хромосоме 22. Перестройка генов иммуноглобулинов происходит аналогично перестройке генов ТСК (рис. 3-22).

В стадии ранней про-В-клетки экспрессируются гены, активирующие рекомбинацию (КАС1 и КАС2), и происходит перегруппировка генов тяже­лых цепей ВСК. Эта стадия характеризуется синтезом ц-цепей и их перво­начальным появлением в цитоплазме клетки (цитоплазматическая ц-цепь), а затем на ее мембране (мембранная |х-цепь) в форме пре-В-клеточного рецептора, состоящего из полноценной р-цепи и суррогатной легкой цепи, лишенной У-региона. Суррогатная цепь состоит из двух полипепитдов, обо­значаемых как А5 (С0179Ь) и У-пре-В (С0179а). Подобного рода пре-ТСК формируется при развитии Т-лимфоцитов.

У человека выявлена мутация гена СБ179Ь, приводящая к нарушению развития В-клеток и развитию синдрома агаммаглобулинемии. При отсут­ствии Х5-цепи нарушается дифференцировка про-В-клеток до стадии пре- В-лимфоцитов. По мере созревания В-клеток экспрессия генов СБ179а и СВ179Ь заканчивается.

(У)п 3 С

Рис. 3-22. Схема перегруппировки генов тяжелой и легких цепей В-клеточного рецептора [СМаре! Н„ 2006].

Важную роль в развитии и функционировании ВСК играют субъединицы 1§а (СБ79а) и 1§(3 (С079Ь). Обе субъединицы появляются на поверхности клетки до экспрессии тяжелой р-цепи.

1§а и 1§р, помимо внеклеточного и трансмембранного домена, имеют цитоплазматический домен с консерва­тивным мотивом 1ТАМ. Эти субъединицы связаны между собой дисуль- фидной связью (между цистеинами, расположенными во внеклеточных доменах) в гетеродимеры. Два таких гетеродимера осуществляют транс- дукцию сигнала.

Известны иммунодефициты, в патогенезе которых важную роль играет дефект генов, кодирующих данные субъединицы. Нулевая мутация 1§а приводит к полной блокаде дифференцировки В-лимфоцитов со стадии про-В-клеток до стадии пре-В-лимфоцитов. Важно, что последователь­ность экспрессии и сборки ВСК определяет различные стадии развития В-клеток. В отсутствие экспрессии пре-ВСК невозможен переход про-В- клеток в пре-В-клетки. Такие клетки подвергаются апоптозу. Появление пре-В-рецептора на мембране клетки сопровождается инактивацией генов ВАС и интенсивной клеточной пролиферацией.

При переходе про-В-клеток в пре-В-клетки 1§а-1§р-гетеродимер уча­ствует в запуске аллельного исключения, клонального расширения и пере­группировки генов легкой цепи. В стадии пре-В-клетки вновь экспресси­руются гены КАС1 и КАС2Ч что необходимо для перестройки генов легкой цепи и окончательного формирования ВСК.

После перестройки генов легкой цепи на В-клетке экспрессируется полноценный ВСК, содержащий легкую (к- или Х-) цепь, р-цепь и 1§а-1^р- гетеродимер. Эту стадию развития называют незрелым Б-лимфоцитом. 1§М+ В-клетки наиболее чувствительны к развитию толерантности.

В последней стадии развития В-лимфоцита появляется дополнительная экспрессия 1§Б. Перед экспрессией 1§Ю происходит выбраковка ауто­агрессивных клонов В-лимфоцитов, взаимодействующих с высоким аффиннитетом с аутоантигенами. Этот механизм называется делецией аутоагрессивных клонов. Зрелые В-лимфоциты с полноценным анти- генраспознающим ВСК покидают костный мозг и мигрируют в перифери­ческие органы иммунной системы, где распознают родственный антиген и вступают в стадию В-клеточного иммуногенеза, заканчивающегося син­тезом антител. Как таковые В-лимфоциты (подавляющее большинство) не вырабатывают антител, но они служат предшественниками плазматических клеток, выполняющих эту функцию.

Кроме ВСК, в процессе дифференцировки В-клетки экспрессируются другие молекулы, необходимые для полноценного распознавания антигена и взаимодействия с другими клетками (см. рис. 3-22).

Зрелые В-лимфоциты мигрируют в периферические лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенку), где формируют первичные фолликулы. В этих структурах В-лимфоциты взаимодействуют с ФДК, представляющими длительное время на своей поверхности через Рс-рецепторы комплексы «антиген-антитело», обычно содержащие также компоненты комплемента. В-лимфоциты непосредственно контактируют с ФДК и распознают анти­ген через специфический ВСК. ВСК с антигенной молекулой перемещается внутрь В-лимфоцита, подвергается процессингу, и антигенная детерминан­та, встроенная в молекулу НЬА класса II, транспортируется на клеточную мембрану. Для дальнейшей дифференцировки В-клеток необходимо взаи­модействие с Т-хелперами.

