Імунологія

План

1.Клонально-селекційна теорія імунітету.

2.Етапи імунної відповіді.

3.Кооперативні взаємодії Т-, В-, А-клітин при розвитку гуморальної і клітинної відповіді. Регуляція імунної відповіді.

Основні поняття: клонально-селекційна теорія, гуморальна та клітинна імунна відповідь, антигенпрезентуюча клітина.

1. Клонально-селекційна теорія імунітету

Лімфоцитарний імунітет характеризується вибірковою клональною специфічністю реагування до даного антигену із виникненням імунологічної пам'яті. Найбільш задовільно пояснює механізми диференційованої лімфоцитарної імунної відповіді загальновизнана клонально-селекційна теорія, запропонована Франком Бернетом в 1959 році.

Специфічність антитілоутворення він постулював наступними положеннями:

1.) В ході антигеннезалежного диференціювання в центральних лімфоїдних органах із стовбурових клітин виникає велика кількість клонів лімфоцитів, які предетерміновані до синтезу антитіл однієї специфічності. Ці лімфоцити несуть на своїй поверхні відповідний антигенрозпізнаючий рецептор (АПР). Різноманіття антигенрозпізнаючих рецепторів виникає в результаті мутації генів.

2.) В ході антигензалежного диференціювання в периферичних лімфоїдних органах оптимальна кількість антигену через відповідний рецептор селективно стимулює специфічний клон лімфоїдних клітин до розмноження і диференціювання в плазматичній клітині, які синтезують антитіла тієї ж специфічності, що й антигенрозпізаючий рецептор.

3.) Велика кількість антигену елімінує відповідний клон лімфоїдних клітин, цим обумовлюється загибель в ембріональний період лімфоїдних клітин, які здатні реагувати проти власних антигенів, у випадку чого і формується природна толерантність.

Клонально-селекційна теорія Бернета найбільш оптимально пояснювала відомі імунологічні феномени:

1)імунологічна пам'ять,

2)утворення штучної толерантності,

3)клональне утворення рецепторів В-лімфоцитів і антитіл,

4)механізм природної толерантності до аутоструктур.

2. Етапи імунної відповіді

Великий успіх у вивчені механізмів імунної відповіді був пов'язаний з розробкою гібридомної техніки отримання моноклональних антитіл. Гібридомні моноклони плазматичних клітин продукують антитіла одного класу і однієї антигенної специфічності до певної структури епітопу. За допомогою МКАТ марковані певні структури імунокомпетентних клітин. Розроблена номенклатура цих структур, запропонований символ СD (claster diferenхion -- кластер диференціювання).

Розвиток імунної відповіді чи імуногенезу у вторинних лімфоцитарних органах проходить наступні етапи:

1.Розпізнавання та ініціація імунної відповіді.

2.Активація та бластна трансформація лімфоцитів.

3.Проліферація і диференціювання ефекторних і регуляторних Т- і В-лімфоцитів залежно від типу імунної відповіді.

4.Міграція клітин-клонів до місця порушення структурного та гуморального гомеостазу.

5.Ефекторні імунні реакції клітинного чи гуморального типу.

6.Регуляція імунної відповіді за швидкістю, силою та об'ємом.

3. Кооперативні взаємодії Т-, В-, А-клітин при розвитку гуморальної і клітинної відповіді. Регуляція імунної відповіді

Клітиннавзаємодіяприрозвиткуімунологічноївідповідіклітинноготипу

Активаціяклітинноїімунноївідповідіздійснюєтьсявдекількаетапів: 1) активаціяАПКклітин; 2) активаціяТх₁; 3) активаціяТ-кілерів/супресорів; 4) кілінгклітин-мішеней.

Основними антигенпрезентуючими клітинами (АПК) для Тх₁ є дендритні клітини (ДК) і активовані макрофаги (АМ). Початкова активація ДК та АМ відбувається завдяки проникненню у них екзогенного антигену шляхом опосередкованого рецепторами фагоцитозу або піноцитозу з утворенням ендосоми.

АктиваціяклітинклонуТх₁єбагатокомпонентноюподією, якаскладаєтьсязміжклітиннихконтактівтацитокіновоїрегуляції. Серед міжклітинних контактів, головною подією є подвійне розпізнання Тх₁ за допомогою клонального ТКР процесованого епітопу антигену у комплексі з молекулою ГКГ-2к на А-клітині.

