РЕФЕРАТ
на тему:
"Взаємодія клітин при гуморальній імунній відповіді"
2008
Гуморальну імунну відповідь являє собою кульмінацію ряду клітинних і молекулярних взаємодій, що відбуваються в певній послідовності:
• Т-клітини розпізнають антиген, представлений ним антигенпрезентующими клітинами, і в результаті переходять в активований стан;
• Тх-клітини взаємодіють з В-клітинами, які презентують їм антигенні фрагменти;
• активовані По-лімфоііти проліферують і диференціюються в антітелообразующіх-щие клітини;
• починається синтез антитіл і від їхнього класу залежить характер подальшого імунної відповіді.
ПРЕЗЕНТАЦІЯ АНТИГЕНУ Т-КЛІТИНАМ
Процесинг антигену
У піонерських дослідженнях Ейде і Носсела було встановлено, що лише дуже невелика частка молекул введеного антигену приймає участь в індукції імунної відповіді, а основна його кількість швидко руйнується і виводиться з організму. Ці дані дозволяють припускати, що презентація антигену є етапом, що лімітує швидкість імунної реакції.
Проникли в організм антигени піддаються внутрішньоклітинного процесингу - розщеплення на пептидні фрагменти, які потім зв'язуються з молекулами МНС класу I або II. Ці фрагменти визначають антиген-специфічну активацію Т-клітин: рецептори Т-клітин розпізнають амінокислотні послідовності цих фрагментів, що пов'язуються в порожнині молекул МНС.
Взаємодія з антигенпрезентующими клітинами вкрай важливо для активації Т-лімфоцитів
Взаємодія між Ф-лімфоцитами і клітинами, складовими гетерогенну групу так званих «антігенпрезентірующіх клітин», - це найбільш детально вивчений приклад клітинної кооперації в імунній системі. Взаємодія Т-клітин і АПК після введення антигену відкриває всю послідовність подальших подій і в основному визначає їх кінцевий результат: якщо активується достатнє число хелперних Т-клітин CD4 +, то майже завжди відбувається активація В-клітин або розвиток реакцій клітинного імунітету, якщо ж стимуляція Тх-клітин відсутня, може виникнути та чи інша форма імунологічної толерантності, при якій подальші імунні реакції не розвиваються.
Існують різні типи АПК
Презентировать антигени можуть найрізноманітніші клітини, в залежності від того, як і де відбувається первинне взаємодія антигену з імунною системою. Найбільш ефективно початкову активацію покояться Т-клітин CD4 + забезпечують інтердіштатние дендритні клітини, присутні удосталь в Т-клітинних зонах лімфатичних вузлів і селезінки. Для ІДК характерний високий рівень експресії МНС-антигенів класу II, які взаємодіють з Т-клітинним рецептором та молекулою CD4 на поверхні Тх CD4 +. Однак макрофаги і В-клітини також можуть експресувати МНС-антигени класу II, тому пояснити більшу ефективність ІДК у презентації антигенів тільки цим властивістю неможливо.
Як передбачається, інтердігітатние клітини - це головний тип антігенпрезентірующіх клітин, що діють при первинному імунній відповіді, оскільки вони індукують проліферацію Т-клітин ефективніше АПК усіх інших типів. Саме клітинна проліферація служить ключовим етапом у розвитку імунної відповіді, забезпечуючи збільшення числа Антигенспецифічність Т-клітин, однак це лише одна сторона ефективної активації Т-лімфоцитів. Здатність індукувати і проліферацію, і хелперних функцію Т-клітин мають також моноцити крові.
В якості АПК можуть діяти і В-клітини - вони здатні зв'язувати, інтерналізована і расшеплять специфічний антиген на пептиди, які утворюють комплекс з молекулами МНС класу II. При дуже низькій концентрації антигену В-клітини з високоафінними антигенними рецепторами служать найбільш ефективними АПК, оскільки інші види АПК просто не можуть захопити достатню для презентації кількість антигенного матеріалу. При вторинному імунній відповіді В-клітини можуть стати головним типом АПК.
Презентацію антигену Т-клітин забезпечує взаємодію безлічі молекул клітинної поверхні
Т-клітинний рецептор - димер, що складається з б-ланцюги і в-ланцюга, - розпізнає специфічний пептид, що знаходиться в пептідсвязиваю-щеі порожнини молекули МНС. Цей зв'язок є визначальним для імунологічної специфічності, так як пептид, асоційований з МНС-молекулою певного гаплоті-па, утворює унікальну структуру, розпізнавану ТКР. Однак у презентації беруть участь і інші молекули. Доказ цього отримано в експериментах з трансфекції комплементарної ДНК, що кодує молекули МНС людини, у мишачі фібробласти. Клітини миші, експрессіруя молекули МНС людини, набували здатності функціонувати як АПК людини, але менш ефективно в порівнянні з клітинами, які експрессировалі також і інші пов'язані з презентацією молекули. Однією з таких молекул служить молекула 1 міжклітинної адгезії, що взаємодіє з функціональним антигеном 1 лімфоцитів, що є у всіх клітин імунної системи.
Якщо у мишачі клітини трансфіціровать гени як МНС, так і ICAM-1 людини, здатність цих клітин діяти в якості АПК людини зростає. Виявлені й інші ефективні костімулірующіе молекули, які взаємодіють з лігандами на поверхні Т-клітин.
Найбільш ефективні костімулірующіе молекули з числа відомих - це В7-1 і В7-2. Вони конститутивно експресуються ІДК, але можлива також стимуляція їх експресії на моноцитах, В-клітинах і, ймовірно, інших АПК. Обидві молекули служать лігандами для антигену CD28 та його гомолога CTLA-4, експресію якого викликає Т-клітинна активація. Стимулюючий ефект CD28 полягає в продовженні і посилення продукції ІЛ-2 та інших цитокінів; ця стимуляція, мабуть, має також істотне значення для запобігання індукції толерантності. Незважаючи на те що взаємодія CD28-В7 вкрай важливо, нокаут-ні миші, позбавлені гена CD28, все ж реагують на антиген, хоча для цього потрібна більша його кількість. Отже, стимуляція CD28 не обов'язкова для активації навіть непрімірованних Т-клітин. Можливо, у позбавлених CD28 мишей роль CD28/B7 в якості костімулірующего сигналу виконують інші сигнальні молекули.
Альтернативним лігандом для В7 служить CTLA-4 - ингибирующий рецептор, який обмежує Т-клітинну активацію. Таким чином, спочатку молекула CD28, які експресуються конститутивно, взаємодіє з В7, що веде до активації Т-клітин, однак викликана активацією експресія молекули CTLA-4, що володіє більш високою афінності, лімітує ступінь активації, так як наявний антиген В7 взаємодіє тепер з CTLA- 4. Про значення цієї молекули свідчить той факт, що у позбавлених CTLA-4 мишей розвивається агресивне лімфопроліферативних розлад, обумовлене відсутністю ефективної інактивації деляшіхся Т-клітин.
У активації Т-клітин поряд з ТКР бере участь молекула CD2 Т-клітинної поверхні - рецептор функціонального антигену 3 лімфоцитів, що несуть багато клітин і всі АПК. Присутністю LFA-3 на еритроцитах барана обумовлена реакція розеткоутворення, яку широко використовували для отримання очищеної фракції Т-клітин до того, як в практику досліджень були введені мо-ноклональние антитіла.
Сигнал, індукований молекулами, подібними В7, які підсилюють сигнал від ТКР і індукують позитивну активацію Т-клітин. отримав найменування «другий сигнал». Без такого сигналу покояться Т-клітини не можуть реагувати оптимально і, якщо розпізнають специфічний антиген у відсутність другого сигналу, інактивуються: виникає стан імунологічної толерантності. Ця толерантність специфічна, оскільки випадає функція тільки тих Тх-клітин, які реагують на даний антиген. Толерантність, не пов'язана із загибеллю, відома як «клональная енергія».
Крім молекул, експресувати на поверхні клітин, в Т-клітинної активації беруть участь діючі локально цитокіни. Особливий інтерес представляють ІЛ-1 та ІЛ-6 - цитокіни, які продукують АПК, в тому числі макрофагами. Стимуляція Т-клітин цими агентами не завжди буває необхідною, як наприклад в тому випадку, якщо Т-клітини вже діляться. Діючи на покояться Т-лімфоцити, ІЛ-1 та ІЛ-6 індукують експресію рецепторів для фактора росту Т-клітин, ІЛ-2. Велике значення для Т-клітинної активації має також ІЛ-12, який сприяє підвищенню продукції Іфу, спрямовуючи тим самим розвиток «ненавчених» Т-клітин по шляху перетворення їх в Txl-лімфоцити. Антігенпрезентіруюшіе клітини продукують ІЛ-15, також здатний індукувати Т-клітинну проліферацію і вельми важливий в той період, коли ще не почався синтез ІЛ-2.
Взаємодія між Т-клітинами CD4 + і АПК вивчено досить докладно, тоді як відомостей про аналогічний процесі за участю Т-лімфоцитів CD8 + і АПК ще мало. Відомо, що клітини CD4 + функціонують як хелперних при активації Т-клітин CD8 +. Оскільки одна інтердігітатная дендритная клітина може зв'язуватися з багатьма Т-лімфоцитами. було висловлено припущення, що активація відбувається у кластерах, утворених клітинами CD4 + і CD8 + на поверхні ІДК.
Презентація антигену впливає на подальший розвиток імунної відповіді
Антігенпрезентіруюшіе клітини можуть швидко активуватися на самому початку імунної відповіді, наприклад мікробними продуктами або деякими вірусами, які імуногенні самі по собі, або під впливом ад'ювантного компонента вакцини. Здійснювана ними презентація антигену не є односпрямованим процесом. Як тільки Т-клітини активуються, вони виділяють цитокіни, зокрема Іфу і ГМ-КСФ, які поряд з сигнальними молекулами клітинної поверхні, такими як ліганд CD40, посилюють антігенпрезентірующіх функцію. У активованих АПК підвищується експресія молекул МНС класів I і II, Fc-pe-цепторов і кістки мул іруюші.х молекул адгезії, включаючи В7-1, В7-2, CDlla / b / c, ICAM-1 і ICAM-3. Вони продукують також численні цігокіни, ферменти та інші медіатори.
Активація лімфоцитів веде до виникнення двох частково конкуруючих процесів: клітинної проліферації і диференціювання в клітини-ефектори. На кінцевій стадії диференціювання клітини стають настільки спеціалізованими, що втрачають поверхневі молекули, наприклад МНС класу II, і здатність відповідати на регуляторні сигнали або проліферувати.
Доля лімфоцитів, які реагують на антиген, може бути різною. Деякі з них пер-сістіруют протягом тривалого часу як клітини імунологічної пам'яті. Можлива тривалість їх життя у людини перевищує 40 років, що було встановлено по хромосомним аномалій клітин крові у людей, які пережили атомне бомбардування Хіросіми. Термін життя інших лімфоцитів невеликий, і цим пояснюється той факт, що помірна антигенна стимуляція не призводить до гіпертрофії лімфоїдної тканини. Проте такий термін життя реагують на антиген лімфоцитів достатній для розвитку ефективних клітинних і гуморальних імунних відповідей. Накопичується все більше даних про те, що елімінація клітин, вже не потрібних після завершення імунної відповіді, відбувається шляхом апоптозу.