В пролиферирующих центробластах происходит дополнительный про­цесс формирования разнообразия антител в результате соматической гипермутации в уже перестроенных У-генах иммуноглобулинов. Суть соматической гипермутации заключается в возникновении точечных мута­ций в У-областях генов иммуноглобулинов. В гипермутации участвует фермент - индуцированная активацией цитидиндезаминаза, (АГО; англ. Ас1:1уа&оп-1пс1исес1 суШте Веат1пазё) - заменяющая основание цитидин на урацил в молекуле ДНК. Этот фермент экспрессируется при взаимодей­ствии СЮ40 и СЭ40Ь. При дефиците АГО нарушено переключение класса иммуноглобулинов с развитием тяжелого иммунодефицита (см. табл. 3-3, раздел 11.2). Затем центробласты мигрируют в светлую зону гермина­тивного центра, где они взаимодействуют с ФДК. Лучше выживают те В-лимфоциты, чей ВСК связывается с презентируемым ФДК антигеном с большей аффинностью. Таким образом происходит антигензависимая позитивная селекция В-лимфоцитов.

Взаимодействие В-клеток с Т-хелперами индуцирует Т-зависимое пере­ключение изотипа иммуноглобулинов (рис. 3-23). Переключение изотипов антител в наивных 1§М+1§Э~ В-клетках происходит за счет рекомбинации,

Герминативный центр

при которой УЩ-гены соединяются с другим Сн-геном. Затем проис­ходит делеция ДНК между точками рекомбинации внутри повторяющихся последовательностей, известных как $мИск (5)-регионы и вырезаемых как циркулярные ДНК. В результате этих перестроек происходит переключение выработки с 1§М-антител на 1§С-, 1§Е- или 1§А-антитела той же специфич­ности.

При мутации гена, кодирующего лиганд СБ40, переключения изотипов иммуноглобулинов в В-лимфоцитах не происходит и развивается иммуно­дефицит с повышением уровня 1§М (гипер-1§М-синдром) и отсутствием других классов иммуноглобулинов. Такие больные чувствительны к пио- генным инфекциям и требуют введения иммуноглобулинов других классов (см. раздел 11.2). Цитокины участвуют во всех этапах дифференцировки В-лимфоцитов, в том числе в переключении изотипов иммуноглобулинов (рис. 3-24).

Конечная стадия дифференцировки В-лимфоцита - плазматическая клетка. На мембране плазматической клетки не экспрессируются иммуно­глобулиновые рецепторы, НЬА класса II и другие молекулы, характерные для В-лимфоцитов. Плазмоциты активно синтезируют и секретируют

Плазматические клетки

. 1д02а

ИФН-у

1дА

Из стволовых клеток , а у взрослых млекопитающих - только в костном мозге. Дифференцировка В-лимфоцитов проходит в несколько этапов, каждый из которых характеризуется присутствием определённых белковых маркеров и степенью генетической перестройки генов иммуноглобулинов .

Аномальная активность В-лимфоцитов может быть причиной аутоиммунных и аллергических заболеваний .

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ B-лимфоциты (B-клетки)

