РЕФЕРАТ
на тему:
Еволюція імунної системи
2009
Вивчення різноманітних видів хребетних дозволяє скласти уявлення про еволюційний розвиток імунної системи аж до формування її складноорганізованих механізмів у ссавців. Однак філогенез системи набутого імунітету хребетних, особливо його молекулярних основ, залишається неясним, незважаючи на численні дослідження імунітету у безхребетних. У той же час вивчення безхребетних проливає світло на походження вродженого імунітету, повністю сформованої вже у хребетних. Оскільки безхребетні надзвичайно численні і різноманітні - одиночні і колоніальні форми, порожнинні і бесполостное, які мають і не володіють ■ кровоносною системою, всього більше 95% всіх видів тварин на Землі - серед них можна знайти доного зручних об'єктів для експериментальних досліджень.
Спрощено представлено еволюційне древо царства тварин з поділом від вторічнополостних на дві основні галузі, принципово різняться стадіями ембріогенезу. Одна гілка, яка веде до первичноротих - молюскам, кільчастим черв'якам і членистоногим, - дівергіровала на цьому ранньому етапі еволюції від шляху, що веде до появи вторинно-ротих - голкошкірих, покривників і хребетних. Дослідження в області імунітету у безхребетних проводяться в основному на членистоногих і молюсків, у зв'язку з тим що багато хто з них є переносниками збудників хвороб чи шкідниками сільськогосподарських культур. Тому філогенетично більш близькі до хребетних таксони залучають набагато менше уваги. Крім того, оскільки всі предки хребетних - вимерлі види, висновки про походження імунітету у хребетних, зроблені на підставі вивчення безхребетних, можуть бути лише гіпотетичними, заснованими на припущенні про близьку спорідненість деяких сучасних тварин з предкової хребетними.
ІМУНІТЕТ У безхребетних
Класифікація клітин крові у безхребетних
У більшості безхребетних є білі | кров'яні клітини, але червоні кліті ки, як правило, відсутні. Лейкоцити можуть або бути зафіксованими, або вільно мігрувати по | кровоносних судинах, або заселяти заповнений-'ні рідиною порожнини тіла, звані ціле-мом або гемоцеломом. ^ Перші клітини крові утворилися, ймовірно, з вільноживучих предкової клітин, подібних! з найпростішими. У примітивних багатоклітинних, наприклад у губок, кишковопорожнинних і <плоских хробаків, блукаючі фагоцитарні аме-1 боціти не тільки виконують функцію захисту., Але і беруть участь у процесах харчування та екскреції!
На рівні вторічнополостних, тіла яких більший і більш складно влаштовані, виникла необхідність у циркуляторної системі для перенесення поживних речовин і відходів всередині організму. Амеба-подібні клітини, більше не потрібні для збирання їжі, ймовірно, мігрували з сполучної тканини в цю циркуляторную систему. Тут з них утворилося безліч типів клітин, частина яких набула специфічну роль у імунореактивності.
З-за величезного розмаїття безхребетних їх вільні лейкоцити неможливо класифікувати, на відміну від лейкоцитів у хребетних, тільки по окрашиваемость і морфології. Однак за функціональними критеріями вдається виділити п'ять основних груп таких клітин.
• Клітини-попередники, які поряд з наявною в тому чи іншому кількості гемо-поетичної тканиною можуть виконувати роль стовбурових клітин. За будовою вони нагадують лімфоцити хребетних, але даних про дійсну гомології дуже мало.
• фагоцитарні клітини, ймовірно, являють собою єдиний тип клітин, присутній у всіх представників царства тварин. Вони відповідають грану-лоцитов або макрофагам ссавців, але несуть інші поверхневі маркери.
• Гемостатичні клітини беруть участь у коагуляції і загоєнні ран і важливі як ефекторні для розпізнавання «не-свого».
• Живильні клітини присутні лише в деяких видів.
• Пігментні клітини є в багатьох видів, але тільки у деяких вони містять дихальний пігмент, нагадуючи тим самим еритроцити хребетних.
Безхребетні позбавлені лімфоцитів і антитіл, але тим не менш володіють ефективними механізмами захисту
Імунні системи безхребетних, очевидно, не включають в якості компонентів ні імуноглобулінів, ні взаємодіючих субпопуляцій лімфоцитів, ні лімфоїдних органів. Тим не менше саме існування величезного числа і різноманітності безхребетних свідчить про наявність у них ефективних систем захисту власного організму.
Як і у хребетних, першою лінією оборони у них служать ефективні фізико-хімічні бар'єри. Слиз, покриваю-! щая тіло у багатьох кишковопорожнинних, кольча-i тих хробаків, молюсків і деяких покривників, затримує і знищує потенціальна патогенні мікроорганізми. Твер-| жен зовнішній скелет, такий як панцир або шкаралупа, у деяких кишковопорожнинних і; молюсків, голкошкірих і комах також перешкоджає інвазії в організм чужорідного ма-1 матеріалу.
При порушенні цілісності цих бар'єрів проти проник в організм чужорідного тіла, діє цілий ряд взаємозв'язаних клітинних і гуморальних захисних механізмів, до ко-| менту, котрим належать наступні.
• Згортання / коагуляція крові і загоєння 'ран.
• Фагоцитоз.
• інкапсулювання.
• Дія вроджених і індуцибельних антимікробних факторів.
Ці механізми передбачають розпізнавання, «не-свого» і присутність рецепторних молекул! в крові і на поверхні клітин крові.
Рани швидко закриваються завдяки коагуляції рідин організму, спричиненої гемостатическим клітинами і компонентами плазми
Рани, які утворюються у безхребетних при травмі або інвазії паразитів, швидко заживають, що запобігає смертельну втрату рідин організму. Рани закриваються внаслідок випинання жирового тіла або кишки, скорочення м'язів, коагуляції плазми, міграції клітин крові до місця ураження та їх агрегації з утворенням тромбу та / або за рахунок відкладення меланіну. Міграцію лейкоцитів до рани стимулюють, ймовірно, цитокіни-подібні фактори.
Тромбування рани з коагуляцією плазми спостерігається головним чином у членистоногих, хоча отримані дані про аналогічний процесі у кільчастих хробаків і голкошкірих. У коагуляції беруть участь гемостатичні клітини, які агрегує в місці пошкодження і виділяють свій вміст, що викликає згортання плазми та освіта міцної гемоцітарной «пробки». У багатьох видів у цьому процесі беруть участь і компоненти плазми. Як і у ссавців, сама ушкоджена тканина, мікробні компоненти, а також зміни концентрації Са 2 + або рН індукують складний каскад ферментативних реакцій в місці пошкодження. Це нагадує альтернативний шлях активації комплементу. Система настільки чутлива, що у мечохвостів, наприклад, вона активується ендотоксинів Escherichia coli в дозі всього 4 нг / мл. Процес коагуляції надзвичайно важливий, оскільки забезпечує високочутливе розпізнавання «чужого» завдяки дегрануляції гемостатіче-ських клітин. У коагуляції може брати участь фермент профенолоксідаза: перетворюючись під дією каскаду серинових протеаз у фенолоксідазу, вона сприяє утворенню медіаторів більш пізніх стадій імунної відповіді. Нещодавно встановлено, що каскад ПФО існує і в інших безхребетних, таких як круглі черв'яки і покривники.
Внедрившихся мікробів поглинають фагоцитарні клітини, більші агенти оточуються багатоклітинними капсулами
Фагоцитарні клітини присутні у всіх безхребетних і разом з вродженими гуморальними факторами утворюють першу лінію захисту від мікроорганізмів. Як і у хребетних, тут спостерігаються всі фази їх дії: хемотаксис, прикріплення, поглинання і знищення. Однак розпізнавання мішені опосередковує НЕ Fc-рецептори, і лише у одного виду на поверхні фагоцитів виявлені СЗЬ-подібні рецептори. Фагоцитоз, як і у хребетних, може відбуватися без участі опсонізірующая факторів. Однак у молюсків, членистоногих і покривників у присутності лектинів плазми і компонентів профеноло-ксідазного каскаду він посилюється.
Якщо упровадилися патогенні мікроби занадто великі або численні, навколо них утворюються багатоклітинні агрегати, звані вузликами або капсулами і нагадують гранульоми у ссавців. Секвеструвати таким чином мікроорганізми імовірно гинуть під дією лізосомних ферментів і лізоциму, що містяться в лейкоцитах, а також під дією перо-ксідази і активних форм кисню.
І фагоцитоз, і инкапсулирование залежать від кооперації гемостатических і фагоцитарних клітин.
Рідини організму містять у безхребетних ряд уроджених і індуцибельних гуморальних захисних факторів
Вроджені захисні чинники У безхребетних не виявлено імуноглобулінів, але рідини організму містять ряд захисних гуморальних факторів - аглютиніни, лізоцим і інші лізину, інші антимікробні сполуки, лізосомні ферменти і знерухомлені фактори. Є також дані, що вказують на присутність компонентів комплемент-подібної системи. Наприклад, у морських їжаків на фагоцитах можуть бути присутніми СЗЬ-подібні рецептори і виявлена гуморальна літична система, подібна із системою комплементу. Крім того, встановлено, що кров гусениць реагує з одним з факторів отрути кобри і при цьому з'являється СЗ-конвертазная активність. Він володіє нею фермент розщеплює молекули СЗ бика з утворенням молекул, подібних СЗЬ. Профенолоксідазний каскад у членистоногих порівняємо з альтернативним шляхом активації системи комплементу, оскільки обидва вони стимулюються безпосередньо компонентами мікробних клітин і включають ряд послідовно активуються протеаз. Для того щоб підтвердити наявність у безхребетних альтернативних шляхів активації комплементу, необхідні детальні дослідження на молекулярному рівні.
Індуцибельних гуморальні захисні чинники
Відомо, що у безхребетних зміст агглютининов і гемолізинів іноді зростає, проте докладно індуцибельних антимікробні фактори досліджені тільки у комах.
Передбачається присутність цих чинників і у деяких інших безхребетних, але для виявлення їх у більшого числа організмів і для опису властивостей необхідно підбирати підходящі іммуногена та / або проводити експерименти з імунізації. У таких комах, як мухи, метелики і бджоли, через кілька годин після введення антигену може з'являтися до 15 антибактеріальних білків. Багато хто з цих пептидів очищені і секвенований; вони мають активність широкого спектру, але зберігають її лише протягом декількох діб, чим різко відрізняються від імуноглобулінів хребетних. Нещодавно аналогічні антибактеріальні білки були виявлені і у деяких хребетних. Мабуть, вони являють собою древні, але все ще важливі фактори імунітету. Один з таких факторів, цекропін, званий також Р4 або гемоліном, гомологічен деяким доменам імуноглобулінів. Можливо, гемолін - це примітивна форма імуноглобуліну, але не виключено і його незалежний розвиток у безхребетних. У таргана американського виявлено інший вид індуцибельних білка, набагато більш схожі з імуноглобулінами хребетних. Він має молекулярної масою 700 кДа, високоспеціфічен і зберігає активність протягом тижнів, а не діб. Для зіставлення його з імуноглобулінами хребетних потрібні дослідження на молекулярному рівні.
У розпізнаванні «не-свого» і в міжклітинної кооперації беруть участь різноманітні фактори
Безхребетні мають здатність розпізнавання, часто з дуже високою специфічністю, різноманітного чужорідного матеріалу. Це розпізнавання здійснюють присутні в рідких середовищах організму молекули, до яких відносяться аглютиніни, компоненти профенолоксідазного каскаду, а також цекропін комах.
Аглютиніни Ці білки, виділені з гемолімфи молюсків і комах і з крові покривників, посилюють розпізнавання тест-частинок in vitro і їх виведення з циркуляції in vivo. Аглютиніни присутні також на поверхні клітин крові і служать молекулами-містками, що з'єднують лейкоцити з чужорідними частками, як і в імунній системі ссавців.
