Стволовая гемопоэтическая клетка, мигрирующая в тдемус, превращается (дифференцируется) под влиянием тимического микроокружения в Т-лимфоцит. Цель дифференцировки: 1) обучить распознаванию чужеродного материала, попавшего в организм, и его разрушению (т. е. осуществлению киллинг-эффекта); 2) создать толерантность по отношению к собственным (self) антигенам. Тимус играет главную роль в этих процессах, поскольку является тем органом, где происходит ан- тигеннезависимая дифференцировка Т-клеток и создание (генерирование) чрезвычайно разнообразного набора (репертуара) антиген-рас - познающих Т-клеточных рецепторов.
Вначале стволовая гемопоэтическая клетка попадает в корковую зону тимуса и превращается в ранний предшественник Т-лимфоцити. Фенотип этой клетки следующий: ТАГРР-альфа, бета +, CD3+ CD4-, CD8-, т. е. характеризуется наличием Т-клеточного распознающего рецептора, в составе которого имеются альфа- и бета-цепи, CD3 структура, но отсутствуют молекулы CD4 и CD8.
Далее, здесь же в корковой зоне тимуса, под влиянием тимического микроокружения, гормонов тимуса и, особенно, ИЛ-7 ранний предшественник Т-лимфоцита превращается в незрелый Т-лимфоцит, фенотип которого следующий: ТАГРР-альфа, бета +, CD3 + , CD4+, CD8 + . Набор таких мембранных структур говорит о том, что данная клетка способна: 1) распознать любой антиген с помощью ТАГРР-альфа, бета; 2) после распознавания передать сигнал внутрь клетки для ее активации с помощью CD3 структуры; 3) превратиться как в CD4+ (хелпер), так и в CD8+ (киллер) клетки при развитии эффекторного звена иммунного ответа.
На следующем этапе дифференцировки незрелый предшественник Т-лимфоцита переходит в мозговое вещество тимуса, где завершается тимический этап созревания. При этом происходят два важнейших события: 1) индуцируется толерантность к аутоантигенам; таким образом минимизируется возможность развития аутоиммунного заболевания; 2) происходит разделение Т-лимфоцитов на две субпопуляции: CD4+CD8- (хелперы) и CD4-CD8+ (киллеры) (не нужно забывать, что на их мембране сохраняются молекулы ТАГРР-альфа, бета и CD3). Этот этап также реализуется при важном участии ИЛ-7.
Покидая тимус, зрелые покоящиеся Т-лимфоциты, которые находятся в G(O) стадии клеточного цикла, расселяются в Т-зоны периферических лимфоидных органов. Такие Т-лимфоциты характеризуется следующими свойствами: 1) способностью распознавать чужеродные антигены, которые презентируются ему в виде пептида с помощью молекул ГКГ класса I и класса II, и развивать эфферентную часть иммунного ответа; 2) неспособностью распознавать большинство аутологичных антигенов, как в растворимой форме, так и в виде молекул на мембране клеток. Это главное препятствие на пути к развитию аутоиммунного ответа.
Часть Т-лимфоцитов, покидающих тимус, все же способна распознавать аутоантигены, однако такие Т-лимфоциты (и В-лимфоциты) либо подвергаются делеции (разрушению) в периферических органах, либо находятся в состоянии анергии (неспособности к активации и реализации эфферентной части иммунного ответа).
Т-Лимфоциты-хелперы (CD4+ клетки) представлены тремя субпопуляциями: т. н. нулевыми Т-хелперами (ТхО), которые дифференцируются в Т-хелперы 1-го типа (Тх1) и 2-го типа (Тх2). В этой дифференцировке основную роль играют ИЛ-12, ИЛ-2, гамма-интерферон, ИЛ-10, ИЛ-4, ИЛ-5.
Т-Лимфоцит-хелпер (CD4+ клетка) участвует в распознавании антигенного пептида, который презентируется с помощью молекул ГКГ класса II. В этом случае для активации Т-лимфоцита необходим дополнительный, костимуляционный, сигнал. Он. воспринимается специальной молекулой - CD28-, имеющейся на поверхности Т-хелпе- ра. Для передачи костимуляционного сигнала также есть специальная молекула - CD80, расположенная на мембране АПК. Если GD4+ Т- лимфоцит не получает костимуляционного сигнала, то наступает либо анергия Т-клетки, либо ее апоптоз (программированная смерть). Следует учитывать, что некоторые цитотоксические Т-лимфоциты также имеют на мембране молекулу CD4.