✪ B-лимфоциты и T-лимфоциты популяций CD4+ и CD8+

✪ Как лимфоциты убивают раковую клетку онкология

✪ Активация иммунного ответа

✪ Цитотоксические T-лимфоциты

Субтитры

Мы поговорим о гуморальном иммунитете, который связан с В-лимфоцитами. B-лимфоциты, или В-клетки, я изображу их синим. Допустим, это В-лимфоцит. В-лимфоциты представляют собой подгруппу лейкоцитов. Они образуются в костном мозге. B происходит от Фабрициевой бурсы, однако мы не будем углубляться в эти подробности. У B-лимфоцитов на поверхности содержатся белки. Приблизительно10 000. Это удивительные клетки, и скоро я объясню вам почему. У всех B-лимфоцитов на поверхности есть белки, которые выглядят приблизительно так. Изображу парочку. Вот такие белки. Вернее, белковые комплексы, состоящие из четырех отдельных белков, которые называются мембранно-связанными антителами. Мембранно-связанные антитела расположены вот здесь. Мембранно-связанные антитела. Давайте остановимся на них подробнее. Вы, вероятно, уже слышали это слово. У нас есть антитела к разным типам гриппа, а также к разным видам вирусов, и мы еще поговорим об этом. Все антитела являются белками. И часто их называют иммуноглобулинами. Преподавание биологии расширяет мой словарный запас. Антитела и иммуноглобулины. Это всё означает одно и то же и представляют собой белки, которые содержатся на поверхности мембраны В-клеток. Они мембранно-связанные. Обычно, когда говорят об антителах, имеют в виду свободные антитела, которые циркулируют в организме. И я расскажу вам подробнее о том, как они производятся. А теперь очень и очень интересный момент, касающийся мембранно-связанных антител, и В-клеток в частности. Он заключается в том, что каждая В-клетка содержит на своей мембране лишь один тип мембрано-связанных антител. Каждая В-клетка… Вот такая, давайте нарисую еще одну. Вот вторая В-клетка. У нее тоже есть антитела, однако они немного отличаются. Посмотрим, чем же. Изображу их одинаковым цветом, и затем мы разберем их различия. Итак, это одно мембранно-связанное антитело, это другое. И это две В-клетки. И обе содержат на своих мембранах антитела. У одной и второй В-клетки имеются вариабельные участки антител, которые могут принимать различную конфигурацию. Они могут выглядеть вот так и вот так. Обратите внимание на эти фрагменты. На этот и вот этот - я выделю их отдельным цветом. Вот этот фрагмент у всех неизменный, пусть он будет везде зеленым. А эти фрагменты вариабельны. То есть, изменяемы. И у этой клетки вариабельный фрагмент вот этот - отмечу его розовым. И каждое из этих антител, связанных с плазматической мембраной, обладает вот таким вариабельным фрагментом. У других В-клеток содержатся другие вариабельные фрагменты. Отмечу их другим цветом. Например, фиолетовым. То есть вариабельные фрагменты будут различными. В общей сложности их на поверхности 10 000, и у каждого из них будут одинаковые вариабельные фрагменты, однако они будут отличаться от вариабельных фрагментов этой В-клетки. То есть возможно порядка 10 миллиардов комбинаций вариабельных фрагментов. Это 10 в десятой степени, или 10 миллиардов комбинаций вариабельных фрагментов. Давайте запишем: 10 миллиардов комбинаций вариабельных фрагментов. И тут возникает первый вопрос - а я еще не говорил вам, для чего предназначены эти вариабельные фрагменты - каким образом возникает такое огромное разнообразие комбинаций? Очевидно, что эти белки - или, может быть, не столь очевидно - но все эти белки, являющиеся составными частями большинства клеток, производятся генами этой клетки. Если изобразить клеточное ядро, внутри ядра содержится ДНК. И у клетки есть ядро. Внутри ядра содержится ДНК. Если обе клетки являются В-лимфоцитами, они имеют общее происхождение, я полагаю, и, наверняка, одинаковые ДНК? Разве они не должны иметь одинаковые ДНК? Я ставлю здесь вопросительный знак. Если у них действительно общая ДНК, то почему белки, которые они синтезируют, отличаются друг от друга? Каким образом они изменяются? И вот почему я считаю В-клетки - и вы увидите, что это также справедливо и для Т-клеток, такими удивительными, потому что в процессе своего развития, в процессе гематопоэза, что означает развитие лимфоцитов, на одной из стадий их развития происходит интенсивное перемешивание тех фрагментов ДНК, которые кодируют эти фрагменты белков. Происходит интенсивное смешивание. Когда мы говорим о ДНК, то подразумеваем, что необходимо сохранить как можно больше информации, а не добиться максимального перемешивания. Однако в процессе созревания лимфоцитов, то есть В-клеток на одной из стадий их созревания происходит преднамеренное повторное перемешивание ДНК, которая кодирует этот и этот фрагменты. Именно это обуславливает разнообразие различных вариабельных фрагментов этих мембранно-связанных иммуноглобулинов. И сейчас мы узнаем, для чего необходимо это разнообразие. Существует огромное количество микроорганизмов, способных инфицировать наш организм. Вирусы мутируют и развиваются, так же как и бактерии. И неизвестно, что проникнет в организм. С помощью В-клеток, а также Т-клеток иммунная система обеспечивает защиту, создавая множество комбинаций вариабельных фрагментов, которые могут связываться с различными вредоносными организмами. Представим, что это новый вид вируса, который только что появился. Прежде подобного вируса не существовало, и вот В-клетка контактирует с этим вирусом, но она не может к нему прикрепиться. И другая В-клетка контактирует с эти вирусом, но опять ничего не получается. Возможно, несколько тысяч В-клеток контактируют с этим вирусом, и не смогут к нему прикрепиться, но у нас такое изобилие В-клеток, содержащих огромное количество различных комбинаций вариабельных фрагментов на рецепторах, что в конце концов, какая-то из В-клеток свяжется с этим