Система профенолоксідази У членистоногих і ця система є, ймовірно, джерелом розпізнають факторів. При перетворенні ПФО в фенолоксідазу з ге-мостатіческіх клітин вивільняються фактори розпізнавання, які підсилюють фагоцитоз і инкапсулирование чужорідних агентів. Нещодавно було встановлено, що очищений агглютинин з крові таргана, позначений BDL1, активує каскад ПФО; цей факт дозволяє об'єднати уявлення про функції двох систем розпізнавання. Білок BDL1 має також високим структурним і функціональним схожістю з маннозосвязивающімі лектинами хребетних. Подібно МСЛ, білок BDL1 активує комплемент і містить колаген-і вуглевод-распоз-нающие домени.
Гемолін Крім агглютининов і ПФО, в гемолімфі комах присутній і імунний білок, званий гемоліном. У ньому розрізняють чотири імуноглобулін-подібних домену, які зв'язуються з поверхнею бактерій і можуть брати участь в розпізнаванні чужорідних молекул.
Процес розпізнавання «не-свого» з подальшою фагоцитозом передбачає кооперацію між гемостатическим і фагоцитарною клітиною. Таким чином, хоча безхребетні позбавлені взаємодіючих субпопуляцій антігенпрезентірующіх клітин і лімфоцитів, клітинний імунітет і у них здійснюється шляхом кооперації різноманітних імуноцитів.
У видів - переносників збудників хвороб клітинні і гуморальні захисні механізми визначають стійкість до паразитарним інвазіям
Все більше даних вказує на те, що здатність деяких безхребетних передавати хвороби істотно залежить від їх імунореактивності. Так, встановлено, що імунна відповідь у формі інкапсулювання у москітів і легеневої равлики обумовлює ефективну ізоляцію і, можливо, загибель інкапсульованих паразитів. Крім того, в нещодавно проведених дослідженнях у москітів, мух цеце, мошок і кліщів виявлені кишкові аглютиніни - можливо, головні чинники, що впливають на розмноження і виживання в цих комах найпростіших-паразитів, що поглинаються з кров'ю. У деяких мух цеце, зокрема, інгібування агглютинина середньої кишки D-глюкозаміном значно прискорює їх інфікування Trypanosoma brucei і T.rhodesiense. Важливу роль може грати і профенолоксідаза; в слинних залозах самок мухи цеце Glossina morsitans morsitans, рівень ПФО у яких набагато вище, ніж у самців, присутня набагато менше зрілих форм Т. Ь. rhodesiense. Встановлено також, що індуцібель-ні антибактеріальні пептиди, присутні в крові мошок Simulium, вбивають личинок паразитичних нематод. Багато що ще належить вивчити в цій новій і захоплюючій області досліджень, у тому числі способи подолання паразитами захисних імунних реакцій в організмі переносників.
Захисні реакції у безхребетних регулює набір цитокінів, частиною подібних з інтерлейкіну хребетних
Виявлені у безхребетних цитокін-по-добние молекули, можливо, взаємопов'язано регулюють захисні реакції, подібно до того як це відбувається у хребетних. Присутність родинних цитокинам молекул вже у найпростіших вказує на те, що вони є у всіх представників тваринного царства. Наприклад, феромон найпростіших, Ег-1, структурно і функціонально подібний з інтерлейкіном 2. Крім того, у кільчастих хробаків, голкошкірих і покривників нещодавно були виділені сполуки, які мають ІЛ-Йб-, ІЛ-зи-і ФНП-подібної активністю. Перші дві активності визначали за допомогою тест-системи для хребетних, причому ці активності ингибировал поліклональна Антисироватка до ІЛ-1 хребетних. Цитокін ІЛ-1 безхребетних стимулює агрегацію, фагоцитарну активність і проліферацію клітин «крові» цих тварин. ФНП-подібну активність у безхребетних виявляли за цітотоксі-зації дії на лінію клітин L929; цей метод також зазвичай використовується для визначення ФНП хребетних.
У безхребетних знайдені й інші сполуки, які мають цитокін-подібної активністю. Це, наприклад, фактор, що знижує число плазмоцитів, активатор лейкоцитів і різні стимулятори інкапсулювання і фагоцитозу у комах. Фактор, що продукується лейкоцитами голкошкірих, надає мітогеном дію на лімфоцити ссавців і індукує скупчення білих кров'яних клітин у морських зірок. Крім того, у покривників виявлений прозапальний цитокін, що впливає на продукцію антитіл, фагоцитоз і клітинно-опосередковану цитотоксичність у хребетних, а також на фагоцитарну активність лейкоцитів у креветок. Має бути подальше вивчення цих молекул. Нарешті, слід згадати і про те, що в імунореактивності клітин крові безхребетних, як встановлено, беруть участь ейкозаноїди і опіатні пептиди.
на тему:
Еволюція імунної системи
2009
Вивчення різноманітних видів хребетних дозволяє скласти уявлення про еволюційний розвиток імунної системи аж до формування її складноорганізованих механізмів у ссавців. Однак філогенез системи набутого імунітету хребетних, особливо його молекулярних основ, залишається неясним, незважаючи на численні дослідження імунітету у безхребетних. У той же час вивчення безхребетних проливає світло на походження вродженого імунітету, повністю сформованої вже у хребетних. Оскільки безхребетні надзвичайно численні і різноманітні - одиночні і колоніальні форми, порожнинні і бесполостное, які мають і не володіють ■ кровоносною системою, всього більше 95% всіх видів тварин на Землі - серед них можна знайти доного зручних об'єктів для експериментальних досліджень.
Спрощено представлено еволюційне древо царства тварин з поділом від вторічнополостних на дві основні галузі, принципово різняться стадіями ембріогенезу. Одна гілка, яка веде до первичноротих - молюскам, кільчастим черв'якам і членистоногим, - дівергіровала на цьому ранньому етапі еволюції від шляху, що веде до появи вторинно-ротих - голкошкірих, покривників і хребетних. Дослідження в області імунітету у безхребетних проводяться в основному на членистоногих і молюсків, у зв'язку з тим що багато хто з них є переносниками збудників хвороб чи шкідниками сільськогосподарських культур. Тому філогенетично більш близькі до хребетних таксони залучають набагато менше уваги. Крім того, оскільки всі предки хребетних - вимерлі види, висновки про походження імунітету у хребетних, зроблені на підставі вивчення безхребетних, можуть бути лише гіпотетичними, заснованими на припущенні про близьку спорідненість деяких сучасних тварин з предкової хребетними.
ІМУНІТЕТ У безхребетних
Класифікація клітин крові у безхребетних
У більшості безхребетних є білі | кров'яні клітини, але червоні кліті ки, як правило, відсутні. Лейкоцити можуть або бути зафіксованими, або вільно мігрувати по | кровоносних судинах, або заселяти заповнений-'ні рідиною порожнини тіла, звані ціле-мом або гемоцеломом. ^ Перші клітини крові утворилися, ймовірно, з вільноживучих предкової клітин, подібних! з найпростішими. У примітивних багатоклітинних, наприклад у губок, кишковопорожнинних і <плоских хробаків, блукаючі фагоцитарні аме-1 боціти не тільки виконують функцію захисту., Але і беруть участь у процесах харчування та екскреції!
На рівні вторічнополостних, тіла яких більший і більш складно влаштовані, виникла необхідність у циркуляторної системі для перенесення поживних речовин і відходів всередині організму. Амеба-подібні клітини, більше не потрібні для збирання їжі, ймовірно, мігрували з сполучної тканини в цю циркуляторную систему. Тут з них утворилося безліч типів клітин, частина яких набула специфічну роль у імунореактивності.
З-за величезного розмаїття безхребетних їх вільні лейкоцити неможливо класифікувати, на відміну від лейкоцитів у хребетних, тільки по окрашиваемость і морфології. Однак за функціональними критеріями вдається виділити п'ять основних груп таких клітин.
• Клітини-попередники, які поряд з наявною в тому чи іншому кількості гемо-поетичної тканиною можуть виконувати роль стовбурових клітин. За будовою вони нагадують лімфоцити хребетних, але даних про дійсну гомології дуже мало.
• фагоцитарні клітини, ймовірно, являють собою єдиний тип клітин, присутній у всіх представників царства тварин. Вони відповідають грану-лоцитов або макрофагам ссавців, але несуть інші поверхневі маркери.
• Гемостатичні клітини беруть участь у коагуляції і загоєнні ран і важливі як ефекторні для розпізнавання «не-свого».
• Живильні клітини присутні лише в деяких видів.
• Пігментні клітини є в багатьох видів, але тільки у деяких вони містять дихальний пігмент, нагадуючи тим самим еритроцити хребетних.
Безхребетні позбавлені лімфоцитів і антитіл, але тим не менш володіють ефективними механізмами захисту
Імунні системи безхребетних, очевидно, не включають в якості компонентів ні імуноглобулінів, ні взаємодіючих субпопуляцій лімфоцитів, ні лімфоїдних органів. Тим не менше саме існування величезного числа і різноманітності безхребетних свідчить про наявність у них ефективних систем захисту власного організму.
Як і у хребетних, першою лінією оборони у них служать ефективні фізико-хімічні бар'єри. Слиз, покриваю-! щая тіло у багатьох кишковопорожнинних, кольча-i тих хробаків, молюсків і деяких покривників, затримує і знищує потенціальна патогенні мікроорганізми. Твер-| жен зовнішній скелет, такий як панцир або шкаралупа, у деяких кишковопорожнинних і; молюсків, голкошкірих і комах також перешкоджає інвазії в організм чужорідного ма-1 матеріалу.
При порушенні цілісності цих бар'єрів проти проник в організм чужорідного тіла, діє цілий ряд взаємозв'язаних клітинних і гуморальних захисних механізмів, до ко-| менту, котрим належать наступні.
• Згортання / коагуляція крові і загоєння 'ран.
• Фагоцитоз.
• інкапсулювання.
• Дія вроджених і індуцибельних антимікробних факторів.
Ці механізми передбачають розпізнавання, «не-свого» і присутність рецепторних молекул! в крові і на поверхні клітин крові.
Рани швидко закриваються завдяки коагуляції рідин організму, спричиненої гемостатическим клітинами і компонентами плазми
Рани, які утворюються у безхребетних при травмі або інвазії паразитів, швидко заживають, що запобігає смертельну втрату рідин організму. Рани закриваються внаслідок випинання жирового тіла або кишки, скорочення м'язів, коагуляції плазми, міграції клітин крові до місця ураження та їх агрегації з утворенням тромбу та / або за рахунок відкладення меланіну. Міграцію лейкоцитів до рани стимулюють, ймовірно, цитокіни-подібні фактори.
Тромбування рани з коагуляцією плазми спостерігається головним чином у членистоногих, хоча отримані дані про аналогічний процесі у кільчастих хробаків і голкошкірих. У коагуляції беруть участь гемостатичні клітини, які агрегує в місці пошкодження і виділяють свій вміст, що викликає згортання плазми та освіта міцної гемоцітарной «пробки». У багатьох видів у цьому процесі беруть участь і компоненти плазми. Як і у ссавців, сама ушкоджена тканина, мікробні компоненти, а також зміни концентрації Са 2 + або рН індукують складний каскад ферментативних реакцій в місці пошкодження. Це нагадує альтернативний шлях активації комплементу. Система настільки чутлива, що у мечохвостів, наприклад, вона активується ендотоксинів Escherichia coli в дозі всього 4 нг / мл. Процес коагуляції надзвичайно важливий, оскільки забезпечує високочутливе розпізнавання «чужого» завдяки дегрануляції гемостатіче-ських клітин. У коагуляції може брати участь фермент профенолоксідаза: перетворюючись під дією каскаду серинових протеаз у фенолоксідазу, вона сприяє утворенню медіаторів більш пізніх стадій імунної відповіді. Нещодавно встановлено, що каскад ПФО існує і в інших безхребетних, таких як круглі черв'яки і покривники.