Т-Лимфоциты-киллеры (CD8+ клетки) участвуют в распознавании антигенного пептида, который презентируется с помощью молекул ГКГ класса I. В альфа-3-домене ГКГ класса I имеется специальное место (сайт) для связывания с молекулой CD8. Цитоплазматическая часть молекулы CD8 связана с тирозинкиназой (р56 (lck)). Связывание молекулы CD8, имеющейся на распознающей CD8+ клетке, является дополнительным, костимуляционным, сигналом, приводящим к активации CD8+ Т-клеток и превращению (дифференцировке) в цитотоксический Т-лимфоцит. Следует помнить, что основным активационным сигналом в любом Т-клеточном распознавании является контакт между ТАГРР и пептидом.
Как уже упоминалось, при взаимодействии CD4+ клетки и молекул ГКГ класса II АПК необходим дополнительный, костимуляционный, сигнал, который реализуется взаимодействием молекул CD28 (Т-клетка) и CD80 (АПК). При этом происходит взаимодействие еще нескольких адгезивных молекул, которые усиливают активацию клеток: 1) ICAM-1 (АПК) и LFA-1 (Т-клетка), в результате чего усиливается продукция ИЛ-1, гамма-интерферона и ОНФ; 2) LFA-3 (АПК) и CD2 (Т-клетка). CD2 известен как рецептор к эритроцитам барана, наличие которого на мембране Т-лимфоцита используется для постановки метода розеткообразования и подсчета, таким образом, количества Т-лимфоцитов. Его связывание с LFA-3 играет вспомогательную роль для реализации функций при связывании пары молекул LFA-1/ICAM-1.
Процесс дифференцировки В-лимфоцитов в костном мозгу состоит из ряда этапов (ранняя и поздняя про-В-клетка, пре-В-клетка, незрелая и зрелая В-клетка), включающих на их протяжении реанжировку генов цепей иммуноглобулинов (Ig), формирующих В-клеточный рецептор (BCR - В cell receptor) с коэкспрессией на клеточной мембране его двух типов - IgM и IgD; активацию генов, обеспечивающих мембранную экспрессию ряда молекулярных структур, необходимых для эффективного прохождения внутриклеточного сигнала от взаимодействующего с антигеном рецептора к ядру клетки; активацию генов для экспрессии на мембране их продуктов, обеспечивающих возможность взаимодействия В-лимфоцитов с молекулярными структурами других клеток (CD40, CD45, МНС-II, ИЛ-2R, ИЛ-7R), включая корецепторные молекулы CD19, CD20, CD21; развитие толерантности (ареактивности) к антигенам собственных тканей. Выселяющиеся из костного мозга зрелые В-лимфоциты мигрируют в лимфоидные фолликулы периферических органов системы иммунитета, где происходит их окончательное дозревание, завершающееся установлением ареактивности к антигенам собственного организма.
На стадии про-В клетки содержат нерекомбинированную (зародышевую) ДНК, иммуноглобулиновые молекулы не экспрессируют, но имеют на мембране маркерные антигены - CD43, CD19 и CD10. Помимо этого, на про-В-клетках экспрессируются рецептор (CD117) для фактора стволовых клеток SCF (Stem cell factor), рецептор для ИЛ-7 и рецептор для фактора клеток стромы SDF (Stromal cell-derived factor). Эти структуры усиливают митотическую активность и поддерживают пролиферацию предшественников В-клеток. Поздние про-В-клетки несут также белковые продукты генов, активирующих процесс рекомбинации - RAG (Recombination-activating genes), и терминальную дезоксинуклеотидилтрансферазу - TdT (Terminal deoxynucleotidyl transferase) - ключевые ферменты, участвующие в процессе формирования множественности антигенраспознающих структур В-лимфоцитов и иммуноглобулиновых молекул. На стадии про-В начинаются процессы рекомбинации генных сегментов тяжелой цепи Ig.
На следующей пре-В-стадии завершается рекомбинация генов тяжелых цепей Ig и наблюдается экспрессия на клеточной мембране пре-В-рецептора, включающего тяжелую μ-цепь Ig, два полипептида - CD79a (Igα) и CD79b (Igβ), необходимые для передачи внутриклеточного сигнала, а также два нековалентно связанных полипептида, образующих суррогатную легкую цепь. Пpe-В-клетки экспрессируют также ряд молекул адгезии, в частности VLA-4 (Very late activation antigen 4 - очень поздний активационный антиген), удерживающих их в костном мозгу в течение необходимого для дифференцировки времени, несут на мембране маркеры B220lo и антиген CD43.
