Імунологія

План

1.Гуморальний імунітет.

1.1.Визначення вродженої та адаптивної форми імунітету.

1.2.Класифікація гуморальних факторів вродженого імунітету.

1.3.Класичний шлях активації компонентів комплементу.

1.4.Альтернативний шлях активації компонентів комплементу.

1.5.Біологічні ефекти комплементу.

2. Конституційний вроджений недиференційований клітинний імунітет.

2.1Поняття вродженого клітинного імунітету.

2.2Система моно- і полінуклеарних фагоцитів.

2.3Натуральні кілерні клітини (НК).

2.4Натуральні кілери/Т-лімфоцити (НК/Т-л).

2.5Кілерні клітини.

Основні поняття: вроджений та адаптивний імунітет, комплемент, класичний та альтернативний шляхи активації системи комплементу, вроджений недиференційований клітинний імунітет, моноцитарно-макрофагальна система, фагоцити, натуральні кілери.

1. Гуморальний імунітет.

1.1. Визначення вродженої та адаптивної форми імунітету

Цей різновид (форму) імунітету називають неспецифічним імунітетом або взагалі неспецифічною резистентністю, маючи на увазі, що власне імунітет опосередкований тільки лімфоцитами. Проте з сучасних філогенетичних позицій дана форма імунітету вірно відображена в назві лекції -- конституційний вроджений недиференційований імунітет.

Як було вже зазначено, основна функція імунітету полягає в контролі та підтриманні гомеостазу організму відповідно його генотипу на визначеному етапі онтогенезу.

Дану функцію імунітет вирішує комплексом факторів, які прийнято об'єднувати в дві форми (різновиди):

-конституційний вроджений недиференційований імунітет;

-набутий адаптивний клональний імунітет.

Перша форма імунітету забезпечується загальною конституціє організму, тому є спадковою. Вона наявна постійно, не залежно від пошкодження структури. Реакція організму на відновлення гомеостазу здійснюється стереотипно, імунологічна пам'ять не формується.

Друга форма імунітету опосередкована Т- і В-лімфоцитами, які мають АГ-специфічні рецептори клонального типу. Репертуар АГ-специфічних клонів в процесі онтогенезу відновлюється відповідно до конкретної гомеостатичної ситуації організму, тому вона має назву адаптивного. При цій формі імунітету формується імунологічна пам'ять.

1.2. Класифікація гуморальних факторів вродженого імунітету

Класифікація факторів (компонентів) вродженого імунітету залежно від їх природи:

-механічні бар'єри шкіри та слизових;

-секрети слизових (мокротиння, слина, сльози, потожирові виділення шкіри та ін.);

-фізіологічні функції: кашель, чхання, блювання, діарея;

-фізичні фактори: електростатичні фактори, температура тіла, рН;

-нормальна мікрофлора шкіри та слизових, яка знаходиться в філогенетичному і онтогенетичному симбіозі (мутуалізмі) з макроорганізмом;

-клітинні фактори: система мононуклеарних і полінуклеарних лейкоцитів, натуральні кілери (НК), натуральні кілери (Т-лімфоцити, НК/Т-лімфоцити), кілерні клітини (К-клітини), лімфокіни;

-активовані кілерні клітини (ЛАК-клітини), дендритні клітини мігруючі (клітини Лангерганса), резидентні немігруючі (фолікулярні клітини лімфовузлів);

-гуморальні фактори прямої цитотоксичної дії: фактори системи комплементу, фактори некрозу пухлин (ФНП), бета-лізини, лейкіни, альфа-бета-інтерферони, бактеріостатини (трансферин, лактоферин), тощо;

-гуморальні фактори непрямої регуляторної дії: компоненти комплементу, гама-інтерферон, інтерлейкіни, простагландини, фібролектин, білки гострої фази, тощо;

Система комплементу

Система комплементу належить до найважливіших факторів гуморального імунітету. Вона сформувалася протягом тривалої еволюції, її окремі компоненти виявлені ще у безхребетних (кільчасті черви, членистоногі).

Комплемент (С; лат. complementum -- доповнення) являє собою функціонально пов'язану систему білків плазми, велика частина яких є проферментами. Активація системи С супроводжується каскадною ферментативною перебудовою її компонентів, в результаті чого відбувається розщеплення компонентів до активних фрагментів з утворенням комплексів із високою біологічною активністю.