Внедрившихся мікробів поглинають фагоцитарні клітини, більші агенти оточуються багатоклітинними капсулами
Фагоцитарні клітини присутні у всіх безхребетних і разом з вродженими гуморальними факторами утворюють першу лінію захисту від мікроорганізмів. Як і у хребетних, тут спостерігаються всі фази їх дії: хемотаксис, прикріплення, поглинання і знищення. Однак розпізнавання мішені опосередковує НЕ Fc-рецептори, і лише у одного виду на поверхні фагоцитів виявлені СЗЬ-подібні рецептори. Фагоцитоз, як і у хребетних, може відбуватися без участі опсонізірующая факторів. Однак у молюсків, членистоногих і покривників у присутності лектинів плазми і компонентів профеноло-ксідазного каскаду він посилюється.
Якщо упровадилися патогенні мікроби занадто великі або численні, навколо них утворюються багатоклітинні агрегати, звані вузликами або капсулами і нагадують гранульоми у ссавців. Секвеструвати таким чином мікроорганізми імовірно гинуть під дією лізосомних ферментів і лізоциму, що містяться в лейкоцитах, а також під дією перо-ксідази і активних форм кисню.
І фагоцитоз, і инкапсулирование залежать від кооперації гемостатических і фагоцитарних клітин.
Рідини організму містять у безхребетних ряд уроджених і індуцибельних гуморальних захисних факторів
Вроджені захисні чинники У безхребетних не виявлено імуноглобулінів, але рідини організму містять ряд захисних гуморальних факторів - аглютиніни, лізоцим і інші лізину, інші антимікробні сполуки, лізосомні ферменти і знерухомлені фактори. Є також дані, що вказують на присутність компонентів комплемент-подібної системи. Наприклад, у морських їжаків на фагоцитах можуть бути присутніми СЗЬ-подібні рецептори і виявлена гуморальна літична система, подібна із системою комплементу. Крім того, встановлено, що кров гусениць реагує з одним з факторів отрути кобри і при цьому з'являється СЗ-конвертазная активність. Він володіє нею фермент розщеплює молекули СЗ бика з утворенням молекул, подібних СЗЬ. Профенолоксідазний каскад у членистоногих порівняємо з альтернативним шляхом активації системи комплементу, оскільки обидва вони стимулюються безпосередньо компонентами мікробних клітин і включають ряд послідовно активуються протеаз. Для того щоб підтвердити наявність у безхребетних альтернативних шляхів активації комплементу, необхідні детальні дослідження на молекулярному рівні.
Індуцибельних гуморальні захисні чинники
Відомо, що у безхребетних зміст агглютининов і гемолізинів іноді зростає, проте докладно індуцибельних антимікробні фактори досліджені тільки у комах.
Передбачається присутність цих чинників і у деяких інших безхребетних, але для виявлення їх у більшого числа організмів і для опису властивостей необхідно підбирати підходящі іммуногена та / або проводити експерименти з імунізації. У таких комах, як мухи, метелики і бджоли, через кілька годин після введення антигену може з'являтися до 15 антибактеріальних білків. Багато хто з цих пептидів очищені і секвенований; вони мають активність широкого спектру, але зберігають її лише протягом декількох діб, чим різко відрізняються від імуноглобулінів хребетних. Нещодавно аналогічні антибактеріальні білки були виявлені і у деяких хребетних. Мабуть, вони являють собою древні, але все ще важливі фактори імунітету. Один з таких факторів, цекропін, званий також Р4 або гемоліном, гомологічен деяким доменам імуноглобулінів. Можливо, гемолін - це примітивна форма імуноглобуліну, але не виключено і його незалежний розвиток у безхребетних. У таргана американського виявлено інший вид індуцибельних білка, набагато більш схожі з імуноглобулінами хребетних. Він має молекулярної масою 700 кДа, високоспеціфічен і зберігає активність протягом тижнів, а не діб. Для зіставлення його з імуноглобулінами хребетних потрібні дослідження на молекулярному рівні.
У розпізнаванні «не-свого» і в міжклітинної кооперації беруть участь різноманітні фактори
Безхребетні мають здатність розпізнавання, часто з дуже високою специфічністю, різноманітного чужорідного матеріалу. Це розпізнавання здійснюють присутні в рідких середовищах організму молекули, до яких відносяться аглютиніни, компоненти профенолоксідазного каскаду, а також цекропін комах.
Аглютиніни Ці білки, виділені з гемолімфи молюсків і комах і з крові покривників, посилюють розпізнавання тест-частинок in vitro і їх виведення з циркуляції in vivo. Аглютиніни присутні також на поверхні клітин крові і служать молекулами-містками, що з'єднують лейкоцити з чужорідними частками, як і в імунній системі ссавців.
Система профенолоксідази У членистоногих і ця система є, ймовірно, джерелом розпізнають факторів. При перетворенні ПФО в фенолоксідазу з ге-мостатіческіх клітин вивільняються фактори розпізнавання, які підсилюють фагоцитоз і инкапсулирование чужорідних агентів. Нещодавно було встановлено, що очищений агглютинин з крові таргана, позначений BDL1, активує каскад ПФО; цей факт дозволяє об'єднати уявлення про функції двох систем розпізнавання. Білок BDL1 має також високим структурним і функціональним схожістю з маннозосвязивающімі лектинами хребетних. Подібно МСЛ, білок BDL1 активує комплемент і містить колаген-і вуглевод-распоз-нающие домени.
Гемолін Крім агглютининов і ПФО, в гемолімфі комах присутній і імунний білок, званий гемоліном. У ньому розрізняють чотири імуноглобулін-подібних домену, які зв'язуються з поверхнею бактерій і можуть брати участь в розпізнаванні чужорідних молекул.
Процес розпізнавання «не-свого» з подальшою фагоцитозом передбачає кооперацію між гемостатическим і фагоцитарною клітиною. Таким чином, хоча безхребетні позбавлені взаємодіючих субпопуляцій антігенпрезентірующіх клітин і лімфоцитів, клітинний імунітет і у них здійснюється шляхом кооперації різноманітних імуноцитів.
У видів - переносників збудників хвороб клітинні і гуморальні захисні механізми визначають стійкість до паразитарним інвазіям
Все більше даних вказує на те, що здатність деяких безхребетних передавати хвороби істотно залежить від їх імунореактивності. Так, встановлено, що імунна відповідь у формі інкапсулювання у москітів і легеневої равлики обумовлює ефективну ізоляцію і, можливо, загибель інкапсульованих паразитів. Крім того, в нещодавно проведених дослідженнях у москітів, мух цеце, мошок і кліщів виявлені кишкові аглютиніни - можливо, головні чинники, що впливають на розмноження і виживання в цих комах найпростіших-паразитів, що поглинаються з кров'ю. У деяких мух цеце, зокрема, інгібування агглютинина середньої кишки D-глюкозаміном значно прискорює їх інфікування Trypanosoma brucei і T.rhodesiense. Важливу роль може грати і профенолоксідаза; в слинних залозах самок мухи цеце Glossina morsitans morsitans, рівень ПФО у яких набагато вище, ніж у самців, присутня набагато менше зрілих форм Т. Ь. rhodesiense. Встановлено також, що індуцібель-ні антибактеріальні пептиди, присутні в крові мошок Simulium, вбивають личинок паразитичних нематод. Багато що ще належить вивчити в цій новій і захоплюючій області досліджень, у тому числі способи подолання паразитами захисних імунних реакцій в організмі переносників.
Захисні реакції у безхребетних регулює набір цитокінів, частиною подібних з інтерлейкіну хребетних
Виявлені у безхребетних цитокін-по-добние молекули, можливо, взаємопов'язано регулюють захисні реакції, подібно до того як це відбувається у хребетних. Присутність родинних цитокинам молекул вже у найпростіших вказує на те, що вони є у всіх представників тваринного царства. Наприклад, феромон найпростіших, Ег-1, структурно і функціонально подібний з інтерлейкіном 2. Крім того, у кільчастих хробаків, голкошкірих і покривників нещодавно були виділені сполуки, які мають ІЛ-Йб-, ІЛ-зи-і ФНП-подібної активністю. Перші дві активності визначали за допомогою тест-системи для хребетних, причому ці активності ингибировал поліклональна Антисироватка до ІЛ-1 хребетних. Цитокін ІЛ-1 безхребетних стимулює агрегацію, фагоцитарну активність і проліферацію клітин «крові» цих тварин. ФНП-подібну активність у безхребетних виявляли за цітотоксі-зації дії на лінію клітин L929; цей метод також зазвичай використовується для визначення ФНП хребетних.
У безхребетних знайдені й інші сполуки, які мають цитокін-подібної активністю. Це, наприклад, фактор, що знижує число плазмоцитів, активатор лейкоцитів і різні стимулятори інкапсулювання і фагоцитозу у комах. Фактор, що продукується лейкоцитами голкошкірих, надає мітогеном дію на лімфоцити ссавців і індукує скупчення білих кров'яних клітин у морських зірок. Крім того, у покривників виявлений прозапальний цитокін, що впливає на продукцію антитіл, фагоцитоз і клітинно-опосередковану цитотоксичність у хребетних, а також на фагоцитарну активність лейкоцитів у креветок. Має бути подальше вивчення цих молекул. Нарешті, слід згадати і про те, що в імунореактивності клітин крові безхребетних, як встановлено, беруть участь ейкозаноїди і опіатні пептиди.
Багато безхребетні володіють здатністю до відторгнення алло-і ксеногенних трансплантатів
Для імунітету хребетних характерна посилена і високоспецифічні реакція на повторне вплив антигену. Її здійснення залежить від лімфоцитів і головного комплексу гістосумісності. Ступінь специфічності і запам'ятовування антигену у безхребетних були вивчені в дослідах з трансплантації та імплантації з визначенням цітоток-січності. З-за жорсткості зовнішнього скелета або м'якості зовнішніх покривів безхребетним важко робити пересадку тканин. Нелегко і вирішити, чи відбулося відторгнення. Незважаючи на ці труднощі, вдалося встановити, що у більшості безхребетних відбувається руйнування ксенотрансплантатів, а губки, кишковопорожнинні, аннелід, комахи, голкошкірі і покривники володіють і здатністю розпізнавання алогенного матеріалу. Удавану відсутність відторгнення алогенної тканини у молюсків пов'язано, ймовірно, з технічними труднощами пересадки. Однак не у всіх груп безхребетних, здатних відторгати алотрансплантат, ці реакції характеризуються специфічністю і пам'яттю; зазвичай специфічність їх украй невисока, а пам'ять недовготривалим. Значні розбіжності результатів трансплантації можуть бути пов'язані з тим. що деякі дослідники не враховували залежність процесу відторгнення від температури.
Наявність алогенного розпізнавання у колоніальних безхребетних, таких як губки, кишковопорожнинні і покривники, не дивно, так як цілісності колоній постійно загрожує розростання сусідніх колоній. Експерименти з личинками колоніальних покривників показали, що алогенної розпізнавання і запліднення контролює один генний локус з множинними алелями. Таким чином, є певна схожість між системою, що існує у покривників, і генами гістосумісності у ссавців.
Слід ще раз підкреслити, що, незважаючи на лише обмежені специфічність і пам'ять, характерні для розпізнавання алло-і ксено-генних трансплантатів у безхребетних, їх імунна система функціонує ефективно і успішно. Так чи інакше, впровадження патогенних мікроорганізмів і паразитів викликає у безхребетних швидкий імунну відповідь, що і забезпечує величезну різноманітність і достаток цих тварин.