вирусом. Например, эта. Или эта. И образует связь. Она сможет образовать связь с участком поверхности этого вируса. Или же с участком поверхности новой бактерии, или какого-то чужеродного белка. И участок поверхности бактерии, с которым связывается B-клетка, например, с этим, - называется эпитоп. Эпитоп. И после того, как B-клетка связалась с незнакомым патогеном - а вы помните, что другим В-клеткам этого не удалось - только этой клетке, имеющей конкретную комбинацию, одну из 10 в десятой степени. Комбинаций меньше, чем 10 в десятой степени. В процессе развития исчезают все те комбинации, которые могут связываться с клетками нашего организма, на которые не должно быть иммунного ответа. Другими словами, комбинации, которые обеспечивают иммунный ответ клеткам организма, постепенно исчезают. То есть не существует 10-ти в 10-й степени на самом деле, или, другими словами, 10-ти миллиардов комбинаций этих белков, их количество меньше, оно исключает комбинации, которые могут связаться с собственными клетками, однако все равно количество комбинаций готовых к тому, чтобы связаться с фрагментом какого-либо патогена вирусной или бактериальной природы, очень много. И как только какая-то из этих В-клеток связалась с патогеном, она посылает сигнал, что она подходит для этого совершенно нового патогена. После связывания с новым патогеном происходит ее активация. После связывания с новым патогеном происходит активация. Остановимся на этом подробнее. На самом деле для активации необходимо участие Т-хелперов, но мы не будем вдаваться в детали в этом видеоролике. В данном случае нас интересует связывание B-клетки с патогеном, и допустим, это ведет к активации. Но имейте в виду, что в большинстве случаев также необходимы Т-хелперы. И мы обсудим позже, почему они так важны. Это своего рода механизм страховки нашей иммунной системы от ошибок. После того, как B-клетка активировалась, она начинает клонироваться. Она идеально подходит для вируса и начинает клонировать себя. Клонировать себя. Она делится и воспроизводит саму себя. Давайте изобразим. В результате появляется множество вариантов этой клетки. Множество ее вариантов. Изобразим их. И у всех есть рецепторы на мембране. Их также порядка десяти тысяч. Я не буду рисовать их все, а изображу по паре на каждой мембране. При делении эти клетки также дифференцируются, то есть разделяются по функциям. Существуют две основные формы дифференциации. Производятся сотни тысяч таких клеток. Некоторые из них становятся клетками памяти. Клетками памяти. Это тоже В-клетки, которые в течение длительного времени сохраняют идеальный рецептор с идеальным вариабельным фрагментом. Изобразим пару рецепторов вот здесь. Вот это клетки памяти... Вот они. Некоторые клетки становятся клетками памяти, и их количество со временем увеличивается. Если этот патоген инфицирует вас например, через 10 лет, то у вас в запасе будет больше таких клеток, то есть большая вероятность того, что они будут контактировать с ним и активироваться. Некоторые из клеток трансформируются в эффекторные клетки. Такие клетки совершают определенные действия. Клетки трансформируются и превращаются в эффекторные В-клетки или плазматические клетки. Это фабрики для производства антител. Фабрики для производства антител. Производимые антитела содержат точно такую же комбинацию, которая изначально была на плазматической мембране. Они производят антитела, которые мы обсуждали, выделяют антитела. Они производят огромное количество белков, обладающих уникальной способностью связываться с новым патогеном, с этим опасным организмом. Они обладают уникальной способностью к связыванию. Активированные эффекторные клетки производят приблизительно 2000 антител в секунду. И получается, что внезапно огромное количество антител проникает в ткани и начинает циркулировать по всему организму. Значение гуморальной системы в том, что при внезапном появлении неизвестных вирусов, инфицирующих наш организм, в ответ начинается производство антител. Они производятся эффекторными клетками, после чего специфические антитела связываются с вирусами. Я изображу это следующим образом. Специфические антитела. Специфические антитела начинают связываться с вирусами принося пользу в нескольких аспектах. Рассмотрим их. Во-первых, они «отмечают» патогены, для их последующего захвата. Чтобы активизировать фагоцитоз - этот процесс называется опсонизацией. Опсонизация. Это процесс «помечания» патогена для того, чтобы фагоцитам было проще захватить ее и поглотить; антитела сообщают фагоцитам, что этот объект уже готов для захвата, что следует захватить именно этот объект. Во-вторых, осложняется функционирование вирусов. Ведь к вирусам присоединяется довольно крупный объект. Поэтому им труднее проникать в клетки. И в-третьих, в каждом из этих антител имеются две одинаковые тяжелые цепи, и две одинаковые легкие цепи. Две легкие цепи. На каждой из этих цепей имеется специфический вариабельный фрагмент, и каждая из этих цепей может связываться с эпитопом на поверхности вируса. И что же происходит, когда один из них связывается с эпитопом одного вируса, а другой - с эпитопом другого? В результате эти вирусы как бы склеиваются между собой, и это даже эффективней. Они уже не могут выполнять свои функции. Они не смогут проникать через клеточные мембраны и при этом они помечены. Они опсонизируются, и фагоциты могут их захватить. Мы еще поговорим о В-клетках. Мне кажется удивительным факт, что создается такое большое число комбинаций, и их оказывается достаточно, чтобы распознать почти все возможные организмы существующие в жидкостях нашего организма, но мы с вами еще не ответили на вопросы, что происходит, когда патогенам удалось проникнуть в клетки, или когда мы имеем дело с раковыми клетками, и как уничтожаются уже инфицированные клетки.

