Адаптивный иммунитет. Адаптивный ответ при инфекциях

Адаптивный иммунитет

Клиническая иммунология и аллергология. Ляликов С.А. 2015

Формирование BCR и селекция В-лимфоцитов

  • Строение BCR
  • Формирование гена BCR
  • Селекция В-лимфоцитов

Формирование TCR и селекция Т-лимфоцитов. Селекция Т-лимфоцитов

Адаптивный ответ при инфекциях, вызываемых внеклеточными возбудителями

  • Пути миграции антигенпрезентирующих клеток
  • Презентация антигена
  • Активация Т-лимфоцитов
  • Регуляция дифференцировки Т-лимфоцитов
  • Функции эффекторных Т-лимфоцитов
  • Тимусзависимая активация В-лимфоцитов
  • Направление миграции активированных лимфоцитов
  • Плазматические клетки. Переключение классов антител
  • Тимуснезависимая активация В-лимфоцитов
  • Функции антител
  • Иммунологическая память

Адаптивный иммунный ответ при вирусной инфекции

Дополнительная информация. Цитокины адаптивного иммунного ответа

Антигенные свойства бактерий и вирусов постоянно изменяются благодаря мутациям. Тем не менее на новые антигены тут же начинает формироваться иммунный ответ. Очевидно, что природа не могла изначально предусмотреть ответ на все возможные варианты антигенов и заложить в геном такое разнообразие кодов антигенсвязывающих участков Т- и В-клеточных рецепторов, поскольку количество структурных генов, кодирующих белки нашего организма, ограничено (около 40 тыс.). Тем не менее в организме человека существует механизм подстройки специфичности иммунного ответа к изменчивости антигенных свойств. Понимание этого механизма позволяет увидеть логику в строении иммунной системы и взаимодействии ее клеток, а также дает возможность объяснить причины возникновения аутоиммунных заболеваний.

Как для В-лимфоцита, так и для Т-лимфоцита структурой, определяющей специфичность клетки, является рецептор, распознающий антиген. Клеточный рецептор В-лимфоцитов обозначается BCR (от англ. B-cell receptor), Т-лимфоцитов – ТСR (от англ. T-cell receptor).

Адаптивный ответ при инфекциях, вызываемых внеклеточными возбудителями

Все события ранней противоинфекционной защиты (врожденного иммунитета) осуществляются локально, в месте проникновения инфекции на протяжении первых 3–5 суток от момента инфицирования. Мобилизация факторов врожденного иммунного ответа позволяет контролировать распространение патогенов и обеспечивает сдерживание инфекции. Механизмы врожденного иммунитета всегда реализуются строго по одному сценарию. Ответ не зависит от того, встречался ли ранее организм с данной инфекцией, – участники процесса всегда работают совершенно одинаково и борьба с внедрившимся инфекционным агентом начинается немедленно путем активации комплемента, распознавания общих для многих патогенов молекулярных паттернов с помощью специальных рецепторов врожденной иммунной системы и инициализации воспалительных реакций.

Параллельно с активацией врожденного иммунитета запускаются механизмы специфической иммунной защиты, представляющие следующую линию обороны от внедрения внешних агентов – адаптивный иммунный ответ. Адаптивный (приобретенный) иммунитет отличается от врожденного иммунного ответа выраженной антигенспецифичностью гуморальных и клеточных факторов, временем, необходимым для развития ответа, интенсивностью проявлений, а также формированием иммунной памяти, обеспечивающей эффективную защиту в случае реинфекции.

Таким образом, адаптивный иммунитет неотделим от врожденного – он не может быть запущен без предварительной стимуляции через рецепторы врожденного иммунитета. Используя основные эффекторные механизмы врожденного иммунитета, адаптивный иммунитет придает им высокую избирательность и значительно повышает эффективность.

Основными участниками адаптивного иммунного ответа являются Т- и В-лимфоциты. Т-клетки обеспечивают развитие клеточного компонента, а В-лимфоциты – специфического гуморального компонента приобретенного иммунного ответа. Дендритные клетки и макрофаги являются своего рода связующим звеном между врожденным и адаптивным иммунным ответом.

Пути миграции антигенпрезентирующих клеток. Презентация антигена

Адаптивный иммунный ответ инициируется в периферических лимфоидных органах – лимфатических узлах, селезенке и лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми. Именно вторичные лимфоидные органы являются местом, где коллекционируются антигены, попадающие в организм. Патогены, проникшие в результате повреждений кожных покровов, фагоцитируются и процессируются дендритными клетками и макрофагами, так называемыми антигенпрезентирующими клетками, а затем их антигены с АПК попадают в региональные лимфатические узлы, которые после фагоцитоза мигрируют. Антигены патогенов, инфицирующих слизистые оболочки, точно также с помощью АПК доставляются в мукозальную лимфоидную ткань, такую как пейеровы бляшки, миндалины и другие лимфоидные фолликулы Lamina propria. Антигены, появляющиеся в кровотоке, улавливаются АПК селезенки. Механизмы развития иммунного ответа в лимфатических узлах и селезенке в целом не отличаются. Аналогичные процессы происходят в мукозальной лимфоидной ткани, но с некоторыми особенностями, касающимися миграции эффекторных клеток (см. главу, посвященную защитной системе слизистых оболочек и кожи).

Профессионально презентируют антигены Т-лимфоцитам три вида клеток – дендритные клетки, макрофаги и В-лимфоциты (здесь и далее в этой главе речь идет о В2-лимфоцитах). Особенности разных АПК приведены в табл. 8.

Таблица 8. Особенности антигенпрезентирующих клеток

Особенности антигенпрезентирующих клеток

Макрофаги и В-лимфоциты презентируют антигены для получения помощи от эффекторных Т-клеток. Главная цель презентации антигена дендритными клетками – активация и стимуляция дифференцировки наивных Т-клеток в эффекторные Т-лимфоциты. Нагруженные фагоцитированными антигенами ДК мигрируют с периферии в региональные лимфатические узлы. В процессе миграции они созревают, на их поверхности значительно усиливается экспрессия костимуляторных молекул CD80/CD86 (B7.1/В7.2) и молекул МНС I и II классов, в комплексе с которыми ДК могут презентировать антигены как бактерий, так и вирусов. Макрофаги – это резидентные тканевые клетки. Главная их функция – фагоцитировать погибшие клетки, а также фагоцитировать и уничтожать проникающие в организм патогены. Однако последние нередко имеют защитные механизмы и могут избегать внутриклеточного киллинга.

В этом случае макрофагу для уничтожения патогенов требуется помощь Т-хелпера. Покоящиеся макрофаги экспрессируют на своей поверхности лишь небольшое количество молекул МНС II класса и не экспрессируют молекулы CD80/CD86. Экспрессия МНС и CD80/CD86 усиливается после поглощения этими клетками патогенов. Особенностью В-лимфоцитов является то, что для презентации им требуются растворимые антигены. С помощью своих рецепторов они связывают такие антигены, интернируют комплекс антиген–BCR внутрь клетки, в везикулах комплекс процессируется, антигены связываются с молекулами МНС II класса и транспортируются на поверхность клетки. Экспрессия костимуляторных молекул CD80/CD86 на лимфоцитах изначально низкая и также индуцируется патогенами.