У безхребетних є молекули-попередники МНС і молекули з імуноглобулін-подібними доменами
Алогенної розпізнавання, виявлене у багатьох безхребетних, вказує на можливу присутність у них молекул - передує-I ників головного комплексу гістосумісності I. Оскільки імуноглобулінами ці тварини не мають, можна припускати, що система МНС сформувалася раніше і незалежні i цтва від системи імуноглобулінів у позвоноч-I них. Іншими словами, у примітивних позвоноч-1 них при збереженні системи МНС окремо і 1 незалежно розвивалася система іммуноглобу-ш линів, що забезпечує більш тонке розпізнаванням-J вання за допомогою циркулюючих антитіл і I специфічних рецепторів клітинної поверхні-1 сти. У ході подальшої еволюції хребетних ■ відбувалася, мабуть, зростаюча інтеграція МНС і системи імуноглобулінів, що j забезпечило високий рівень регуляції, необ-1 дний для взаємодії антігенпрезентірующіх-I чих клітин і лімфоцитів. Це пред-"ння, однак, залишається гіпотетичним, нема ні структурних, ні функціональних доказів I експресії клітинами безхребетних глікопро-теїн МНС або димерной рецепторів для алло-й антигенів. Крім того, у безхребетних може, бути відсутнім реакція змішаної культури лейкоцитів, яка у хребетних служить функціональним маркером МНС. Тому виникло інше припущення: деякі дослідники вважають, що молекули МНС хребетних походять від білків теплового шоку.
У той же час виявлені Р 2-мікроглобу-лін-подібні молекули у земляних черв'яків, ракоподібних і комах, що підтверджує можливість існування антигенів - попередників МНС у безхребетних. в 2-МЗкспррп-булін хребетних кодується геном, не зчепленим з МНС, але асоційований з молекулами МНС класу I і належить до суперсімейство імуноглобулінів. Таким чином, молекули МНС можуть бути нащадками однієї і тієї ж, що містить один домен і подібної з р 2-іммуногена-лобуліном молекули, численні різновиди-похідні якої виникли в результаті перебудов і дуплікацій генів і тиску відбору.
Нарешті, існує ціла група виявлених у безхребетних молекул, таких як Thy-1, амальгам, фасціклін II, нейрогліан і гемолін, що також належать до суперсімейство імуноглобулінів; передбачається, що ці молекули з'явилися в процесі еволюції для опосередкування міжклітинних взаємодій і потенційно можуть забезпечувати розпізнавання імунної системою «не-свого». Цей рівень еволюції, мабуть, досягнуто у комах, які мають гемоліном.
ІМУНІТЕТ У хребетних
У порівнянні з величезною різноманітністю форм безхребетних організація хребетних за загальним планом досить однакова і всі вони належать до одного типу хордових. Хоча еволюційне древо хребетних має численні рівні і гілки, в тому числі безщелепних, хрящових риб. кісткових риб. амфібій, рептилій, птахів і ссавців, основні клітинні і молекулярні компоненти вродженого імунітету у всіх сучасних челюстноро-тих дивно консервативні. Однак ускладнення будови тіла відповідає зростання спеціалізації лімфоїдної тканини і функцій лімфоцитів, а також збільшення різноманітності класів імуноглобулінів. Найскладнішою за структурою та функціями імунною системою володіють ссавці.
Ф клітини і еволюція МНС
Цитотоксичні і хелперних Т-лімфоцити ссавців, що несуть бв-Ф-клітинні рецептори, розпізнають більшість чужорідних антигенів тільки в тому випадку, якщо вони презентировать в потрібній формі власними поліморфними молекулами МНС. Тому філогенез деяких Т-клітин-точних популяцій і еволюцію МНС слід розглянути разом.
Функціональні критерії та / або молекулярні і генетичні дані доводять присутність МНС у всіх Щелепні хребетних, від хрящових риб і вище.
МНС детально вивчений у пойкіпотермних хребетних Xenopus
Нещодавно проведені дослідження дозволили виявити гени МНС у хрящових риб, чиї предки дівергіровалі від лінії розвитку інших хребетних більше 400 млн. років тому. Однак найбільш повно гени та білки МНС вивчені серед пойкілотермних у шпорцевой жаби Xenopus laevis.
Класичні антигени МНС у Xenopus Білки класу 1а у Xenopus поліморфні і кодуються приблизно 20 алелями. Вони присутні на поверхні всіх зрілих клітин, але найбільшою мірою - на гемопоетичних клітинах. б-Ланцюги цих білків мають молекулярну масу 40-44 кДа; вони утворюють 3 домену та нековалентно пов'язані з Р 2-мікроглобуліну. Білки МНС класу 1 у Xenopus незвичайні в тому відношенні, що кодуються одним генним локусом.
Некласичні антигени МНС у Xenopus Серед генів класу I у Xenopus першим було ідентифіковано велике сімейство мономорфних некласичних МНС-подібних молекул * Гени, що кодують ці молекули, і класичні МНС-гени розташовані в різних хромосомах. Ген класу lb, мабуть, кодує молекулу, гомологічні білок-зв'язуючими ділянками білків теплового шоку 70. Нещодавно запропонована гіпотеза, згідно з якою пептид-зв'язує область молекул МНС класу I сформувалася в процесі еволюції з предсуществовавшіх БТШ. Некласичні МНС-подібні білки, асоційовані з епітелієм, виявлені у всіх вивчених хребетних; передбачається, що вони можуть володіти різними функціями, наприклад розпізнавати БТШ патогенних організмів або інфікованих / пригноблених власних клітин і потім презентировать ці консервативні пептиди Т-клітин з рестріктірованнимі ТКР.
Антигени МНС класу II у Xenopus Молекули МНС класу II у Xenopus поліморфні і конститутивно екс-прессіровани лише на деяких зрілих клітинах, в тому числі на тимоцитах, В-і Т-лімфоіі-тах і різних АПК, таких як клітини, схожі з клітинами Лангерганса шкірного епідермісу. Білки класу II складаються з кодованих генами МНС а-і в-ланцюгів; обидві ланцюги являють собою трансмембранні глікопротеі-ни з молекулярною масою 30-35 кДа. Гени у-ланцюгів молекул МНС класу II у Xenopus кодують поліпептиди, що мають майже 50% гомології з загально-ланцюгами МНС класу II ссавців. При синтезі білки МНС класу II тимчасово пов'язані з інваріантної ланцюгом. У Xenopus є три локусу в-генів МНС класу II.
Експресія МНС у Xenopus на кожній стадії життєвого циклу різна
Цікава особливість експресії МНС в онтогенезі у Xenopus полягає в тому, що до стадії метаморфоза класичні молекули МНС класу I не експресуються на поверхні будь-яких клітин. Навпаки, молекули класу II з'являються вже на ранній стадії розвитку пуголовків на В-клітинах і деяких епітеліальних клітинах, безпосередньо контактують із зовнішнім середовищем. Це свідчить про те, що експресія молекул класичних класу I не є необхідною для ранніх стадій розвитку або для функціонування імунної системи на стадії пуголовків. Не виключено, однак, що важливу роль в імунітеті пуголовків грають некласичні білки класу I. На цій стадії онтогенезу основне значення, можливо, має клітинний імунітет, рестріктірован-ний по молекулам МНС класу II. Більш широке представництво молекул МНС класу II у пуголовків порівняно із зрілими жабами вказує на те, що на нижчих щаблях еволюції, в більш примітивною імунній системі, саме ці молекули, можливо, несли функцію презентації антигенів.
МНС у інших хребетних
Білки МНС класів I і II і поліморфні гени класу II нещодавно виявлені у хрящових риб. Серед костистих риб генами МНС класу I і Р 2-мікроглобуліну володіє, як встановлено, райдужна форель і генами МНС класу II - короп.
Аксолотль, для яких характерні відносно слабкі Т-клітинні реакції на аллоан-тігени. володіють а-і в-ланцюгами молекул МНС класу II з обмеженим поліморфізмом. Ці земноводні експресують також кодуються МНС еритроцитарні антигени, подібні з б-ue-пямі класу I і з поліморфними молекулами класу IV. присутніми на ядерних еритроцитах курки. Вони можуть бути присутніми також у Xenopus. б-Ланцюги класу I і гетероді мірні молекули класу II знайдені і в різних плазунів.
У різних хребетних фенотипічно і функціонально ідентифіковані Т-клітини
У птахів знайдені бв-і де-ФКС у комплексі з корі-цепторнимі молекулами CD3, CD4 і CD8. В даний час з'являються дані про наявність деяких з цих рецепторів або складових їх ланцюгів у риб і амфібій. Наприклад, гени з тимоцитів і спленоцітов мексиканського аксолотля виявляють значну гомологію з генами в-ланцюгів ТКР пгіц і ссавців. На поверхні тимоцитів і лімфоїдних клітин пухлини тимуса у Xenopus присутній білок 55 кДа, подібний за амінокислотної послідовності з д-ланцюгом ТКР. За допомогою отриманих у цей час моноклональних антитіл анти-Xenopus виявляються маркери, можливо відповідні CD5 і CD8. У райдужної форелі нещодавно виявлені генні сегменти, що кодують по-ланцюга ТКР, проте отримати монокль-нальні антитіла, специфічні по відношенню до Т-клітин риб, поки не вдалося. У хрящових риб знайдено чотири різних типу генів Т-клітинних рецепторів. Клітинна та молекулярна основа реакції СКЛ, що спостерігається в мі-Ксін, поки не розшифровано.
Найважливіше значення для імунних реакцій у пойкілотермних тварин має температура. У сома низька температура гальмує проліферацію Т-клітин. Ці ефекти обумовлені низьким вмістом деяких ненасичених жирних кислот в Т-клітинах риб і пов'язаної з цим плинністю мембран. Тому корм з високим вмістом відповідних жирних кислот може сприяти кращій адаптації риб до низької температури. Олеїнова кислота знімає також спостерігається при низьких температурах супресію реакцій Т-клітин ссавців in vitro.
Еволюція В-клітин та імуноглобулінів
Важкі і легкі ланцюги імуноглобулінів є у різних хребетних
Виявлені у міксин білки, які раніше вважалися антитілами, в даний час ідентифіковано як білки комплементу СЗ-С5. Поки у круглоротих не вдалося виявити молекул, що належать до суперсімейство імуноглобулінів.
Всі Щелепні хребетні виробляють антитіла до широкого кола антигенів. Проте антитіла, що виробляються пойкілотермних хребетними, характеризуються низькою аффінність і слабкою імунологічної пам'яттю в порівнянні з антитілами у гомойотермних хребетних. Структура антитіл еволюційно консервативна; у всіх тварин ці білки складаються з Мультидоменні важких та легких поліпептидних іммуноглобулінових ланцюгів, які можуть експресуватися на поверхні
В-клітин, граючи роль рецепторів, або секретують-тися активованими В-клітинами в кров.
У всіх Щелепні хребетних присутст ^ яття полімерний IgM, а у риб антитіла належать в основному до цього класу. Кожна важка м-ланцюг складається з чотирьох констант-* них і одного вариабельного доменів; важкі і легкі ланцюги пов'язані дисульфідними містками. Сімейство м-ланцюгів виявляє в філоге-, Незе значне різноманіття; наприклад, між м-ланцюгами сома і миші є лише 24% гомология по амінокислотної послідовності.
У деяких хрящових риб, таких як скати і 'акули, виявлені низькомолекулярні антитіла без м-ланцюгів, але еволюційна зв'язок IgR з іншими ізотипів З-ланцюгів залишається неясною. У амфібій, рептилій і птахів є що складається з чотирьох константних доменів ізо-тип важких ланцюгів, що одержав позначення [gY. Імовірно він є попередником IgG і IgE ссавців, з якими має структурний і функціональний схожість. У аксолотля IgY може бути і секреторне імуноглобуліном, так як у кишечнику він пов'язаний з молекулами, подібними з секреторними. Цікаво, що незважаючи на відсутність у риб IgE, костисті риби демонструють реакції гіперчутливості I типу; можливо, у них є пов'язані з тканинами гомоцітотропние антитіла. У Xenopus ізотип IgX, продукція якого на відміну від IgY є тимус-незалежної, може бути еквівалентом секреторного IgA ссавців, оскільки цей ізотип присутній в основному в кишечнику. Ізотип IgA, можливо, вперше з'являється у птахів.