Дифференцировка В-лимфоцитов

B-лимфоциты происходят от плюрипотентных гемопоэтических стволовых клеток , дающих также начало всем клеткам крови . Стволовые клетки находятся в определённом микроокружении , которое обеспечивает их выживание, самообновление или, при необходимости, дифференцировку. Микроокружение определяет, по какому пути пойдёт развитие стволовой клетки (эритроидному, миелоидному или лимфоидному) .

Дифференцировка В-лимфоцитов условно делится на две стадии - антигеннезависимую (в которую происходит перестройка генов иммуноглобулинов и их экспрессия) и антигензависимую (при которой происходит активация, пролиферация и дифференцировка в плазматические клетки). Выделяют следующие промежуточные формы созревающих В-лимфоцитов:

• Ранние предшественники В-клеток - не синтезируют тяжёлых и лёгких цепей иммуноглобулинов, содержат зародышевые IgH и IgL гены, но содержат антигенный маркер, общий со зрелыми пре-В-клетками.
• Ранние про-В-клетки - D-J перестройки в IgН генах.
• Поздние про-В-клетки - V-DJ перестройки в IgН генах.
• Большие пре-В-клетки - IgН гены VDJ-перестроены; в цитоплазме имеются тяжёлые цепи класса μ, экспрессируется пре-В-клеточный рецептор .
• Малые пре-В-клетки - V-J перестройки в IgL генах; в цитоплазме имеются тяжёлые цепи класса μ.
• Малые незрелые В-клетки - IgL гены VJ-перестроены; синтезируют тяжёлые и лёгкие цепи; на мембране экспрессируются иммуноглобулины (B-клеточный рецептор).
• Зрелые В-клетки - начало синтеза IgD .

В-клетки поступают из костного мозга во вторичные лимфоидные органы (селезёнку и лимфатические узлы), где происходит их дальнейшее созревание, презентация антигена , пролиферация и дифференцировка в плазматические клетки и В-клетки памяти.

В-клетки

Экспрессия всеми В-клетками мембранных иммуноглобулинов позволяет осуществляться клональному отбору под действием антигена. При созревании, стимулировании антигеном и пролиферации существенно меняется набор маркеров В-клеток. По мере созревания В-клетки переключаются от синтеза IgM и IgD на синтез IgG , IgA , IgE (при этом у клеток сохраняется способность синтезировать также IgM и IgD - вплоть до трёх классов одновременно). При переключении синтеза изотипов антигенная специфичность антител сохраняется. Различают следующие типы зрелых В-лимфоцитов:

• Собственно В-клетки (ещё называемые «наивными» В-лимфоцитами) - неактивированные В-лимфоциты, не контактировавшие с антигеном. Не содержат тельца Голла, в цитоплазме рассеяны монорибосомы . Полиспецифичны и имеют слабое сродство к многим антигенам.
• В-клетки памяти - активированые В-лимфоциты, вновь перешедшие в стадию малых лимфоцитов в результате кооперации с Т-клетками. Являются долгоживущим клоном В-клеток, обеспечивают быстрый иммунный ответ и выработку большого количества иммуноглобулинов при повторном введении того же антигена. Названы клетками памяти, так как позволяют иммунной системе «помнить» антиген на протяжении многих лет после прекращения его действия. В-клетки памяти обеспечивают долговременный иммунитет.
• Плазматические клетки - являются последним этапом дифференцировки активированных антигеном В-клеток. В отличие от остальных В-клеток несут мало мембранных антител и способны секретировать растворимые антитела. Являются большими клетками с эксцентрично расположенным ядром и развитым синтетическим аппаратом - шероховатый эндоплазматический ретикулум занимает почти всю цитоплазму, также развит и аппарат Гольджи . Являются короткоживущими клетками (2-3 дня) и быстро элиминируются при отсутствии антигена, вызвавшего иммунный ответ.