Подобно реанжировке генов тяжелых цепей μ, на поздней стадии пре-В-клеток происходит реанжировка генов легких цепей. Вначале реанжируются гены к-цепей, затем цепей λ. В результате развивающегося процесса аллельного исключения (Allelic exclusion) каждый отдельный В-лимфоцит несет только цепь к или только цепь
На стадии незрелых В-клеток после интенсивной пролиферации и накопления массы клеток заканчивается реанжировка генов легких цепей Ig, завершающаяся экспрессией на незрелых В-клетках Аг-распознающего рецептора (BCR), состоящего из легкой цепи (к или λ), тяжелой цепи (μ) и двух цепей Ig (Igα и Igβ). На этой стадии В-клетки утрачивают антиген CD43, в качестве маркера стадии выступает мембранный IgMlo, происходит редактирование рецептора, клетки подвергаются негативной селекции (делеции). Стадия незрелых В-клеток является важным этапом в созревании В-лимфоцитов и в установлении толерантности к АГ собственного организма. В этот период на этапе экспрессии BCR, но до появления на мембране IgD, происходит «выбраковка» клеток, способных с высокой степенью аффинности связывать антигены, имеющиеся на территории костного мозга, и активироваться под их влиянием. Такие клетки элиминируются в результате развития их апоптотической гибели. Такой механизм установления ареактивности к «своему» называют клональной делецией (Clonal deletion), т.е. уничтожением клона клеток, реагирующих на собственные антигены.
Процессы элиминации аутореактивных клеточных клонов продолжают функционировать и на территории периферических лимфоидных тканей, как на уровне незрелых (экспрессируют BCR, но не несут IgD), так и на уровне зрелых В-клеток. В этих случаях связывание АГ-распознающего рецептора незрелых В-лимфоцитов с растворимым антигеном или зрелых В-клеток с большими дозами растворимого АГ сопровождается анергией. Клетка апоптотической гибели не подвергается, но прохождение активирующего сигнала в клетку блокируется и клетка под влиянием антигена не активируется. Однако в случае связывания незрелой В-клеткой больших доз антигена в периферических лимфоидных тканях, как и на территории костного мозга, развиваются процессы клональной делеции. Среди незрелых В-лимфоцитов как костного мозга, так и периферических лимфоидных тканей, возможен и иной механизм отмены реактивности с собственными антигенами. В небольшом числе случаев связывание IgM в составе BCR с антигеном приводит к «редакции» рецептора, т.е. к индукции процесса новой реанжировки генов, в результате которой формируется структура, не способная взаимодействовать с АГ собственного организма. Такие клетки не подвергаются апоптозу и функционируют в защитных реакциях организма. В целом, в результате процессов позитивной и негативной селекции формируются клеточные формы, толерантные к антигенам собственного организма и способные активироваться под влиянием чужеродных антигенов.
Завершение В-лимфопоэза характеризуется экспрессией IgM, а затем и IgD и эмиграцией зрелых В-лимфоцитов из костного мозга, зрелые В-клетки приобретают способность к активации (пролиферации и дифференцировке). Маркерами стадии зрелых В-клеток служат мембранные молекулы IgD, IgM и CD23.
Проведенные расчеты показывают, что в костном мозгу мышей ежедневно вступает в митоз 30-40 млн клеток. Из них больше половины (примерно 2/3) подвергается «выбраковке» и апоптотической гибели. В результате эмиграции выживших клеток ежедневно обновляется 5-10% (по некоторым оценкам 3-25%) общего числа В-клеток. Эти клетки плохо рециркулируют, вне фолликулов их продолжительность жизни не превышает 3-х дней, в фолликулах - от 3-8 нед. до нескольких месяцев. В течение этого периода времени возможны 3 исхода - клетка активируется антигеном и дифференцируется в продуцента антител, клетка подвергается антигенной стимуляции и функционирует в качестве В-клетки памяти, клетка антигеном не активируется и подвергается апоптотической гибели. Содержание В-клеток в периферической крови разных видов животных и человека, в сравнении с содержанием в крови Т-лимфоцитов, показано в табл. 1.3. Каждый В-лимфоцит несет на мембране примерно 10- молекул BCR.
Тимоциты дифференцируются из общей клетки-предшественника, которая ещё вне тимуса экспрессирует такие мембранные маркёры как CD7, CD2, CD34 и цитоплазматическую форму CD3.