Мигрировавшие в лимфатические узлы АПК, располагаются в разных зонах. Дендритные клетки заселяют так называемые Т-зоны, т.е. практически весь лимфатический узел за исключением фолликулов. В-лимфоциты сосредоточиваются, главным образом, в фолликулах лимфатических узлов (В-зонах). Макрофаги могут встречаться в разных зонах лимфатического узла, но значительное их количество сосредоточено в местах наиболее вероятной встречи с инфекцией – в подкапсульной зоне и в портальной части, куда поступает лимфа непосредственно с периферии.

Активация Т-лимфоцитов

Для активации наивного Т-лимфоцита во вторичном лимфоидном органе необходимо, чтобы Т-клетка получила три сигнала.

Первый сигнал наивный Т-лимфоцит получает, когда распознает своим TCR антиген, презентированный в комплексе с молекулами МНС на АПК. Этот процесс называется праймирование Т-лимфоцитов. Наивная Т-клетка, получившая первый сигнал, активируется.

Второй сигнал Т-клетка получает в результате взаимодействия костимулирующих молекул на АПК с их лигандами на Т-клетках. Благодаря поступлению второго сигнала Т-клетка становится долгоживущей. Лимфоцит, получивший первый сигнал, но лишенный второго, обычно гибнет.

Третий сигнал обеспечивают цитокины, контролирующие конечную дифференцировку Т-клеток в разные типы эффекторных клеток. Т-лимфоцит, получивший все три сигнала, активируется, начинает дифференцироваться и пролиферировать.

В результате взаимодействия TCR наивного Т-лимфоцита со своим антигеном, презентированным АПК, молекула CD3, ассоциированная с TCR, передает сигнал о произошедшем взаимодействии в ядро клетки, вызывая экспрессию генов цитокинов – происходит активация Т-лимфоцита. Далее необходим дополнительный сигнал, возникающий в результате взаимодействия корецепторных молекул, экспрессируемых Т-лимфоцитами и АПК. Костимуляция не связана с распознаванием антигена, а лишь сопутствует этому процессу, усиливая сигнал, передаваемый от TCR в ядро клетки. Основную роль в осуществлении костимуляции отводят имеющимся на всех АПК молекулам CD80/CD86, которые взаимодействуют с молекулами CD28 на Т-лимфоцитах. Менее значимые активирующие сигналы наивные Т-лимфоциты получают в результате взаимодействия других пар корецепторных молекул, например CD27 на наивных Т-лимфоцитах с CD70 на дендритных клетках, 4-IBB на Т-клетках с 4-IBBL на активированных АПК, QX40 и QX40L и др.

Наивные Т-лимфоциты экспрессируют низкоаффинные рецепторы к ИЛ-2, представленные двумя полипептидными цепями. Получив первый и второй сигналы, активированный наивный Т-лимфоцит не погибает, начинает секретировать ИЛ-2 и синтезировать третью цепь, которая делает рецептор к ИЛ-2 высокоаффинным (CD25). Связывание ИЛ-2 с собственными CD25 инициирует дифференцировку и пролиферацию активированных Т-лимфоцитов. За один день из одной Т-клетки получается 4, а за 10 дней – 1000 новых клеток, несущих идентичные TCR.

Распознавание Т-клетками антигена в отсутствие костимуляции приводит не к активации, а к анергии либо гибели в результате апоптоза. Этот механизм имеет большое значение в предотвращении развития аутоиммунных реакций. Дело в том, что клетки периферических тканей презентируют на своей поверхности в комплексе с молекулами МНС I класса собственные антигены. Дендритные клетки также могут презентировать собственные антигены в комплексе с молекулами обоих классов МНС. Однако клетки периферических тканей не экспрессируют костимулирующие молекулы, а ДК в отсутствие микробных антигенов экспрессируют их в минимальном количестве. Поэтому потенциально аутореактивные наивные Т-клетки, которые, несмотря на центральную селекцию, все-таки попадают на периферию и распознают аутоантигены из-за отсутствия костимуляции, в конечном счете станут анергичными, погибнут или превратятся в Treg.

Второй сигнал может быть модифицирован другими костимулирующими молекулами.

Молекула ICOS (от англ. Inducible costimulator) на Т-лимфоцитах связывается со своим лигандом ICOSL на активированных АПК и так же, как и молекула СD28, может управлять пролиферацией Т-клеток. Однако ICOS в отличие от СD28 не индуцирует синтез ИЛ-2, но может активировать синтез других цитокинов, таких как ИФ-γ или ИЛ-4.

Другая молекула, которая может связываться с СD80/86 на АПК, – это CTLA-4. Она имеет в 20 раз большую силу связывания с СD80/86, чем СD28. В результате взаимодействия CTLA-4 и СD80/86 происходит подавление синтеза ИЛ-2 и пролиферативной активности Т-лимфоцитов. Активированные посредством молекулы СD28 Т-лимфоциты начинают экспрессировать большое количество CTLA-4 и становятся менее чувствительными к стимуляции АПК, чем наивные Т-клетки. Через 4–5 дней быстрой пролиферации, индуцированной ИЛ-2, Т-клетки дифференцируются в различные эффекторные Т-лимфоциты.

Наивные Т-клетки, несущие на своей поверхности молекулу CD8+, дифференцируются в CD8+цитотоксические Т-лимфоциты (Т-киллеры). Эффекторные CD8+клетки при активации секретируют TNF-α, лимфотоксин-α, ИФ-γ, а также синтезируют и накапливают в специальных гранулах особые цитотоксические вещества (гранзимы и перфорины), высвобождаемые при контакте с вирусинфицированной клеткой, презентирующей вирусные антигены в комплексе с МНС I класса. На поверхности цитотоксических Т-клеток экспрессируются эффекторные молекулы FasL, которые при взаимодействии с молекулами Fas на других клетках вызывают их апоптоз.

Наивные CD4+Т-клетки могут дифференцироваться в несколько видов эффекторных Т-лимфоцитов: Т-хелперы 1-го типа (T H 1), Т-хелперы 2-го типа (T H 2), Т-хелперы 17-го типа (T H 17), а также регуляторные Т-клетки (iTreg) и фолликулярные хелперные Т-лимфоциты (T FH ). Тип эффекторных CD4+Т-лимфоцитов определяет 3-й (цитокиновый) сигнал (табл. 9). Какой именно цитокиновый сигнал получит наивный Т-лимфоцит в процессе дифференцировки, зависит от конкретной ситуации.

Таблица 9. Влияние 3-го сигнала на формирование разных видов эффекторных СD4+Т-клеток

Влияние 3-го сигнала на формирование разных видов эффекторных СD4+Т-клеток

В отсутствии инфекции эпителиальные и дендритные клетки синтезируют в больших количествах трансформирующий фактор роста β (TGF-β, от англ. Transforming Growth Factor). В этих условиях наивные CD4+Т-клетки, распознавшие свой антиген, начинают экспрессировать транскрипционный фактор FoxP3 и становятся регуляторными Т-клетками (iTreg), характеризующимися также высоким уровнем экспрессии молекул CD25, CTLA-4 и L-селектина (обеспечивает хоминг лимфоцитов в лимфоидные органы). Регуляторные Т-клетки (CD4+CD25+FoxP3+Treg) составляют 10–15% всех CD4+клеток на периферии.