Маркеры В-клеток

Характерной особенностью В-клеток является наличие поверхностных мембраносвязанных антител, относящихся к классам IgM и IgD. В комплексе с другими поверхностными молекулами иммуноглобулины формируют антигенраспознающий рецептивный комплекс - B-клеточный рецептор, ответственный за узнавание антигена. Также на поверхности В-лимфоцитов расположены антигены распознаёт комплекс эпитоп-МНС II. Активированный Т-хелпер выделяет цитокины , усиливающие антигенпрезентирующую функцию, а также цитокины, активирующие В-лимфоцит - индукторы активации и пролиферации. В-лимфоциты присоединяются при помощи мембраносвязанных антител , выступающих в роли рецепторов, к "своему" антигену и в зависимости от получаемых от Т-хелпера сигналов пролиферируют и дифференцируются в плазматическую клетку, синтезирующую антитела, либо перерождаются в В-клетки памяти. При этом от качества и количества антигена будет зависеть исход взаимодействия в данной трёхклеточной системе. Описанный механизм справедлив для полипептидных антигенов, относительно неустойчивых к фагоцитарному процессингу - т. н. тимусзависимых антигенов. Для тимуснезависимых антигенов (обладающих высокой полимерностью с часто повторяющимися эпитопами, относительно устойчивых к фагоцитарному перевариванию и обладающих свойствами митогена) участия Т-хелпера не требуется - активация и пролиферация В-лимфоцитов происходит за счёт собственной митогенной активности антигена.

Роль В-лимфоцитов в презентации антигена

В-клетки способны интернализовать свои мембранные иммуноглобулины вместе со связанным с ними антигеном и затем презентировать фрагменты антигена в комплексе с молекулами МНС класса II. При низкой концентрации антигена и при вторичном иммунном ответе В-клетки могут выполнять роль основных антигенпрезентирующих клеток.

Клетки В-1 и В-2

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.