Коммитированная к дифференцировке в Т-лимфоцит клетка-предшественник мигрирует из костного мозга в субкапсулярную зону коры тимуса, где примерно в течение 1 нед происходит медленная пролиферация клеток. На тимоцитах появляются новые мембранные молекулы CD44 и CD25.
Затем клетки перемещаются несколько вглубь коры тимуса, молекулы CD44 и CD25 исчезают с их мембраны. В этой стадии начинается перестройка В-, y- b-цепей TCR. Если гены y- и b-цепей успевают продуктивно (т.е. без сдвига рамки считывания) перестроиться раньше, чем гены B-цепи, то лимфоцит дифференцируется далее как Туb. В противном случае происходит экспрессия B-цепи на мембране в комплексе с рТа (инвариантной суррогатной цепью, заменяющей на этом этапе настоящую а-цепь) и CD3.
Это служит сигналом к прекращению перестройки генов у- и 8-цепей. Клетки начинают пролиферировать и экспрессировать одновременно CD4 и CD8 (дважды позитивные тимоциты). При этом накапливается масса клеток с уже готовой B-цепью, но с ещё не перестроенными генами а-цепи, что вносит свой вклад в разнообразие а-B-гетеродимеров.
На следующем этапе клетки перестают делиться и начинают перестраивать Va-гены, причём несколько раз в течение 3-4 сут. Перестройка генов a-цепи приводит к необратимой делеции b-локуса, расположенного между сегментами генов а-цепи.
Происходит экспрессия TCR с каждым новым вариантом а-цепи, и отбор (селекция) тимоцитов по силе связывания с комплексом «пептид-МНС» на мембранах эпителиальных клеток тимуса.
♦ Позитивная селекция: погибают тимоциты, не связавшие ни одного из доступных комплексов «пептид-МНС». В результате позитивной селекции в тимусе погибает около 90% тимоцитов.
♦ Негативная селекция уничтожает клоны тимоцитов, связывающих комплексы «пептид-МНС» со слишком высокой аффинностью.
Негативная селекция элиминирует от 10 до 70% клеток, прошедших позитивную селекцию.
♦ Тимоциты, связавшие какой-либо из комплексов «пептид-МНС» с правильной (т.е. средней по силе) аффинностью, получают сигнал на выживание и продолжают дифференцировку.
На короткое время с мембраны тимоцитов исчезают обе корецепторные молекулы, а затем экспрессируется одна из них. тимоциты, распознавшие пептид в комплексе с MHC-I, экспрессируют корецептор CD8, а с MHC-II - корецептор CD4. Соответственно, на периферию выходят (в соотношении около 2:1) Т-лимфоциты двух типов: CD8+ (или Т8) и CD4+ (или Т4), функции которых в предстоящих иммунных ответах различны.
♦ CD8+ Т-лимфоциты выполняют функции цитотоксических Т-лимфоцитов (ЦТЛ), или «перфорин-гранзимовых киллеров». Своим «клеточным телом» они непосредственно убивают клетки, на мембране которых они распознали Аг.- CD4+ Т-лимфоциты. Функциональная специализация иммунных CD4+ Т-лимфоцитов более разнообразна. Из них могут развиться перфорин-гранзимовые цитотоксические Т-лимфоциты - CD4+ ЦТЛ (в частности, такие Т-лимфоциты обнаружены в значительных количествах в коже больных с синдромом Лайелла).
По-видимому, существенная часть CD4+ Т-лимфоцитов в процессе развития иммунного ответа становится Т-хелперами - «профессиональными» продуцентами цитокинов, «нанимающими» для разрушения повреждённых патогеном тканей другие клетки-исполнители, - Иммунное отклонение. Изменение терминальной дифференцировки иммунных CD4+ Т-лимфоцитов в сторону преобладания той или иной субпопуляции в процессе развития иммунного ответа называют иммунным отклонением.
Субпопуляции Т-хелперов
С конца 80-х годов XX века было принято выделять две субпопуляции Т-хелперов (в зависимости от того, какой набор цитокинов они продуцируют) - Thl и Th2. В несколько преобразованном варианте эта концепция (несмотря на значительную её условность) «прижилась» среди иммунологов и врачей, и её продолжают использовать, выделяя следующие виды Т4-лимфоцитов:
ThO - Т4-лимфоциты на ранних стадиях развития иммунногоответа, они продуцируют только ИЛ-2 (митоген для всех лимфоцитов);
Thl - дифференцированная субпопуляция иммунных Т4-лимфоци тов, специализирующаяся на продукции ИФНу (менеджер осуществляемого активированными макрофагами иммунного воспаления в виде гиперчувствительности замедленного типа - ГЗТ);
Th2 - дифференцированная субпопуляция иммунных Т4-лимфоцитов, специализирующаяся на продукции ИЛ-4 и его "дублёра" ИЛ-13 (менеджер иммунного ответа с преобладанием продукци IgE и зависящих от него вариантов иммунного воспаления);
Th3 - иммунные Т4-лимфоциты на более поздних стадиях развития иммунного ответа, переключившиеся на продукцию трансформирующего фактора роста (ТФРр) - ингибитора пролиферации лимфоцитов;
Т.