Активовані компоненти С поліфункціональні: вони беруть участь в імунних реакціях, розвивають та підтримують гостру запальну реакцію, регулюють систему гомеостазу, тонус і проникність судин та інші ефекти.

Розрізняють 2 основних шляхи активації С:

1. Класичний чи специфічний імунітет.

2. Альтернативний або обхідний.

Окрім них є й інші шляхи активації С, але в основному з участю компонентів С класичного та альтернативного шляхів, в основному через С1q компонент С.

1.3. Класичний шлях активації компонентів комплементу (КК)

Класичний шлях активації КК включає 11 основних функціональних і 3 регуляторних КК.

Основні функціональні КК: С1 (q, r, s), С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9.

Регуляторні КК:

-інгібітор С1q: розчинні ( С1q І) та мембранні (М С 1qІ);

-інгібітор С-естерази (С1 І);

-фактор І, спільний для класичного і альтернативного шляхів, який пригнічує утворення С4в та С3в (С4в/С3в).

Альтернативний шлях активації КК включає 9 основних функціональних і 3 регуляторних КК.

Основні функціональні КК:

-білок Р-пропердин (лат. pro -- до, perder -- готувати до руйнування);

-фактор В;

-фактор D;

-спільні КК із класичним шляхом: С3, С5, С6, С7, С8, С9.

Регуляторні КК:

-трипсиноподібний фермент плазми;

-фактор Н;

-фактор І (спільний із класичним шляхом активації КК).

Активація КК відбувається по стадіям:

1) ініціація активації; 2) каскадне перетворення КК з проферментів в літичні ферменти з утворенням фрагментів і комплексів; 3) ефекторні біологічні реакції.

Характеристика класичного шляху активації КК

Активує систему КК по класичному шляху імунний комплекс АГ-АТ (антиген-антитіло). При цьому антитіла в цьому комплексі повинні належати до класів імуноглобулінів G (1, 2, 3) чи М. В комплексі АГ-АТ відкриваються відповідні ділянки (сайти) для компліментарного приєднання С1q. Наступні події активації КК можна показати схемою.

Імунний комплекс (ІК):

АГ-АТ+клітина-мішень → С1q → C1r C1s → IK + C1 → С4 → С4а↑ → ІК + С14в → 2 → 2в↑ → ІК + С14в2а (С3-конвертаза) → С3 → С3а↑ → IК + С14в2а3в (С5-конвертаза) → С5 → С5а↑ → IК + С14в2а3в5в → С6789 → IК +

С14в2а3в5в678(9)_n-мембранатакуючий комплекс (МАК).

1.4. Альтернативний шлях активації компонентів комплементу

Характеристика альтернативного шляху активації КК

Активаторами системи є корпускулярні антигени: віруси, бактерії, паразитичні еукаріоти і метаболіти -- мукополісахариди оболонок бактерій, декстран, інулін. Ці фактори разом із білком пропердином (Р) стабілізують С3-конвертазу альтернативного шляху -- С3вВв, яка за відсутності активаторів інактивується регуляторними факторами Н і І. Утворюється С3-конвертаза -- під впливом ферментів плазми (наприклад, трипсиноподібні ферменти з утворенням фрагменту С3в) або шляхом спонтанної активації молекулами води тіоефірного зв'язку (-SH) С3 КК з утворенням С3 (Н₂О) в присутності іонів магнію.

Активація КК по альтернативному шляху зображена на схемі:

Оболонка клітини-мішені (ОКМ) + С3в / С3 (Н₂О) → ОКМ + С3в/С3 (Н₂О) В → фактор D → Ва↑ → білок Р → ОКМ + РС3вВв (С3-конвертаза) → С3 → С3а↑ → ОКМ + РС3вВв → ОКМ + РС3в (Вв)_n → (С5-конвертаза) → С5 →С5↑ → ОКМ + РС3в (Вв)_n 5в6789-(МАК).

Регуляція процесу активації КК:

В плазмі крові і на мембранах клітин наявні кілька факторів, які регулюють активність КК та їх комплексів. На перших етапах класичного шляху активації КК бере участь мембранний інгібітор С1q (С1qІ), який блокує його зв'язування з імунним комплексом. На етапі створення ⁺С1-естерази діє її інгібітор (С1І), який пригнічує ферментативну активність комплексу завдяки його дисоціації на складові частини С1q, r, s.