ВЗАЄМОДІЯ В-і Т-КЛІТИН
Т-і В-лімфоцити розпізнають різні ділянки молекули антигену
Великий внесок у вивчення різних функцій Т-і В-клітин внесли дослідження, проведені в кінці 1960 - початку 1970 рр.. Мітчісоном та іншими дослідниками з використанням хімічно модифікованих білків. Ними було встановлено, що для індукції оптимального вторинного відповіді з утворенням антитіл проти невеликої молекули, або гаптену, тварину необхідно імунізувати НЕ гаптеном у вільній формі, а кон'югатом гаптен-носій, і потім повторно ввести той же кон'югат. Цей феномен був названий ефектом носія. Досліджуючи різні клітинні популяції, автори цих робіт виявили, що за розпізнавання носія відповідальні Т-клітини, тоді як гаптен розпізнають В-лімфоцити. Подальші експерименти були спрямовані на докладне вивчення того, яким чином В-клітинні антітеларецептори розпізнають епітопи, а Т-клітини - фрагменти процессірованного антигену.
Одним з принципово важливих висновків у цих дослідженнях був наступний: індивідуальна По-клітина може отримувати «допомога» від Т-клітин, специфічних до різних антигенних пептидів, за умови що вона здатна презен-тувати їх детермінанти кожної Т-клітині. У ході імунної відповіді in vivo взаємодія з В-лімфоцитами здійснюють, як вважається, Т-клітини, вже стимульовані в результаті попереднього контакту з антигеном, презен-тіровать іншими АПК. На цих даних засновані уявлення про клітинних взаємодіях при ан-тітелообразованіі. Згідно з ними, антиген, що потрапив в організм, процесує клітинами, які презентують його у високо-иммуногенной формі Тх-клітин і В-клітин. Детермінанти антигену, розпізнані Т-лім-фоцитів, відрізняються від детермінант, які розпізнаються В-клітинами, які діляться і диференціюються в антітелообразуюшіе. Таким чином, для активації В-клітини необхідні два наступних процесу:
• взаємодія «нативного» антигену з Ig-pe-цепторов В-клітини;
• стимуляція сигналом від Тх-лімфоцитів, що відповідають на пов'язаний з молекулами МНС процессірованний антиген.
Взаємодія В-і Т-клітин відбувається за участю костімулірующіх молекул
Шляхом вирощування та клонування Т-клітин у присутності антигену, АПК та ІЛ-2 можна отримати популяцію Антигенспецифічність Т-лімфо-цитов. Це дозволяє виявити in vitro безпосередньо взаємодіють молекулярні кластери на поверхні Т-і В-клітин. У такій експериментальній системі було встановлено, що при взаємодії відбувається поляризація Т-клітин з концентруванням ТКР на стороні, зверненої до В-клітин. У свою чергу В-клітини також поляризуються і експресують більшу частину своїх антигенів МНС класу II і ICAM-1 в безпосередній близькості до Т-клітин. Взаємодія між цими кластерами, очевидно, передбачає інтенсивний обмін інформацією, наслідком якого стають дві важливі події в життєвому циклі В-клітин: індукція проліферації і диференціювання в антитіло-утворюють клітини.
Взаємодія між Т-і В-клітинами є двонаправлений процес: В-клітини презентують антиген Т-клітин і в свою чергу отримують від них сигнали до поділу і диференціювання. Центральне, специфічне взаємодія відбувається при цьому між комплексом молекула МНС класу II-антиген і Т-клітинним рецептором; воно посилюється за рахунок зв'язування LFA-3 з CD2, а також
ICAM-1 або ICAM-3 з LFA-1. У процесі беруть участь і інші молекули клітинної поверхні: В7-1 і В7-2 на В-клітинах взаємодіють з CD28, що веде до стабілізації мРНК для ІЛ-2 та інших цитокінів в Т-клітинах і в результаті до продовження періоду, протягом якого Т-клітина генерує сигнали активації.
До теперішнього часу встановлено, що найбільш потужний сигнал для активації В-клітин забезпечує молекула CD40; цей сигнал навіть більш ефективний, ніж опосередковувані поверхневими імуноглобулінами. У процесі цієї активації Т-клітини тимчасово експресують взаємодіє з CD40 ліганд - CD40L. Білок CD40 належить до сімейства рецепторів ПІБ, a CD40L є віддалено споріднених представником цього сімейства. Їх взаємодія сприяє вступу По-лімфоцитів-тов в клітинний цикл. Цей сигнал має важливе значення для формування центрів розмноження і розвитку гуморальної імунної відповіді на Т-залежні антигени. Підтвердженням цього служить розвиток імунодефіцитного захворювання - синдрому гіперпродукції IgM - в результаті мутації гена CD40L. Даний розлад характеризується тим, що Т-клітини не надають «допомоги» В-лімфоцитів і в результаті утворюються тільки нізкоаффінние антитіла IgM та відсутня перемикання синтезу імуноглобулінів на продукцію високоаффінних IgG або IgA.
При взаємодії Т-і В-клітин вивільнення Т-клітинних цитокінів поляризоване в напрямку В-клітин. Синтезовані деякими В-лімфоцитами ІЛ-1 та ІЛ-6 підвищують експресію ІЛ-2 Т-клітинами. Оскільки, однак, лише деякі В-клітини секретують ці цитокіни, більшість В-клітин здатне, мабуть, активувати тільки раніше прімірованние Т-лімфо-ціти або Т-клітини пам'яті.
Не так давно було встановлено, що Т-клітини CD4 + у миші і людини можна розділити на дві субпопуляції в залежності від профілю продукованих ними цитокінів.
• Т-лімфоцити CD4 +, що утворюють ІЛ-2 і Іфу, але не ІЛ-4, відповідальні головним чином за реакції гіперчутливості уповільненого типу, однак у миші вони можуть також «допомагати» В-клітин продукувати IgG2a і в значно меншій мірі IgG 1 або IgE.
на тему:
"Взаємодія клітин при гуморальній імунній відповіді"
2008
Гуморальну імунну відповідь являє собою кульмінацію ряду клітинних і молекулярних взаємодій, що відбуваються в певній послідовності:
• Т-клітини розпізнають антиген, представлений ним антигенпрезентующими клітинами, і в результаті переходять в активований стан;
• Тх-клітини взаємодіють з В-клітинами, які презентують їм антигенні фрагменти;
• активовані По-лімфоііти проліферують і диференціюються в антітелообразующіх-щие клітини;
• починається синтез антитіл і від їхнього класу залежить характер подальшого імунної відповіді.
ПРЕЗЕНТАЦІЯ АНТИГЕНУ Т-КЛІТИНАМ
Процесинг антигену
У піонерських дослідженнях Ейде і Носсела було встановлено, що лише дуже невелика частка молекул введеного антигену приймає участь в індукції імунної відповіді, а основна його кількість швидко руйнується і виводиться з організму. Ці дані дозволяють припускати, що презентація антигену є етапом, що лімітує швидкість імунної реакції.
Проникли в організм антигени піддаються внутрішньоклітинного процесингу - розщеплення на пептидні фрагменти, які потім зв'язуються з молекулами МНС класу I або II. Ці фрагменти визначають антиген-специфічну активацію Т-клітин: рецептори Т-клітин розпізнають амінокислотні послідовності цих фрагментів, що пов'язуються в порожнині молекул МНС.
Взаємодія з антигенпрезентующими клітинами вкрай важливо для активації Т-лімфоцитів
Взаємодія між Ф-лімфоцитами і клітинами, складовими гетерогенну групу так званих «антігенпрезентірующіх клітин», - це найбільш детально вивчений приклад клітинної кооперації в імунній системі. Взаємодія Т-клітин і АПК після введення антигену відкриває всю послідовність подальших подій і в основному визначає їх кінцевий результат: якщо активується достатнє число хелперних Т-клітин CD4 +, то майже завжди відбувається активація В-клітин або розвиток реакцій клітинного імунітету, якщо ж стимуляція Тх-клітин відсутня, може виникнути та чи інша форма імунологічної толерантності, при якій подальші імунні реакції не розвиваються.
Існують різні типи АПК
Презентировать антигени можуть найрізноманітніші клітини, в залежності від того, як і де відбувається первинне взаємодія антигену з імунною системою. Найбільш ефективно початкову активацію покояться Т-клітин CD4 + забезпечують інтердіштатние дендритні клітини, присутні удосталь в Т-клітинних зонах лімфатичних вузлів і селезінки. Для ІДК характерний високий рівень експресії МНС-антигенів класу II, які взаємодіють з Т-клітинним рецептором та молекулою CD4 на поверхні Тх CD4 +. Однак макрофаги і В-клітини також можуть експресувати МНС-антигени класу II, тому пояснити більшу ефективність ІДК у презентації антигенів тільки цим властивістю неможливо.
Як передбачається, інтердігітатние клітини - це головний тип антігенпрезентірующіх клітин, що діють при первинному імунній відповіді, оскільки вони індукують проліферацію Т-клітин ефективніше АПК усіх інших типів. Саме клітинна проліферація служить ключовим етапом у розвитку імунної відповіді, забезпечуючи збільшення числа Антигенспецифічність Т-клітин, однак це лише одна сторона ефективної активації Т-лімфоцитів. Здатність індукувати і проліферацію, і хелперних функцію Т-клітин мають також моноцити крові.
В якості АПК можуть діяти і В-клітини - вони здатні зв'язувати, інтерналізована і расшеплять специфічний антиген на пептиди, які утворюють комплекс з молекулами МНС класу II. При дуже низькій концентрації антигену В-клітини з високоафінними антигенними рецепторами служать найбільш ефективними АПК, оскільки інші види АПК просто не можуть захопити достатню для презентації кількість антигенного матеріалу. При вторинному імунній відповіді В-клітини можуть стати головним типом АПК.
Презентацію антигену Т-клітин забезпечує взаємодію безлічі молекул клітинної поверхні
Т-клітинний рецептор - димер, що складається з б-ланцюги і в-ланцюга, - розпізнає специфічний пептид, що знаходиться в пептідсвязиваю-щеі порожнини молекули МНС. Цей зв'язок є визначальним для імунологічної специфічності, так як пептид, асоційований з МНС-молекулою певного гаплоті-па, утворює унікальну структуру, розпізнавану ТКР. Однак у презентації беруть участь і інші молекули. Доказ цього отримано в експериментах з трансфекції комплементарної ДНК, що кодує молекули МНС людини, у мишачі фібробласти. Клітини миші, експрессіруя молекули МНС людини, набували здатності функціонувати як АПК людини, але менш ефективно в порівнянні з клітинами, які експрессировалі також і інші пов'язані з презентацією молекули. Однією з таких молекул служить молекула 1 міжклітинної адгезії, що взаємодіє з функціональним антигеном 1 лімфоцитів, що є у всіх клітин імунної системи.
Якщо у мишачі клітини трансфіціровать гени як МНС, так і ICAM-1 людини, здатність цих клітин діяти в якості АПК людини зростає. Виявлені й інші ефективні костімулірующіе молекули, які взаємодіють з лігандами на поверхні Т-клітин.