- Т4-регуляторы, продуценты иммуносупрессорных цитокинов - ИЛ-10 (ингибитора активности макрофагов и Thl) и ТФРВ. Возможно также, что на мембране Тг экспрессированы индукторы апоптоза активированных и отработавших лимфоцитов - FasL (Fas-лиганд) и др.
В последующем стало известно, что каждый зрелый иммунный Т4-лимфоцит в каждый момент времени продуцирует только один цитокин (лишь в редких случаях, возможно, два), поэтому в настоящее время большинство авторов предлагают говорить не о разных субпопуляциях иммунных Т4-лимфоцитов, а о разных типах иммунного ответа.
Типы иммунного ответа. Иммунный ответ типа I
Свойства. Доминируют ИФНу и активированные макрофаги. Со стороны Т-лимфоцитов такому ответу способствуют не только CD4+ Thl, но и другие продуценты ИФНу - СD8+-лимфоциты и NK.
Биологические эффекты ИФНу, направлены на уничтожение клеток, инфицированных изнутри: - прямой противовирусный эффект на уровне ферментов нуклеиновых кислот (2"-5"-олигоаденилатсинтетаза и др.); о сильная стимуляция макрофагов, соответственно повышенный синтез токсичных продуктов макрофагов; - стимуляция NK. - ИФНу поддерживает переключение синтеза иммуноглобулинов в В-лимфоцитах на IgG, что активирует фагоциты (нейтрофилы и макрофаги), т.е. Т-лимфоциты - продуценты ИФН - обеспечивают макрофагальный ицитотоксический характер иммунного воспаления повреждённых патогеном тканей.
Патогистология. Иммунное воспаление типа I - это очаги ГЗТ, гранулемы и им подобные изменения в тканях.
Иммунный ответ типа II
Характеристика. Иммунный ответ типа II - ответ, управляемый другими цитокинами (например ИЛ-4). Продуценты ИЛ-4: CD4+ Th2, «нулевые» (CD4-/CD8-) Т-лимфоциты, тучные клетки.
♦ ТИ2-лимфоциты поддерживают переключение синтеза изотипов иммуноглобулинов в В-лимфоцитах на IgE, IgG4 и IgA. Клетки-партнёры для этих изотипов - тучные клетки, базофилы и эозинофилы. При их активации развиваются воспалительные процессы с выраженным вазоактивным компонентом и экссудацией или характерное эозинофильное воспаление.
♦ За исключением патологических случаев IgE-зависимых аллергических реакций, иммунный ответ типа II принято рассматривать как противовоспалительный.
Примеры иммунного воспаления. Патологические процессы с превалированием иммунного воспаления типа I (Thl) или II (Th2) перечислены ниже.
♦ Thl (I) (макрофагальное воспаление - ГЗТ, гранулемы): тиреоидит Хасимото; офтальмопатия; сахарный диабет типа I; рассеянный склероз; ревматоидный артрит; гастрит (Helicobacter pylori)-, боррелиоз Лайма; хронический гепатит С; острое отторжение аллотрансплантата; острая болезнь «трансплантат против хозяина»; саркоидоз; апластическая анемия; привычные аборты.
Th2 (II) (ТЬ2-зависящее воспаление - экссудативное, эозинофильное и др.): корь, синдром Оменна, атопические заболевания; хроническая болезнь «трансплантат против хозяина»; аллергический кератоконъюнктивит.
Лимфоциты Туб и тимуснезависимые антигены
99% Т-лимфоцитов, проходящих лимфопоэз в тимусе, - это Та(3; менее 1% - Туб. Последние в большинстве своём дифференцируются экстратимически, в первую очередь в слизистых оболочках ЖКТ. Среди всех Т-лимфоцитов организма их доля оценивается от 10 до 50%. В эмбриогенезе Туб появляются раньше, чем Тар.
Ту8 не экспрессируют CD4. Молекула CD8 экспрессирована на части Туб, но не в виде ap-гетеродимера, как на CD8+ Тар, а в виде гомодимера из двух а-цепей. Функции Туб: продуценты цитокинов и/или цитотоксические Т-лимфоциты.