С3-конвертази класичних та альтернативних шляхів інактивуються фактором І в сукупності з фактором Н. Останній приєднується до С3-конвертаз і сприяє ензиматичному розщепленню С41в та С3в на неактивні фрагменти, наприклад і С3в.

Відомі також інактиватори анафілотоксинів (С4а, С3а, С5а) шляхом ензиматичного руйнування.

1.5. Біологічні ефекти комплементу

КК, їх фрагменти та комплекси мають поліфункціональну дію. Але в лекції надані зокрема імунологічні ефекти.

1.Цитоліз еукаріотичних клітин грамнегативних бактерій за допомогою МАК, який утворює в мембрані клітини пори діаметром 8-12 нм, через які в клітину надходять іони Н⁺, Nа⁺, вода та інші сполуки ззовні.

2.Опсонізація антигенів, що сприяє їх адгезії фагоцитарними клітинами, завдяки відповідним рецепторам Fcγ R, FcμR, С3вR. Опсонізуюча активність останніх за ступенем зменшення до фрагментів С3в, С4в, С5в.

3.Активація фагоцитозу -- С1q, С3в.

4.Стимуляція активації рецепторів до С3в -- С5в.

5.Хемотоксична активність лейкоцитів С5а, С3а, С567, Вв.

6.Ініціація запалення -- С3а, С5а, С4а, через активацію мастоцитів (тучних клітин, базофілів). В патологічній ситуації вони викликають анафілотоксино-сильну алергічну реакцію.

7.Нейтралізація вірусів -- С4в, С2, С3, блокуючи їх клітинні рецептори для проникнення вірусів.

8.Регуляція імунної відповіді, стимулюючи або інгібуючи окремі стадії.

2.Конституційний вроджений недиференційований клітинний імунітет.

2.1. Поняття вродженого клітинного імунітету

Вроджений недиференційований клітинний імунітет здійснюється набором клітин, які виконують свою функцію усією клітиною шляхом її контакту зі структурою:

-система моноцитів-макрофагів;

-система полінуклеарних фагоцитів;

-натуральні кілерні клітини (НК);

-натуральні кілери/Т-лімфоцити (НК/Т-л);

-кілерні клітини.

2.2. Система моно- і полінуклеарних фагоцитів

Клітини моноцитарно-макрофагальної системи.

До даної системи відносять моноцити крові та їх похідні -- тканинні макрофаги. Моноцити диференціюються з поліпотентної стовбурної клітини локалізованої в кістковому мозку. Вони мають спільного попередника з гранулярними лейкоцитами. Потрапивши в кров'яне русло, моноцити протягом 2-3 діб циркулюють в крові, потім виходять в тканини і диференціюються у відповідні тканинні макрофаги: плеврально-перитонеальні, убіквітальні клітини сполучної тканини, зіркоподібні ретикулоендотеліоцити печінки (купферовські клітини), альвеолярні макрофаги легень, інтердигітальні клітини лімфовузлів, тимічні, кістковомозкові, остеокласти, синовіальні клітини (тип А), мікрогліоцити первинної тканини, мезангіальні клітини нирок, підтримуючі клітини яєчок (клітини Сертолі).

Тканинні макрофаги в цитоплазмі мають азурофільні гранули -- первинні лізосоми, які містять ряд ферментів: кислі гідролази, кислі фосфатази, альфа-нафтіл-естераза, кисла та інші естерази, ліпаза, катепсини, еластаза, лізоцим, катіонні білки, лактоферин. На цитоплазматичній мембрані макрофаги експресують різні рецептори, які приймають участь в процесах адгезії, ендоцитозу, сприйняття регуляторних впливів, міжклітинних взаємодій. За останні десятиріччя на фагоцитуючих клітинах виявили рецептори, які отримали назву Toll-like (Toll-подібні) або рецептори (ТLR, англ. toll -- тривожний дзвін). ТLR являють собою родину мембранних глікопротеїнів. Лігандами для ТLR є набір консервативних мікробних молекул до яких диференціює своїм активним центром ТLR. Процес завершеного фагоцитозу включає етапи: розпізнавання ліганду та активації фагоцитарної клітини, наприклад, тканинного макрофагу, хемотаксис по градієнту концентрації ліганда -- активація, прикріплення до даного ліганду (адгезія), власне фагоцитоз з утворенням фагосоми, переварювання до мономерів у вторинних лізосомах чи процесування, фрагментації поглинутих полімерів до імуногенних фрагментів, екзоцитоз перетравлених продуктів чи імуногенних фрагментів в комплексі з молекулами гістосумісності другого класу для розпізнавання Т-хелперами, синтез регуляторних цитокінів.