Для багатьох пойкілотермних характерно і різноманітність легких ланцюгів. Два антигенно різних типи легких ланцюгів, один з яких схожий з до-ланцюгом, виявлені у Xenopus і два - у сома, черепахи і алігатора. У акул є як до-, так і л-ланцюга; це свідчить, що дивергенція предкової легких ланцюгів сталася до етапу хрящових риб.
Вусата акула-нянька, як нещодавно встановлено, володіє раніше невідомої молекулою им-муноглобулінового суперсімейства, яка, можливо, еволюційно передувала появі імуноглобулінів і ТКР. Ця молекула складається з одного вариабельного і п'яти константних доменів і присутній у сироватці у вигляді димеру. Кодує НАР генний локус, який піддається перебудові та соматичного мутирование. В даний час у хрящових риб виявлено новий клас химерних антитіл; це дозволяє засумніватися в тому, що первинним ізотипів lg є IgM.
У нижчих хребетних виявлені чотири типи організації генів імуноглобулінів
Активні дослідження локусу іммуноглобулі-нових генів у пойкілотермних хребетних за допомогою технології рекомбінантної ДНК дозволили в останні роки виявити чотири типи його організації.
Амфібії та костисті риби У цих тварин ло-кус IgH організований з того ж типу, що й у ссавців. У Xenopus, наприклад, є 80-100 сегментів Vh, 15 - Dh і 9 - Jh. Виявлено як структурні області, так і області, що визначають комплемен-тарность. Константні області кожному ланцюзі у Xenopus кодуються чотирма екзонами Сн. Легкі ланцюги кодуються двома різними хромосомами, кожна з сегментами Vl, Jl і Cl. У костистих риб гени легких ланцюгів імуноглобулінів виявляють «мультікластерную» організацію, типовим прикладом якої служить їх організація в акул.
У процесі дозрівання В-клітин у Xenopus, як і у ссавців, відбуваються численні перебудови іммуноглобулінових генів: існує і алельних виняток, що приводить до появи моноспеціфічних По-лім-фоцитів. У Xenopus знайдені активовані ре-комбіназой гени, але різноманітність антитіл при цьому досить незначно; у дорослих особин є всього приблизно 5-10 5 різних молекул антитіл. Обмежене дозрівання афінності після активації В-клітин у Xenopus, мабуть, не пов'язане з відсутністю соматичного мутірованія іммуноглобулінових генів. Швидше це можна пов'язати з неефективною селекцією мутантів з-за відсутності в лімфоід-них органах холоднокровних відповідних центрів розмноження. Лімфовузли з центрами розмноження знайдені лише у птахів і ссавців. Хоча у пуголовків Xenopus є ті ж три ізотип lg, які присутні у зрілих особин, репертуар антитіл у тих і інших різний. На репертуар lg у зрілих особин впливають генні перебудови, що відбуваються при новій хвилі дозрівання В-клітин після метаморфоза. Третя гіперваріабельні область у зрілих особин набуває додаткову різноманітність внаслідок випадкового додавання Н-кінцевих залишків, тоді як у пуголовків цього не відбувається.
Виникнення різноманітності антитіл у птахів У даному випадку воно пов'язане з іншим типом організації іммуноглобулінових генів і відбувається в характерному тільки для птахів місці - в розташованій у клоаки фабріціевой сумці. У локусі легких ланцюгів у курки є один V-ген, який спочатку перебудовується і з'єднується з одним комплексом J-С. Ло-кус IgH містить також область множинних
D-генів. Перебудова відбувається протягом лише обмеженого періоду раннього розвитку, коли стовбурові клітини колонізують Фабрици-Єву сумку; на відміну від цього у миші і людини перебудова іммуноглобулінових генів у пре-"В-клітинах відбувається протягом усього життя організму. Потім сегменти перебудованих іммуноглобулінових генів заме-») щаются у курки нуклеотидними послідовностями з псевдогенами, що примикають до єдиний-i ственному V-гену. Генні конверсії відбуваються з високою частотою протягом усього терміну проліферації В-клітин в сумці.
Третій тип організації генних покусів 1д виявлений у хрящових риб У цьому випадку важка і легкі ланцюги імуноглобулінів! кодуються численними дрібними окремими кластерами, що включають всі V-, J-і С-гени. Кожен кластер іммуноглобулінових генів по послідовності ДНК відрізняється від інших. Ці послідовності мають гаметную конфігурацію. Антитіла акул володіють, мабуть, надзвичайно різноманітним репертуаром зв'язують специфичностей, але, оскільки розмаїття закодовано в гаметную ДНК, а не обумовлено соматичними механізмами, між особинами відмінності в імуноглобуліну відсутня. Таким чином, формування різноманітності імуноглобулінів за рахунок перебудови соматичних генів характерно не для всіх хребетних. У хрящових риб присутня велика кількість вроджених антитіл проти різноманітних антигенів; ці антитіла аналогічні поліспеціфічним IgM-антитіл ссавців, які в онтогенезі секретуються В-клітинами CD5 +. Невідомо, чи може наявна в акул кластерна організація субодиниць іммуноглобулінових генів обумовлювати клональне рестрикції В-клітин. Проте рівень специфічних антитіл у них може зростати і без загального підвищення вмісту lg в сироватці, що вказує на існування кло-нальної селекції.
Попередні дані говорять про те, що у целокантов - еволюційних «реліктів», знайдених у живому стані в Індійському океані, може бути присутнім новий локус IgH.
Клітини системи вродженого імунітету
У більшості хребетних присутні нормальні клітини-кілери
У ссавців З До представлені популяцією великих гранулярних лімфоцитів, що відрізняються від Т-і В-клітин. На відміну від Тц вони здатні спонтанно лизировать трансформовані клітини, не експресують антигени МНС. НК-подібні лімфоїдні клітини виявлені і в деяких нижчих хребетних, включаючи птахів, рептилій, амфібій і костистих риб. Більш того, неспецифічні цитотоксичні клітини нещодавно виявлені навіть у протохордових; вони виявилися здатними знищувати пухлинні клітини ссавців. Встановлено, що макрофаги як хрящових, так і кісткових риб мають спонтанної цитотоксичності, і доведено існування в акул антитілозалежну клітинних цито-токсичних реакцій.
Моноклональні антитіла проти НК-по-добно клітин сома модулюють цітотоксіче-ське дію З До риб і людини відносно ліній трансформованих клітин людини. Це свідчить про еволюційну консервативності відповідних рецепторів до антигенів. У курки виявлені клітини, цітотоксі-чний ефект яких не рестріктірован по МНС; можливо, вони представляють собою З К. Ці клітини подібні з НК ссавців тим, що містять в цитоплазмі CD3. не мають на поверхні комплексу ТКР-CD3 і часто експрес-сіруют CD8. Такі особливості вказують на близьку спорідненість НК-і Т-клітин. Однак і у ссавців і у птахів НК мають внетімусное походження.
Фагоцитарна активність у риб
Проблема стійкості риб до хвороб має особливе значення для рибного господарства. У зв'язку з цим детально вивчаються фактори, здатні посилювати фагоцитарну активність у риб. Для їх пошуку важливою є розробка методів тривалого культивування лейкоцитів риб, наприклад сома і коропа, in vitro. Підвищення активності фагоцитів риб по відношенню до бактеріальних антигенів можна легко добитися шляхом введення убитих клітин патогенних мікробів і їх продуктів. Для підвищення пов'язаного з фагоцитами імунітету у риб застосовуються і по-глюкан; вони виявилися хорошими ад'ювантом для вакцин, хоча механізм їх дії ще не з'ясований. Ци-Токін, наприклад продукується Т-клітинами риб "гамма-інтерферон» і ФНОа людини, сі-нергічно посилюють дихальну активність макрофагів райдужної форелі, приводячи до продукції токсичних для бактерій метаболітів кисню. Активацію макрофагів риб може блокувати ФЦСв ссавців. У риб виявлені хемокіни-подібні фактори, здатні впливати на рухливість макрофагів. Оскільки при штучному розведенні риб може виникати проблема імуносупресії, викликаної стресом, представляє інтерес нещодавно описана здатність іммуноактівних пептиду FK-565 блокувати таку супресію.
У різних запальних процесах у ссавців, як правило, беруть участь лейкотрієни та інші ліпідні медіатори. До теперішнього часу встановлено, що ейкозаноі-ди синтезуються і у риб і виконують у них важливу функцію в запальних реакціях. Наприклад, лейкотрієн У 4 посилює міграцію лейкоцитів райдужної форелі; ейкозаноїди впливають і на проліферацію Т-клітин цих риб. На синтез ейкозаноїдів у риб може впливати вміст ліпідів у кормі, і важливо оптимально підбирати його при розробці методик вакцинації; це питання активно вивчається в даний час.
Не специфічні до антигенів молекули
У хребетних добре розвинені класичний і альтернативний шляхи активації комплементу
Безщелепні володіють антітелонезавісімимі комплемент-подібними білками. У міксин вони гомологічних компонентів СЗ, С4 і С5 комплементу ссавців і діють як опсоно-ни; на фагоцитарних лейкоцитах виявлений специфічний до них рецептор. У представників всіх інших класів хребетних є як класичний, так і альтернативний механізми активації комплементу.
У коропа виявлені компоненти комплементу CI-С9, а також фактори В і D. Встановлено значну гомологія генів СЗ у Xenopus і ссавців. У безхвостих амфібій охарактеризовані також компоненти комплементу Clq, С4, С5, лізуючий мембрану комплексу чинник В. Компоненти комплементу риб і ам-, що і відповідні білки ссавців. Зрозуміло, температурний діапазон для активності комплементу у пойкілотермних тварин значно ширше, вона зберігається і при 4 ° С. У той же час і теп-, ловая інактивація може відбуватися при більш низькій температурі. У Xenopus, наприклад, активність комплементу повністю зникає через 40 хв інкубації при 45 ° С. Для визначення антитіл зрілих амфібій по гемолізу in vitro можна використовувати комплемент морської Євиного-, ки. Для більшості ж риб, а також пуголовків підходить комплемент тільки від тих же або О4 близьких видів.
У нижчих хребетних є цитокіни, функціонально подібні до цитокінами ссавців
Вивчення цитокінів і особливо їх рецепторів у нижчих хребетних істотно відстає від вус-1 пешня молекулярних досліджень в області еволюції імуноглобулінів, ТКР і МНС. Однак біологічними методами встановлено, що певні групи цитокінів присутні jl багатьох класів хребетних. До таких цитокінів нас ставляться інтерлейкіни, інтерферони, фактор некрозу пухлин, колонієстимулюючі фактори і хемокіни.
Наприклад, із супернатанту культур стимульованих Т-лімфоцитів кісткових риб, хвостатих і безхвостих амфібій, змій і курки виділені фактори росту Т-клітин, що стимулюють проліферацію Т-лімфобластів in vitro. Очищений ФРТк Xenopus являє собою білок з молекулярною масою 16 кДа, що володіє біохімічним і функціональним схожістю з ІЛ-2 ссавців. Ген цього «ІЛ-2» і його рецептори поки невідомі.
«ІЛ-2-подібна» активність виявлена в макрофагах кісткових риб, амфібій і птахів. У пойкілотермних хребетних знайдені і «інтерферон-подібні» чинники, які активують макрофаги і володіють антивірусною активністю. Нещодавно був секвенований інтерферон камбали, який, однак, мало нагадує будь-які інші інтерферони. Відсутність гомології і може бути причиною того, що за допомогою олігонуклеотидних зондів не завжди вдається ідентифікувати гени цитокінів у пойкілотермних тварин. Це, однак, вдалося відносно фактору росту фібробластів амфібій, TGFp та ІЛ-2 камбали. Наявні дані про те, що активацію макрофагів райдужної форелі під дією ЦЗПв людини блокує їх преінкубація з антитілами до рецептора ФНП людини, вказують на еволюційний консерватизм рецепторів до ФНП.