Таким образом, iTreg образуются, когда в окружающей среде присутствует TGF-β, но отсутствует ИЛ-6 и другие провоспалительные цитокины (ИЛ-12, ИЛ-8). Образовавшиеся регуляторные клетки сами начинают синтезировать TGF-β и ИЛ-10 – медиаторы, тормозящие все иммунные процессы, в том числе образование других видов эффекторных клеток, а также подавляющие активность макрофагов.

Если в организм проникает инфекция, то макрофаги и дендритные клетки фагоцитируют патогены и начинают выделять ИЛ-6, ИЛ-1 и ФНО-α. Дендритные клетки на ранних стадиях проникновения инфекции кроме провоспалительных цитокинов продолжают секретировать TGF-β (ИЛ-12 синтезируется ими на этом этапе только в небольшом количестве). Таким образом, на дифференцирующиеся Т-клетки одновременно действуют TGF-β и ИЛ-6. В результате наивные Т-клетки, распознавшие антиген, начинают экспрессировать транскрипционный фактор RORγt и становятся T H 17-лимфоцитами. Эффекторные T H 17 мигрируют из лимфатических узлов к месту проникновения инфекции и секретируют ИЛ-6, ИЛ-17 и некоторые другие цитокины. Под влиянием ИЛ-17 стромальные (фибробласты) и эпителиальные клетки окружающих тканей начинают синтезировать хемокины CXCL8 и CXCL2, привлекающие в воспалительный очаг нейтрофилы и моноциты, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, который стимулирует пролиферацию гранулоцитов и моноцитов в костном мозге, а также ИЛ-6. Кроме того, T H 17 выделяют ИЛ-22, который вместе с ИЛ-17 действует на рецепторный аппарат клеток кишечника, легких и кожи, стимулируя синтез антимикробных пептидов, тем самым усиливая защитные факторы врожденного иммунитета.

Провоспалительные цитокины, накапливающиеся в среде, подавляют продукцию TGF-β. Под влиянием ИЛ-6 из праймированных антигеном наивных Т-лимфоцитов начинают образовываться фолликулярные Т-лимфоциты (T FH ), которые выделяют ИЛ-21 и экспрессируют молекулы ICOS, необходимые для созревания В-клеток.

Таким образом, имеется определенная стадийность синтеза разных эффекторных Т-лимфоцитов. До момента инфицирования в организме синтезируются только регуляторные Т-лимфоциты. Когда в организм проникают патогены, сначала начинают образовываться Т H 17, а потом – T FH . Позднее ДК, макрофаги и некоторые другие клетки иммунной системы продуцируют цитокины, способствующие образованию либо T H 1 (ИЛ-12 и ИФ-γ), либо T H 2 (ИЛ-4) и одновременно подавляющие трансформацию наивных лимфоцитов в другие виды эффекторных Т-клеток.

Дифференцировку Т-хелперов 1-го типа индуцирует ИФ-γ, важным источником которого являются натуральные киллеры и цитотоксические CD8+Т-лимфоциты, а также ИЛ-12, продуцируемый в большом количестве дендритными клетками и макрофагами, актированными в результате фагоцитоза. Образовавшиеся эффекторные T H 1-клетки сами синтезируют большие количества ИФ-γ и LT-α, тем самым поддерживая дифференцировку наивных Т-лимфоцитов в T H 1.

ИЛ-4 является наиболее мощным триггером, индуцирующим дифференцировку праймированных антигеном наивных клеток в Т-хелперы 2-го типа. Источником ИЛ-4 могут быть эозинофилы, базофилы и тучные клетки, которые секретируют его в ответ на активацию определенными антигенами (хитином и полисахаридами, присутствующими у грибов и гельминтов, а также у насекомых и ракообразных). В присутствии ИЛ-4 CD4+Т-клетки дифференцируются в T H 2 и уже сами начинают секретировать ИЛ-4, а также ИЛ-5, ИЛ-10 и ИЛ-13.

Регуляция дифференцировки Т-лимфоцитов

Регулируют дифференцировку Т-клеток не только цитокины, секретируемые дендритными клетками, макрофагами и эпителием, но также продукты самих вновь образованных эффекторных Т-лимфоцитов. Так, iTreg секретируют TGF-β и ИЛ-10, которые угнетают образование Т H 1, Т H 2 и Т H 17, подавляют активность макрофагов и дендритных клеток, т.е. тормозят активные иммунные ответы, поддерживают покой и способствуют образованию таких же регуляторных клеток. Т H 17 секретируют ИЛ-6 и ИЛ-17, способствуя образованию клеток такой же специализации, но одновременно эти цитокины подавляют синтез TGF-β, а следовательно, и образование iTreg. ИФ-γ, выделяемый T H 1, и ИЛ-4, выделяемый T H 2, также ингибируют синтез T H 17.

ИФ-γ, выделяемый T H 1 и цитотоксическими СD8+Т-лимфоцитами, а также ИЛ-12, секретируемый дендритными клетками, ингибируют образование T H 2 и регуляторных клеток. В свою очередь, ИЛ-4 и ИЛ-10, секретируемые активированными T H 2, подавляют продукцию ИЛ-12 дендритными клетками, а значит, и образование T H 1-лимфоцитов.

Образующаяся в определенных условиях фракция эффекторных клеток выделяет цитокины, которые подавляют образование других фракций Т-клеток, но поддерживают синтез клеток своего вида.

Функции эффекторных Т-лимфоцитов

 

Эффекторные функции Т-лимфоцитов определяют секретируемые ими цитокины и экспрессируемые на их поверхности молекулы.

Регуляторные Т-клетки. Treg-лимфоциты подавляют активность всех видов Т-клеток, тем самым ограничивают иммунный ответ и помогают предотвратить развитие аутоиммунных реакций. В ходе иммунного ответа на инфекцию в норме произойдет элиминация патогенов, это приведет к прекращению секреции провоспалительных цитокинов иммунными клетками.

В условиях отсутствия в среде провоспалительных сигналов эпителий возобновит синтез TGF-β и активируется образование iTreg. Эти клетки участвуют в поддержании толерантности к собственным антигенам. Дендритные клетки постоянно фагоцитируют, а путем пиноцитоза чаще захватывают антигены собственного организма, презентируют их и мигрируют в лимфатические узлы. Здесь эти антигены могут быть распознаны наивными аутореактивными Т-клетками, проскочившими через препоны тимической селекции. Однако в отсутствие провоспалительных цитокинов в среде ДК не активируются и продуцируют только TGF-β. В результате из наивных потенциально аутореактивных Т-лимфоцитов будут образовываться только регуляторные клетки.

ТН 17-лимфоциты. Эти клетки образуются на ранней стадии инфицирования, когда борьба против проникших патогенов осуществляется с помощью средств врожденного иммунитета. Интерлейкины и хемокины, выделяемые этими клетками, привлекают к месту проникновения инфекции нейтрофилы, моноциты, усиливают синтез антимикробных пептидов эпителиальными клетками. Таким образом, благодаря Т Н 17 активируются механизмы первой линии обороны.

Фолликулярные Т-лимфоциты. Когда под влиянием провоспалительных цитокинов выработка TGF-β прекращается, из наивных клеток начинают образовываться фолликулярные

Т-лимфоциты. Их функции еще не совсем ясны. Известно, что фолликулярные клетки экспрессируют CXCR5 и рецептор к хемокину CXCL13, который продуцируется стромальными клетками фолликулов лимфатических узлов. Благодаря этим рецепторам фолликулярные Т-клетки попадают в В-зоны лимфатических узлов и участвуют в формировании фолликулов лимфатических узлов, в которых развиваются В-лимфоциты.

