Виды B-лимфоцитов. Типичные и атипичные иммунные клетки

Отлично отлаженная иммунная система здорового человека в состоянии справиться с большинством внешних и внутренних угроз. Лимфоциты – кровяные тельца, которые первыми вступают в сражение за чистоту организма. Вирусы, бактерии, грибок – ежедневная забота иммунитета. Причём функции лимфоцитов не ограничиваются обнаружением внешних врагов.

Любые повреждённые или неполноценные клетки собственных тканей так же должны быть обнаружены и уничтожены.

Функции лимфоцитов в крови человека

Основными исполнителями в работе иммунитета у человека выступают бесцветные кровяные тельца – лейкоциты. Каждая их разновидность выполняет свою функцию , важнейшая из которых отводится именно лимфоцитам. Их количество относительно других лейкоцитов в крови иногда превышает 30%. Функции лимфоцитов достаточно разнообразны и сопровождают весь иммунный процесс с начала до конца.

По сути, лимфоциты обнаруживают любые фрагменты, не соответствующие организму генетически, дают сигнал к началу сражения с чужеродными объектами, контролируют весь его ход, активно участвуют в уничтожении «врагов» и завершают бой после победы. Как добросовестная охрана, они запоминают каждого нарушителя «в лицо», что даёт организму возможность при следующей встрече действовать быстрее и эффективнее. Так у живых существ проявляется свойство, называемое иммунитетом.

Наиболее важные функции лимфоцитов :

1. Обнаружение вирусов, бактерий, других вредоносных микроорганизмов, а также любых клеток собственного тела, имеющих отклонения (старых, повреждённых, заражённых, мутировавших).
2. Сообщение иммунной системе о «вторжении» и типе антигена.
3. Непосредственное уничтожение болезнетворных микробов, выработка антител.
4. Руководство всем процессом при помощи специальных «сигнальных веществ».
5. Сворачивание активной фазы «сражения» и руководство уборкой после боя.
6. Сохранение памяти о каждом побеждённом микроорганизме для последующего быстрого распознавания.

Выработка таких солдат иммунитета происходит в красном костном мозге, они имеют разное строение и свойства. Удобнее всего различать иммунные лимфоциты по функциям в защитных механизмах:

• В-лимфоциты распознают вредоносные включения и синтезируют антитела;
• Т-лимфоциты активизируют и тормозят иммунные процессы, непосредственно уничтожают антигены;
• NK-лимфоциты выполняют функцию контроля за тканями родного организма, способны убивать мутировавшие, старые, переродившиеся клетки.

По размеру, строению отличают крупные гранулярные (NK) и малые (Т, В) лимфоциты. У каждого типа лимфоцитов есть особенности и важные функции, которые стоит рассмотреть подробней.

B-лимфоциты

К отличительным особенностям относится то, что для нормальной работы организму требуются не просто молодые лимфоциты в больших количествах, а закалённые созревшие солдаты.

Созревание и воспитание Т-клетки проходят в кишечнике, аппендиксе, миндалинах. В этих «тренировочных лагерях» молодые тельца получают специализацию для выполнения трёх важных функций :

1. «Наивные лимфоциты» ‒ молодые, не активированные кровяные тельца, не имеют опыта встреч с чужеродными веществами, а потому не обладают жёсткой специфичностью. Они способны проявить ограниченную реакцию на несколько антигенов. Активируясь после встречи с антигеном, они отправляются в селезёнку или костный мозг на повторное созревание и быстрое клонирование себе подобных. После дозревания из них очень быстро вырастают плазматические клетки, вырабатывающие антитела исключительно к данному виду возбудителя.
2. Дозревшие плазматические клетки, строго говоря, уже не лимфоциты, а фабрики по производству специфических растворимых антител. Живут они всего несколько дней, самоустраняясь сразу, как только исчезает угроза, вызвавшая защитную реакцию. Некоторые из них позже будут «законсервированы», опять станут малыми лимфоцитами с памятью об антигене.
3. Активированные В-лимфоциты, при содействии Т-лимфоцитов могут становиться хранилищами памяти о побеждённом чужеродном агенте, они живут десятилетиями, выполняют функцию передачи информации своим «потомкам», обеспечивая длительный иммунитет, ускоряя ответ организма на встречу с тем же типом агрессивного воздействия.