Найбільш ефективні костімулірующіе молекули з числа відомих - це В7-1 і В7-2. Вони конститутивно експресуються ІДК, але можлива також стимуляція їх експресії на моноцитах, В-клітинах і, ймовірно, інших АПК. Обидві молекули служать лігандами для антигену CD28 та його гомолога CTLA-4, експресію якого викликає Т-клітинна активація. Стимулюючий ефект CD28 полягає в продовженні і посилення продукції ІЛ-2 та інших цитокінів; ця стимуляція, мабуть, має також істотне значення для запобігання індукції толерантності. Незважаючи на те що взаємодія CD28-В7 вкрай важливо, нокаут-ні миші, позбавлені гена CD28, все ж реагують на антиген, хоча для цього потрібна більша його кількість. Отже, стимуляція CD28 не обов'язкова для активації навіть непрімірованних Т-клітин. Можливо, у позбавлених CD28 мишей роль CD28/B7 в якості костімулірующего сигналу виконують інші сигнальні молекули.
Альтернативним лігандом для В7 служить CTLA-4 - ингибирующий рецептор, який обмежує Т-клітинну активацію. Таким чином, спочатку молекула CD28, які експресуються конститутивно, взаємодіє з В7, що веде до активації Т-клітин, однак викликана активацією експресія молекули CTLA-4, що володіє більш високою афінності, лімітує ступінь активації, так як наявний антиген В7 взаємодіє тепер з CTLA- 4. Про значення цієї молекули свідчить той факт, що у позбавлених CTLA-4 мишей розвивається агресивне лімфопроліферативних розлад, обумовлене відсутністю ефективної інактивації деляшіхся Т-клітин.
У активації Т-клітин поряд з ТКР бере участь молекула CD2 Т-клітинної поверхні - рецептор функціонального антигену 3 лімфоцитів, що несуть багато клітин і всі АПК. Присутністю LFA-3 на еритроцитах барана обумовлена реакція розеткоутворення, яку широко використовували для отримання очищеної фракції Т-клітин до того, як в практику досліджень були введені мо-ноклональние антитіла.
Сигнал, індукований молекулами, подібними В7, які підсилюють сигнал від ТКР і індукують позитивну активацію Т-клітин. отримав найменування «другий сигнал». Без такого сигналу покояться Т-клітини не можуть реагувати оптимально і, якщо розпізнають специфічний антиген у відсутність другого сигналу, інактивуються: виникає стан імунологічної толерантності. Ця толерантність специфічна, оскільки випадає функція тільки тих Тх-клітин, які реагують на даний антиген. Толерантність, не пов'язана із загибеллю, відома як «клональная енергія».
Крім молекул, експресувати на поверхні клітин, в Т-клітинної активації беруть участь діючі локально цитокіни. Особливий інтерес представляють ІЛ-1 та ІЛ-6 - цитокіни, які продукують АПК, в тому числі макрофагами. Стимуляція Т-клітин цими агентами не завжди буває необхідною, як наприклад в тому випадку, якщо Т-клітини вже діляться. Діючи на покояться Т-лімфоцити, ІЛ-1 та ІЛ-6 індукують експресію рецепторів для фактора росту Т-клітин, ІЛ-2. Велике значення для Т-клітинної активації має також ІЛ-12, який сприяє підвищенню продукції Іфу, спрямовуючи тим самим розвиток «ненавчених» Т-клітин по шляху перетворення їх в Txl-лімфоцити. Антігенпрезентіруюшіе клітини продукують ІЛ-15, також здатний індукувати Т-клітинну проліферацію і вельми важливий в той період, коли ще не почався синтез ІЛ-2.
Взаємодія між Т-клітинами CD4 + і АПК вивчено досить докладно, тоді як відомостей про аналогічний процесі за участю Т-лімфоцитів CD8 + і АПК ще мало. Відомо, що клітини CD4 + функціонують як хелперних при активації Т-клітин CD8 +. Оскільки одна інтердігітатная дендритная клітина може зв'язуватися з багатьма Т-лімфоцитами. було висловлено припущення, що активація відбувається у кластерах, утворених клітинами CD4 + і CD8 + на поверхні ІДК.
Презентація антигену впливає на подальший розвиток імунної відповіді
Антігенпрезентіруюшіе клітини можуть швидко активуватися на самому початку імунної відповіді, наприклад мікробними продуктами або деякими вірусами, які імуногенні самі по собі, або під впливом ад'ювантного компонента вакцини. Здійснювана ними презентація антигену не є односпрямованим процесом. Як тільки Т-клітини активуються, вони виділяють цитокіни, зокрема Іфу і ГМ-КСФ, які поряд з сигнальними молекулами клітинної поверхні, такими як ліганд CD40, посилюють антігенпрезентірующіх функцію. У активованих АПК підвищується експресія молекул МНС класів I і II, Fc-pe-цепторов і кістки мул іруюші.х молекул адгезії, включаючи В7-1, В7-2, CDlla / b / c, ICAM-1 і ICAM-3. Вони продукують також численні цігокіни, ферменти та інші медіатори.
Активація лімфоцитів веде до виникнення двох частково конкуруючих процесів: клітинної проліферації і диференціювання в клітини-ефектори. На кінцевій стадії диференціювання клітини стають настільки спеціалізованими, що втрачають поверхневі молекули, наприклад МНС класу II, і здатність відповідати на регуляторні сигнали або проліферувати.
Доля лімфоцитів, які реагують на антиген, може бути різною. Деякі з них пер-сістіруют протягом тривалого часу як клітини імунологічної пам'яті. Можлива тривалість їх життя у людини перевищує 40 років, що було встановлено по хромосомним аномалій клітин крові у людей, які пережили атомне бомбардування Хіросіми. Термін життя інших лімфоцитів невеликий, і цим пояснюється той факт, що помірна антигенна стимуляція не призводить до гіпертрофії лімфоїдної тканини. Проте такий термін життя реагують на антиген лімфоцитів достатній для розвитку ефективних клітинних і гуморальних імунних відповідей. Накопичується все більше даних про те, що елімінація клітин, вже не потрібних після завершення імунної відповіді, відбувається шляхом апоптозу.
ВЗАЄМОДІЯ В-і Т-КЛІТИН
Т-і В-лімфоцити розпізнають різні ділянки молекули антигену
Великий внесок у вивчення різних функцій Т-і В-клітин внесли дослідження, проведені в кінці 1960 - початку 1970 рр.. Мітчісоном та іншими дослідниками з використанням хімічно модифікованих білків. Ними було встановлено, що для індукції оптимального вторинного відповіді з утворенням антитіл проти невеликої молекули, або гаптену, тварину необхідно імунізувати НЕ гаптеном у вільній формі, а кон'югатом гаптен-носій, і потім повторно ввести той же кон'югат. Цей феномен був названий ефектом носія. Досліджуючи різні клітинні популяції, автори цих робіт виявили, що за розпізнавання носія відповідальні Т-клітини, тоді як гаптен розпізнають В-лімфоцити. Подальші експерименти були спрямовані на докладне вивчення того, яким чином В-клітинні антітеларецептори розпізнають епітопи, а Т-клітини - фрагменти процессірованного антигену.
Одним з принципово важливих висновків у цих дослідженнях був наступний: індивідуальна По-клітина може отримувати «допомога» від Т-клітин, специфічних до різних антигенних пептидів, за умови що вона здатна презен-тувати їх детермінанти кожної Т-клітині. У ході імунної відповіді in vivo взаємодія з В-лімфоцитами здійснюють, як вважається, Т-клітини, вже стимульовані в результаті попереднього контакту з антигеном, презен-тіровать іншими АПК. На цих даних засновані уявлення про клітинних взаємодіях при ан-тітелообразованіі. Згідно з ними, антиген, що потрапив в організм, процесує клітинами, які презентують його у високо-иммуногенной формі Тх-клітин і В-клітин. Детермінанти антигену, розпізнані Т-лім-фоцитів, відрізняються від детермінант, які розпізнаються В-клітинами, які діляться і диференціюються в антітелообразуюшіе. Таким чином, для активації В-клітини необхідні два наступних процесу:
• взаємодія «нативного» антигену з Ig-pe-цепторов В-клітини;
• стимуляція сигналом від Тх-лімфоцитів, що відповідають на пов'язаний з молекулами МНС процессірованний антиген.
Взаємодія В-і Т-клітин відбувається за участю костімулірующіх молекул
Шляхом вирощування та клонування Т-клітин у присутності антигену, АПК та ІЛ-2 можна отримати популяцію Антигенспецифічність Т-лімфо-цитов. Це дозволяє виявити in vitro безпосередньо взаємодіють молекулярні кластери на поверхні Т-і В-клітин. У такій експериментальній системі було встановлено, що при взаємодії відбувається поляризація Т-клітин з концентруванням ТКР на стороні, зверненої до В-клітин. У свою чергу В-клітини також поляризуються і експресують більшу частину своїх антигенів МНС класу II і ICAM-1 в безпосередній близькості до Т-клітин. Взаємодія між цими кластерами, очевидно, передбачає інтенсивний обмін інформацією, наслідком якого стають дві важливі події в життєвому циклі В-клітин: індукція проліферації і диференціювання в антитіло-утворюють клітини.
Взаємодія між Т-і В-клітинами є двонаправлений процес: В-клітини презентують антиген Т-клітин і в свою чергу отримують від них сигнали до поділу і диференціювання. Центральне, специфічне взаємодія відбувається при цьому між комплексом молекула МНС класу II-антиген і Т-клітинним рецептором; воно посилюється за рахунок зв'язування LFA-3 з CD2, а також
ICAM-1 або ICAM-3 з LFA-1. У процесі беруть участь і інші молекули клітинної поверхні: В7-1 і В7-2 на В-клітинах взаємодіють з CD28, що веде до стабілізації мРНК для ІЛ-2 та інших цитокінів в Т-клітинах і в результаті до продовження періоду, протягом якого Т-клітина генерує сигнали активації.
До теперішнього часу встановлено, що найбільш потужний сигнал для активації В-клітин забезпечує молекула CD40; цей сигнал навіть більш ефективний, ніж опосередковувані поверхневими імуноглобулінами. У процесі цієї активації Т-клітини тимчасово експресують взаємодіє з CD40 ліганд - CD40L. Білок CD40 належить до сімейства рецепторів ПІБ, a CD40L є віддалено споріднених представником цього сімейства. Їх взаємодія сприяє вступу По-лімфоцитів-тов в клітинний цикл. Цей сигнал має важливе значення для формування центрів розмноження і розвитку гуморальної імунної відповіді на Т-залежні антигени. Підтвердженням цього служить розвиток імунодефіцитного захворювання - синдрому гіперпродукції IgM - в результаті мутації гена CD40L. Даний розлад характеризується тим, що Т-клітини не надають «допомоги» В-лімфоцитів і в результаті утворюються тільки нізкоаффінние антитіла IgM та відсутня перемикання синтезу імуноглобулінів на продукцію високоаффінних IgG або IgA.
При взаємодії Т-і В-клітин вивільнення Т-клітинних цитокінів поляризоване в напрямку В-клітин. Синтезовані деякими В-лімфоцитами ІЛ-1 та ІЛ-6 підвищують експресію ІЛ-2 Т-клітинами. Оскільки, однак, лише деякі В-клітини секретують ці цитокіни, більшість В-клітин здатне, мабуть, активувати тільки раніше прімірованние Т-лімфо-ціти або Т-клітини пам'яті.
Не так давно було встановлено, що Т-клітини CD4 + у миші і людини можна розділити на дві субпопуляції в залежності від профілю продукованих ними цитокінів.
• Т-лімфоцити CD4 +, що утворюють ІЛ-2 і Іфу, але не ІЛ-4, відповідальні головним чином за реакції гіперчутливості уповільненого типу, однак у миші вони можуть також «допомагати» В-клітин продукувати IgG2a і в значно меншій мірі IgG 1 або IgE.