Антигенраспознающие свойства: TCRyб в большей степени напоминают Ig, чем TCRap , т.е. способны связывать нативные Аг независимо от классических молекул МНС - для Туб не обязателен или вовсе не нужен предварительный процессинг Аг в АПК.
Разнообразие TCRyб больше, чем TCRap и Ig, т.е. в целом Туб способны распознавать широкий спектр Аг (в основном это фосфолипидные Аг микобактерий, углеводы, белки теплового шока).
Тимуснезависимые Аг. Вещества подобной химической природы не могут быть процессированы до комплексов с молекулами MHC-I/II из-за своих химических свойств и, следовательно, не могут быть представлены для распознавания и распознаны Tap-лимфоцитами. Такие вещества называют тимуснезависимыми Аг и делят на два класса.
♦ Тимуснезависимые Аг 1-го класса (ТН-1) индуцируют поликлональную активацию В-лимфоцитов и продукцию поликлонапъных иммуноглобулинов. Эти вещества ещё называют В-клеточными митогенами. Участие Т-лимфоцитов при этом вообще не требуется.
Иммунный ответ В-лимфоцитов без участия Т-лимфоцитов характеризуется рядом свойств: AT только класса М (нет переключения классов), нет иммунологической памяти, нет «созревания» аффинности. Но у подобного ответа есть и преимущество: он развивается уже в первые 2 суток после проникновения Аг и начинает защищать организм в ранние сроки инфекции, пока тимусзависимого ответа ещё нет.
♦ Тимуснезависимые Аг 2-го класса (ТН-2): полисахариды бактериальных стенок, содержащие много повторяющихся структур. ТН-2 (в отличие от ТН-1) способны активировать только зрелые В-лимфоциты. В незрелых В-лимфоцитах повторяющиеся антигенные эпитопы индуцируют анергию или апоптоз. Именно по ТН-2 «специализируются» преимущественно В,-лимфоциты (CD5+).
Вероятно, именно в случае Аг ТН-2 имеет место взаимодействие В-лимфоцитов с Туб-лимфоцитами или/и Т-лимфоцитами ТСRaР/СD4VCD8 (дважды негативными). Обе эти разновидности Т-лимфоцитов связывают (распознают) полисахаридные Аг в комплексе с MHC-I-подобной молекулой CD1.
Весь путь развития В-лимфоцитов от полипотентной стволовой кроветворной клетки до образования синтезирующих антитела плазматических клеток и В-клеток памяти включает антигеннезависимую и антигензависимую стадиидифференцировки . Антигеннезависимая дифференцировка В-лимфоцитов происходит в костном мозге, в ее основе лежит перестройка генов иммуноглобулинов, приводящая к формированию клонов В-лимфоцитов, экспрессирующих на своей поверхности рецепторные иммуноглобулины различной специфичности. В процессе антигензависимой дифференцировки в периферических лимфоидных органах происходит активация В-лимфоцитов в результате распознавания соответствующих антигенов с помощью иммуноглобулиновых антигенраспознающих рецепторов (ВКР); их пролиферация и дифференцировка в плазматические клетки, синтезирующие антитела, и В-клетки памяти. На этой стадии происходит также реарранжировка генов иммуноглобулинов, приводящая к синтезу разных изотипов иммуноглобулинов.
Образование В-лимфоцитов начинается в эмбриогенезе и продолжается в течение всей жизни. В эмбриональном периоде В-лимфоциты образуются в желточном мешке, эмбриональной печени и в эмбриональном костном мозге. После рождения единственным источником В-лимфоцитов у млекопитающих и человека является костный мозг.
Основные этапы дифференцировки В-лимфоцитов
Схема, отражающая основные этапы дифференцировки В-лимфоцитов, представлена на рис.19.
Рисунок 19. Основные этапы дифференцировки В-лимфоцитов
· СКК – стволовая кроветворная клетка костного мозга;
· ЛСК – лимфоидная стволовая клетка (общий предшественник лимфопоэза);
· пВ – предшественник В-лимфоцитов;
· В 0 –лимфоциты;
· В 1 – лимфоциты (наивные В-лимфоциты);
· В 2 – лимфоциты;
Родоначальником В-лимфоцитов, как и других клеток крови, является полипотентная стволовая кроветворная клетка костного мозга (СКК). Через стадию лимфоидной стволовой клетки (ЛСК) – общего предшественника всех (Т- и В-) лимфоцитов – происходит формирование предшественников В-лимфоцитов (пВ), которые затем превращаются в незрелые В 0 -лимфоциты. Эта дифференцировка происходит в костном мозге без взаимодействия с антигенами.