В-клетки очень специфичны. Каждая из них активируется только при встрече с определённым типом угрозы (штаммом вируса, видом бактерий или простейших, белком, химическим веществом). На возбудителей другой природы лимфоцит не среагирует. Таким образом, главная функция В-лимфоцитов – обеспечение гуморального иммунитета и производство антител.

T-лимфоциты

Молодые Т-тела также продуцирует костный мозг. Этот вид эритроцитов проходит самый жёсткий поэтапный отбор, который отбраковывает более 90% молодых клеток. «Воспитание» и селекция происходят в вилочковой железе (тимусе).

Обратите внимание! Тимус – орган, вступающий в фазу наибольшего развития между 10 и 15 годами, когда его масса может достигать 40 г. После 20 лет он начинает уменьшаться. У стариков, тимус весит как у младенцев, не более 13 г. Рабочие ткани железы после 50 лет замещаются жировыми и соединительными. Соответственно уменьшается количество Т-клеток, ослабевают защитные силы организма.

В результате отбора, происходящего в вилочковой железе, отсеиваются Т-лимфоциты не способные связать ни одного чужеродного агента, а также обнаружившие реакцию на белки родного организма. Остальные дозревшие тельца признаются годными и рассеиваются по телу. С кровотоком циркулирует огромное количество Т-клеток (около 70% от всех лимфоцитов), велика их концентрация в лимфоузлах, селезёнке.

Тимус покидают три вида зрелых Т-лимфоцитов:

• Т-хелперы. Помогают выполнять функции В-лимфоцитам, другим иммунным агентам. Осуществляют руководство их действиями при непосредственном контакте или отдают приказы выделяя цитокины (сигнальные вещества).
• Т-киллеры. Цитотоксические лимфоциты, которые непосредственно уничтожают неполноценные, инфицированные, опухолевые, любые видоизменённые клетки. Т-киллеры также ответственны за отторжение чужеродных тканей при имплантации.
• Т-супрессоры. Исполняют важную функцию надзора за активностью В-лимфоцитов. Затормаживают или прекращают реакции иммунного ответа, при необходимости. Их непосредственная обязанность – не допускать аутоиммунных реакций, когда защитные тела принимают свои клетки за враждебные, начиная их атаковать.

Т-лимфоциты обладают главными свойствами: регулировать скорость защитной реакции, её продолжительность, служить обязательным участником некоторых превращений и обеспечивать клеточный иммунитет.

NK-лимфоциты

В отличие от малых форм, NK-клетки (нулевые лимфоциты) крупнее и содержат гранулы, состоящие из веществ, разрушающих оболочку заражённой клетки или уничтожающих её целиком. Принцип поражения враждебных включений похож на соответствующий механизм у Т-киллеров, но обладает большей силой и не имеет выраженной специфичности.

NK-лимфоциты не проходят процедуру дозревания в лимфатической системе, способны реагировать на любые антигены и убивать такие образования, перед которыми бессильны Т-лимфоциты. За такие уникальные качества их называют «натуральными киллерами». NK-лимфоциты являются главными истребителями раковых клеток. Повышение их числа, увеличение активности – является одним из перспективных направлений развития онкологии.

Интересно ! Лимфоциты несут в себе крупные молекулы, передающие генетическую информацию по всему организму. Важная функция этих кровяных телец не ограничивается только защитой, а распространяется на регулирование восстановления, роста, дифференциации тканей.

АНТИГЕН

Антиген - любая молекула (соединения разной химической природы: пептиды, углеводы, полифосфаты, стероиды), которая потенциально может быть распознана иммунной системой организма как чужеродная («не своя»). Таким образом, антиген - молекула, несущая признаки генетически чужеродной информации. В качестве синонима применяют также термин «иммуноген», подразумевая, что иммуноген (антиген) способен вызвать ответные реакции иммунной системы, в итоге приводящие к развитию приобретённого иммунитета. Способность вызывать такие ответные реакции (т.е. образование антител и сенсибилизацию - приобретение организмом чувствительности к антигену) присуща не всей молекуле антигена, а только особой её части, которую называют антигенной детерминантой, или эпитопом. У большинства белковых антигенов такую детерминанту образует последовательность из 4-8 аминокислотных остатков, а у полисахаридных антигенов - 3-6 гексозных остатков. Число детерминант у одного вещества может быть различным. Так, у яичного альбумина их не менее 5, у дифтерийного токсина - минимум 80, у тиреоглобулина - более 40. Различают экзогенные (поступающие в организм извне) и эндогенные антигены (аутоантигены - продукты собственных клеток организма), а также антигены, вызывающие аллергические реакции, - аллергены.