Антимікробні пептиди
Важливу функцію в імунній системі хребетних виконують антимікробні пептиди, структурно подібні до описаних вище антимікробними пептидами безхребетних. Так, в кишечнику свиней виявлені цекропіни, а в фагоцитах і деяких клітинах кишечника ссавців - дефензіни, що впливають на зростання мікробів. Гранулярні залози шкіри і кишечника Xenopus секретують пептиди іншого сімейства, що отримали назву магайнінов. Вони мають біоцидні активністю широкого спектру - проти грамнегативних і грампо-позитивним бактерій, грибів і найпростіших. Крім того, вони надають цитотоксичну дію і на клітини різних злоякісних пухлин людини. В даний час вже отримані штучно синтезовані мага-Ніни і розглядається можливість їх використання в якості лікарських засобів. Ще одним кандидатом на застосування в якості лікувального засобу є скваламін - стероїд з акул, що володіє обший антибіотичну активність.
ЛІМФОМІЕЛОІДНИЕ ТКАНИНИ У нижчих хребетних
Анатомічної основою для взаємодії им-муноцітов з антигеном служить лімфоміелоід-ва система, де відбувається утворення і де зберігаються лімфоцити, гранулоцити та інші клітини крові. м оміелоідние тканини риб
Міксин позбавлені як тимусу, так і селезінки. Лімфоцити у цих представників круглоротих розвиваються в лімфоїдної тканини в області зябрових щілин або в кишечнику. В інших круглоротих, міног, є примітивна селезінка і тканина, подібна кістковому мозку.
У Щелепні риб відсутні лімфоід-ний ряддіфференціровкі клітин кісткового мозку, лімфовузли та лімфоїдна тканина, асоційована з кишечником ЛТК. Однак у них добре розвинений тимус та селезінка, дифузна ЛТК і лімфоміелоідная тканину в нирках і печінці. Важлива особливість лімфомі-лоідной тканини риб полягає в тому, що в печінці «примітивних» форм присутня безліч крейди-макрофагальний центрів. У цих центрах акумулюються пігменти, такі як гемосидерин, цероїд, меланін і в особливо великій кількості ліпофусцин. Накопичення пігментів у «макрофагальний агрегатах» риб частково може бути пов'язано з високим вмістом у риб ненасичених жирних кислот, завдяки якому зберігається плинність мембран при низькій температурі, а також вони ліпіди особливо схильні до процесів перекисного окислення і освіти ліпофусцину.
Лімфоміелоідние тканини амфібій
Тимус
У дорослих особин Xenopus тимус розташований ззаду середнього вуха, безпосередньо під шкірою. Як і у більшості інших хребетних, за винятком костистих риб, він відокремлюється від глоткового епітелію вже на дуже ранніх стадіях розвитку. Тимус диференціюється на зовнішню, коркові і внутрішню, мозкову зону. Швидко проліфері-ючий лімфоцити корковою зони особливо чутливі до радіаційного впливу. Обробка тимуса Xenopus in vitro глюкокортикоїдами прискорює апоптоз його клітин. У Rana підвищення рівня кортикостероїдів-дів in vivo може викликати атрофію тимусу.
Переконливо доведено, що у пойкілотермних тварин, як і у гомойотермних, тимус продукує лімфоцити, що володіють функціями Т-клітин. У тимусі амфібій присутні також стромальні клітини інших типів, включаючи великі дендритні клітини, макрофаги, пухирчаті, дегенеруючі клітини і гранулярні клітини. У тимусі рептилій і ссавців виявлені і міоідние клітини, які можуть сприяти циркуляції тканинної рідини, а також служити джерелом факторів, що стимулюють макрофаги. Епітеліальні клітини тимуса, на ранніх стадіях розвитку експрессіруюшіе антигени МНС класу II, мабуть, беруть участь у «навчанні»
Т-клітин. У тимусі жаб присутні комплекси з стромальних клітин і ув'язнених у них тимоцитів, що нагадують клітини-«няньки». Ці комплекси можуть являти собою місця «навчання» Т-клітин. У тимусі хребетних різних видів, у тому числі амфібій, знайдені і В-клітини, хоча цей орган не служить місцем їх утворення. У тимусі жаб Rana виявлені венули з високим ендотелієм, які можуть сприяти імміграції клітин.
Селезінка
У всіх Щелепні хребетних селезінка служить головним периферичним лімфоїдним органом. Разом з «лімфовузлами» і нирками вона захоплює антиген, утримує проліферують-щие після стимуляції антигеном лімфоцити, а також вивільняє ці клітини і їх продукти в кров. У селезінці Xenopus є тимус-залежні та незалежні лімфоїдні зони. Фолікули білої пульпи містять безліч В-клітин, що виявляється при фарбуванні цій галузі моноклональних-ми антитілами до імуноглобулінів. Селезінкові Т-клітини, присутні головним чином в крайовій зоні, позбавлені поверхневих імуноглобулінів, але пов'язують анти-Т-клітинні моноклональні антитіла.
Для імунітету хребетних характерна посилена і високоспецифічні реакція на повторне вплив антигену. Її здійснення залежить від лімфоцитів і головного комплексу гістосумісності. Ступінь специфічності і запам'ятовування антигену у безхребетних були вивчені в дослідах з трансплантації та імплантації з визначенням цітоток-січності. З-за жорсткості зовнішнього скелета або м'якості зовнішніх покривів безхребетним важко робити пересадку тканин. Нелегко і вирішити, чи відбулося відторгнення. Незважаючи на ці труднощі, вдалося встановити, що у більшості безхребетних відбувається руйнування ксенотрансплантатів, а губки, кишковопорожнинні, аннелід, комахи, голкошкірі і покривники володіють і здатністю розпізнавання алогенного матеріалу. Удавану відсутність відторгнення алогенної тканини у молюсків пов'язано, ймовірно, з технічними труднощами пересадки. Однак не у всіх груп безхребетних, здатних відторгати алотрансплантат, ці реакції характеризуються специфічністю і пам'яттю; зазвичай специфічність їх украй невисока, а пам'ять недовготривалим. Значні розбіжності результатів трансплантації можуть бути пов'язані з тим. що деякі дослідники не враховували залежність процесу відторгнення від температури.
Наявність алогенного розпізнавання у колоніальних безхребетних, таких як губки, кишковопорожнинні і покривники, не дивно, так як цілісності колоній постійно загрожує розростання сусідніх колоній. Експерименти з личинками колоніальних покривників показали, що алогенної розпізнавання і запліднення контролює один генний локус з множинними алелями. Таким чином, є певна схожість між системою, що існує у покривників, і генами гістосумісності у ссавців.
Слід ще раз підкреслити, що, незважаючи на лише обмежені специфічність і пам'ять, характерні для розпізнавання алло-і ксено-генних трансплантатів у безхребетних, їх імунна система функціонує ефективно і успішно. Так чи інакше, впровадження патогенних мікроорганізмів і паразитів викликає у безхребетних швидкий імунну відповідь, що і забезпечує величезну різноманітність і достаток цих тварин.
У безхребетних є молекули-попередники МНС і молекули з імуноглобулін-подібними доменами
Алогенної розпізнавання, виявлене у багатьох безхребетних, вказує на можливу присутність у них молекул - передує-I ників головного комплексу гістосумісності I. Оскільки імуноглобулінами ці тварини не мають, можна припускати, що система МНС сформувалася раніше і незалежні i цтва від системи імуноглобулінів у позвоноч-I них. Іншими словами, у примітивних позвоноч-1 них при збереженні системи МНС окремо і 1 незалежно розвивалася система іммуноглобу-ш линів, що забезпечує більш тонке розпізнаванням-J вання за допомогою циркулюючих антитіл і I специфічних рецепторів клітинної поверхні-1 сти. У ході подальшої еволюції хребетних ■ відбувалася, мабуть, зростаюча інтеграція МНС і системи імуноглобулінів, що j забезпечило високий рівень регуляції, необ-1 дний для взаємодії антігенпрезентірующіх-I чих клітин і лімфоцитів. Це пред-"ння, однак, залишається гіпотетичним, нема ні структурних, ні функціональних доказів I експресії клітинами безхребетних глікопро-теїн МНС або димерной рецепторів для алло-й антигенів. Крім того, у безхребетних може, бути відсутнім реакція змішаної культури лейкоцитів, яка у хребетних служить функціональним маркером МНС. Тому виникло інше припущення: деякі дослідники вважають, що молекули МНС хребетних походять від білків теплового шоку.
У той же час виявлені Р 2-мікроглобу-лін-подібні молекули у земляних черв'яків, ракоподібних і комах, що підтверджує можливість існування антигенів - попередників МНС у безхребетних. в 2-МЗкспррп-булін хребетних кодується геном, не зчепленим з МНС, але асоційований з молекулами МНС класу I і належить до суперсімейство імуноглобулінів. Таким чином, молекули МНС можуть бути нащадками однієї і тієї ж, що містить один домен і подібної з р 2-іммуногена-лобуліном молекули, численні різновиди-похідні якої виникли в результаті перебудов і дуплікацій генів і тиску відбору.
Нарешті, існує ціла група виявлених у безхребетних молекул, таких як Thy-1, амальгам, фасціклін II, нейрогліан і гемолін, що також належать до суперсімейство імуноглобулінів; передбачається, що ці молекули з'явилися в процесі еволюції для опосередкування міжклітинних взаємодій і потенційно можуть забезпечувати розпізнавання імунної системою «не-свого». Цей рівень еволюції, мабуть, досягнуто у комах, які мають гемоліном.
ІМУНІТЕТ У хребетних
У порівнянні з величезною різноманітністю форм безхребетних організація хребетних за загальним планом досить однакова і всі вони належать до одного типу хордових. Хоча еволюційне древо хребетних має численні рівні і гілки, в тому числі безщелепних, хрящових риб. кісткових риб. амфібій, рептилій, птахів і ссавців, основні клітинні і молекулярні компоненти вродженого імунітету у всіх сучасних челюстноро-тих дивно консервативні. Однак ускладнення будови тіла відповідає зростання спеціалізації лімфоїдної тканини і функцій лімфоцитів, а також збільшення різноманітності класів імуноглобулінів. Найскладнішою за структурою та функціями імунною системою володіють ссавці.
Ф клітини і еволюція МНС
Цитотоксичні і хелперних Т-лімфоцити ссавців, що несуть бв-Ф-клітинні рецептори, розпізнають більшість чужорідних антигенів тільки в тому випадку, якщо вони презентировать в потрібній формі власними поліморфними молекулами МНС. Тому філогенез деяких Т-клітин-точних популяцій і еволюцію МНС слід розглянути разом.
Функціональні критерії та / або молекулярні і генетичні дані доводять присутність МНС у всіх Щелепні хребетних, від хрящових риб і вище.
МНС детально вивчений у пойкіпотермних хребетних Xenopus
Нещодавно проведені дослідження дозволили виявити гени МНС у хрящових риб, чиї предки дівергіровалі від лінії розвитку інших хребетних більше 400 млн. років тому. Однак найбільш повно гени та білки МНС вивчені серед пойкілотермних у шпорцевой жаби Xenopus laevis.
Класичні антигени МНС у Xenopus Білки класу 1а у Xenopus поліморфні і кодуються приблизно 20 алелями. Вони присутні на поверхні всіх зрілих клітин, але найбільшою мірою - на гемопоетичних клітинах. б-Ланцюги цих білків мають молекулярну масу 40-44 кДа; вони утворюють 3 домену та нековалентно пов'язані з Р 2-мікроглобуліну. Білки МНС класу 1 у Xenopus незвичайні в тому відношенні, що кодуються одним генним локусом.
Некласичні антигени МНС у Xenopus Серед генів класу I у Xenopus першим було ідентифіковано велике сімейство мономорфних некласичних МНС-подібних молекул * Гени, що кодують ці молекули, і класичні МНС-гени розташовані в різних хромосомах. Ген класу lb, мабуть, кодує молекулу, гомологічні білок-зв'язуючими ділянками білків теплового шоку 70. Нещодавно запропонована гіпотеза, згідно з якою пептид-зв'язує область молекул МНС класу I сформувалася в процесі еволюції з предсуществовавшіх БТШ. Некласичні МНС-подібні білки, асоційовані з епітелієм, виявлені у всіх вивчених хребетних; передбачається, що вони можуть володіти різними функціями, наприклад розпізнавати БТШ патогенних організмів або інфікованих / пригноблених власних клітин і потім презентировать ці консервативні пептиди Т-клітин з рестріктірованнимі ТКР.