Предшественники В-лимфоцитов образуются из лимфоидных стволовых клеток под влиянием микроокружения костномозговых стромальных клеток. Стромальные клетки поддерживают процесс развития пВ-клеток путем прямых межклеточных взаимодействий с помощью различных молекул клеточной адгезии (VLA-4, VCAM-1 и др.), а также с помощью поверхностных молекул стромальных клеток, таких как SCF (фактор стволовых клеток). Стромальные клетки костного мозга секретируют также целый ряд цитокинов: ИЛ-3,4,6, а также ИЛ-7, который поддерживает процесс развития пВ-клеток на ранних этапах их развития.
В 0 -лимфоциты мигрируют затем через кровоток и заселяют тимуснезависимые зоны периферических лимфоидных органов. Там происходит дальнейшее созревание и дифференцировка В-лимфоцитов до стадии В 1 и В 2 и приобретение ими способности к синтезу всех классов иммуноглобулинов в ответ на поступающие в организм антигены.
В 0 -лимфоциты – это популяция иммунологически незрелых В-лимфоцитов. На их поверхности имеются только антигенраспознающие рецепторы, относящиеся к классу IgМ . Однако плотность этих рецепторов на единицу поверхности клеток очень низка, поэтому они не могут обеспечить эффективного взаимодействия с антигеном и не синтезируют IgМ в периферическую кровь. Стадия В 0 соответствует моменту формирования клонов В-лимфоцитов. Клон В-лимфоцитов – это группа В-лимфоцитов, имеющих на своей поверхности иммуноглобулиновые рецепторы одной специфичности. На стадии В 0 костномозговые В-лимфоциты проходят негативную селекцию , в результате которой аутореактивные клоны В-лимфоцитов погибают от апоптоза или подвергаются рецепторному редактированию , что лишает их иммуноглобулиновые рецепторы способности к взаимодействию с собственными антигенами. Эти процессы лежат в основе формирования центральной В-клеточной толерантности .
Незрелые В 0 -лимфоциты, которые покидают костный мозг и выходят на периферию, называются еще транзиторными В-лимфоцитами . При контакте с антигенами на периферии функционально незрелые транзиторные В-лимфоциты вступают в состояние анергии или погибают от апоптоза.
В 1 -лимфоциты – это наивные В-лимфоциты , которые еще не встречались с антигеном, они обладают довольно короткой продолжительностью жизни (от 5-6 дней до 3-4 месяцев). Если наивные В 1 -лимфоциты не встретятся с соответствующим им по специфичности антигеном, они погибают, так как не смогут стать резидентными, находящимися в лимфоидных фолликулах В 2 -лимфоцитами.
На поверхности В 1 -лимфоцитов экспрессируются одновременно IgМ и IgD одной и той же антигенной специфичности, но IgD- рецепторы на В 1 -лимфоцитах представлены в гораздо меньшей степени. Хотя IgD является характеристическим поверхностным маркером зрелых наивных В-лимфоцитов, его функция пока не выяснена, однако доказана необходимость наличия IgD для развития В-лимфоцитов и их ответа на большинство антигенов. Плотность рецепторного IgM на единицу поверхности В 1 -клеток значительно выше, чем на стадии В 0.
При встрече с соответствующим им по специфичности антигеном наивные В 1 -лимфоциты распознают его с помощью ВКР, активируются и вступают в пролиферацию с последующей дифференцировкой в плазматические клетки, синтезирующие антитела. Однако В 1 -лимфоциты могут непосредственно реагировать преимущественно на тимуснезависимые антигены синтезом IgМ. Примированные антигеном В 1 -лимфоциты – это уже полностью зрелые В-клетки, но еще не перешедшие в стадию В 2 и не ставшие резидентными фолликулярными В-лимфоцитами.