АНТИТЕЛА

Антитело - особый растворимый белок с определённой биохимической структурой - иммуноглобулин, который присутствует

в сыворотке крови и других биологических жидкостях и предназначен для связывания антигена. В энциклопедическом словаре медицинских терминов указано следующее определение: антитела (анти- + тела) - глобулины сыворотки крови человека и животных, образующиеся в ответ на попадание в организм различных антигенов (принадлежащих бактериям, вирусам, белковым токсинам и др.) и специфически взаимодействующие с этими антигенами.

. Антитела связывают антиген. Существенным и уникальным свойством антител, отличающим их даже от TCR, служит их способность связывать антиген непосредственно в том виде, в каком он проникает в организм (в нативной конформации). При этом времени на предварительную метаболическую обработку антигена не требуется, поэтому антитела - очень важный фактор безотлагательной защиты организма (например, от сильных ядов, при укусах змей, скорпионов, пчёл и др.).

. Конкретное антитело синтезируется исключительно B-лимфоцитами одного клона. При дифференцировке каждый B-лимфоцит и его дочерние клетки (клон В-лимфоцитов) приобретают способность синтезировать единственный вариант антител с уникальной структурой антигенсвязывающего центра молекулы - т.е. имеет место клональность биосинтеза иммуноглобулинов .

. Множество антител. В то же время вся совокупность В-лимфоцитов организма способна синтезировать огромное разнообразие антител - около 10 6 -10 9 , однако точно установить, сколько разных антигенов потенциально способно связать одно антитело, принципиально невозможно.

. Иммуноглобулины. Все антитела - белки, имеющие глобулярную вторичную структуру, поэтому молекулы этого типа и названы иммуноглобулинами. Антитела принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов (рис. 5-1), куда входят также белки MHC, некоторые молекулы адгезии , TCR, отдельные рецепторы цитокинов [для ИЛ-1 типов I и II, ИЛ-6, M-CSF, c-kit (CD117)], рецепторы для Fc-фрагментов иммуноглобулинов (FcαR, FcγRI, FcγRII), мембранные молекулы CD3, CD4, CD8, CD80 и др.

Рис. 5-1. Структура белков суперсемейства иммуноглобулинов: а - молекула MHC-I состоит из a -цепи, внемембранная её часть связана с короткой цепью Р 2 -микроглобулина; б - молекула MHC-II состоит из двух субъединиц: более длинной a -цепи и р -цепи. Часть каждой цепи выступает над поверхностью клеточной мембраны, цепь содержит трансмембранный участок и небольшой фрагмент в цитоплазме; в - антигенсвязывающая область молекулы TCR состоит из двух цепей: a и р. Каждая цепь представлена двумя внеклеточными иммуноглобулинподобными доменами (вариабельным на NH конце и константным), стабилизированными при помощи S-S связей, и цитоплазматическим стабильным COOH-концом. SH-группа, присутствующая в цитоплазматическом фрагменте a -цепи, может взаимодействовать с мембранными или цитоплазматическими белками; г - мономер молекулы IgM, встроенный в плазматическую мембрану B-лимфоцитов, это рецептор для антигена. Разнообразие специфичностей TCR и иммуноглобулинов обеспечивается возможностью сайтспецифической рекомбинации множества различных генных сегментов, кодирующих отдельные фрагменты молекулы

ИММУНОГЛОБУЛИНЫ

Иммуноглобулины [международная аббревиатура - Ig (Immunoglobulin)] - класс структурно связанных белков, содержащих 2 вида парных полипептидных цепей: лёгкие (L, от англ. Light - лёгкий), с низкой молекулярной массой, и тяжёлые (H, от англ. Heavy - тяжёлый), с высокой молекулярной массой. Все 4 цепи соединены вместе дисульфидными связями. Принципиальная схема строения молекулы иммуноглобулина (мономер) приведена на рис. 5-2.