Стволовая гемопоэтическая клетка, мигрирующая в тдемус, превращается (дифференцируется) под влиянием тимического микроокружения в Т-лимфоцит. Цель дифференцировки: 1) обучить распознаванию чужеродного материала, попавшего в организм, и его разрушению (т. е. осуществлению киллинг-эффекта); 2) создать толерантность по отношению к собственным (self) антигенам. Тимус играет главную роль в этих процессах, поскольку является тем органом, где происходит ан- тигеннезависимая дифференцировка Т-клеток и создание (генерирование) чрезвычайно разнообразного набора (репертуара) антиген-рас - познающих Т-клеточных рецепторов.
Вначале стволовая гемопоэтическая клетка попадает в корковую зону тимуса и превращается в ранний предшественник Т-лимфоцити. Фенотип этой клетки следующий: ТАГРР-альфа, бета +, CD3+ CD4-, CD8-, т. е. характеризуется наличием Т-клеточного распознающего рецептора, в составе которого имеются альфа- и бета-цепи, CD3 структура, но отсутствуют молекулы CD4 и CD8.
Далее, здесь же в корковой зоне тимуса, под влиянием тимического микроокружения, гормонов тимуса и, особенно, ИЛ-7 ранний предшественник Т-лимфоцита превращается в незрелый Т-лимфоцит, фенотип которого следующий: ТАГРР-альфа, бета +, CD3 + , CD4+, CD8 + . Набор таких мембранных структур говорит о том, что данная клетка способна: 1) распознать любой антиген с помощью ТАГРР-альфа, бета; 2) после распознавания передать сигнал внутрь клетки для ее активации с помощью CD3 структуры; 3) превратиться как в CD4+ (хелпер), так и в CD8+ (киллер) клетки при развитии эффекторного звена иммунного ответа.
На следующем этапе дифференцировки незрелый предшественник Т-лимфоцита переходит в мозговое вещество тимуса, где завершается тимический этап созревания. При этом происходят два важнейших события: 1) индуцируется толерантность к аутоантигенам; таким образом минимизируется возможность развития аутоиммунного заболевания; 2) происходит разделение Т-лимфоцитов на две субпопуляции: CD4+CD8- (хелперы) и CD4-CD8+ (киллеры) (не нужно забывать, что на их мембране сохраняются молекулы ТАГРР-альфа, бета и CD3). Этот этап также реализуется при важном участии ИЛ-7.
Покидая тимус, зрелые покоящиеся Т-лимфоциты, которые находятся в G(O) стадии клеточного цикла, расселяются в Т-зоны периферических лимфоидных органов. Такие Т-лимфоциты характеризуется следующими свойствами: 1) способностью распознавать чужеродные антигены, которые презентируются ему в виде пептида с помощью молекул ГКГ класса I и класса II, и развивать эфферентную часть иммунного ответа; 2) неспособностью распознавать большинство аутологичных антигенов, как в растворимой форме, так и в виде молекул на мембране клеток. Это главное препятствие на пути к развитию аутоиммунного ответа.
Часть Т-лимфоцитов, покидающих тимус, все же способна распознавать аутоантигены, однако такие Т-лимфоциты (и В-лимфоциты) либо подвергаются делеции (разрушению) в периферических органах, либо находятся в состоянии анергии (неспособности к активации и реализации эфферентной части иммунного ответа).
Т-Лимфоциты-хелперы (CD4+ клетки) представлены тремя субпопуляциями: т. н. нулевыми Т-хелперами (ТхО), которые дифференцируются в Т-хелперы 1-го типа (Тх1) и 2-го типа (Тх2). В этой дифференцировке основную роль играют ИЛ-12, ИЛ-2, гамма-интерферон, ИЛ-10, ИЛ-4, ИЛ-5.
Т-Лимфоцит-хелпер (CD4+ клетка) участвует в распознавании антигенного пептида, который презентируется с помощью молекул ГКГ класса II. В этом случае для активации Т-лимфоцита необходим дополнительный, костимуляционный, сигнал. Он. воспринимается специальной молекулой - CD28-, имеющейся на поверхности Т-хелпе- ра. Для передачи костимуляционного сигнала также есть специальная молекула - CD80, расположенная на мембране АПК. Если GD4+ Т- лимфоцит не получает костимуляционного сигнала, то наступает либо анергия Т-клетки, либо ее апоптоз (программированная смерть). Следует учитывать, что некоторые цитотоксические Т-лимфоциты также имеют на мембране молекулу CD4.
Т-Лимфоциты-киллеры (CD8+ клетки) участвуют в распознавании антигенного пептида, который презентируется с помощью молекул ГКГ класса I. В альфа-3-домене ГКГ класса I имеется специальное место (сайт) для связывания с молекулой CD8. Цитоплазматическая часть молекулы CD8 связана с тирозинкиназой (р56 (lck)). Связывание молекулы CD8, имеющейся на распознающей CD8+ клетке, является дополнительным, костимуляционным, сигналом, приводящим к активации CD8+ Т-клеток и превращению (дифференцировке) в цитотоксический Т-лимфоцит. Следует помнить, что основным активационным сигналом в любом Т-клеточном распознавании является контакт между ТАГРР и пептидом.
Как уже упоминалось, при взаимодействии CD4+ клетки и молекул ГКГ класса II АПК необходим дополнительный, костимуляционный, сигнал, который реализуется взаимодействием молекул CD28 (Т-клетка) и CD80 (АПК). При этом происходит взаимодействие еще нескольких адгезивных молекул, которые усиливают активацию клеток: 1) ICAM-1 (АПК) и LFA-1 (Т-клетка), в результате чего усиливается продукция ИЛ-1, гамма-интерферона и ОНФ; 2) LFA-3 (АПК) и CD2 (Т-клетка). CD2 известен как рецептор к эритроцитам барана, наличие которого на мембране Т-лимфоцита используется для постановки метода розеткообразования и подсчета, таким образом, количества Т-лимфоцитов. Его связывание с LFA-3 играет вспомогательную роль для реализации функций при связывании пары молекул LFA-1/ICAM-1.

Созревание и дифференцировка лимфоцитов проходят в два этапа. Первый этап - развитие от стволовой клетки до зрелого лимфоцита, способного вступать в контакт с антигеном называемого антиген-реактивной клеткой (АРК). Созревание лимфоцита на этом этапе не зависит от воздействия антигена, рецепторы к которому формируются только при завершении созревания. Второй этап осуществляется в том случае, если лимфоцит вступил в контакт с антигеном, рецепторами для которого он обладает. Антиген индуцирует в АРК цепь внутриклеточных событий, начинающихся с активации внутриклеточной протеинкиназы и мобилизации из митохондрий в цитозоль внутриклеточного Са2+. Действие протеинкиназы и Са2+ разнонаправленно: протеинкиназа индуцирует дальнейшую пролиферацию клетки, деление, формирование клона, Са2+ - тормозит или прекращает этот процесс, активирует эндонуклеазы лимфоцита, разрушающие ДНК и приводящие клетки к апоптозу (физиологической гибели). В зрелых лимфоцитах второй механизм, способствующий развитию иммунологической толерантности, репрессирован и происходит дальнейшее развитие клеток, обуславливающих формирование позитивного иммунного ответа.