• Т-клітини CD4 +, що утворюють ІЛ-4 та ІЛ-5, але не ІЛ-2 або ЗЦг, віднесені до іншої субпопуляції, Тх2. У миші ці клітини служать дуже ефективними хелперами у продукції антитіл, в основному IgG 1 та IgE.
• Багато Т-клітини, головним чином у людини, займають проміжне положення за типом утворених ними цитокінів і названі «Тхо»-клітинами. Проте доведено і присутність у людини класичних Txl-і Тх2-кле-струм, найбільш характерне для патологічно змінених тканин.
Секреція і дію Т-клітинних цитокінів важливі для активації В-клітин
При взаємодії Т-і В-клітин Т-лімфоцити можуть секретувати ряд цитокінів, що надають сильну дію на В-клітини. Такими цитокінами служать ІЛ-2, ІЛ-4, ІЛ-5 та ІЛ-6. Крім того, Т-клітини синтезують ФНОос і в. Є повідомлення про те, що ці молекули важливі для зростання В-клітин. Активацію В-лімфоцитів викликають і інші цитокіни, зокрема ІЛ-11 та ІЛ-13, за характером дії схожий з ІЛ-4. Більш докладно роль цитокінів в активації Т-і В-клітин розглянута нижче.
Результатом взаємодії Т-і В-лімфоцитів може бути або активація, або інактивація
Наведені вище дані про взаємодію Фз В-клітин вказують на те, що єдино можливий його результат - активація В-лімфоцитів. Проте насправді це не так. Як було зазначено вище, кооперація АПК з Т-клітинами здатна давати діаметрально протилежні результати, а саме визиватьлібо активацію, або інактивацію клітин. Те ж саме має місце і у випадку В-лімфоцитів, які часто переходять у стан анергії. Цей процес дуже важливий у зв'язку з тим, що дозрівання афінності антитіл в ході імунної відповіді - результат гіпермутірованія генів, що кодують варіабельні області антитіл, - може легко призвести до утворення високоаффінних аутоантитіл. Клональная енергія та інші форми периферичної толерантності необхідні для того, щоб такі потенційно небезпечні клони «мовчали». Однак на молекулярному рівні цей процес ще мало вивчений. Крім того, залишається невідомим значення IgM і IgD, двох поверхневих Антигенспецифічність рецепторів В-клітин, в процесах активації та інактивації. Мабуть, в обох випадках IgM-і IgD-рецептори здатні передавати відповідні сигнали.
Для стимуляції В-клітин Т-незалежними антигенами не потрібно допомогою Т-клітин
У імунній відповіді на більшість антигенів беруть участь і Т-, і В-клітини, що розпізнають антиген сопряженно. Такі антигени називають Т-залежними. Однак деякі антигени здатні активувати В-клітини без допомоги Т-клітин - це Т-незалежні антигени. Для цих антигенів характерний ряд загальних властивостей. Так, всі вони представляють собою великі полімерні молекули з повторюваними антигенними детермінантами. Багато хто з Т-незалежних антигенів у високих концентраціях мають здатність активувати клони В-клітин, специфічних до інших антигенів. Проте в низьких дозах вони активують тільки В-клітини відповідної специфічності. Нерідко Т-незалежні антигени виявляють підвищену стійкість до деградації. Це відноситься в основному до мікробних антигенів, наприклад бактеріальним вуглеводів, таким як декстран і леван, а також до білків бактерій, наприклад флагеллнну і ендотоксину.
Первинний гуморальну відповідь на Т-незалежні антигени зазвичай трохи слабкіше, ніж на Т-залежні, і досягає піку дещо раніше. В обох випадках продукуються головним чином антитіла IgM. Однак вторинні імунні відповіді на антигени цих двох типів різко різняться. При повторному введенні Т-незалежного антигену відповідь нагадує первинний, тоді як вторинна реакція на Т-залежні антигени набагато сильніше первинної і більшу частину утворюються антитіл становить IgG. Таким чином, Т-незалежні антигени, мабуть, не індукують, як правило, змін, які могли б призвести до дозрівання відповіді, характерному для випадку Т-залежних антигенів, які викликають перемикання ізотопу на продукцію IgG і підвищення афінності антитіл. Причиною цих відмінностей між типами антигенів може бути відсутність активації за участю CD40 у разі Т-незалежних антигенів. Формування імунологічної пам'яті за її вплив також відносно слабкий.
Механізм активації В-клітин Т-незалежними антигенами без участі Тх-клітин ще не розкрито повністю. Можливо, полімерна структура цих антигенів дозволяє їм перехресно пов'язувати В-клітинні рецептори, чому сприяє стійкість молекул антигену до деградації. Такий імунну відповідь, що не вимагає складних клітинних взаємодій, забезпечує перевагу для виживання, оскільки дозволяє організму швидше реагувати на мікробні антигени. Багато бактеріальні антигени діють незалежно від Т-клітинної допомоги, оскільки є надзвичайно сильними індукторами синтезу цитокінів ІЛ-1, ІЛ-6 і ФНОос макрофагами. Нетривалість імунної реакції на Т-незалежні антигени і те, що вона не включає освіту IgG, може бути результатом відсутності костімуляціі, опосередкованої CD40L, і відсутності продукції ІЛ-2, ІЛ-4 та ІЛ-5, які Т-клітини секретують у реакції на Т-зави-незалежними антигени. Часто під впливом Т-незалежних антигенів активуються головним чином В-клітини субпопуляції В1, що експресують маркер CD5. Ці клітини виявляються переважно в черевній порожнині.
Внутрішньоклітинних сигналів ПРИ активації лімфоцитів
Комплекс ТКР здатний передавати сигнали всередину клітини. У передачі сигналів беруть участь комплекс CD3 і фермент р56, який пов'язаний з внутрішньоклітинними ділянками молекул CD4 або CD8. В-клітини також експресують сімейство молекул, що беруть участь у передачі сигналів: воно включає Igoc, IgP і мембранозв'язані IgM і IgD.
Активацію лімфоцитів ініціюють тирозинкінази
Розпізнавання Т-клітинним рецептором комплексу антиген-МНС-молекула і зв'язування костімулірующіх молекул викликають передачу сигналу всередину Т-клітин. Найперший внутрішньоклітинний етап сигналізації полягає в фосфо-рілірованіі тирозину, що здійснюється за участю тирозинкіназ сімейства src, зокрема lck, асоційованої з CD4, і fyn; обидві вони фос-форіліруют послідовності-мішені, виявлені в ж-ланцюга CD3 і присутні також у молекулах Igoc, IgP і FcyR. Ці послідовності отримали назву іммунорецепторние тирозин-актівіруемие мотиви, ITAM. Тирозинкіназ ZAP-70 зв'язується з ITAM і активується, у свою чергу активуючи фосфоліпазу С і тим самим відкриваючи класичний шлях сигналізації. Сигнали від ТКР і CD28 інтегруються, активуючи перебувають у латентному стані цитоплазматичні фактори транскрипції, такі як NF-AT або NF-kB, які після цього мігрують в ядро. Тут вони діють на гени, необхідні для Т-клітинної активації, включаючи гени ІЛ-2 і рецептора ІЛ-2. Продукується в результаті цієї активації ІЛ-2, зв'язуючись зі своїм рецептором, викликає поділ клітин.
Процеси активації В-і Т-клітин протікають подібним чином
Функцію Т-клітинної молекули CD3 у В-клітин виконують молекули Igoc і IgP, які також містять ITAM у своїй цитоплазматичної частини. Перехресне зв'язування поверхневих Ig веде до активації кіназ сімейства src. Кіназа Syk аналогічна кінази ZAP-70 Т-клітин, зв'язується з фосфорилируют-ванними Iga і Igp. Це призводить до активації каскаду кіназ і перенесення ядерних факторів транскрипції.
По-клітинну активацію помітно посилює «корецепторний комплекс», що складається з 3 білків - рецептора 2 комплементу, CD19 і молекули-мішені для антіпроліфера-тивних антитіл. Відомо, що фолікулярні дендритні клітини тривалий час утримують на своїй поверхні антиген у вигляді імунних комплексів. Антиген у складі такого комплексу може зв'язуватися і з поверхневим Ig В-клітин, і з CR2. Цей зв'язок веде до фосфорилювання цитоплазматичної частини молекули CD 19, яка зв'язується також з ки-назамі. Можливо, кінази, перебуваючи близько до В-клітинного рецептора, сприяють активації В-клітини, особливо в тих випадках, коли концентрація антигену невелика.
Сигнал активації - це сумарний сигнал від антигенного рецептора і костімулірующіх молекул
До цих пір не відомо точно, що представляє собою ефективний антигенний сигнал. У випадку Т-клітини взаємодії антигену з одиночним ТКР недостатньо для активації; необхідне для стимуляції число таких взаємодій може залежати від наявності інших стимулюючих сигналів, типу Т-клітин і ступеня їх активації. Встановлено, що легко активуються клітини мишачих Т-клітинних гібридом. Щоб стимулювати гібридну клітину, ефективно функціонуюча АПК має нести не менше 60 комплексів, утворених молекулою МНС класу II і антигенним фрагментом. Функціонально менш активні АП К, такі як фібробласти з трансфіцірован-ним МНС-геном класу II, повинні мати для цього 5000 таких комплексів.
Проведені нещодавно дослідження показали, що активація вимагає взаємодії приблизно 8000 молекул ТКР з комплексами МНС-пептид; саме таке число ТКР зникла з поверхні клітини при активації Т-клітинних-них клонів. Оскільки взаємодія ТКР-МНС характеризується низькою афінності, одиничний комплекс МНС-пептид здатний, можливо, активувати велике число ТКР. Не виключено, що для трансформованих Т-клітин, якими є гібридоми, необхідна менш сильна ТКР-активація. При наявності костімулірующего сигналу для активації Т-клітинних-них клонів достатньо 1500 активованих і інтерналізованих ТКР.
Відомості подібного типу про дію Т-зави-сімих антигенів на В-клітини відсутні. Зв'язування Т-незалежного антигену з одиночним рецептором не веде до активації В-клітини, проте поки що немає даних, які дозволили б зіставити ефекти стимуляції В-лімфоцитів з описаними вище процесами в Т-клітинах.
Взаємодія антигену з ТКР або мембранним імуноглобуліном саме по собі не може служити позитивним сигналом активації для Т-або В-клітин. Можливо, його достатньо для генерації «негативного», або толероген-ного, сигналу, проте і це сумнівно. В даний час вважається, що для активації лім-фоідних клітин необхідний цілий ряд взаємодій, кожне з яких потенційно несе сигнальну функцію. Костімулірующіе молекули, наприклад CD2 і CD1 la/CD18, відповідальні не тільки за зв'язування; їх цітоплазматіче-ські домени беруть участь у передачі сигналів. Так, експерименти з видаленням цитоплазматичного домену CD2 показали, що в результаті такого втручання процес активації порушується, однак адгезивна функція молекули залишається незмінною.
Мітогени і суперантігени також можуть активувати лімфоцити
Для вивчення Т-і В-клітинної активації поряд з антигенами використовуються також мітогени - речовини, які на відміну від антигенів можуть активувати Т-і В-клітини неспецифічно. Для більшості Т-клітин стимуляторами служать фітогемагглютиніну, виділений з червоної квасолі, і конканавалін А, екстрагований з плодів рицини. Механізм дії цих агентів детально вивчений; вони зв'язуються з поверхневими молекулами Т-клітин, відповідальними за активацію, зокрема з ТКР і CD2.