Усі вище зазначені стадії опосередковані набором відповідних специфічних рецептор-лігандних взаємодій по принципу компліментарності.

Виходячи з представлених стадій функціональної активності, тканинні макрофаги умовно виконують 3 основні функції:

1.Знищення чужорідного та відпрацьованого «свого».

2.Секреторна регуляторна функція.

3.Участь в адаптивному імунітеті шляхом представлення процесованого антигену Т-хелперам.

4.Знищення чужорідного та відпрацьованого «свого» -- найдавніша філогенетична функція макрофагів по захисту організмів від паразитичних організмів. Ця функція здійснюється за участю кисневозалежних і кисневонезалежних факторів біоцидної активності.

Система полінуклеарних лейкоцитів (нейтрофілів, еозинофілів, базофілів) частково охарактеризована в курсі дисциплін «Цитологія», «Гістологія». Тому їх участь у вродженому імунітеті пропонується студентам для самостійного аналізу, при якому необхідно знайти загальні і відмінні ознаки з тканинними макрофагами. В окремих лекціях ми також повернемось до їх характеристики.

Природна клітинна цитотоксичність. Вона більш асоційована з: 1) натуральними або вродженими кілерами (НК); 2) натуральними кілерами/Т-лімфоцитами (НК/Т-л); 3) К-клітинами (армовані антитілами лейкоцити).

2.3. Натуральні кілерні клітини (НК)

НК є основними лейкоцитами, які здійснюють лізис трансформованих клітин, заражених вірусами, бактеріями, найпростішими, паразитичними грибами. Окрім природного захисту, НК беруть участь в регуляції гістогенезів тканин, зокрема гемопоетичних, імуногенезів Т- і В- лімфоцитів через низку синтезованих цитокінів. Цим вони схожі за функцією з СD8+ Т-кілерами/ супресорами.

За морфологією вони являють собою великі гранулярні лімфоцити: діаметр 16-20 мкм, мають ниркоподібну форму ядра, великий показник ядерно-цитоплазматичного відношення, наявність в цитоплазмі крупних азурофільних гранул. Походять вони від загального для Т-лімфоцитів попередника (пре-Т-напівстовбурової клітини з кісткового мозку). Зрілі НК мають рецептори для цитокінів необхідних для активації і деференціювання.

На цитоплазматичній мембрані НК мають низку спільних антигенів з Т- і В-лімфоцитами, моноцитами, полінуклеарами. СD16 (FcRIII) -- низькоафінний рецептор до Fcγ фрагментів імуноглобуліну G-класу. СD56 (NKH-I) -- молекула адгезії. СD158 (а-к) -- різновиди регуляторів цитотоксичності НК.

Рецептори, що активують кілінг-ефект НК (КАР), відносять до родини імуноглобулінів, а також до родини С-лектинових рецепторів. Через ці рецептори НК впізнають та елімінують клітини-мішені, на яких відсутні або змінені маркери, характерні для здорових клітин даного організму. Основним маркером на клітині-мішені є молекули першого комплексу гістосумісності, котра у нормі експресується на поверхні усіх ядровмісних клітин і часто відсутня на трансформованих клітинах (пухлинних) чи інфікованих (вірусами чи іншими паразитами). Відсутність молекул ГКГ-1 розпізнається КАР НК, що призводить до руйнування таких клітин, шляхом некрозу або апоптозу. В процесі контакту з клітинами-мішенями (КМ) НК активується через КАР, та звільняють азурофільні угрупованні гранули і секретують регуляторні цитокіни. Гранули містять перфорин, який за структурою та механізмами дії подібний до С9 компоненту комплементу. Вони в присутності іонів Са²⁺, агрегуються, утворюючи в мембрані клітини пори, через які в цитоплазму клітини-мішені вводяться гранзими, теж компоненти гранул, які є сериновими протеазами. Вони спричиняють в клітинах-мішенях процеси апоптозу. Процеси апоптозу наводяться НК також через експресію Fas-ліганда і альфа-ФНП некрозу клітин.

Регуляція активності НК здійснюється через рецептор, який інгібує активацію НК -- кілер-інгібуючий рецептор (КІР).