T FH идентифицируются, прежде всего, по локализации (в В-клеточных фолликулах), а также по экспрессии таких маркеров, как CXCR5, CD40L и ICOS. Молекулы ICOS участвуют в изменении спектра синтезируемых клеткой цитокинов. Установлено, что T FH могут секретировать интерлейкины, характерные для разных видов Т-хелперов. Секретируя ИФ-γ, они стимулируют синтез плазматическими клетками IgG 1 и IgG 3, продуцируя ИЛ-4, – синтез IgE. Таким образом, фолликулярные Т-клетки играют роль «клеток-нянек» для В-лимфоцитов: они привлекают В-лимфоциты в лимфоидные фолликулы, способствуют их размножению и дифференцировке в плазматические клетки, секретирующие высокоаффинные антитела разных классов. Т-хелперы 1-го типа. Функции T H 1 весьма многообразны, эти лимфоциты активируют фагоцитоз, убивают хронически инфицированные макрофаги, стимулируют пролиферацию различных видов клеток, участвуют в формировании воспалительного процесса.

Макрофаги фагоцитируют различные патогены и презентируют их антигены на своей поверхности в комплексе с молекулами МНС II класса. T H 1 распознают с помощью своего TCR презентированный макрофагами антиген и начинают экспрессировать молекулы CD40L и выделять ИФ-γ. В результате взаимодействия CD40L с молекулами CD40 на макрофагах, а также действия ИФ-γ бактерицидная активность макрофагов усиливается, что приводит к гибели фагоцитированных микроорганизмов. При СПИДе имеется дефицит T H 1 и в результате нарушается активация макрофагов. Это приводит к развитию смертельно опасных заболеваний, например пневмоний, вызванных оппортунистической инфекцией Pneumocystis jirovecii.

У здоровых людей эти патогены эффективно уничтожаются альвеолярными макрофагами и не вызывают развитие болезни. T H 1 играют также важную роль в борьбе с внутриклеточными бактериями, такими как возбудители туберкулеза, а также в борьбе с некоторыми простейшими (Leishmania и Toxoplasma), паразитирующими внутри клеток. Так, например, микобактерии вырабатывают вещество, препятствующее слиянию фагосомы и лизосомы, в результате чего не происходит внутриклеточного киллинга и микроорганизмы могут длительное время существовать в везикулах макрофагов, недоступные действию антител и антибиотиков. Т-хелперы 1-го типа способны уничтожать хронически инфицированные макрофаги, выделяя лимфотоксин-α (LT-α) и экспрессируя FasL. LT-α оказывает прямое цитотоксическое действие на зараженные клетки. FasL, связываясь с молекулой Fas на поверхности клеток-мишеней, вызывает их гибель. ИЛ-2, выделяемый T H 1, индуцирует пролиферацию не только хелперов, но и цитотоксических CD8+Т-клеток (Т-киллеров).

Первичный клон Т-киллеров состоит из 10–20 тыс. клеток, что, конечно, недостаточно для эффективной защиты от вирусной инфекции, при которой поражаются миллионы клеток. Поэтому необходимо, чтобы CD8+лимфоциты, распознавшие вирусные антигены на АПК, активно размножались, источником ИЛ-2 для этого являются активированные Т-хелперы 1-го типа.

T H 1 выделяют ИЛ-3 и гранулоцитарно-моноцитарный колониестимулирующий фактор GM–CSF, которые индуцируют пролиферацию макрофагов, гранулоцитов и дендритных клеток в костном мозге, тем самым увеличивая пул фагоцитов на периферии. Под действием TNF-α и LT-α, выделяемых T H 1-клетками во время воспалительного ответа, происходит активация эндотелия и усиливаются экспрессии молекул адгезии, благодаря которым становится возможной миграция лейкоцитов из кровотока в ткани. Выделяемый T H 1 хемокин CXCL2 является хемоаттрактантом для моноцитов (макрофагов) и направляет эти клетки после выхода из сосуда в очаг воспаления.

Т-хелперы 2-го типа. Т Н 2 активируют В-лимфоциты и эозинофилы и индуцируют пролиферацию этих клеток, подавляют размножение Т Н 1 и высвобождение цитокинов макрофагами, а также способствуют образованию плазматических клеток и переключению их на синтез IgE.

Тимусзависимая активация В-лимфоцитов

Активация В-лимфоцитов может осуществляться тимусзависимыми и тимуснезависимыми способами. Тимусзависимая активация В-лимфоцитов начинается с контакта BCR с антигеном и требует помощи Т-клеток хелперов, в частности Т FH, Т Н 2 и Т Н 1. В результате активированные В-клетки дифференцируются в продуцирующие антитела плазматические клетки и В-клетки памяти.

Антигенспецифичный B-клеточный рецептор связывается со своим растворимым антигеном белковой природы, в результате рецепторассоциированные молекулы Igα и Igβ (аналогичные по функции молекуле CD3 Т-клеточного рецептора) передают активирующий сигнал в ядро клетки. Этот сигнал вызывает интернирование комплекса антиген–ВCR внутрь В-лимфоцита, где антиген подвергается протеасомному расщеплению, а его фрагменты в комплексе с МНС II класса презентируются на поверхности клетки. Для того чтобы В-лимфоцит активировался и начался процесс пролиферации и дифференцировки в плазматические клетки и клетки памяти, ему необходимо получить так же, как и Т-лимфоциту, несколько сигналов. Первый сигнал В-лимфоцит получает, когда его BCR связывается с антигеном, второй – в результате взаимодействия костимулирующих молекул CD40 на В-лимфоците и CD40L на Т-клетке.

Второй сигнал, необходимый для активации В-лимфоцита, возможен только том случае, если TCR Т-хелпера 2-го типа распознает антиген, презентированный В-клеткой в комплексе с молекулами МНС II класса. Только тогда Т-клетка активируется, начнет продуцировать интерлейкины (ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-6) и экспрессировать молекулу CD40L. Дополнительными костимуляторами, инициирующими активацию В-клеток, являются молекула CD30L на Т-клетке и CD30 на В-лимфоците. Взаимодействие костимуляторных молекул и Т-клеточного рецептора с комплексом антиген–МНС приводит к формированию на этом участке тесного контакта между взаимодействующими Т- и В-лимфоцитами, так называемого иммунного синапса. В образовании иммунного синапса принимают участие также молекулы адгезии LFA-1 на Т-лимфоците и ICAM на В-лимфоците, расположенные рядом с костимуляторными молекулами. В результате взаимодействия поверхностных молекул цитоскелет Т-клетки переориентируется в направлении сформированного синапса, благодаря чему Т-клетка будет секретировать свои цитокины только в ограниченное пространство иммунного синапса. Цитокины, выделяемые эффекторными Т-клетками, обеспечивают 3-й сигнал, необходимый для пролиферации и дифференцировки В-клетки в плазматическую клетку или клетку памяти. Основную роль в активации В-лимфоцитов играет ИЛ-4, который кроме Т Н 2 может секретировать фолликулярные Т-клетки (T FH ), находящиеся в фолликулах лимфатических узлов. ИЛ-5 и ИЛ-6 необходимы на более поздних стадиях дифференцировки В-лимфоцитов.