Здатністю неспецифічно активувати Т-клітини мають і молекули іншої групи, так звані «суперантігени», більшість яких має бактеріальне походження. До них відносяться стафілококові ентеротоксини, токсин, що викликає розвиток синдрому токсичного шоку при сепсисі, токсин ексфоліативний дерматит і деякі вірусні білки. Суперантігени зв'язуються з молекулами МНС класу II на АПК та розпізнаються ТКР, однак не за допомогою того ж механізму, який діє при розпізнаванні Т-клітинних-ним рецептором комплексу МНС-антигенний пептид. Суперантіген зв'язується тільки з Хвцепью ТКР, однак цього достатньо для активації Т-клітини. Ефект стимуляції при цьому такий же, як і при використанні антигенів: в залежності від умов експерименту може виникнути або імунну відповідь, або клональная енергія.
ДІЯ ЦИТОКІНІВ НА У-І Т-КЛІТИНИ
Головна роль в активації Т-клітин належить ІЛ-2
Проліферація лімфоцитів - це складний, опосредуемих багатьма чинниками процес. Так, стимуляція Т-клітин АПК ще не означає, що лімфоцити відразу ж будуть проліферувати. Ефективна взаємодія з участю ТКР веде до продукції б-ланцюга рецептора для фактора росту Т-клітин, ІЛ-2. б-Ланцюг і вже наявні в - і г-ланцюга асоціюють з утворенням високоафінного рецептора для ІЛ-2. Активація ТКР у всіх Т-клітин викликає продукцію цитокінів. Більшість Т-клітин CD4 + і деякі Т-клітини CD8 + секре-ваними ІЛ-2 нетривалий час, 1-2 діб. Протягом цього терміну взаємодія ІЛ-2 з високоафінними рецептором для ІЛ-2 призводить до зростання і активації Т-клітин. Після стимуляції ТКР клітини експресують високоафінними рецептор тільки протягом приблизно одного тижня: завдяки такому обмеженню Т-клітини не розмножуються безмежно, тому що відсутність позитивних сигналів сприяє індукції апоптотичній загибелі зайвих клітин.
ІЛ-2 синтезують головним чином Т-клітини CD4 +, проте його продуцентами служать також С08 +-клітини і великі гранулярні лімфоцити. Дія ІЛ-2 обмежена певними видами клітин, в основному Т-клітинами всіх типів, для яких даний цитокін служить найбільш сильним фактором росту і активатором. Він впливає також на ВГЛ і В-клітини, індукуючи їх ріст і диференціювання, активує макрофаги і, можливо, олігоденд-роцитов. У вигляді препарату ІЛ-2 використовують для експериментальної терапії пухлин, зокрема нирково-клітинного раку. Лікувальна дія цього цитокіну може бути пов'язано з активацією різних клітин, що володіють протипухлинною цитотоксическим дією, наприклад лімфокін-активованих клітин-кілерів.
Менш сильним фактором росту Т-клітин служить ІЛ-4, який також належить до ін-дуцібельних цитокінів. Експресія поверхневого рецептора для ІЛ-4 підвищується в результаті активації ТКР. На Т-клітини діє також ІЛ-7, хоча спочатку він був описаний як фактор зростання пре-В-клітин, утворений стромою кісткового мозку. Продукується елементами строми тимусу ІЛ-7 діє на тимоцити, представляючи собою фактор росту та активації Т-клітин на додаток до властивості активувати макрофаги. Можливо, описані три чинники зростання, а також менш вивчені цитокіни, зокрема ІЛ-9, ІЛ-12 та ІЛ-15, здійснюють тонку регуляцію росту та активації Т-клітин у ході імунної відповіді.
Цитокіни ІЛ-1 та ІЛ-6 служать костімуліру-ющими сигнальними молекулами при активації Т-клітин деякими АПК. Дивно, що ще нікому не вдалося виявити продукцію цих цитокінів тими АПК, які вважаються найбільш ефективними презентує-ющими клітинами при первинній Т-клітинної активації, - інтердігітатнимі дендритними клітинами. Не виключено дію в якості ко-стимулюючих та інших цитокінів, включаючи ІЛ-12 та ІЛ-15.
Цитокін ІЛ-3 стимулює ріст клітин-попередників всіх гемопоетичних ліній. На цей цитокін реагує також мінорна популяція Т-клітин.
Активацію і розподіл В-клітин індукують цитокіни, утворені Тх2-лімфоцитами
До специфічних цитокинам, продукуються Тх2 клітинами, відносяться ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-6, ІЛ-10 та ІЛ-13. Цитокін ІЛ-4 діє на В-клітини, індукуючи їх активацію і диференціювання з переважною продукцією антитіл IgGl та IgE. Він впливає також на Т-клітини як фактор росту, сприяючи диференціювання Тх2-лімфо-цитов і посилюючи тим самим антітелообразова-ня. Одночасно він інгібує секрецію макрофагами прозапальних цитокінів, таких як ІЛ-1 і ФНОос. Надлишок ІЛ-4, що викликає синтез IgE, грає патогенетичну роль при алергічних захворюваннях.
ІЛ-5 функціонує в організмі людини в основному як фактор росту та активації еозином-филов. У миші він діє також на В-клітини, індукуючи їх ріст і диференціювання. Цей цитокін обумовлює еозинофілію при паразитарних інвазіях.
Цитокін ІЛ-6, відомий раніше як фактор В-клітинної диференціювання або фактор стимуляції гепатоцитів, утворюють багато клітин - Ф лімфоцити, макрофаги, В-клітини, фібробла-сти і ендотеліальні клітини. Він діє на найрізноманітніші клітини, але особливо важлива його функція як індуктора диференціювання В-лімфоцитів в антітелообразующіх клітини. У печінці ІЛ-6 стимулює синтез білків гострої фази. Вважається, що ІЛ-6 служить важливим чинником зростання множинної мієло-ми - злоякісного новоутворення, що виник з плазматичних клітин.
Цитокіни - регулятори імунних реакцій
Від цитокінів може також залежати тип розвивається імунної відповіді Особливо важлива при цьому регуляторна функція ІЛ-10 та ІЛ-12. Цитокін ІЛ-10 пригнічує синтез Іфу. Крім того, він інгібує презентацію антигенів і синтез ІЛ-1, ІЛ-6 і ФНОос макрофагами, що сприяє розвитку імунної відповіді по Тх2-типу і В-клітинної активації. Дія ІЛ-12 комплементарно ефектів ІЛ-10: він сприяє розвитку Txl-відповіді, яка активацією макрофагів і нормальних кілерних клітин.
Джерелом утворення Іфу служать активовані Т-лімфоцити та НК-клітини. Імунна активація веде до утворення Іфу і підвищенню антігенпрезентірующіх функції клітин багатьох типів, у тому числі макрофагів, астроцитів, клітин мікроглії і ендотелію, а також тимоцитів. Частково цей ефект опосередкований посиленням експресії генів МНС класів I і II і ТАР, яке тягне за собою подальшу активацію Т-клітин. Підвищується також експресія костімулірующіх молекул В7-1, В7-2 і 1Сам-1. Таким чином, при багатьох імунних реакціях Іфу виконує функцію позитивного сигналу регулювання за механізмом зворотного зв'язку. Однак разом з тим він інгібує проліферацію Тх2-клітин, як правило активує макрофаги і, як це не парадоксально, перешкоджає індукції синтезу МНС-молекул класу II В-клітинами, що викликається ІЛ-4. Звідси випливає, що Іфу сприяє розвитку імунної відповіді Txl-типу.
ІФА і ЗЦв, подібно Іфу, можуть пригнічувати проліферацію клітин імунної системи. Вони інгібують, крім того, ефект Іфу, індукуючий експресію МНС-антигенів класу II. Цитокін ІЛ-6, стимулюючи диференціювання клітин, в тому числі деяких лейкозних ліній, гальмує їх проліферацію. Цитокіни ІЛ-6 та ІЛ-11 здатні інгібувати синтез макрофагами прозапальних цитокінів, проте їх дія слабкіше, ніж у ІЛ-4 або ІЛ-10. Цитокін ІЛ-13 за своїми властивостями пригнічувати функції макрофагів багато в чому схожий з ІЛ-4.
Трансформуючий фактор росту в представлений сімейством з трьох близькоспоріднених молекул, які стимулюють зростання сполучної тканини і утворення колагену, але інгібують практично всі імунні і гемо-поетичні функції, особливо якщо присутні до активації клітин.
Гуморальної імунної відповіді IN VIVO
У ранній період вивчення гуморальної імунної відповіді зводилося в основному до визначення специфічних антитіл у крові тварин після імунізації Т-залежними або Т-незалежні-ми антигенами. У міру накопичення даних про розвиток і дозріванні В-лімфоцитів стали прояснюватися клітинні механізми імунних реакцій in vivo. Характеристики гуморальної відповіді, пов'язані з описаними вище клітинними функціями, включають:
• посилення продукції антитіл при вторинному відповіді,
• переключення ізотип Ig,
• дозрівання афінності антитіл і
• формування імунологічної пам'яті. Деякі з цих процесів стають зрозумілими тільки при розгляді гетерогенної В-клітинної популяції як цілісної системи, а не просто набору індивідуальних В-клітин. Елементи гуморальної відповіді in vivo докладно описані нижче.
Після первинної антигенної стимуляції настає початковий період імунної відповіді - лаг-фаза, протягом якої антитіла в крові не виявляються. Потім слідують період логарифмічного росту титру антитіл, фаза плато і фаза загасання відповіді. Зниження рівня антитіл відбувається або за рахунок їх катаболізірованія, або в результаті зв'язування їх з антигеном і виведення з циркуляції.
Вивчення відповіді на первинну і вторинну стимуляцію антигеном виявило 4 основних існуючих між ними різниці.
Фактор часу Вторинний імунну відповідь характеризується укороченою лаг-фазою і більш тривалими фазами плато і загасання.
Титр антитіл Рівень антитіл під час фази плато значно вище при вторинному відповіді і звичайно в 10 і більше разів перевищує вміст антитіл після первинного введення антигену.
Клас антитіл При первинному імунній відповіді утворюються в основному антитіла IgM, тоді як при вторинному переважають IgG, a IgM присутні лише в дуже невеликій кількості.
Аффінность антитіл Як правило, при вторинному імунній відповіді антитіла відрізняються значно більш високої афінності. Ця його особливість відома як «дозрівання» афінності.
Присутність АОК в селезінці тварин після імунізації можна виявити шляхом аналізу бляшкообразованія. Як встановлено. АОК в цьому органі з'являються приблизно за добу до того, як антитіла в доступних для визначення титрах виявляються в сироватці крові.
Переключення ізотип 1д залежить від Т-клітин
При Т-залежному імунній відповіді відбувається поступова зміна класу переважаючих специфічних антитіл, зазвичай у бік домінування IgG. При імунізації Т-неза-мимі антигенами такого перемикання ізотип імуноглобулінів не відбувається, і основним класом утворюються антитіл залишається, як правило, IgM.
