Иммунитет: клеточное звено защиты организма
Клеточные факторы врождённого иммунитета
Лейкоциты (белые кровяные тельца) часто ведут себя
подобно независимым одноклеточным организмам, и представляют
собой главное клеточное звено врождённого (гранулоциты и
макрофаги) и приобретённого (в первую очередь лимфоциты, но их
действия тесно связаны с клетками врождённой системы)
иммунитета.
К клеткам, воплощающим неспецифическую («врождённую») иммунную реакцию, относятся фагоциты (макрофаги, нейтрофилы и дендритные клетки), тучные клетки, базофилы, эозинофилы и естественные киллеры.
Эти клетки распознают и уничтожают чужеродные частицы путём фагоцитоза (заглатывания и
последующего внутриклеточного переваривания) либо, в случае
крупных чужеродных тел (например, паразитов или крупных
опухолевых клеток), путём выделения разрушительных частиц при
непосредственном контакте. Кроме того, осуществляющие
неспецифический иммунитет клетки являются важными посредниками
в процессе активации механизмов приобретённого иммунитета.
Breasthill - крем для увеличения бюста. В эффективности этого средства уже убедились тысячи наших клиенток.
Фагоциты
О
механизме поглощения макрофагами антигенов - фагоцитозе,
читайте в разделе "Механизмы"
К фагоцитам относятся такие клетки, как мононуклеарные
фагоциты (в частности — моноциты и макрофаги), дендритные
клетки и нейтрофилы.
Фагоциты способны связывать
микроорганизмы и антигены на своей поверхности, а затем
поглощать и уничтожать их. Эта функция основана на простых
механизмах распознавания, позволяющих связывать самые
разнообразные микробные продукты, и относится к проявлениям
врождённого иммунитета. С появлением специфического иммунного
ответа мононуклеарные фагоциты играют важную роль в его
механизмах путём представления антигенов T-лимфоцитам.
Нейтрофилы и макрофаги представляют собой фагоциты,
которые путешествуют по организму в поисках проникших сквозь
первичные барьеры чужеродных микроорганизмов. Нейтрофилы обычно
обнаруживаются в крови и представляют собой наиболее
многочисленную группу фагоцитов, обычно представляющую около
50%-60% общего количества циркулирующих лейкоцитов. Во время
острой фазы воспаления, в частности, в результате бактериальной
инфекции, нейтрофилы мигрируют к очагу воспаления. Этот процесс
называется хемотаксисом. Они обычно являются первыми клетками,
реагирующими на очаг инфекции. Макрофаги представляют собой
клетки многоцелевого назначения, обитающие в тканях и
производящие широкий спектр биохимических факторов, включая
ферменты, белки системы комплемента и регуляторные факторы,
например интерлейкин-1. Кроме того, макрофаги выполняют роль
уборщиков, избавляя организм от изношеных клеток и другого
мусора, а также роль антиген-презентирующих клеток,
активирующих звенья приобретённого иммунитета.
Дендритные клетки представляют собой фагоциты в тканях,
которые соприкасаются с внешней средой, то есть расположены
они, главным образом, в коже, носу, лёгких, желудке и
кишечнике. Они названы так, поскольку напоминают дендриты
нейронов наличием многочилсенных отростков, однако дендритные
клетки никоим образом не связаны с нервной системой. Дендритные
клетки служат связующим звеном между врождённым и приобретённым
иммунитетом, поскольку они представляют антиген T-клеткам,
одному из ключевых типов клеток приобретённого иммунитета.
Вспомогательные клетки
Вспомогательными клетками считаются тучные клетки, базофилы,
эозинофилы, тромбоциты. Также в иммунной защите участвуют
соматические клетки различных тканей организма. Тучные клетки
находятся в соединительной ткани и слизистых оболочках и
участвуют в регуляции воспалительной реакции. Они очень часто
связаны с аллергией и анафилаксией. Они во многом напоминают
базофилы - одну из малочисленных подгрупп зернистых лейкоцитов.