Формирование иммунного синапса, ограничивающего действие цитокинов только взаимодействующими клетками, а также необходимость получения всех трех сигналов В-лимфоцитом предупреждают активацию и размножение аутореактивных клонов В-лимфоцитов (Т-лимфоциты проходят более жесткую селекцию, чем В-клетки).

Ранее полагали, что основной фракцией Т-хелперов, активирующих В-лимфоциты, являются T H 2, поскольку они секретируют ИЛ-4 и экспрессируют CD40L. В настоящее время считается, что именно фолликулярные Т-клетки, даже в большей степени, чем T H 2 или T H 1, помогают В-лимфоцитам в дифференцировке и синтезе высокоаффинных антител в лимфоидных фолликулах. Дело в том, что T FH, как и T H 2 или T H 1, экспрессируют необходимые для активации костимуляторные молекулы CD40L и секретируют цитокины, характерные как T H 2, так и T H 1, в зависимости от ситуации, что позволяет этим клеткам не только активировать пролиферацию В-клеток, но и переключать класс синтезируемых антител.

Направление миграции активированных лимфоцитов

Активация лимфоцитов происходит во вторичных лимфоидных органах (прежде всего, в лимфатических узлах и селезенке), которые имеют определенную организацию с отдельными зонами для В- и Т-лимфоцитов. В лимфоидных фолликулах (В-зоне) располагаются В-лимфоциты, фолликулярные дендритные клетки и фолликулярные Т-хелперы. В Т-зоне находятся Т-клетки и интердигитальные дендритные клетки. В обеих зонах в небольшом количестве встречаются макрофаги и стромальные клетки, необходимые для формирования иммунного ответа. Взаимодействие Т- и В-лимфоцитов происходит в краевой зоне – на границе фолликулов и Т-зоны.

Циркулирующие в крови наивные В-клетки несут на своей поверхности рецептор СХСR5. Его лигандом является хемокин CXCL13, секретируемый стромальными и фолликулярными дендритными клетками фолликулярных зон лимфатических узлов. Благодаря этим хемокинам В-лимфоцит попадает из циркуляции именно в В-зоны лимфатических узлов. Миграцию наивных Т-лимфоцитов из кровотока во вторичные лимфоидные органы активируют хемокины CCL21, CCL19 и CCL18, синтезируемые интердигитальными дендритными и стромальными клетками тимусзависимой зоны (Т-зоны) лимфатических узлов, а также клетками высокого эндотелия. Т-клетки распознают эти хемокины с помощью экспрессируемого на их поверхности рецептора CCR7 и поэтому попадают в Т-зоны. Наивная В-клетка после встречи с антигеном, презентированным макрофагами или фолликулярными дендритными клетками В-зон, теряет СХСR5, но начинает экспрессировать CCR7, лигандами для которого являются хемокины, выделяемые в Т-зоне лимфатического узла, – в результате праймированные антигеном В-клетки мигрируют на границу фолликулярной зоны и Т-зоны.

Одновременно в Т-зоне наивные Т-лимфоциты, активированные антигеном, презентирующим интердигитальные ДК, начинают пролиферировать и дифференцироваться, утрачивают рецептор CCR7, но приобретают СХСR5. Часть активированных Т-клеток дифференцируется в эффекторные Т-лимфоциты и покидает лимфатический узел, часть – в T FH, которые мигрируют в направлении фолликулов на границу Т-зоны и фолликулярной зоны.

На границе двух зон T FH имеют возможность встретиться с активированными В-лимфоцитами, несущими на поверхности антигены в комплексе с МНС II класса, распознать свой антиген и индуцировать презентирующую его В-клетку к пролиферации и дифференцировке в плазматическую. Часть этих дифференцирующихся В-лимфоцитов и плазматических клеток, секретирующих антитела, передвигаются в зону медуллярных шнуров (medullary cords) – место, где собирается лимфа перед выходом из лимфатического органа, и формируют там первичные фокусы. Плазматические клетки первичных фокусов секретируют специфичные для проникшей инфекции иммуноглобулины, но только класса M, благодаря чему уже на ранних стадиях обеспечивают защиту от проникшей инфекции. Однако эти клетки живут относительно недолго и функционируют только в течение нескольких дней.

Другая часть пролиферирующих В-лимфоцитов вместе с ассоциированными с ними Т-клетками мигрируют в противоположном направлении (в первичные лимфоидные фолликулы) и формируют в них зародышевые (герминативные) центры.

Большая часть клеток в зародышевых центрах – В-лимфоциты, трансформирующиеся в плазмоциты, доля Т-лимфоцитов не превышает 10%. Лимфоидные фолликулы, в которых есть зародышевые центры, называются вторичными лимфоидными фолликулами. В герминативных центрах В-лимфоциты дифференцируются в В-клетки памяти и плазматические клетки, секретирующие высокоаффинные антитела. Герминативные центры увеличиваются в размерах до тех пор, пока реализуется иммунный ответ против конкретной инфекции. После элиминации инфекционного агента эти центры исчезают. Часть плазматических клеток из функционирующих зародышевых центров покидают лимфатический узел с эфферентной лимфой и мигрируют в костный мозг. Здесь они получают необходимые для выживания сигналы от стромальных клеток костного мозга и становятся долгоживущими. Именно эти плазматические клетки являются источником высокоаффинных антител преимущественно класса G, которые поддерживают стабильный уровень антител в сыворотке крови. В-клетки, активированные в герминативных центрах слизистых оболочек, секретируют преимущественно IgA и, как правило, остаются в пределах лимфоидной ткани слизистых оболочек.

Клетки памяти также образуются в зародышевых центрах лимфатических узлов. Они живут очень долго, экспрессируют поверхностные иммуноглобулины, но не секретируют антител до новой встречи со своим антигеном.

Плазматические клетки. Переключение классов антител

Плазматические клетки представляют собой конечную стадию дифференцировки В-лимфоцитов и имеют короткий период жизни (3–5 дней). Основная функция этих клеток – синтез и секреция антител, специфичных одному определенному антигену. Переключение плазматических клеток с синтеза одного класса антител на другой происходит под влиянием цитокинов (табл. 10).

Таблица 10. Влияние цитокинов на класс секретируемых антител

Влияние цитокинов на класс секретируемых антител

В норме плазматические клетки в отсутствие инфекции под влиянием TGF-β продуцируют преимущественно IgA. В самом начале инфекционного процесса В-лимфоциты (прежде всего, В1-лимфоциты) начинают продуцировать IgM. Когда появляются Т-хелперы 2-го типа, под влиянием ИЛ-4 угнетается продукция IgM, а плазматические клетки начинают секретировать преимущественно IgE и в меньшем количестве – IgG 1 и IgG 4 . Образовавшиеся Т-хелперы 1-го типа и Т-киллеры выделяют ИФ-γ, который подавляет синтез IgM и IgE, но стимулирует образование IgG 1 и IgG3.

По мере элиминации инфекционных агентов значительно уменьшается количество активированных Т- и В-лимфоцитов. В результате снижается образование ИФ-γ, ИЛ-4 и нарастает концентрация TGF-β, который, в свою очередь, подавляет продукцию IgM, IgG 1,3,4 и IgE, но стимулирует синтез IgA и в меньшей степени – IgG 2 . Восстанавливается покой, иммунный ответ на проникшие патогены завершается. В отсутствие антигенов новые плазматические клетки не образуются, иммуноглобулины не синтезируются, а уже имеющиеся постепенно распадаются. IgМ, IgЕ, IgА, IgG 4, IgG 2 имеют короткую жизнь (период их полувыведения составляет от 2 до 5 суток). Однако даже у клинически здорового человека в крови можно определить IgM в концентрации 1–2 г/л и IgA – 2–4 г/л. Наличие этих антител – свидетельство того, что поступление антигенов и невидимая борьба с ними идет постоянно.