2.4. Натуральні кілери/Т-лімфоцити (НК/Т-л)

Це нещодавно відкрита субпопуляції кілерних клітин, яка відіграє важливу функцію в механізмі вродженого імунітету. НК/Т-лімфоцити окрім маркерів НК (СD16, СD56, СD158, КІР і КАР-рецептори) мають клоноспецифічний γ, δ-рецептор, який розпізнає ліпідні антигени, які презентуються молекулою СD1d на поверхні дендритних клітин. Таким чином НК/Т-лімфоцити демонструють перехідний вид імунокомпетентних клітин від вродженого до адаптованого.

2.5. Кілерні клітини (К-клітини)

К-клітини приймають участь в механізмах вродженого імунітету через рецептори до Fc-фрагменту ІГG. Таким чином вони виконують антитіло-залежну цитотоксичність проти клітин-мішеней, які мають відповідний антиген. До К-клітин відноситься низка клітин вродженого імунітету: нейтрофіли, еозинофіли, моноцити, натуральні кілери, НК-Т-клітини.

Ця група клітин включає ЛАК-клітини (лімфокін-активовані кілерні клітини), кілінг яких в багато разів підвищується під впливом ІЛ-2.

Контрольні питання:

1. Визначити поняття диференційованого і недиференційованого до антигену імунітету, їх імунні фактори.

2.Знайти збіг у активації системи комплементу за класичним і альтернативним шляхами.

3.Принцип постановки реакції зв'язування комплементу.

4.Назвати С3-конвертази шляхів активації системи комплементу.

5.Що таке «титр антитіл», «титр антигену»?

6.Визначити поняття диференційованого і недиференційованого до антигену імунітету, їх імунні фактори.

7.Охарактеризуйте основні компоненти моноцитарно-макрофагальної системи.

8.Назвіть основні функції тканинних макрофагів.

9.Охарактеризуйте функціональні та морфологічні особливості НК, НК/Т-л, К-клітин.

ЛІТЕРАТУРА

Основна:

1.Імунологія : Підручник / А. Ю. Вершигора, Є. У. Пастер, Д. В. Колибо та ін.; Передм. С. Комісаренка ; за заг. ред. Є. У. Пастера. -- К. : Вища шк., 2005. -- 599 с.

2.Ройт А. Иммунология. Пер. с англ. / Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. -- М. : Мир, 2000. -- 592 с.

3.Скок М. В. Основи імунології : Курс лекцій / М. В. Скок. -- К. : Фітосоціоцентр, 2002. -- 152 с.

4.Дранник Г. Н. Клиническая иммунология и алергология : пособие для студентов, врачей-интернов, иммунологов, аллергологов, врачей лечебного профиля всех специальностей; 4-е изд., доп. / Г. Н. Дранник -- К. : 2010. -- 552 с.

Додаткова:

1.Ярилин А. А. Основы иммунологии : учебник / А. А. Ярилин. -- М. : Медицина, 1999. -- 608 с.

2.Якобисяк М. Імунологія / Якобисяк М. -- Вінниця : НОВА КНИГА, 2004. -- 672 с.

3.Хаитов Р. М. Иммунология : учебник / Хаитов Р. М., Игнатьева Г. А., Сидорович И. Г. -- М. : Медицина, 2000. -- 432 с.

4.Сапин М. Р. Иммунная система человека / Сапин М. Р., Этинген Л. Е. -- М. : Медицина, 1996. -- 304 с.

5.Иммунологические методы / под ред. Х. Фримеля. Пер. с нем. -- М. : Медицина, 1987 . -- 472 с.

6.Імунологія: навчально-методичний посібник до лабораторних занять для студентів освітньо-кваліфікаційного рівня «бакалавр» напряму підготовки «Біологія» / Фролов О. К., Копійка В. В., Федотов Є. Р., Литвиненко Р. О. - Запоріжжя: ЗНУ, 2014. - 83 с.

7.Цветной атлас клеток системы крови. Один источник и четыре составные части миелопоэза / В. М. Погорелов, Г. И. Козинец, О. А. Дягилева, Д. Д. Проценко. -- М. : Практическая Медицина, 2007. -- 176 с.

8.Карнаухов В. Н. Люминесцентный анализ клеток / В. Н. Карнаухов ; под. ред. А. Ю. Буданцева. -- Пущино : Аналитическая микроскопия, 2004. -- 131 с.