Базофилы и эозинофилы родственны нейтрофилам. Эозинофилы
секретируют биохимические медиаторы, которые участвуют в защите
от крупных многоклеточных паразитов, а также играют роль в
аллергических реакциях, например при бронхиальной астме.
Естественные киллеры (или натуральные, или нормальные, от англ.
Natural killer) представляют собой лейкоциты группы лимфоцитов,
которые атакуют и уничтожают опухолевые клетки, или
инфицированные вирусами клетки
Клеточные факторы приобретённого иммунитета
Система приобретённого иммунитета появилась в ходе эволюции низших позвоночных. Она обеспечивает
более интенсивный иммунный ответ, а также иммунологическую
память, благодаря которой каждый чужеродный микроорганизм
«запоминается» по уникальным для него антигенам.
Лимфоциты
Клетки иммунной системы, на которые возложены ключевые функции
по осуществлению приобретённого иммунитета, относятся к
лимфоцитам, которые являются подтипом лейкоцитов. Большая часть
лимфоцитов отвечает за специфический приобретённый иммунитет,
так как могут распознавать возбудителей инфекции внутри или вне
клеток, в тканях или в крови.
Основными типами лимфоцитов являются B-клетки и T-клетки,
которые происходят из плюрипотентных гемопоэтических стволовых
клеток; у взрослого человека они образуются в костном мозге, а
T-лимфоциты дополнительно проходят часть этапов дифференцировки
в тимусе. B-клетки отвечают за гуморальное звено приобретённого
иммунитета, то есть вырабатывают антитела, в то время как
T-клетки представляют собой основу клеточного звена
специфического иммунного ответа.
На этапе развития лимфоциты проходят отбор: остаются только
значимые с точки зрения защиты организма, а также те, которые
не несут угрозы собственным тканям организма. Параллельно с
этим процессом лимфоциты разделяются на группы, способные
выполнять ту или иную функцию защиты. Существуют разные виды
лимфоцитов. В частности, по морфологическим признакам их
разделяют на малые лимфоциты и большие гранулярные лимфоциты
(БГЛ). По структуре внешних рецепторов среди лимфоцитов
выделяют, в частности, B-лимфоциты и T-лимфоциты.
Как B-, так и T-клетки несут на своей поверхности рецепторные
молекулы, которые распознают специфические мишени. Рецепторы
представляют из себя как бы «зеркальный отпечаток» определённой
части чужеродной молекулы, способный присоединяться к ней
образуя ряд химических связей. При этом одна клетка может
содержать рецепторы только для одного вида антигенов.
Связь T-клеточного рецептора с молекулами главного комплекса
гистосовместимости I и II класса, презентирующей антиген
(указан красным)
T-клетки распознают чужеродные («не-свои») мишени, такие как
патогенные микроорганизмы, только после того, как антигены
(специфические молекулы чужеродного тела) будут обработаны и
презентированы в сочетании с собственной («своей»)
биомолекулой, которая называется молекулой главного комплекса
гистосовместимости (англ. main histocompatibility complex,
MHC). Среди T-клеток различают ряд подтипов, в частности,
Т-киллеры, Т-хелперы и Регуляторные Т-клетки.
T-киллеры распознают только антигены, которые объединены
с молекулами главного комплекса гистосовместимости I класса, в
то время как T-хелперы распознают только антигены,
расположенные на поверхности клеток в сочетании с молекулами
главного комплекса гистосовместимости II класса. Это различие в
презентации антигена отражает разные роли указанных двух типов
T-клеток. Другим, менее распространённым подтипом T-клеток,
являются T-клетки, которые распознают неизмененные антигены,
не связанные с рецепторами главного комплекса
гистосовместимости.
У T-лимфоцитов круг задач весьма широк. Часть из них —
регуляция приобретённого иммунитета с помощью специальных
белков (в частности, цитокинов), активация B-лимфоцитов для
образования антител, а также регуляция активации фагоцитов для
более эффективного разрушения микроорганизмов. Эту задачу
выполняет группа T-хелперов. За разрушение собственных клеток
организма путём выделения цитотоксичных факторов при
непосредственном контакте отвечают T-киллеры, которые действуют
специфически.