Тимуснезависимая активация В-лимфоцитов

Тимусзависимая (ТЗ) активация В-лимфоцитов, как уже было сказано, реализуется с обязательным участием Т-лимфоцитов. Однако бактериальные полисахариды, ЛПС и ДНК, могут индуцировать продукцию антител В-лимфоцитами без помощи Т-хелперов. Такой способ активации носит название тимуснезависимой (ТНЗ) активации В-лимфоцитов. Тимуснезависимые антигены бывают двух видов и активируют они В-клетки двумя разными механизмами (табл. 11).

Тимуснезависимая активация В-лимфоцитов 1-го типа.

К тимуснезависимым антигенам 1-го типа относят ЛПС и бактериальную ДНК, которые способны активировать TLRs В-лимфоцитов. Количество TLRs на В-лимфоцитах изначально небольшое, но значительно увеличивается после связывания BCR с антигеном. Таким образом, первый сигнал, необходимый для ТНЗ активации В-лимфоцита возникает при взаимодействии BCR и антигена. Первый сигнал индуцирует экспрессию TLRs и тем самым усиливает второй сигнал, который поступает от TLRs после связывания ими ЛПС или бактериальной ДНК.

Таблица 11. Свойства тимусзависимых и тимуснезависимых антигенов 1-го (ТНЗ-1) и 2-го (ТНЗ-2) типов

Свойства тимусзависимых и тимуснезависимых антигенов 1-го (ТНЗ-1) и 2-го (ТНЗ-2) типов

При низкой концентрации ТНЗ-1 активируются только специфичные данному антигену В-клетки – в результате секретируются антитела, строго специфичные данному ТНЗ антигену. Такой вид ответа может быть особенно важен на раннем этапе инфицирования, поскольку для развития ТЗ ответа необходимо время для праймирования и синтеза эффекторных Т-хелперов.

При высокой концентрации ТНЗ-1 активация В-клеток может быть индуцирована даже при отсутствии связывания антигена с BCR, только за счет активации TLRs. В этом случае утрачивается специфичность ответа, активируются все подряд В-клетки, иными словами происходит поликлональная активация В-лимфоцитов, в результате синтезируются антитела против самых различных антигенов. Это может привести к повышению титра аутоантител.

Тимуснезависимая активация В-лимфоцитов 2-го типа. К тимуснезависимым антигенам 2-го типа относят бактериальные капсульные полисахариды. Ответ на некоторые ТНЗ-2 осуществляют преимущественно В 1 -лимфоциты (CD5+В-лимфоциты).

Повторяющиеся эпитопы полисахаридов могут взаимодействовать одновременно с очень многими BCR на поверхности В-лимфоцита. Это приводит к возникновению сигнала достаточно большой силы, в результате которого В-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и начинает вырабатывать иммуноглобулины, но только класса М. В том случае, если полисахариды связываются еще и с рецепторами на дендритных клетках, например с СD1, эти ДК активируются, начнут секретировать цитокины, в результате чего В-лимфоцит, получив цитокиновый сигнал, сможет переключиться на синтез иммуноглобулинов и других классов. Концентрация полисахаридных антигенов также имеет большое значение. В случае слишком низкой их концентрации активация В-клеток будет невозможна, а в случае слишком большой концентрации разовьется нечувствительность В-лимфоцитов к сигналу (анергия).

Тимуснезависимые антигены 2-го типа играют большую роль в защите против бактерий, имеющих капсулу (например, Streptococcus pneumoniae и Haemophilus infl uenzae). Благодаря своей капсуле такие бактерии не могут эффективно фагоцитироваться, а следовательно, не будет формироваться Т-клеточный ответ на бактериальные антигены, так как фагоциты не смогут их презентировать Т-клеткам. Однако в результате ТНЗ ответа на полисахариды этих бактерий будет синтезироваться IgM.

Тимуснезависимые антигены 2-го типа могут активировать только праймированные В-лимфоциты, в то время как ТНЗ-1 – как праймированные, так и наивные В-клетки. У детей первых лет жизни большинство В-клеток является наивными, поэтому дети этого возраста не могут эффективно синтезировать антитела против полисахаридных антигенов, и в результате в большей степени, чем взрослые, подвержены заболеваниям, вызываемым капсульными бактериями.

Следует также отметить, что ТНЗ активация В-лимфоцитов не сопровождается образованием клеток памяти, поскольку для этих процессов необходима помощь антигенспецифичных Т-хелперов.

Функции антител

Главным итогом адаптивного иммунного ответа являются продукция высокоспецифичных антител и формирование иммунологической памяти.

Антителам принадлежит важная роль в развитии гуморального иммунного ответа против микроорганизмов и их токсинов, находящихся во внеклеточной среде. В организме человека секретируется пять классов антител, которые имеют разную функциональную специализацию (табл. 12).

Таблица 12. Свойства иммуноглобулинов различных классов

Свойства иммуноглобулинов различных классов

IgМ – первый класс иммуноглобулинов, продуцируемый В-клеткой после ее активации. Большинство В-клеток несет на своей поверхности именно этот иммуноглобулин. Иммуноглобулины класса G начинают синтезироваться в процессе адаптивного иммунного ответа. Подавляющее большинство антител в сыворотке относится именно к классу IgG. В зависимости от вида тяжелой цепи (γ1, γ2, γ3, γ4), входящей в состав иммуноглобулина, IgG относится к одному из четырех подклассов – соответственно IgG 1, IgG 2, IgG 3, IgG 4 . Среди этих подклассов доминирующей фракцией и классическим представителем класса являются IgG 1 . Иммуноглобулины класса А – основные иммуноглобулины секретов слизистых и основные факторы их специфической защиты. Количество IgA, синтезируемое ежедневно, больше, чем количество всех других классов антител вместе взятых. Иммуноглобулины класса Е в сыворотке имеют относительно низкую концентрацию. Большинство этих антител адсорбировано на поверхности тучных клеток, моноцитов и эозинофилов. Иммуноглобулины класса D расположены только на поверхности незрелых В-лимфоцитов. Зрелые В-клетки их не продуцируют. Основные функции антител – нейтрализация патогенов и их токсинов, опсонизация микроорганизмов и активация системы комплемента.

Нейтрализация патогенов и их токсинов. Антитела способны нейтрализовать находящиеся в экстрацеллюлярном пространстве микроорганизмы (бактерии и вирусы во внеклеточную фазу их существования), а также токсины путем специфического связывания с ними. Это препятствует как распространению инфекции, так и проникновению микроорганизмов и токсинов в клетки.