Переключення ізотип з IgM на IgG не носить характер випадкової події. Підкласи IgG, продукованих плазматичними клітинами, варіюють залежно від характеру стимулу. Так, у миші застосування повного ад'юванта Фрейнда веде до продукції переважно ^ С2-антитіл, тоді як при використанні для імунізації білкових антигенів, обложених галуном, виникає переважно IgGl-пф-вет. Може також відбуватися переключення на синтез IgA або IgE; клітини, що утворюють імуноглобуліни цих ізотипів, зосереджені головним чином в лімфоїдних тканинах слизових оболонок.
Молекулярна основа перемикання ізотип вивчена досить докладно. Перебудови в ДНК залежать від сигналів, що генеруються Т-клітинами CD4 +, від цитокінів та CD40L, який грає особливо важливу роль Т-клітинні цитокіни, присутні в безпосередній близькості до В-клітин, визначають новий ізотип продукуються імуноглобулінів. Цитокін ІЛ-4 сприяє переключенню на синтез IgG 1 і IgE, тоді як ФЦСв викликає переключення на продукцію IgA і lgG2b, а Іфу стимулює утворення lgG2a. Цитокіни можуть також пригнічувати експресію деяких ізотипів; наприклад, ІЛ-4 інгібує синтез IgG2a.
У процесі перемикання ізотип відбувається цитокін-залежна транскрипція ДНК в новій константної області, зміненої за рахунок так званої рекомбінації перемикання. Вона полягає в тому, що специфічні «ділянки перемикання», розташовані у 5'-кінця кожного з генів, що кодують домени константних областей важких ланцюгів різних ізотипів, ре-комбінують один з одним, а проміжний ділянку ДНК видаляється.
Дозрівання афінності залежить від селекції клітин
При вторинному імунній відповіді на Т-залежні антигени антитіла мають в середньому більш високої афінності, ніж при первинному. Це пов'язано з переключенням синтезу антитіл з IgM на IgG.
Ступінь підвищення афінності обернено пропорційна дозі введеного антигену: при введенні високих доз спорідненість зростає слабкіше, ніж після імунізації низькими дозами антигену. Висловлено припущення, що при низькій концентрації антигену його пов'язують в достатній кількості лише ті В-клітини, які володіють високоафінними рецепторами; зв'язування індукує проліферацію та диференціювання цих В-клітин. При значній же концентрації антигену його пов'язують і активуються як високо-, так і нізкоаффінние В-клітини.
Хоча індивідуальні В-клітини зазвичай не міняють своєї основної специфічності, аффінность антитіл, утворених клоном, може зазнавати зміни в результаті соматичного гіпермутірованія рекомбінована генів антитіл. Мабуть, у дозрівання афінності вносять внесок два процеси:
• освіта вища високоаффінних клонів В-клітин за рахунок невеликих змін в структурі антитіл, утворених дочірніми клітинами; такі зміни з'являються на пізній стадії первинної імунної відповіді на Т-за-лежно антиген;
• селективна експансія високоаффінних клонів під впливом антигену.
Соматичне гіпермутірованіе має місце в антітелообразующіх клітинах при Т-залежному імунній відповіді і грає важливу роль в продукції високоаффннних антитіл. У цьому відношенні воно являє собою нормальний і вигідний процес. Однак іноді цей же процес призводить до утворення високоаффінних IgG-аутоантитіл, наприклад антитіл анти-ДНК, здатних викликати важкі розлади. Подібне мутирование було виявлено експериментально в долгожівушей культурі тканини, проте його роль у виникненні поширених аутоімунних захворювань невідома.
Активація В-клітин відбувається в центрах розмноження
Процес дозрівання В-клітинної афінності протікає в центрах розмноження. Вони утворюються в селезінці або лімфатичних вузлах через кілька діб після антигенної стимуляції. В-лімфоцити, активовані Т-клітинами за допомогою зв'язування CD40 з його лігандом, мігрують в первинні фолікули, де є густа мережа фолікулярних дендритних клітин. У цьому оточенні відбувається швидке розподіл В-клітин, що супроводжується соматичним мутирование Ig-генів. В-клітини з високоафінними рецепторами проходять відбір за виживання, заснований на взаємодії їх мембранозв'язаних поверхневих антитіл і комплексу В-клітина-корецептора з антигеном і комплементом на поверхні фолікулярних дендритних клітин. При проходженні через центр розмноження В-лімфоцити експрес-сіруют ген «клітинної виживаності», bcl-2. Клітини з високоафінними IgG за рахунок зв'язування продукту bcl-2 уникають апоптозу; клітини ж з нізкоаффіннимі рецепторами такою властивістю не володіють і гинуть в результаті апоптозу.
Імунологічна пам'ять
Здатність організму розвивати вторинну імунну відповідь заснована на властивості «імунологічної пам'яті». Тим же властивістю обумовлений ефект вакцинації.
Клітини, що виконують функцію імунологічної пам'яті, накопичуються в результаті експансії популяцій Антигенспецифічність лімфоцитів під час первинної імунної відповіді, тобто зростання числа покояться В-і Т-клітин, здатних реагувати на подальший вплив того ж антигену. В-клітини імунологічної пам'яті якісно відрізняються від непрімірованних В-лімфоцитів тим, що починають продукувати IgG-антитіла раніше і зазвичай мають більш високоафінними антигенними рецепторами завдяки селекції в ході первинної імунної відповіді.
Т-клітини пам'яті навряд чи мають рецептори підвищеної афінності в порівнянні з непрімірованнимі Т-клітинами, так як Т-лімфоцитів не властиво гіпермутірованіе. Проте Т-клітини імунологічної пам'яті здатні реагувати на більш низькі дози антигену, і це дозволяє припускати, що їх рецепторний комплекс в цілому функціонує більш ефективно. В даний час можна вважати встановленим, що імунологічна пам'ять визначається не тільки нагромадженням популяцій однакових за властивостями клітин; змінюються також властивості індивідуальних клітин, про що свідчать зміни в експресії молекул клітинної поверхні та цитокінів. Т-клітини CD4 +, здійснюють функцію імунологічної пам'яті, продукують цігокіни швидше й інтенсивніше.
• Багато Т-клітини, головним чином у людини, займають проміжне положення за типом утворених ними цитокінів і названі «Тхо»-клітинами. Проте доведено і присутність у людини класичних Txl-і Тх2-кле-струм, найбільш характерне для патологічно змінених тканин.
Секреція і дію Т-клітинних цитокінів важливі для активації В-клітин
При взаємодії Т-і В-клітин Т-лімфоцити можуть секретувати ряд цитокінів, що надають сильну дію на В-клітини. Такими цитокінами служать ІЛ-2, ІЛ-4, ІЛ-5 та ІЛ-6. Крім того, Т-клітини синтезують ФНОос і в. Є повідомлення про те, що ці молекули важливі для зростання В-клітин. Активацію В-лімфоцитів викликають і інші цитокіни, зокрема ІЛ-11 та ІЛ-13, за характером дії схожий з ІЛ-4. Більш докладно роль цитокінів в активації Т-і В-клітин розглянута нижче.
Результатом взаємодії Т-і В-лімфоцитів може бути або активація, або інактивація
Наведені вище дані про взаємодію Фз В-клітин вказують на те, що єдино можливий його результат - активація В-лімфоцитів. Проте насправді це не так. Як було зазначено вище, кооперація АПК з Т-клітинами здатна давати діаметрально протилежні результати, а саме визиватьлібо активацію, або інактивацію клітин. Те ж саме має місце і у випадку В-лімфоцитів, які часто переходять у стан анергії. Цей процес дуже важливий у зв'язку з тим, що дозрівання афінності антитіл в ході імунної відповіді - результат гіпермутірованія генів, що кодують варіабельні області антитіл, - може легко призвести до утворення високоаффінних аутоантитіл. Клональная енергія та інші форми периферичної толерантності необхідні для того, щоб такі потенційно небезпечні клони «мовчали». Однак на молекулярному рівні цей процес ще мало вивчений. Крім того, залишається невідомим значення IgM і IgD, двох поверхневих Антигенспецифічність рецепторів В-клітин, в процесах активації та інактивації. Мабуть, в обох випадках IgM-і IgD-рецептори здатні передавати відповідні сигнали.
Для стимуляції В-клітин Т-незалежними антигенами не потрібно допомогою Т-клітин
У імунній відповіді на більшість антигенів беруть участь і Т-, і В-клітини, що розпізнають антиген сопряженно. Такі антигени називають Т-залежними. Однак деякі антигени здатні активувати В-клітини без допомоги Т-клітин - це Т-незалежні антигени. Для цих антигенів характерний ряд загальних властивостей. Так, всі вони представляють собою великі полімерні молекули з повторюваними антигенними детермінантами. Багато хто з Т-незалежних антигенів у високих концентраціях мають здатність активувати клони В-клітин, специфічних до інших антигенів. Проте в низьких дозах вони активують тільки В-клітини відповідної специфічності. Нерідко Т-незалежні антигени виявляють підвищену стійкість до деградації. Це відноситься в основному до мікробних антигенів, наприклад бактеріальним вуглеводів, таким як декстран і леван, а також до білків бактерій, наприклад флагеллнну і ендотоксину.
Первинний гуморальну відповідь на Т-незалежні антигени зазвичай трохи слабкіше, ніж на Т-залежні, і досягає піку дещо раніше. В обох випадках продукуються головним чином антитіла IgM. Однак вторинні імунні відповіді на антигени цих двох типів різко різняться. При повторному введенні Т-незалежного антигену відповідь нагадує первинний, тоді як вторинна реакція на Т-залежні антигени набагато сильніше первинної і більшу частину утворюються антитіл становить IgG. Таким чином, Т-незалежні антигени, мабуть, не індукують, як правило, змін, які могли б призвести до дозрівання відповіді, характерному для випадку Т-залежних антигенів, які викликають перемикання ізотопу на продукцію IgG і підвищення афінності антитіл. Причиною цих відмінностей між типами антигенів може бути відсутність активації за участю CD40 у разі Т-незалежних антигенів. Формування імунологічної пам'яті за її вплив також відносно слабкий.
Механізм активації В-клітин Т-незалежними антигенами без участі Тх-клітин ще не розкрито повністю. Можливо, полімерна структура цих антигенів дозволяє їм перехресно пов'язувати В-клітинні рецептори, чому сприяє стійкість молекул антигену до деградації. Такий імунну відповідь, що не вимагає складних клітинних взаємодій, забезпечує перевагу для виживання, оскільки дозволяє організму швидше реагувати на мікробні антигени. Багато бактеріальні антигени діють незалежно від Т-клітинної допомоги, оскільки є надзвичайно сильними індукторами синтезу цитокінів ІЛ-1, ІЛ-6 і ФНОос макрофагами. Нетривалість імунної реакції на Т-незалежні антигени і те, що вона не включає освіту IgG, може бути результатом відсутності костімуляціі, опосередкованої CD40L, і відсутності продукції ІЛ-2, ІЛ-4 та ІЛ-5, які Т-клітини секретують у реакції на Т-зави-незалежними антигени. Часто під впливом Т-незалежних антигенів активуються головним чином В-клітини субпопуляції В1, що експресують маркер CD5. Ці клітини виявляються переважно в черевній порожнині.
Внутрішньоклітинних сигналів ПРИ активації лімфоцитів
Комплекс ТКР здатний передавати сигнали всередину клітини. У передачі сигналів беруть участь комплекс CD3 і фермент р56, який пов'язаний з внутрішньоклітинними ділянками молекул CD4 або CD8. В-клітини також експресують сімейство молекул, що беруть участь у передачі сигналів: воно включає Igoc, IgP і мембранозв'язані IgM і IgD.