Антигени МНС класу II у Xenopus Молекули МНС класу II у Xenopus поліморфні і конститутивно екс-прессіровани лише на деяких зрілих клітинах, в тому числі на тимоцитах, В-і Т-лімфоіі-тах і різних АПК, таких як клітини, схожі з клітинами Лангерганса шкірного епідермісу. Білки класу II складаються з кодованих генами МНС а-і в-ланцюгів; обидві ланцюги являють собою трансмембранні глікопротеі-ни з молекулярною масою 30-35 кДа. Гени у-ланцюгів молекул МНС класу II у Xenopus кодують поліпептиди, що мають майже 50% гомології з загально-ланцюгами МНС класу II ссавців. При синтезі білки МНС класу II тимчасово пов'язані з інваріантної ланцюгом. У Xenopus є три локусу в-генів МНС класу II.
Експресія МНС у Xenopus на кожній стадії життєвого циклу різна
Цікава особливість експресії МНС в онтогенезі у Xenopus полягає в тому, що до стадії метаморфоза класичні молекули МНС класу I не експресуються на поверхні будь-яких клітин. Навпаки, молекули класу II з'являються вже на ранній стадії розвитку пуголовків на В-клітинах і деяких епітеліальних клітинах, безпосередньо контактують із зовнішнім середовищем. Це свідчить про те, що експресія молекул класичних класу I не є необхідною для ранніх стадій розвитку або для функціонування імунної системи на стадії пуголовків. Не виключено, однак, що важливу роль в імунітеті пуголовків грають некласичні білки класу I. На цій стадії онтогенезу основне значення, можливо, має клітинний імунітет, рестріктірован-ний по молекулам МНС класу II. Більш широке представництво молекул МНС класу II у пуголовків порівняно із зрілими жабами вказує на те, що на нижчих щаблях еволюції, в більш примітивною імунній системі, саме ці молекули, можливо, несли функцію презентації антигенів.
МНС у інших хребетних
Білки МНС класів I і II і поліморфні гени класу II нещодавно виявлені у хрящових риб. Серед костистих риб генами МНС класу I і Р 2-мікроглобуліну володіє, як встановлено, райдужна форель і генами МНС класу II - короп.
Аксолотль, для яких характерні відносно слабкі Т-клітинні реакції на аллоан-тігени. володіють а-і в-ланцюгами молекул МНС класу II з обмеженим поліморфізмом. Ці земноводні експресують також кодуються МНС еритроцитарні антигени, подібні з б-ue-пямі класу I і з поліморфними молекулами класу IV. присутніми на ядерних еритроцитах курки. Вони можуть бути присутніми також у Xenopus. б-Ланцюги класу I і гетероді мірні молекули класу II знайдені і в різних плазунів.
У різних хребетних фенотипічно і функціонально ідентифіковані Т-клітини
У птахів знайдені бв-і де-ФКС у комплексі з корі-цепторнимі молекулами CD3, CD4 і CD8. В даний час з'являються дані про наявність деяких з цих рецепторів або складових їх ланцюгів у риб і амфібій. Наприклад, гени з тимоцитів і спленоцітов мексиканського аксолотля виявляють значну гомологію з генами в-ланцюгів ТКР пгіц і ссавців. На поверхні тимоцитів і лімфоїдних клітин пухлини тимуса у Xenopus присутній білок 55 кДа, подібний за амінокислотної послідовності з д-ланцюгом ТКР. За допомогою отриманих у цей час моноклональних антитіл анти-Xenopus виявляються маркери, можливо відповідні CD5 і CD8. У райдужної форелі нещодавно виявлені генні сегменти, що кодують по-ланцюга ТКР, проте отримати монокль-нальні антитіла, специфічні по відношенню до Т-клітин риб, поки не вдалося. У хрящових риб знайдено чотири різних типу генів Т-клітинних рецепторів. Клітинна та молекулярна основа реакції СКЛ, що спостерігається в мі-Ксін, поки не розшифровано.
Найважливіше значення для імунних реакцій у пойкілотермних тварин має температура. У сома низька температура гальмує проліферацію Т-клітин. Ці ефекти обумовлені низьким вмістом деяких ненасичених жирних кислот в Т-клітинах риб і пов'язаної з цим плинністю мембран. Тому корм з високим вмістом відповідних жирних кислот може сприяти кращій адаптації риб до низької температури. Олеїнова кислота знімає також спостерігається при низьких температурах супресію реакцій Т-клітин ссавців in vitro.
Еволюція В-клітин та імуноглобулінів
Важкі і легкі ланцюги імуноглобулінів є у різних хребетних
Виявлені у міксин білки, які раніше вважалися антитілами, в даний час ідентифіковано як білки комплементу СЗ-С5. Поки у круглоротих не вдалося виявити молекул, що належать до суперсімейство імуноглобулінів.
Всі Щелепні хребетні виробляють антитіла до широкого кола антигенів. Проте антитіла, що виробляються пойкілотермних хребетними, характеризуються низькою аффінність і слабкою імунологічної пам'яттю в порівнянні з антитілами у гомойотермних хребетних. Структура антитіл еволюційно консервативна; у всіх тварин ці білки складаються з Мультидоменні важких та легких поліпептидних іммуноглобулінових ланцюгів, які можуть експресуватися на поверхні
В-клітин, граючи роль рецепторів, або секретують-тися активованими В-клітинами в кров.
У всіх Щелепні хребетних присутст ^ яття полімерний IgM, а у риб антитіла належать в основному до цього класу. Кожна важка м-ланцюг складається з чотирьох констант-* них і одного вариабельного доменів; важкі і легкі ланцюги пов'язані дисульфідними містками. Сімейство м-ланцюгів виявляє в філоге-, Незе значне різноманіття; наприклад, між м-ланцюгами сома і миші є лише 24% гомология по амінокислотної послідовності.
У деяких хрящових риб, таких як скати і 'акули, виявлені низькомолекулярні антитіла без м-ланцюгів, але еволюційна зв'язок IgR з іншими ізотипів З-ланцюгів залишається неясною. У амфібій, рептилій і птахів є що складається з чотирьох константних доменів ізо-тип важких ланцюгів, що одержав позначення [gY. Імовірно він є попередником IgG і IgE ссавців, з якими має структурний і функціональний схожість. У аксолотля IgY може бути і секреторне імуноглобуліном, так як у кишечнику він пов'язаний з молекулами, подібними з секреторними. Цікаво, що незважаючи на відсутність у риб IgE, костисті риби демонструють реакції гіперчутливості I типу; можливо, у них є пов'язані з тканинами гомоцітотропние антитіла. У Xenopus ізотип IgX, продукція якого на відміну від IgY є тимус-незалежної, може бути еквівалентом секреторного IgA ссавців, оскільки цей ізотип присутній в основному в кишечнику. Ізотип IgA, можливо, вперше з'являється у птахів.
Для багатьох пойкілотермних характерно і різноманітність легких ланцюгів. Два антигенно різних типи легких ланцюгів, один з яких схожий з до-ланцюгом, виявлені у Xenopus і два - у сома, черепахи і алігатора. У акул є як до-, так і л-ланцюга; це свідчить, що дивергенція предкової легких ланцюгів сталася до етапу хрящових риб.
Вусата акула-нянька, як нещодавно встановлено, володіє раніше невідомої молекулою им-муноглобулінового суперсімейства, яка, можливо, еволюційно передувала появі імуноглобулінів і ТКР. Ця молекула складається з одного вариабельного і п'яти константних доменів і присутній у сироватці у вигляді димеру. Кодує НАР генний локус, який піддається перебудові та соматичного мутирование. В даний час у хрящових риб виявлено новий клас химерних антитіл; це дозволяє засумніватися в тому, що первинним ізотипів lg є IgM.
У нижчих хребетних виявлені чотири типи організації генів імуноглобулінів
Активні дослідження локусу іммуноглобулі-нових генів у пойкілотермних хребетних за допомогою технології рекомбінантної ДНК дозволили в останні роки виявити чотири типи його організації.
Амфібії та костисті риби У цих тварин ло-кус IgH організований з того ж типу, що й у ссавців. У Xenopus, наприклад, є 80-100 сегментів Vh, 15 - Dh і 9 - Jh. Виявлено як структурні області, так і області, що визначають комплемен-тарность. Константні області кожному ланцюзі у Xenopus кодуються чотирма екзонами Сн. Легкі ланцюги кодуються двома різними хромосомами, кожна з сегментами Vl, Jl і Cl. У костистих риб гени легких ланцюгів імуноглобулінів виявляють «мультікластерную» організацію, типовим прикладом якої служить їх організація в акул.
У процесі дозрівання В-клітин у Xenopus, як і у ссавців, відбуваються численні перебудови іммуноглобулінових генів: існує і алельних виняток, що приводить до появи моноспеціфічних По-лім-фоцитів. У Xenopus знайдені активовані ре-комбіназой гени, але різноманітність антитіл при цьому досить незначно; у дорослих особин є всього приблизно 5-10 5 різних молекул антитіл. Обмежене дозрівання афінності після активації В-клітин у Xenopus, мабуть, не пов'язане з відсутністю соматичного мутірованія іммуноглобулінових генів. Швидше це можна пов'язати з неефективною селекцією мутантів з-за відсутності в лімфоід-них органах холоднокровних відповідних центрів розмноження. Лімфовузли з центрами розмноження знайдені лише у птахів і ссавців. Хоча у пуголовків Xenopus є ті ж три ізотип lg, які присутні у зрілих особин, репертуар антитіл у тих і інших різний. На репертуар lg у зрілих особин впливають генні перебудови, що відбуваються при новій хвилі дозрівання В-клітин після метаморфоза. Третя гіперваріабельні область у зрілих особин набуває додаткову різноманітність внаслідок випадкового додавання Н-кінцевих залишків, тоді як у пуголовків цього не відбувається.
Виникнення різноманітності антитіл у птахів У даному випадку воно пов'язане з іншим типом організації іммуноглобулінових генів і відбувається в характерному тільки для птахів місці - в розташованій у клоаки фабріціевой сумці. У локусі легких ланцюгів у курки є один V-ген, який спочатку перебудовується і з'єднується з одним комплексом J-С. Ло-кус IgH містить також область множинних
D-генів. Перебудова відбувається протягом лише обмеженого періоду раннього розвитку, коли стовбурові клітини колонізують Фабрици-Єву сумку; на відміну від цього у миші і людини перебудова іммуноглобулінових генів у пре-"В-клітинах відбувається протягом усього життя організму. Потім сегменти перебудованих іммуноглобулінових генів заме-») щаются у курки нуклеотидними послідовностями з псевдогенами, що примикають до єдиний-i ственному V-гену. Генні конверсії відбуваються з високою частотою протягом усього терміну проліферації В-клітин в сумці.
Третій тип організації генних покусів 1д виявлений у хрящових риб У цьому випадку важка і легкі ланцюги імуноглобулінів! кодуються численними дрібними окремими кластерами, що включають всі V-, J-і С-гени. Кожен кластер іммуноглобулінових генів по послідовності ДНК відрізняється від інших. Ці послідовності мають гаметную конфігурацію. Антитіла акул володіють, мабуть, надзвичайно різноманітним репертуаром зв'язують специфичностей, але, оскільки розмаїття закодовано в гаметную ДНК, а не обумовлено соматичними механізмами, між особинами відмінності в імуноглобуліну відсутня. Таким чином, формування різноманітності імуноглобулінів за рахунок перебудови соматичних генів характерно не для всіх хребетних. У хрящових риб присутня велика кількість вроджених антитіл проти різноманітних антигенів; ці антитіла аналогічні поліспеціфічним IgM-антитіл ссавців, які в онтогенезі секретуються В-клітинами CD5 +. Невідомо, чи може наявна в акул кластерна організація субодиниць іммуноглобулінових генів обумовлювати клональне рестрикції В-клітин. Проте рівень специфічних антитіл у них може зростати і без загального підвищення вмісту lg в сироватці, що вказує на існування кло-нальної селекції.