Практически все классы антител, за исключением IgE и IgD, обладают способностью нейтрализовать патогены и токсины. Но для IgG 2, IgG 4 и IgA со слабовыраженной способностью к активации комплемента нейтрализация микроорганизмов является основной функцией. Стоит отметить, что среди всех иммуноглобулинов только секреторные IgA могут противостоять протеолитическим ферментам желудочно-кишечного тракта. Благодаря этому они эффективно осуществляют иммобилизацию паразитов или микроорганизмов в просвете ЖКТ, что приводит к ограничению возможности микроорганизмов преодолеть тканевый барьер и ослаблению связи паразитов со слизистой оболочкой, вызывает их эвакуацию из просвета кишечника. Иммуноглобулины класса А – главные гуморальные защитники слизистых оболочек.

Когда с антигенами микроорганизмов связываются IgG 3 или IgG 1, обладающие выраженной способностью к взаимодействию с комплементом и с Fc-рецепторами эффекторных клеток, связывание и нейтрализация могут служить поводом к другим более радикальным эффекторным механизмам, приводящим к элиминации носителей этих антигенов.

Опсонизация. Связывание антител с поверхностными антигенами микроорганизмов – опсонизация, которая является мощным активатором фагоцитоза. Антитела покрывают поверхность патогенов, а их свободные Fc-фрагменты легко распознаются Fc-рецепторами фагоцитов (макрофагов, нейтрофилов, дендритных клеток). Опсонизация микроорганизмов – основная функция IgG 1 и IgG 3 . Кроме того, иммуноглобулины этих подклассов армируют натуральные киллеры. В норме натуральные киллеры не атакуют бактерии, они уничтожают клетки, инфицированные вирусами, или опухолевые клетки. Но в том случае, если бактериальная клетка опсонизирована IgG 1 или IgG 3, то NK, связываясь своими рецепторами FcγRIII (СD16) с Fc-фрагментами антител, активизируется и убивает микроорганизмы.

Активация комплемента. После фиксации антител на микробной клетке активация комплемента по классическому пути обеспечивает гибель патогенов в результате формирования мембраноатакующего комплекса, разрушающего оболочку микробной клетки, или в результате активации фагоцитоза. Некоторые белки системы комплемента являются опсонинами и распознаются рецепторами к компонентам комплемента, экспрессированным на фагоцитах, другие белки СК являются хемоаттрактантами для фагоцитов.

Самый мощный активатор СК – IgM, несколько слабее активируют комплемент по классическому пути IgG 3 и IgG 1 . Однако IgG 1 секретируется в количествах, намного превышающих количество IgM. На долю IgG 1 приходится более 50% общего содержания сывороточных иммуноглобулинов, поэтому в целом вклад Ig подкласса G 1 в процесс активации комплемента достаточно значим. Антитела IgG 4 и IgA обладают очень низкой комплементактивирующей активностью, антитела класса Е не способны активировать комплемент.

Иммуноглобулины Е и D существенно отличаются по своим свойствам от антител остальных классов. Основной функцией IgE является сенсибилизация тучных клеток, что играет важную роль в защите против гельминтов и некоторых паразитарных инфекций. Назначение IgD до сих пор остается неясным.

Иммунологическая память

Второе важное свойство адаптивного иммунитета – это образование клеток памяти (CD4+, CD8+ и В-лимфоцитов), которые обеспечивают быстрый и эффективный ответ при реинфекции. Как было описано выше, спустя некоторое время после запуска адаптивного иммунного ответа на инвазию патогена количество активных В- и Т-лимфоцитов, специфичных к антигенам данного инфекционного агента, существенно увеличивается. Из числа всех вновь образованных В-лимфоцитов часть дифференцируется в короткоживущие плазматические клетки, благодаря которым в крови создается высокий титр специфических долгоживущих IgG. Оставшиеся В-лимфоциты становятся клетками памяти. Часть Т-лимфоцитов новой генерации подвергается апоптозу после реализации своей функции, остальные Т-клетки становятся клетками памяти.

Клетки памяти имеют большую продолжительность жизни, что обеспечивает длительное сохранение иммунитета к возбудителям перенесенных инфекционных заболеваний. Точно неизвестно, сколько они живут, но предполагается, что способность вырабатывать антитела против антигена, с которым встречались эти клетки, сохраняется в течение 60 лет.

Из локальных герминативных центров образовавшиеся клетки памяти поступают в рециркуляцию и постепенно расселяются по периферическим лимфоидным органам. Если первичный клон лимфоцитов, специфичных к конкретному антигену, был очень небольшим и составлял всего 10–20 тыс. клеток, то в итоге адаптивного иммунного ответа количество специфических для данного вида инфекции Т- и В-лимфоцитов (клеток памяти) будет исчисляться уже не тысячами, а миллионами (до 108) клеток. Представлены они будут во всех лимфоидных органах организма. При этом количество клонов клеток памяти существенно меньше (103), чем число клонов наивных клеток.

Широкая распространенность клеток памяти в организме и их большое количество способствуют быстрому распознаванию инфекционных агентов и активной мобилизации факторов специфической иммунной защиты при повторном инфицировании (вторичный иммунный ответ). Если темп и интенсивность IgM-ответа примерно одинакова при первом и повторных контактах с антигеном, то вторичный IgG-ответ характеризуется значительно более высоким темпом нарастания титра антител, более длительной фазой их секреции, а также большей аффинностью синтезируемых иммуноглобулинов, по сравнению с первичным IgG-ответом.

Во вторичном ответе источником антител являются В-клетки памяти, уже переключившиеся с IgM на синтез высокоаффинных антител других классов. Причем сами В-клетки памяти имеют высокоаффинные BCR, активно экспрессируют костимулирующие молекулы и молекулы MHC II класса, обеспечивая эффективное взаимодействие В-лим фоцитов с Т-клетками даже при низких концентрациях антигена. Благодаря этому активация В-лимфоцитов, и в целом запуск механизмов адаптивного иммунитета, начинается раньше, чем при первой встрече с данной инфекцией. Таким образом, при повторной встрече с инфекционными агентами IgG немедленно начнет связываться с антигенами и активировать комплемент по классическому пути, вследствие этого очень быстро включатся механизмы врожденного иммунитета. Специфичных к данному антигену клеток памяти достаточно много, поэтому процесс размножения активированных лимфоцитов, занимающий при первой встрече недели, существенно сократится. Продукция специфичных для данной инфекции IgG в достаточно высоком титре начнется уже через 3–5 дней, что будет способствовать быстрой и эффективной элиминации возбудителя. Свойство иммунной системы быстро и с большей эффективностью отвечать на повторное внедрение инфекционного агента является основой профилактической вакцинации.

Однако при отсутствии повторного контакта с возбудителем титр специфичного IgG будет постепенно снижаться, Т- и В-клетки памяти в случае отсутствия повторных контактов с возбудителем также будут подвергаться апоптозу и постепенно их количество уменьшится. Следовательно, если речь идет о редкой инфекции, с которой человек не встречается постоянно, то через какое-то время после первого контакта адаптивный иммунитет к ней угаснет. Именно поэтому многие прививки требуют ревакцинации. В том же случае, если организм человека постоянно обновляет антигенный запас, происходит что-то вроде естественной ревакцинации. Так, например, вспышки коревой инфекции в популяции возникают периодически, поэтому имея повторные контакты с антигеном, человек в ревакцинации против кори не нуждается.