Активацію лімфоцитів ініціюють тирозинкінази
Розпізнавання Т-клітинним рецептором комплексу антиген-МНС-молекула і зв'язування костімулірующіх молекул викликають передачу сигналу всередину Т-клітин. Найперший внутрішньоклітинний етап сигналізації полягає в фосфо-рілірованіі тирозину, що здійснюється за участю тирозинкіназ сімейства src, зокрема lck, асоційованої з CD4, і fyn; обидві вони фос-форіліруют послідовності-мішені, виявлені в ж-ланцюга CD3 і присутні також у молекулах Igoc, IgP і FcyR. Ці послідовності отримали назву іммунорецепторние тирозин-актівіруемие мотиви, ITAM. Тирозинкіназ ZAP-70 зв'язується з ITAM і активується, у свою чергу активуючи фосфоліпазу С і тим самим відкриваючи класичний шлях сигналізації. Сигнали від ТКР і CD28 інтегруються, активуючи перебувають у латентному стані цитоплазматичні фактори транскрипції, такі як NF-AT або NF-kB, які після цього мігрують в ядро. Тут вони діють на гени, необхідні для Т-клітинної активації, включаючи гени ІЛ-2 і рецептора ІЛ-2. Продукується в результаті цієї активації ІЛ-2, зв'язуючись зі своїм рецептором, викликає поділ клітин.
Процеси активації В-і Т-клітин протікають подібним чином
Функцію Т-клітинної молекули CD3 у В-клітин виконують молекули Igoc і IgP, які також містять ITAM у своїй цитоплазматичної частини. Перехресне зв'язування поверхневих Ig веде до активації кіназ сімейства src. Кіназа Syk аналогічна кінази ZAP-70 Т-клітин, зв'язується з фосфорилируют-ванними Iga і Igp. Це призводить до активації каскаду кіназ і перенесення ядерних факторів транскрипції.
По-клітинну активацію помітно посилює «корецепторний комплекс», що складається з 3 білків - рецептора 2 комплементу, CD19 і молекули-мішені для антіпроліфера-тивних антитіл. Відомо, що фолікулярні дендритні клітини тривалий час утримують на своїй поверхні антиген у вигляді імунних комплексів. Антиген у складі такого комплексу може зв'язуватися і з поверхневим Ig В-клітин, і з CR2. Цей зв'язок веде до фосфорилювання цитоплазматичної частини молекули CD 19, яка зв'язується також з ки-назамі. Можливо, кінази, перебуваючи близько до В-клітинного рецептора, сприяють активації В-клітини, особливо в тих випадках, коли концентрація антигену невелика.
Сигнал активації - це сумарний сигнал від антигенного рецептора і костімулірующіх молекул
До цих пір не відомо точно, що представляє собою ефективний антигенний сигнал. У випадку Т-клітини взаємодії антигену з одиночним ТКР недостатньо для активації; необхідне для стимуляції число таких взаємодій може залежати від наявності інших стимулюючих сигналів, типу Т-клітин і ступеня їх активації. Встановлено, що легко активуються клітини мишачих Т-клітинних гібридом. Щоб стимулювати гібридну клітину, ефективно функціонуюча АПК має нести не менше 60 комплексів, утворених молекулою МНС класу II і антигенним фрагментом. Функціонально менш активні АП К, такі як фібробласти з трансфіцірован-ним МНС-геном класу II, повинні мати для цього 5000 таких комплексів.
Проведені нещодавно дослідження показали, що активація вимагає взаємодії приблизно 8000 молекул ТКР з комплексами МНС-пептид; саме таке число ТКР зникла з поверхні клітини при активації Т-клітинних-них клонів. Оскільки взаємодія ТКР-МНС характеризується низькою афінності, одиничний комплекс МНС-пептид здатний, можливо, активувати велике число ТКР. Не виключено, що для трансформованих Т-клітин, якими є гібридоми, необхідна менш сильна ТКР-активація. При наявності костімулірующего сигналу для активації Т-клітинних-них клонів достатньо 1500 активованих і інтерналізованих ТКР.
Відомості подібного типу про дію Т-зави-сімих антигенів на В-клітини відсутні. Зв'язування Т-незалежного антигену з одиночним рецептором не веде до активації В-клітини, проте поки що немає даних, які дозволили б зіставити ефекти стимуляції В-лімфоцитів з описаними вище процесами в Т-клітинах.
Взаємодія антигену з ТКР або мембранним імуноглобуліном саме по собі не може служити позитивним сигналом активації для Т-або В-клітин. Можливо, його достатньо для генерації «негативного», або толероген-ного, сигналу, проте і це сумнівно. В даний час вважається, що для активації лім-фоідних клітин необхідний цілий ряд взаємодій, кожне з яких потенційно несе сигнальну функцію. Костімулірующіе молекули, наприклад CD2 і CD1 la/CD18, відповідальні не тільки за зв'язування; їх цітоплазматіче-ські домени беруть участь у передачі сигналів. Так, експерименти з видаленням цитоплазматичного домену CD2 показали, що в результаті такого втручання процес активації порушується, однак адгезивна функція молекули залишається незмінною.
Мітогени і суперантігени також можуть активувати лімфоцити
Для вивчення Т-і В-клітинної активації поряд з антигенами використовуються також мітогени - речовини, які на відміну від антигенів можуть активувати Т-і В-клітини неспецифічно. Для більшості Т-клітин стимуляторами служать фітогемагглютиніну, виділений з червоної квасолі, і конканавалін А, екстрагований з плодів рицини. Механізм дії цих агентів детально вивчений; вони зв'язуються з поверхневими молекулами Т-клітин, відповідальними за активацію, зокрема з ТКР і CD2.
Здатністю неспецифічно активувати Т-клітини мають і молекули іншої групи, так звані «суперантігени», більшість яких має бактеріальне походження. До них відносяться стафілококові ентеротоксини, токсин, що викликає розвиток синдрому токсичного шоку при сепсисі, токсин ексфоліативний дерматит і деякі вірусні білки. Суперантігени зв'язуються з молекулами МНС класу II на АПК та розпізнаються ТКР, однак не за допомогою того ж механізму, який діє при розпізнаванні Т-клітинних-ним рецептором комплексу МНС-антигенний пептид. Суперантіген зв'язується тільки з Хвцепью ТКР, однак цього достатньо для активації Т-клітини. Ефект стимуляції при цьому такий же, як і при використанні антигенів: в залежності від умов експерименту може виникнути або імунну відповідь, або клональная енергія.
ДІЯ ЦИТОКІНІВ НА У-І Т-КЛІТИНИ
Головна роль в активації Т-клітин належить ІЛ-2
Проліферація лімфоцитів - це складний, опосредуемих багатьма чинниками процес. Так, стимуляція Т-клітин АПК ще не означає, що лімфоцити відразу ж будуть проліферувати. Ефективна взаємодія з участю ТКР веде до продукції б-ланцюга рецептора для фактора росту Т-клітин, ІЛ-2. б-Ланцюг і вже наявні в - і г-ланцюга асоціюють з утворенням високоафінного рецептора для ІЛ-2. Активація ТКР у всіх Т-клітин викликає продукцію цитокінів. Більшість Т-клітин CD4 + і деякі Т-клітини CD8 + секре-ваними ІЛ-2 нетривалий час, 1-2 діб. Протягом цього терміну взаємодія ІЛ-2 з високоафінними рецептором для ІЛ-2 призводить до зростання і активації Т-клітин. Після стимуляції ТКР клітини експресують високоафінними рецептор тільки протягом приблизно одного тижня: завдяки такому обмеженню Т-клітини не розмножуються безмежно, тому що відсутність позитивних сигналів сприяє індукції апоптотичній загибелі зайвих клітин.
ІЛ-2 синтезують головним чином Т-клітини CD4 +, проте його продуцентами служать також С08 +-клітини і великі гранулярні лімфоцити. Дія ІЛ-2 обмежена певними видами клітин, в основному Т-клітинами всіх типів, для яких даний цитокін служить найбільш сильним фактором росту і активатором. Він впливає також на ВГЛ і В-клітини, індукуючи їх ріст і диференціювання, активує макрофаги і, можливо, олігоденд-роцитов. У вигляді препарату ІЛ-2 використовують для експериментальної терапії пухлин, зокрема нирково-клітинного раку. Лікувальна дія цього цитокіну може бути пов'язано з активацією різних клітин, що володіють протипухлинною цитотоксическим дією, наприклад лімфокін-активованих клітин-кілерів.
Менш сильним фактором росту Т-клітин служить ІЛ-4, який також належить до ін-дуцібельних цитокінів. Експресія поверхневого рецептора для ІЛ-4 підвищується в результаті активації ТКР. На Т-клітини діє також ІЛ-7, хоча спочатку він був описаний як фактор зростання пре-В-клітин, утворений стромою кісткового мозку. Продукується елементами строми тимусу ІЛ-7 діє на тимоцити, представляючи собою фактор росту та активації Т-клітин на додаток до властивості активувати макрофаги. Можливо, описані три чинники зростання, а також менш вивчені цитокіни, зокрема ІЛ-9, ІЛ-12 та ІЛ-15, здійснюють тонку регуляцію росту та активації Т-клітин у ході імунної відповіді.
Цитокіни ІЛ-1 та ІЛ-6 служать костімуліру-ющими сигнальними молекулами при активації Т-клітин деякими АПК. Дивно, що ще нікому не вдалося виявити продукцію цих цитокінів тими АПК, які вважаються найбільш ефективними презентує-ющими клітинами при первинній Т-клітинної активації, - інтердігітатнимі дендритними клітинами. Не виключено дію в якості ко-стимулюючих та інших цитокінів, включаючи ІЛ-12 та ІЛ-15.
Цитокін ІЛ-3 стимулює ріст клітин-попередників всіх гемопоетичних ліній. На цей цитокін реагує також мінорна популяція Т-клітин.
Активацію і розподіл В-клітин індукують цитокіни, утворені Тх2-лімфоцитами
До специфічних цитокинам, продукуються Тх2 клітинами, відносяться ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-6, ІЛ-10 та ІЛ-13. Цитокін ІЛ-4 діє на В-клітини, індукуючи їх активацію і диференціювання з переважною продукцією антитіл IgGl та IgE. Він впливає також на Т-клітини як фактор росту, сприяючи диференціювання Тх2-лімфо-цитов і посилюючи тим самим антітелообразова-ня. Одночасно він інгібує секрецію макрофагами прозапальних цитокінів, таких як ІЛ-1 і ФНОос. Надлишок ІЛ-4, що викликає синтез IgE, грає патогенетичну роль при алергічних захворюваннях.
ІЛ-5 функціонує в організмі людини в основному як фактор росту та активації еозином-филов. У миші він діє також на В-клітини, індукуючи їх ріст і диференціювання. Цей цитокін обумовлює еозинофілію при паразитарних інвазіях.
Цитокін ІЛ-6, відомий раніше як фактор В-клітинної диференціювання або фактор стимуляції гепатоцитів, утворюють багато клітин - Ф лімфоцити, макрофаги, В-клітини, фібробла-сти і ендотеліальні клітини. Він діє на найрізноманітніші клітини, але особливо важлива його функція як індуктора диференціювання В-лімфоцитів в антітелообразующіх клітини. У печінці ІЛ-6 стимулює синтез білків гострої фази. Вважається, що ІЛ-6 служить важливим чинником зростання множинної мієло-ми - злоякісного новоутворення, що виник з плазматичних клітин.