Посилення адгезії та формування повного активуючого сигналу для Тх₁ здійснюється, в основному, корецепторною молекулою СD28, яка зв'язується з мембранними молекулами (лігандами) СD80/86 на АПК (активованих макрофагах, дендритних клітинах). Костимулююча активація Тх₁ через СD28 забезпечує проліферативні реакції та диференціювання цих клітин, продовження та посилення продукції ними ІЛ-2, γ-інтерферону та інших цитокінів. У ролі ТКР-активації виступає також СD2 рецептор (LFA-2) Т-лімфоцитів, лігандом якого є широко представлена на клітинах тканин молекула СD58 (LFA-3). Ця взаємодія також підсилює адгезію Тх₁ з АПК (дендритними клітинами, активованими макрофагами).

Окрім клітинних (мембранних) взаємодій між АПК та Тх₁ вирішальну роль в активації останніх (Тх₁) відіграє гуморальна (цитокінова) взаємодія. Так, завдяки попереднім міжклітинним контактам на активованих Тх₁ з'являються рецептори до цитокінів і першим серед них є рецептор до екзогенного ІЛ-1, який секретують активовані макрофаги. Зв'язок рецептора з лігандом ІЛ-1 призводить до посилення активації Тх₁ та появи на його поверхні рецептора до ІЛ-2 і γ-інтерферону, а також синтезу власних (аутокринних) ІЛ-2 і γ-інтерферону. Під впливом екзогенних (від інших клонів Тх₁) та аутокринних (ІЛ-2) Тх₁ виходять із G₀-стадії та входять у G ₁-стадію мітотичного циклу, проходять серію (3-10) мітозів, у ході яких відбувається їх диференціювання сенсибілізованого клону Тх₁ в зрілі антигенспецифічні комітовані клітини (притаманні до певного АГ).

Активація Т-кілерів (Тк)

Клітинами-мішенямидляТкєзаражені, мутантнітрансформовані (пухлинні) клітини. Об'єктами Тк також є старі клітини або непотрібний залишок власних клітин.

АГ-специфічнавзаємодіяміжТктаклітинами-мішенями (КМ) відбуваєтьсязадопомогоюТКР на Тк, який в процесі подвійного розпізнавання тестує власну молекулу ГКГ-1К і в комплексі з нею процесований епітоп АГ. Цей зв'язок (ТКР-ГКГ-1К+АГпр) посилюється (стабілізується) СD8-молекулою Тк, яка взаємодіє з константним доменом альфа-ланцюга ГКГ-1К (Сα3).

АлеякіприактиваціїзТх₁, специфічна (черезТКР) інеспецифічна (черезадгезивнітакостимулюючімембраннімолекули -- СD8, СD2) взаємодіїневикликаютьповноїактиваціїТкізвиходомїхнапроліфераціюідиференціювання. ДопоміжнуфункціювиконуютьТх₁, якічерезсинтезованіцитокіни (ІЛ-2, γ-ІФ, ФНП-α) сприяютьповнійактиваціїклонівнаївнихТк, їхвиходув G₁-стадіюмітотичногоциклузподальшоюпроліферацією3-10 разів і паралельним диференціюванням уже збільшеного клону АГ-специфічних сенсибілізованих Тк з КМ. Це супроводжується кілерними реакціями, що призводять до апоптотичної або некротичної смерті КМ, опосередкованої через СD95 (Fas), лімфотоксин-α і β (ліганди до ФНП-рецептора), через перфорини та гранзими.

Клітинні взаємодії при Т-залежних реакціях гуморального імунітету

Гуморальна Т-залежна відповідь (синтез антитіл) опосередкована В-лімфоцитами. Вона також, як і клітинна імунна відповідь, обов'язково включає активацію АПК з наступною активацією Тх₂. Але в цьому випадку в ролі АПК виступають не лише ДК і АМ, а й самі В-лімфоцити. Щільність ГКГ-2к на В-лімфоцитах дорівнює ДК та перевищує таку у макрофагів. Ця обставина дозволяє В-лімфоцитам презентувати Тх₂ процесований антиген.