В отличие от T-клеток, B-клетки не нуждаются в обработке
антигена и экспрессии его на поверхности клетки. Их рецепторы к
антигену представляют собой фиксированные на поверхности
B-клетки антителоподобные белки. Каждая прошедшая
дифференцировку линия B-клеток экспрессирует уникальное только
для неё антитело, и никакое другое. Таким образом, полный набор
антигенных рецепторов всех B-клеток организма представляет все
антитела, которые организм может вырабатывать. Функция
B-лимфоцитов заключается прежде всего в выработке антител —
гуморального субстрата специфического иммунитета —, действие
которых направлено прежде всего против внеклеточно
расположенных возбудителей.
Кроме того, существуют лимфоциты, неспецифически проявляющие
цитотоксичность — естественные киллеры.
T-киллеры
T-киллеры напрямую атакуют другие клетки, несущие на своей
поверхности чужеродные или аномальные антигены.
Т-киллеры представляют собой подгруппу T-клеток, функцией
которых является разрушение собственных клеток организма,
инфицированных вирусами или другими патогенными
внутриклеточными микроорганизмами, либо клетки, которые
повреждены или неверно функционируют (например, опухолевые
клетки). Как и B-клетки, каждая конкретная линия T-клеток
распознает только один антиген. T-киллеры активируются при
соединении своим T-клеточным рецептором (ТКР) со специфическим
антигеном в комплексе с рецептором главного комплекса
гистосовместимости I класса другой клетки. Распознавание этого
комплекса рецептора гистосовместимости с антигеном
осуществляется при участии расположенного на поверхности
T-клетки вспомогательного рецептора CD8. В лабораторных
условиях T-клетки обычно выявляют именно по экспрессии CD8.
После активации T-клетка перемещается по организму в поисках
клеток, на которых белок I класса главного комплекса
гистосовместимости содержит последовательность нужного
антигена. При контакте активированной T-киллера с такими
клетками она выделяет токсины, которые образуют отверстия в
цитоплазматической мембране клеток-мишеней, в результате ионы,
вода и токсин свободно перемещаются в клетку-мишень и из неё. В
результате клетка-мишень погибает. Разрушение собственных
клеток T-киллерами важно, в частности, для предотвращения
размножения вирусов. Активация T-киллеров жестко управляется и
обычно требует очень сильного сигнала активации от комплекса
белка гистосовместимости с антигеном, либо дополнительной
активации факторами T-хелперов.
T-хелперы
Т-хелперы регулируют реакции как врожденного, так и
приобретенного иммунитета, и позволяют определять тип ответа,
который организм окажет на конкретный чужеродный материал. Эти
клетки не проявляют цитотоксичности и не участвуют в
уничтожении инфицированных клеток или непосредственно
возбудителей. Вместо этого, они управляют иммунным ответом,
направляя другие клетки на выполнение этих задач.
T-хелперы экспрессируют T-клеточные рецепторы (ТКР), которые
распознают антигены, связанные с молекулами II класса главного
комплекса гистосовместимости. Комплекс молекулы главного
комплекса гистосовместимости с антигеном также распознается
корецептором клеток-хелперов CD4, который привлекает
внутриклеточные молекулы T-клетки (например, Lck),
ответственные за активацию T-клетки. T-хелперы обладают меньшим
чувствительностью к комплексу молекулы главного комплекса
гистосовместимости и антигена, чем T-киллеры, то есть для
активации T-хелпера требуется связывание гораздо большего
количества его рецепторов (около 200–300) с комплексом молекулы
гистосовместимости и антигена, в то время как T-киллеры могут
быть активированы после связывания с одним таким комплексом.
Активация T-хелпера также требует более продолжительного
контакта с антиген-презентирующей клеткой. Активация
неактивного T-хелпера приводит к высвобождению им цитокинов,
которые оказывают влияние на активность многих видов клеток.