Цитокіни - регулятори імунних реакцій
Від цитокінів може також залежати тип розвивається імунної відповіді Особливо важлива при цьому регуляторна функція ІЛ-10 та ІЛ-12. Цитокін ІЛ-10 пригнічує синтез Іфу. Крім того, він інгібує презентацію антигенів і синтез ІЛ-1, ІЛ-6 і ФНОос макрофагами, що сприяє розвитку імунної відповіді по Тх2-типу і В-клітинної активації. Дія ІЛ-12 комплементарно ефектів ІЛ-10: він сприяє розвитку Txl-відповіді, яка активацією макрофагів і нормальних кілерних клітин.
Джерелом утворення Іфу служать активовані Т-лімфоцити та НК-клітини. Імунна активація веде до утворення Іфу і підвищенню антігенпрезентірующіх функції клітин багатьох типів, у тому числі макрофагів, астроцитів, клітин мікроглії і ендотелію, а також тимоцитів. Частково цей ефект опосередкований посиленням експресії генів МНС класів I і II і ТАР, яке тягне за собою подальшу активацію Т-клітин. Підвищується також експресія костімулірующіх молекул В7-1, В7-2 і 1Сам-1. Таким чином, при багатьох імунних реакціях Іфу виконує функцію позитивного сигналу регулювання за механізмом зворотного зв'язку. Однак разом з тим він інгібує проліферацію Тх2-клітин, як правило активує макрофаги і, як це не парадоксально, перешкоджає індукції синтезу МНС-молекул класу II В-клітинами, що викликається ІЛ-4. Звідси випливає, що Іфу сприяє розвитку імунної відповіді Txl-типу.
ІФА і ЗЦв, подібно Іфу, можуть пригнічувати проліферацію клітин імунної системи. Вони інгібують, крім того, ефект Іфу, індукуючий експресію МНС-антигенів класу II. Цитокін ІЛ-6, стимулюючи диференціювання клітин, в тому числі деяких лейкозних ліній, гальмує їх проліферацію. Цитокіни ІЛ-6 та ІЛ-11 здатні інгібувати синтез макрофагами прозапальних цитокінів, проте їх дія слабкіше, ніж у ІЛ-4 або ІЛ-10. Цитокін ІЛ-13 за своїми властивостями пригнічувати функції макрофагів багато в чому схожий з ІЛ-4.
Трансформуючий фактор росту в представлений сімейством з трьох близькоспоріднених молекул, які стимулюють зростання сполучної тканини і утворення колагену, але інгібують практично всі імунні і гемо-поетичні функції, особливо якщо присутні до активації клітин.
Гуморальної імунної відповіді IN VIVO
У ранній період вивчення гуморальної імунної відповіді зводилося в основному до визначення специфічних антитіл у крові тварин після імунізації Т-залежними або Т-незалежні-ми антигенами. У міру накопичення даних про розвиток і дозріванні В-лімфоцитів стали прояснюватися клітинні механізми імунних реакцій in vivo. Характеристики гуморальної відповіді, пов'язані з описаними вище клітинними функціями, включають:
• посилення продукції антитіл при вторинному відповіді,
• переключення ізотип Ig,
• дозрівання афінності антитіл і
• формування імунологічної пам'яті. Деякі з цих процесів стають зрозумілими тільки при розгляді гетерогенної В-клітинної популяції як цілісної системи, а не просто набору індивідуальних В-клітин. Елементи гуморальної відповіді in vivo докладно описані нижче.
Після первинної антигенної стимуляції настає початковий період імунної відповіді - лаг-фаза, протягом якої антитіла в крові не виявляються. Потім слідують період логарифмічного росту титру антитіл, фаза плато і фаза загасання відповіді. Зниження рівня антитіл відбувається або за рахунок їх катаболізірованія, або в результаті зв'язування їх з антигеном і виведення з циркуляції.
Вивчення відповіді на первинну і вторинну стимуляцію антигеном виявило 4 основних існуючих між ними різниці.
Фактор часу Вторинний імунну відповідь характеризується укороченою лаг-фазою і більш тривалими фазами плато і загасання.
Титр антитіл Рівень антитіл під час фази плато значно вище при вторинному відповіді і звичайно в 10 і більше разів перевищує вміст антитіл після первинного введення антигену.
Клас антитіл При первинному імунній відповіді утворюються в основному антитіла IgM, тоді як при вторинному переважають IgG, a IgM присутні лише в дуже невеликій кількості.
Аффінность антитіл Як правило, при вторинному імунній відповіді антитіла відрізняються значно більш високої афінності. Ця його особливість відома як «дозрівання» афінності.
Присутність АОК в селезінці тварин після імунізації можна виявити шляхом аналізу бляшкообразованія. Як встановлено. АОК в цьому органі з'являються приблизно за добу до того, як антитіла в доступних для визначення титрах виявляються в сироватці крові.
Переключення ізотип 1д залежить від Т-клітин
При Т-залежному імунній відповіді відбувається поступова зміна класу переважаючих специфічних антитіл, зазвичай у бік домінування IgG. При імунізації Т-неза-мимі антигенами такого перемикання ізотип імуноглобулінів не відбувається, і основним класом утворюються антитіл залишається, як правило, IgM.
Переключення ізотип з IgM на IgG не носить характер випадкової події. Підкласи IgG, продукованих плазматичними клітинами, варіюють залежно від характеру стимулу. Так, у миші застосування повного ад'юванта Фрейнда веде до продукції переважно ^ С2-антитіл, тоді як при використанні для імунізації білкових антигенів, обложених галуном, виникає переважно IgGl-пф-вет. Може також відбуватися переключення на синтез IgA або IgE; клітини, що утворюють імуноглобуліни цих ізотипів, зосереджені головним чином в лімфоїдних тканинах слизових оболонок.
Молекулярна основа перемикання ізотип вивчена досить докладно. Перебудови в ДНК залежать від сигналів, що генеруються Т-клітинами CD4 +, від цитокінів та CD40L, який грає особливо важливу роль Т-клітинні цитокіни, присутні в безпосередній близькості до В-клітин, визначають новий ізотип продукуються імуноглобулінів. Цитокін ІЛ-4 сприяє переключенню на синтез IgG 1 і IgE, тоді як ФЦСв викликає переключення на продукцію IgA і lgG2b, а Іфу стимулює утворення lgG2a. Цитокіни можуть також пригнічувати експресію деяких ізотипів; наприклад, ІЛ-4 інгібує синтез IgG2a.
У процесі перемикання ізотип відбувається цитокін-залежна транскрипція ДНК в новій константної області, зміненої за рахунок так званої рекомбінації перемикання. Вона полягає в тому, що специфічні «ділянки перемикання», розташовані у 5'-кінця кожного з генів, що кодують домени константних областей важких ланцюгів різних ізотипів, ре-комбінують один з одним, а проміжний ділянку ДНК видаляється.
Дозрівання афінності залежить від селекції клітин
При вторинному імунній відповіді на Т-залежні антигени антитіла мають в середньому більш високої афінності, ніж при первинному. Це пов'язано з переключенням синтезу антитіл з IgM на IgG.
Ступінь підвищення афінності обернено пропорційна дозі введеного антигену: при введенні високих доз спорідненість зростає слабкіше, ніж після імунізації низькими дозами антигену. Висловлено припущення, що при низькій концентрації антигену його пов'язують в достатній кількості лише ті В-клітини, які володіють високоафінними рецепторами; зв'язування індукує проліферацію та диференціювання цих В-клітин. При значній же концентрації антигену його пов'язують і активуються як високо-, так і нізкоаффінние В-клітини.
Хоча індивідуальні В-клітини зазвичай не міняють своєї основної специфічності, аффінность антитіл, утворених клоном, може зазнавати зміни в результаті соматичного гіпермутірованія рекомбінована генів антитіл. Мабуть, у дозрівання афінності вносять внесок два процеси:
• освіта вища високоаффінних клонів В-клітин за рахунок невеликих змін в структурі антитіл, утворених дочірніми клітинами; такі зміни з'являються на пізній стадії первинної імунної відповіді на Т-за-лежно антиген;
• селективна експансія високоаффінних клонів під впливом антигену.
Соматичне гіпермутірованіе має місце в антітелообразующіх клітинах при Т-залежному імунній відповіді і грає важливу роль в продукції високоаффннних антитіл. У цьому відношенні воно являє собою нормальний і вигідний процес. Однак іноді цей же процес призводить до утворення високоаффінних IgG-аутоантитіл, наприклад антитіл анти-ДНК, здатних викликати важкі розлади. Подібне мутирование було виявлено експериментально в долгожівушей культурі тканини, проте його роль у виникненні поширених аутоімунних захворювань невідома.
Активація В-клітин відбувається в центрах розмноження
Процес дозрівання В-клітинної афінності протікає в центрах розмноження. Вони утворюються в селезінці або лімфатичних вузлах через кілька діб після антигенної стимуляції. В-лімфоцити, активовані Т-клітинами за допомогою зв'язування CD40 з його лігандом, мігрують в первинні фолікули, де є густа мережа фолікулярних дендритних клітин. У цьому оточенні відбувається швидке розподіл В-клітин, що супроводжується соматичним мутирование Ig-генів. В-клітини з високоафінними рецепторами проходять відбір за виживання, заснований на взаємодії їх мембранозв'язаних поверхневих антитіл і комплексу В-клітина-корецептора з антигеном і комплементом на поверхні фолікулярних дендритних клітин. При проходженні через центр розмноження В-лімфоцити експрес-сіруют ген «клітинної виживаності», bcl-2. Клітини з високоафінними IgG за рахунок зв'язування продукту bcl-2 уникають апоптозу; клітини ж з нізкоаффіннимі рецепторами такою властивістю не володіють і гинуть в результаті апоптозу.
Імунологічна пам'ять
Здатність організму розвивати вторинну імунну відповідь заснована на властивості «імунологічної пам'яті». Тим же властивістю обумовлений ефект вакцинації.
Клітини, що виконують функцію імунологічної пам'яті, накопичуються в результаті експансії популяцій Антигенспецифічність лімфоцитів під час первинної імунної відповіді, тобто зростання числа покояться В-і Т-клітин, здатних реагувати на подальший вплив того ж антигену. В-клітини імунологічної пам'яті якісно відрізняються від непрімірованних В-лімфоцитів тим, що починають продукувати IgG-антитіла раніше і зазвичай мають більш високоафінними антигенними рецепторами завдяки селекції в ході первинної імунної відповіді.
Т-клітини пам'яті навряд чи мають рецептори підвищеної афінності в порівнянні з непрімірованнимі Т-клітинами, так як Т-лімфоцитів не властиво гіпермутірованіе. Проте Т-клітини імунологічної пам'яті здатні реагувати на більш низькі дози антигену, і це дозволяє припускати, що їх рецепторний комплекс в цілому функціонує більш ефективно. В даний час можна вважати встановленим, що імунологічна пам'ять визначається не тільки нагромадженням популяцій однакових за властивостями клітин; змінюються також властивості індивідуальних клітин, про що свідчать зміни в експресії молекул клітинної поверхні та цитокінів. Т-клітини CD4 +, здійснюють функцію імунологічної пам'яті, продукують цігокіни швидше й інтенсивніше.