В 2 -лимфоциты (называемые еще фолликулярными В-лимфоцитами , или В-2-лимфоцитами ) образуются из примированных В 2 -лимфоцитов и находятся главным образом в фолликулах лимфоузлов и других лимфоидных органов, где контактируют с антигеном, представленным на поверхности АПК. Затем они пролиферируют, образуя зародышевые центры фолликулов и дифференцируются в плазматические клетки, синтезирующие антитела. В 2 -лимфоциты – это большая по численности популяция, состоящая из зрелых иммунокомпетентных клеток. На поверхности В 2 -лимфоцитов в высокой концентрации экспрессируется иммуноглобулин D (дифференцировочный), а также содержатся антигенраспознающие рецепторы, относящиеся ко всем классам иммуноглобулинов. В 2 -лимфоциты способны реагировать на любые антигены (как тимуcнезависимые, так и тимусзависимые) и осуществлять синтез иммуноглобулинов всех классов, что составляет основу вторичного гуморального адаптивногоиммунного ответа. Они требуют для своей активации помощи со стороны Т-хелперов, взаимодействие с которыми осуществляется в лимфоидных фолликулах как при непосредственном контакте этих клеток, так и с помощью синтезируемых Т-хелперами цитокинов (ИЛ-2, IFN-γ, ИЛ-4, ИЛ-5 и др.).
Сигналы от Т-хелперов индуцируют в фолликулярных В 2 -лимфоцитах переключение изотипов иммуноглобулинов, что обеспечивает продукцию антител с оптимальными свойствами, необходимыми для борьбы с данным антигеном. В процессе развития иммунного ответа средняя аффинность продуцируемых антител возрастает (процесс, называемый аффинным созреванием). Это происходит потому, что в процессе пролиферации отвечающего на антиген клона В-лимфоцитов в этих клетках происходят соматические гипермутации, а затем - селекция наиболее эффективно связывающих антиген вариантов (тех В-лимфоцитов, чьи ВКР обладают максимальной аффинностью к данному В-клеточному эпитопу).
В 2 -лимфоциты дифференцируются не только в плазматические клетки, синтезирующие иммуноглобулины, но из них образуются и В-клетки памяти , хранящие информацию об антигене. В-клетки памяти – это долгоживущие малые В-лимфоциты, образовавшиеся из зрелых В-клеток в результате стимуляции антигеном при участии Т-лимфоцитов. При повторном внедрении в организм этого антигена благодаря В-лимфоцитам памяти ускоряется распознавание антигена, пролиферация соответствующего клона В-лимфоцитов и осуществляется быстрый синтез большого количества специфических антител против него.
В-лимфоциты памяти в отсутствие антигена могут также превращаться в плазматические клетки и синтезировать антитела определенной специфичности, обеспечивая иммунитет. Так, на вирусы оспы, полиомиелита, кори такой процесс осуществляется практически всю жизнь, на столбнячный токсин – всего около 5 лет, на дизентерийную палочку – около 1 месяца. Проблема усиления иммуногенности и увеличения сроков иммунологической памяти является весьма важной для создания эффективных вакцин.
На стадии В 2 в результате антигензависимой дифференцировки внутри каждого клона В-лимфоцитов, реагирующего на данный антиген, поочередно , в результате переключения генов, кодирующих синтез тяжелых цепей молекул иммуноглобулинов, образуются четыре основные группы В 2 -лимфоцитов: Bm, Bg, Be, Ba , которые осуществляют соответственно синтез и секрецию IgM, IgG, IgE и IgA. Этот процесс схематически изображен на рис. 20.
Рисунок 20. Дифференцировка В2-лимфоцитов
Первой в процессе дифференцировки образуется группа В 2 -лимфоцитов, на поверхности которых имеются IgD и IgM, эти клетки будут осуществлять синтез на экспорт IgM. Затем, в результате переключения генов в процессе дифференцировки, образуется группа В 2 -лимфоцитов, содержащих на поверхности IgD и IgG, которые синтезируют IgG против данного антигена; третьей образуется группа В 2 -лимфоцитов, имеющих на поверхности IgD и IgE и синтезирующих IgE; и, наконец, четвертой - В 2 -лимфоциты, содержащие на поверхности IgD и IgA, они дифференцируются в плазматические клетки, синтезирующие IgA. IgD, содержащийся на поверхности В 2 -лимфоцитов, имеет только мембраносвязанную форму и на экспорт в норме практически не синтезируется, поэтому в плазме крови он содержится в следовых количествах. Механизм действия этого иммуноглобулина пока еще мало изучен, однако экспериментально показано, что его удаление с поверхности В-лимфоцитов приводит к утрате ими способности к реакции на тимусзависимые антигены.
Таким образом, при поступлении в организм любого антигена(тимуснезависимого или тимусзависимого)первым против данного антигена в процессе гуморального иммунного ответа синтезируется IgM , а затем идет синтез всех остальных классов иммуноглобулинов - IgG,IgE и IgA , что обеспечивает эффективную защиту всех органов и тканей организма.