Адаптивный иммунный ответ при вирусной инфекции

Инфицированная вирусом клетка, выделяя ИФ-α, привлекает к себе не только клетки врожденной иммунной системы – макрофаги и натуральные киллеры, но также Т-лимфоцитыкиллеры (цитотоксические CD8+Т-клетки). Т-киллеры посредством своих антигенспецифичных TCR распознают вирусные антигены, презентированные на инфицированной клетке в комплексе с молекулами МНС I класса. Механизм Т-клеточного цитолиза имеет отличия от цитотоксичности, вызванной натуральными киллерами. Т-киллер уничтожает клетку-мишень только после связывания TCR со специфичным антигеном на клетке-мишени. При взаимодействии TCR с антигеном, между CD8+лимфоцитом и пораженной клеткой формируется иммунный синапс. В микрополость между взаимодействующими клетками путем экзоцитоза из CD8+клеток секретируются молекулы мономерного перфорина и гранзимов. Перфорин встраивается в мембрану клетки-мишени и, полимеризуясь, формирует пору, через которую в клетку-мишень поступают молекулы гранзимов. Гранзимы, в свою очередь, запускают процесс апоптоза инфицированной клетки. В отличие от цитолиза, вызываемого NK, который сводится к действию перфорина и гранзимов, при Т-клеточном цитолизе в реакцию вовлекаются дополнительный механизм индукции апоптоза посредством активации Fas-рецептора клетки-мишени Fas-лигандом Т-киллера. Праймированные антигеном цитотоксические Т-лимфоциты также начинают секретировать ИФ-γ и LT-α. Главный эффекторный цитокин, секретируемый Т-киллерами, ИФ-γ способен блокировать репликацию вирусов и даже приводить к элиминации вирусов в инфицированной клетке без ее гибели. Кроме того, ИФ-γ, как и LТ-α, активирует макрофаги, фагоцитирующие погибшие инфицированные клетки.

Однако при первой встрече с каждым видом вирусов организм не обеспечен достаточным количеством цитотоксических Т-клеток первичного клона, специфичных антигенам данного вида. Поэтому при первичном инфицировании Т-киллеры не могут обеспечить контроль над всеми инфицированными клетками. Более того, специфичных антител, которые могли бы нейтрализовать вирусы на внеклеточной стадии инфицирования, при первой встрече с инфекцией еще нет, а поэтому вирусы могут достаточно безнаказанно циркулировать во внеклеточном пространстве, инфицируя новые клетки. Фактором, индуцирующим пролиферацию СD8+клеток после распознавания антигена, является ИЛ-2, главным источником которого служат Т-хелперы 1-го типа.

Как уже упоминалось, пораженные вирусом погибшие клетки фагоцитируются макрофагами и ДК. В результате эти клетки начинают презентировать на своей поверхности вирусные антигены в комплексе с молекулами MHC I и II классов. СD4+Т-клетки распознают антигены, презентированные в комплексе с MHC II класса, и превращаются (в среде с повышенным содержанием интерферона) в Т-хелперы 1-го типа, продуцирующие ИЛ-2 и ИФ-γ. Под влиянием ИЛ-2 начинают пролиферировать как сами T H 1, так и Т-киллеры, распознавшие антиген комплексе с молекулами MHC I класса. ИФ-γ, секретируемый T H 1, способствует дополнительной активации Т-киллеров, а также макрофагов и NK, усиливает экспрессию молекул гистосовместимости на поверхности клеток-мишеней, что еще более активирует презентацию вирусного антигена, а также обеспечивает резистентность здоровых клеток к инфицированию внутриклеточным патогенами. Активированные макрофаги и ДК секретируют ИЛ-12, который вместе с ИФ-γ индуцирует образование из наивных Т-клеток T H 1, а также стимулирует синтез ИФ-γ Т-киллерами.

Параллельно с процессами активации и пролиферации Т-лимфоцитов начинает вырабатываться специфический гуморальный иммунитет. В-лимфоциты своими иммуноглобулиновыми рецепторами связываются с эпитопами поверхностных вирусных протеинов, втягивают внутрь клетки вирусные частицы вместе с BCR, расщепляют этот комплекс на отдельные пептиды и презентируют их с молекулами МНС II класса на поверхности. T H 2 распознают вирусные антигены и помогают В-клеткам активироваться, начать процессы пролиферации и дифференцировки. Часть вновь образованных В-лимфоцитов превращается в плазматические клетки, секретирующие антитела к поверхностным вирусным протеинам, остальные становятся клетками памяти. Плазматические клетки в среде, богатой интерфероном, начинают продуцировать иммуноглобулины класса G, специфичные данному вирусному антигену. Через 3–6 недель титр специфичных к данной инфекции IgG в крови будет уже достаточно высокий, чтобы препятствовать внеклеточному распространению вирусов. К этому времени существенно увеличится количество Т-киллеров и Т-хелперов, специфичных к антигенам данного возбудителя и способных эффективно элиминировать зараженные клетки, что также будет препятствовать развитию инфекционного процесса.

Заключение

Адаптивный иммунный ответ инициируется, когда наивные Т-клетки распознают специфический антиген на поверхности антигенпрезентирующих клеток, экспрессирующих также костимулирующие молекулы B7.1 и В7.2. В большинстве случаев антигенпрезентирующие клетки, ответственные за активацию наивных Т-лимфоцитов и индукцию их клональной экспансии, представляют собой конвенциональные дендритные клетки (кДК). Эти дендритные клетки на периферии встречаются с патогенами, захватывают их, активируются и мигрируют в региональные лимфатические узлы.

В лимфатических узлах кДК становятся активаторами наивных Т-клеток. Плазмоцитарные дендритные клетки способствуют быстрому реагированию на вирусную инфекцию благодаря продукции интерферонов 1-го типа. Активированные Т-клетки продуцируют ИЛ-2, который стимулирует их пролиферацию. Другие цитокиновые сигналы индуцируют дифференцировку нескольких типов Т-клеток. CD4+Т-клетки могут стать эффекторными и стимулировать фагоцитоз, а так же поддерживать вос паление (T H 1), обеспечивать противопаразитарную защиту и барьерную функцию слизистой оболочки (T Н 2) или острые воспа лительные ответы (T H 17), помогать В-клеткам (T FH ). Таким образом, эффекторные Т-клетки контролируют практически все известные механизмы адаптивного иммунного ответа. Кроме того, образуются CD4+регуляторные лимфоциты, контролирующие и лимитирующие иммунные реакции, подавляя Т-клеточную активность. CD8+цитотоксические лимфоциты убивают клетки, инфицированные цитозольными патогенами.

Эффективный адаптивный иммунный ответ приводит к формированию защитного иммунитета: наработке эффекторных клеток и молекул и созданию иммунологической памяти. Иммунологическая память – это способность эффективно реагировать на патогенные микроорганизмы, повторно попадающие в организм. Искусственная индукция иммунологической памяти с помощью вакцинации является самым выдающимся достижением иммунологии в области медицины.

А Вам помог наш сайт? Мы будем рады если Вы оставите несколько хороших слов о нас.
Категории
Рекомендации
Можно выбрать
Интересное
А знаете ли вы, что нажав сочетание клавиш Ctrl+F - можно воспользоваться поиском по сайту?
X
Copyrights © 2015: FARMF.RU - тесты, лекции, обзоры
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru

Пожалуйста поддержите наш сайт.

Скроее всего Вы знаете, что Google приостановил монетизацию сайтов в РФ. Для поддержки нашего сайта пожалуйста используйте VPN соединение из любой страны кроме РФ. Нам важна Ваша помощь для продолжения публикации новых лекций и статей.