Попередні дані говорять про те, що у целокантов - еволюційних «реліктів», знайдених у живому стані в Індійському океані, може бути присутнім новий локус IgH.
Клітини системи вродженого імунітету
У більшості хребетних присутні нормальні клітини-кілери
У ссавців З До представлені популяцією великих гранулярних лімфоцитів, що відрізняються від Т-і В-клітин. На відміну від Тц вони здатні спонтанно лизировать трансформовані клітини, не експресують антигени МНС. НК-подібні лімфоїдні клітини виявлені і в деяких нижчих хребетних, включаючи птахів, рептилій, амфібій і костистих риб. Більш того, неспецифічні цитотоксичні клітини нещодавно виявлені навіть у протохордових; вони виявилися здатними знищувати пухлинні клітини ссавців. Встановлено, що макрофаги як хрящових, так і кісткових риб мають спонтанної цитотоксичності, і доведено існування в акул антитілозалежну клітинних цито-токсичних реакцій.
Моноклональні антитіла проти НК-по-добно клітин сома модулюють цітотоксіче-ське дію З До риб і людини відносно ліній трансформованих клітин людини. Це свідчить про еволюційну консервативності відповідних рецепторів до антигенів. У курки виявлені клітини, цітотоксі-чний ефект яких не рестріктірован по МНС; можливо, вони представляють собою З К. Ці клітини подібні з НК ссавців тим, що містять в цитоплазмі CD3. не мають на поверхні комплексу ТКР-CD3 і часто експрес-сіруют CD8. Такі особливості вказують на близьку спорідненість НК-і Т-клітин. Однак і у ссавців і у птахів НК мають внетімусное походження.
Фагоцитарна активність у риб
Проблема стійкості риб до хвороб має особливе значення для рибного господарства. У зв'язку з цим детально вивчаються фактори, здатні посилювати фагоцитарну активність у риб. Для їх пошуку важливою є розробка методів тривалого культивування лейкоцитів риб, наприклад сома і коропа, in vitro. Підвищення активності фагоцитів риб по відношенню до бактеріальних антигенів можна легко добитися шляхом введення убитих клітин патогенних мікробів і їх продуктів. Для підвищення пов'язаного з фагоцитами імунітету у риб застосовуються і по-глюкан; вони виявилися хорошими ад'ювантом для вакцин, хоча механізм їх дії ще не з'ясований. Ци-Токін, наприклад продукується Т-клітинами риб "гамма-інтерферон» і ФНОа людини, сі-нергічно посилюють дихальну активність макрофагів райдужної форелі, приводячи до продукції токсичних для бактерій метаболітів кисню. Активацію макрофагів риб може блокувати ФЦСв ссавців. У риб виявлені хемокіни-подібні фактори, здатні впливати на рухливість макрофагів. Оскільки при штучному розведенні риб може виникати проблема імуносупресії, викликаної стресом, представляє інтерес нещодавно описана здатність іммуноактівних пептиду FK-565 блокувати таку супресію.
У різних запальних процесах у ссавців, як правило, беруть участь лейкотрієни та інші ліпідні медіатори. До теперішнього часу встановлено, що ейкозаноі-ди синтезуються і у риб і виконують у них важливу функцію в запальних реакціях. Наприклад, лейкотрієн У 4 посилює міграцію лейкоцитів райдужної форелі; ейкозаноїди впливають і на проліферацію Т-клітин цих риб. На синтез ейкозаноїдів у риб може впливати вміст ліпідів у кормі, і важливо оптимально підбирати його при розробці методик вакцинації; це питання активно вивчається в даний час.
Не специфічні до антигенів молекули
У хребетних добре розвинені класичний і альтернативний шляхи активації комплементу
Безщелепні володіють антітелонезавісімимі комплемент-подібними білками. У міксин вони гомологічних компонентів СЗ, С4 і С5 комплементу ссавців і діють як опсоно-ни; на фагоцитарних лейкоцитах виявлений специфічний до них рецептор. У представників всіх інших класів хребетних є як класичний, так і альтернативний механізми активації комплементу.
У коропа виявлені компоненти комплементу CI-С9, а також фактори В і D. Встановлено значну гомологія генів СЗ у Xenopus і ссавців. У безхвостих амфібій охарактеризовані також компоненти комплементу Clq, С4, С5, лізуючий мембрану комплексу чинник В. Компоненти комплементу риб і ам-, що і відповідні білки ссавців. Зрозуміло, температурний діапазон для активності комплементу у пойкілотермних тварин значно ширше, вона зберігається і при 4 ° С. У той же час і теп-, ловая інактивація може відбуватися при більш низькій температурі. У Xenopus, наприклад, активність комплементу повністю зникає через 40 хв інкубації при 45 ° С. Для визначення антитіл зрілих амфібій по гемолізу in vitro можна використовувати комплемент морської Євиного-, ки. Для більшості ж риб, а також пуголовків підходить комплемент тільки від тих же або О4 близьких видів.
У нижчих хребетних є цитокіни, функціонально подібні до цитокінами ссавців
Вивчення цитокінів і особливо їх рецепторів у нижчих хребетних істотно відстає від вус-1 пешня молекулярних досліджень в області еволюції імуноглобулінів, ТКР і МНС. Однак біологічними методами встановлено, що певні групи цитокінів присутні jl багатьох класів хребетних. До таких цитокінів нас ставляться інтерлейкіни, інтерферони, фактор некрозу пухлин, колонієстимулюючі фактори і хемокіни.
Наприклад, із супернатанту культур стимульованих Т-лімфоцитів кісткових риб, хвостатих і безхвостих амфібій, змій і курки виділені фактори росту Т-клітин, що стимулюють проліферацію Т-лімфобластів in vitro. Очищений ФРТк Xenopus являє собою білок з молекулярною масою 16 кДа, що володіє біохімічним і функціональним схожістю з ІЛ-2 ссавців. Ген цього «ІЛ-2» і його рецептори поки невідомі.
«ІЛ-2-подібна» активність виявлена в макрофагах кісткових риб, амфібій і птахів. У пойкілотермних хребетних знайдені і «інтерферон-подібні» чинники, які активують макрофаги і володіють антивірусною активністю. Нещодавно був секвенований інтерферон камбали, який, однак, мало нагадує будь-які інші інтерферони. Відсутність гомології і може бути причиною того, що за допомогою олігонуклеотидних зондів не завжди вдається ідентифікувати гени цитокінів у пойкілотермних тварин. Це, однак, вдалося відносно фактору росту фібробластів амфібій, TGFp та ІЛ-2 камбали. Наявні дані про те, що активацію макрофагів райдужної форелі під дією ЦЗПв людини блокує їх преінкубація з антитілами до рецептора ФНП людини, вказують на еволюційний консерватизм рецепторів до ФНП.
Антимікробні пептиди
Важливу функцію в імунній системі хребетних виконують антимікробні пептиди, структурно подібні до описаних вище антимікробними пептидами безхребетних. Так, в кишечнику свиней виявлені цекропіни, а в фагоцитах і деяких клітинах кишечника ссавців - дефензіни, що впливають на зростання мікробів. Гранулярні залози шкіри і кишечника Xenopus секретують пептиди іншого сімейства, що отримали назву магайнінов. Вони мають біоцидні активністю широкого спектру - проти грамнегативних і грампо-позитивним бактерій, грибів і найпростіших. Крім того, вони надають цитотоксичну дію і на клітини різних злоякісних пухлин людини. В даний час вже отримані штучно синтезовані мага-Ніни і розглядається можливість їх використання в якості лікарських засобів. Ще одним кандидатом на застосування в якості лікувального засобу є скваламін - стероїд з акул, що володіє обший антибіотичну активність.
ЛІМФОМІЕЛОІДНИЕ ТКАНИНИ У нижчих хребетних
Анатомічної основою для взаємодії им-муноцітов з антигеном служить лімфоміелоід-ва система, де відбувається утворення і де зберігаються лімфоцити, гранулоцити та інші клітини крові. м оміелоідние тканини риб
Міксин позбавлені як тимусу, так і селезінки. Лімфоцити у цих представників круглоротих розвиваються в лімфоїдної тканини в області зябрових щілин або в кишечнику. В інших круглоротих, міног, є примітивна селезінка і тканина, подібна кістковому мозку.
У Щелепні риб відсутні лімфоід-ний ряддіфференціровкі клітин кісткового мозку, лімфовузли та лімфоїдна тканина, асоційована з кишечником ЛТК. Однак у них добре розвинений тимус та селезінка, дифузна ЛТК і лімфоміелоідная тканину в нирках і печінці. Важлива особливість лімфомі-лоідной тканини риб полягає в тому, що в печінці «примітивних» форм присутня безліч крейди-макрофагальний центрів. У цих центрах акумулюються пігменти, такі як гемосидерин, цероїд, меланін і в особливо великій кількості ліпофусцин. Накопичення пігментів у «макрофагальний агрегатах» риб частково може бути пов'язано з високим вмістом у риб ненасичених жирних кислот, завдяки якому зберігається плинність мембран при низькій температурі, а також вони ліпіди особливо схильні до процесів перекисного окислення і освіти ліпофусцину.
Лімфоміелоідние тканини амфібій
Тимус
У дорослих особин Xenopus тимус розташований ззаду середнього вуха, безпосередньо під шкірою. Як і у більшості інших хребетних, за винятком костистих риб, він відокремлюється від глоткового епітелію вже на дуже ранніх стадіях розвитку. Тимус диференціюється на зовнішню, коркові і внутрішню, мозкову зону. Швидко проліфері-ючий лімфоцити корковою зони особливо чутливі до радіаційного впливу. Обробка тимуса Xenopus in vitro глюкокортикоїдами прискорює апоптоз його клітин. У Rana підвищення рівня кортикостероїдів-дів in vivo може викликати атрофію тимусу.
Переконливо доведено, що у пойкілотермних тварин, як і у гомойотермних, тимус продукує лімфоцити, що володіють функціями Т-клітин. У тимусі амфібій присутні також стромальні клітини інших типів, включаючи великі дендритні клітини, макрофаги, пухирчаті, дегенеруючі клітини і гранулярні клітини. У тимусі рептилій і ссавців виявлені і міоідние клітини, які можуть сприяти циркуляції тканинної рідини, а також служити джерелом факторів, що стимулюють макрофаги. Епітеліальні клітини тимуса, на ранніх стадіях розвитку експрессіруюшіе антигени МНС класу II, мабуть, беруть участь у «навчанні»
Т-клітин. У тимусі жаб присутні комплекси з стромальних клітин і ув'язнених у них тимоцитів, що нагадують клітини-«няньки». Ці комплекси можуть являти собою місця «навчання» Т-клітин. У тимусі хребетних різних видів, у тому числі амфібій, знайдені і В-клітини, хоча цей орган не служить місцем їх утворення. У тимусі жаб Rana виявлені венули з високим ендотелієм, які можуть сприяти імміграції клітин.
Селезінка
У всіх Щелепні хребетних селезінка служить головним периферичним лімфоїдним органом. Разом з «лімфовузлами» і нирками вона захоплює антиген, утримує проліферують-щие після стимуляції антигеном лімфоцити, а також вивільняє ці клітини і їх продукти в кров. У селезінці Xenopus є тимус-залежні та незалежні лімфоїдні зони. Фолікули білої пульпи містять безліч В-клітин, що виявляється при фарбуванні цій галузі моноклональних-ми антитілами до імуноглобулінів. Селезінкові Т-клітини, присутні головним чином в крайовій зоні, позбавлені поверхневих імуноглобулінів, але пов'язують анти-Т-клітинні моноклональні антитіла.