Морфологически лимфоцит - клетка шаровидной формы с большим ядром и узким слоем базофильной цитоплазмы. В процессе дифференцировки последовательно формируются большие, средние и малые лимфоциты. В лимфе и периферической крови большинство составляют наиболее зрелые малые лимфоциты, которые обладают амебоидной подвижностью. Они постоянно перемещаются с током лимфы или крови, накапливаясь в лимфоидных органах и тканях, где осуществляются иммунологические реакции. Две основные популяции лимфоцитов Т- и В-клетки при световой микроскопии не различаются, но четко дифференцируются по поверхностным структурам и функциональным свойствам. Их сравнительные характеристики представлены в таблице.

Основные функциональные отличия Т- и В-лимфоцитов состоят в том, что В-лимфоциты осуществляют гуморальный иммунный ответ, а Т-лимфоциты - клеточный, а также участвуют в регуляции обеих форм иммунного ответа.

Т-лимфоциты получили обозначение потому, что созревают и дифференцируются в тимусе. Они составляют около 80% всех лимфоцитов крови и лимфатических узлов, содержатся во всех тканях организма. Они осуществляют две основные функции - регуляторную и эффекторную. Регуляторные клетки обеспечивают развитие иммунного ответа другими клетками, регулируют его дальнейшее течение. Эффекторные Т-лимфоциты осуществляют эффект иммунологической реакции чаще всего в форме цитолиза клеточных структур, к антигенам которых возникла иммунологическая реакция.

Сравнительная характеристика Т- и В-лимфоцитов

	Лимфоциты
	Т-лимфоциты	В-лимфоциты
Происхождение	Костный мозг	Костный мозг
Созревание		Костный мозг
Рецептор для антигена	Протеиновый гетеродимер, ассоциированный с CD3, CD4, CD8	Молекула иммуноглобулина
Митогены, стимулирующие клетки	Фитогемагглютинин, конканавалин А, анти-Т-антитела	Липополисахариды, антиглобулиновые антитела
Участие в гуморальном ответе: индукция антител продукция антител
Участие в клеточных реакциях
Клетки памяти	Т-лимфоциты памяти	В-лимфоциты памяти
CD-антигены	CD-2, 3, 4 или 8, 5, 7, 28	CD- 19, 2 1,22, 23, 24, 37

Все Т-лимфоциты обладают поверхностными молекулами CD2 и CD3, определяющими ряд функций этих клеток и служащими маркерами для выявления их с помощью моноклональных антител или Другими способами. Кроме того, СD2-молекулы адгезии обуславливают контакт Т-лимфоцитов с другими клетками. Эту способность использовали для выявления данных лимфоцитов с помощью эритроцитов барана, которые способны in vitro прилипать к поверхности лимфоцитов, образуя «розетки», хорошо видимые при микроскопии. Молекулы CD3 входят в состав рецепторов лимфоцита. Для антигенов, определяя способность клеток к контакту со специфическим антигеном. На поверхности каждого Т-лимфоцита имеется несколько сотен таких молекул.

Существуют два варианта CD3 рецепторов Т-лимфоцитов для антигенов: альфа/бета и гамма/дельта. Лимфоциты с рецепторами альфа/бета составляют не менее 90% всех лимфоцитов человека. Они содержатся в большей концентрации в крови, лимфоузлах, селезенке, обладают широким диапазоном специфичности, позволяющим распознавать любые антигены, а также выраженной хелперной и цитотоксической активностью. Гамма/дельта-лимфоциты содержатся в кишечном эпителии, брюшине, репродуктивных органах, коже. Они способны распознать меньшее число антигенов, чем альфа/бета -лимфоциты, не имеют СD4-антигена, обладают цитотоксическими свойствами и более, чем в половине случаев относятся к CD8+ клеткам. Поскольку эти лимфоциты содержатся в коже и слизистых структурах они относятся к компонентам первой линии защиты организма от патогенов. Несмотря на сравнительно ограниченную возможности антигенного распознавания, гамма/дельта - лимфоциты быстро реагируют на углеводные компоненты микроорганизмов, стрессовые белки, образуют гамма-интерферон, активирующий макрофаги и обладающий противовирусными свойствами, гамма/дельта -лимфоциты кишечника способствуют толерантности организма к антигенам, содержащимся в пище.

Как уже было отмечено, созревающие в тимусе Т-лимфоциты дифференцируются на две популяции, маркерами которых служат поверхностные антигены CD4 и CD8. Первые составляют более половины всех лимфоцитов крови и через продуцируемые лимфокины стимулируют другие клетки иммунной системы. Поэтому их назвали клетками-хелперами (англ. Help - помощь), которые относятся к основным клеткам иммунной системы, осуществляющих иммунные реакции. Без их помощи не может реализоваться большинство функций В-лимфоцитов.