Гуморальна імунна відповідь також обов'язково передбачає два види взаємодії клітин:

1)міжклітинні контакти на рівні мембранних структур;

2)гуморальні -- цитокінові сигнали у цьому клітинному мікрооточенні. Міжклітинні контакти Тх₂ і В-лімфоцитів включають послідовний ланцюг двонаправлених активацій. За допомогою імуноглобулінового рецептора з классу М (В-клітинний рецептор -- ВКР) відбувається специфічна клональна взаємодія з епітопами (АГ-детермінантами) корпускулярного (клітинного) або розчинного (фрагментами клітин) антигену. Комплекс ВКР-АГ піноцитується з утворенням ендолізосоми, у якій АГ підлягає деградації (процесується) на імуногенні фрагменти (пептиди). У цих же ендолізосомах пептиди процесованого антигену утворюють комплекси з молекулами ГКГ-2К, екзоцитуються на поверхню В-лімфоцита, у результаті чого стають доступними для розпізнавання Тх (презентація антигену). Розпізнавання Тх₂ антигенного комплексу також здійснюється клоноспецифічно. При цьому епітоп, який розпізнає на нативному антигені (наприклад, бактерії) В-лімфоцит за допомогою ВКР не ідентичний розпізнаваному Тх₂ за допомогою ТКР.

Але, як і у випадку взаємодії Тх₂ з ДК, макрофагами, зв'язок епітопа на В-лімфоциті з рецептором Тх₂ є слабким, з точки зору афінності та адгезії, тому є недостатнім для активації Тх₂ і В-лімфоцита. Посилення рецепторної афінності та адгезії взаємодіючих клітин досягається шляхом ряду взаємодій корецепторних та адгезивних молекулярних пар:

1)СD4 (Тх₂) -- з β₂ доменом ГКГ-2К-АГ-процесований (В-лімфоцит), корецепторна активуюча дія здійснюється в обох напрямках;

2)СD40L (Тх₂) -- з СD40 (В-лімфоцит), активація у бік В-лімфоцита;

3)СD28 (Тх₂) -- з СD80/86 (В-лімфоцит), корецепторна активація переважно у бік Тх₂;

4)LFA-1 (Тх₂) -- з ІСАМ-1 (В-лімфоцит), посилення адгезії в обох клітин;

5)СD2 (Тх₂) -- з СD58 (В-лімфоцит), посилення адгезії в обох клітин та альтернативна ТКР активація Тх₂.

У представленій взаємодії клітин найважливішими є контакти через молекули СD40L (Тх₂) із СD40 (В-лімфоцит). Саме через СD40 у В-клітину надходять основні сигнали на активацію, до переключення синтезу ізотипів імуноглобулінів (із ІГМ класу, наприклад, на ІГG класу), підвищення стійкості до апоптозу.

Результати двонаправленої активації наступні: Тх₂ при додатковому екзогенному цитокіновому мікрооточенні (ІЛ-4, ІЛ-10) отримують відповідні рецептори та здатність синтезу власних цитокінів (ІЛ-2, 4, 6). ІЛ-2 є індуктором проліферації Т- і В-лімфоцитів (переважно Т-лімфоцитів). ІЛ-4, який синтезується Тх₂ є основним мітогенним та диференціюючим цитокіном для В-лімфоцитів. Він діє на ранній стадії активації та проліферації, сприяє переключенню синтезу ІГЕ класу. ІЛ-6 теж є ефектором-стимулятором клітинного диференціювання В-лімфоцитів, який проявляє свою дію на пізніх стадіях їх диференціювання. Під впливом міжклітинної та цитокінової спільної активації Тх₂ і В-лімфоцити вступають у клональну проліферацію та диференціювання: Тх₂ -- у клон сенсибілізованих ефекторів, які синтезують відповідні цитокіни (ІЛ-2, 4, 6), В-лімфоцити -- в клон плазматичних клітин, які синтезують антитіла одного класу імуноглобулінів, специфічних до антигену, який започаткував клональну експансію клону В-лімфоцитів через ВКР ІГМ класу. У свою чергу, антитіла нейтралізують цей антиген і регулюють гуморальну імунну відповідь, в основному, по типу сітки Ерне -- взаємодій антитіло -- анти-антитіло.

Контрольні питання:

1.Визначте розподіл функцій при взаємодії клітин А-Т-В.

2.За яким принципом діє двосигнальна система активації лімфоцитів?

3.Назвіть ланки позитивної та негативної регуляції імунної відповіді.

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 c.

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 c.

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.