Цитокиновые сигналы, создаваемые T-хелперами, усиливают
бактерицидную функцию макрофагов и активность T-киллеров. Кроме
того, активация T-хелперов вызывает изменения в экспрессии
молекул на поверхности T-клетки, в частности лиганда CD40
(также известного под обозначением CD154), что создает
дополнительные стимулирующие сигналы, обычно требуемые для
активации вырабатывающих антитела B-клеток.
Дендритные клетки (Dendritic
cells (DCs)) — это гетерогенная популяция
антиген-презентирующих клеток костно-мозгового происхождения.
Морфологически дендритные клетки - крупные клетки (15-20 мкм)
круглой, овальной или полигональной формы, экцентрически
расположенным ядром, многочисленными разветвленными отростками
мембраны.
Дендритные клетки экспрессируют набор поверхностных молекул,
характерных для других антигенпредставляющих клеток:
рецепторы для компонентов клеточной стенки и нуклеиновых кислот
микроорганизмов, в том числе рецепторы к компонентам
комплемента и toll-like рецепторы;
молекулы II класа гистосовместимости (ГКС, MHC);
костимуляторные молекулы CD40, B7 1/2 (CD80, CD86), B7-DC,
B7-H1;
молекулы межклеточной адгезии (ICAM-1).
Миелоидные дендритные клетки (myeloid DCs (mDCs)) —
названы так, потому что происходят из общего миелоидного
гемопоэтического предшественника. Локализованы в различных
органах и тканях, где захватывают микроорганизмы, чужеродные
белки путем фаго- и пиноцитоза, после чего экспрессируют
антигенную детерминанту в комплексе с молекулами MHC II класса.
Затем дендритные клетки мигрируют в регионарные лимфоузлы, где
стимулирут пролиферацию и дифференцировку антигенспецифических
Т-лимфоцитов, тем самым инициируя и стимулируя иммунный ответ.
Специфическими маркерами миелоидных дендритных клеток крови
являются молекулы BDCA-1 (CD1c), BDCA-3.
Миелоидные ДК не экспрессируют маркеры других клеток иммунной
системы, таких как CD14 (моноциты, макрофаги и нейтрофилы), CD3
(Т-лимфоциты), CD19, CD20 (B-лимфоциты), CD56, CD57
(естественные киллеры), CD66b (гранулоциты). В ответ на
стимуляцию индукторами созревания, миелоидные дендритные клетки
продуцируют преимущественно цитокины Th1 спектра, включая ИЛ-6,
ИЛ-12, ФНО-альфа и ИНФ-гамма.
Плазмоцитоидные дендритные
клетки (plasmacytoid DCs (pDCs)), Эти клетки – лимфоидного
происхождения и морфологически напоминают плазматические
клетки. pDCs – основная субпопуляция ДК крови. pDCs
экспрессируют TRL-9, лигандами которого являются
CpG-олигонуклеотиды бактериальной ДНК. ПДК секретируют в
больших количествах интерфероны I типа (α и β), а также ИЛ-4 и
ИЛ-10, которые переключают дифференцировку нулевых Т-хелперов в
Т-хелперы 2 типа. К маркерам плазмацитоидных дендритных клеток
относят молекулы BDCA-2, BDCA-4.
В
последнее десятилетие дендритные клетки вызывают повышенный
интерес исследователей благодаря легкости их получения из
моноцитов периферической крови и способности эффективно
представлять антиген Т-лимфоцитам. К настоящему времени
проведено множество исследований по модуляции иммунного ответа
у больных хроническими инфекционными и онкологическими
заболеваниями с использованием праймированных антигеном
дендритных клеток.
|
|
Лейкоциты в крови |
|
Лимфоцит, компонент иммунной системы человека. |
|
Палочкоядерный нейтрофил |
|
Сегментоядерный нейтрофил
|
|
Моноцит |
|
Макрофаг |
|
Дендритная клетка |
|