Рис. 5-2. Молекула иммуноглобулина: L - лёгкие цепи; H - тяжёлые цепи; V - вариабельная область; С - константная область; N-концевые области L- и Н-цепей (V-область) образуют 2 антигенсвязывающих центра - (Fab) 2 -фрагмент. Fc-фрагмент молекулы взаимодействует со своим рецептором на мембране различных типов клеток (макрофаги, нейтрофилы, тучные клетки)

Классы иммуноглобулинов

На основании структурных и антигенных признаков Н-цепей иммуноглобулины подразделяют (в порядке относительного содержания в сыворотке крови) на 5 классов: IgG (80%), IgA (15%), IgM (10%), IgD (менее 0,1%), IgE (менее 0,01%). Заглавная латинская буква справа от «Ig» обозначает класс иммуноглобулина - М, G, А, Е или D. Молекулы IgG, IgD и IgE мономеры, IgM - пентамер; молекулы IgA в сыворотке крови - мономеры, а в экскретируемых жидкостях (слёзная, слюна, секреты слизистых оболочек) - димеры (рис. 5-3).

Рис. 5-3. Мономеры и полимеры иммуноглобулинов. J-цепь (от англ. Joining - связывающая) связывает остатки цистеина на C-концах тяжёлых цепей IgM и IgA

. Подклассы. У иммуноглобулинов классов G (IgG) и A (IgA) имеется несколько подклассов: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 и IgA1,

IgA2.

. Изотипы. Классы и подклассы иммуноглобулинов иначе называют изотипами, они одинаковы у всех особей данного вида.

. Аллотипы. Индивидуальные аллельные варианты иммуноглобулинов в пределах одного изотипа называются аллотипами.

. Идиотипы. По антигенной специфичности антитела относят к различным идиотипам.

Структура иммуноглобулинов

. Фрагменты молекулы иммуноглобулина (см. рис. 5-2). Путём протеолитического расщепления молекулы иммуноглобулина с последующей ионообменной хроматографией можно получить 3 фрагмента: 1 Fc-фрагмент и 2 Fab-фрагмента.

◊ Fab-фрагменты (Fragment, antigen binding - антигенсвязывающие фрагменты) - 2 одинаковых фрагмента, сохраняющих способность связывать антиген.

◊ Fc-фрагмент (Fragment, constantorcrystallizable - константный фрагмент) - непарный, легко кристаллизуется. Fc-фрагменты иммуноглобулинов в пределах одного изотипа строго идентичны (независимо от специфичности антител к антигенам). Они обеспечивают взаимодействие комплексов антиген-антитело с системой комплемента, фагоцитами, эозинофилами, базофилами, тучными клетками. При этом каждый класс иммуноглобулинов взаимодействует только с определёнными эффекторными клетками или молекулами.

. Тяжёлые цепи определяют различия между классами иммуноглобулинов, поэтому разные типы тяжёлых цепей обозначают греческими буквами соответственно латинской аббревиатуре класса: для IgM - μ, для IgG - γ, для IgA - α, для IgE - ε, для IgD - δ. Каждая из H-цепей молекул IgG, IgD и IgA состоит из 4 доменов (см. рис. 5-2): вариабельного - VH и константных (СН1, СН2, СН3). H-цепи молекул IgM и IgE содержат дополнительный домен - СН4.

. Лёгкие цепи примыкают к N-концу тяжёлых цепей. Каждая L-цепь состоит из двух доменов - VL и CL. Известно 2 типа лёгких цепей иммуноглобулинов - κ и λ. Функциональ-

ные различия между иммуноглобулинами с лёгкими κ- или λ-цепями не выявлены.

. Домены. Вторичная структура полипептидных цепей представлена доменами (см. рис. 5-1), каждый из которых включает около 110 аминокислотных остатков.

◊ V-домены обеих цепей имеют сильно варьирующий аминокислотный состав (отсюда и их обозначение - Variable), что позволяет им связывать разные антигены.

♦ Гипервариабельные участки. Внутри V-доменов выделяют несколько гипервариабельных участков: HVR1,

HVR2, HVR3 (HVR - от Hypervariable Region). Другое

обозначение - CDR (Complementarity Determining Region), т.е. области молекулы иммуноглобулина, определяющие её комплементарность антигену.

♦ Каркасные области. Промежутки между гипервариабельными участками обозначают как FR (Framework Regions), т.е. каркасные области: FR1, FR2, FR3 и FR4. Помимо чисто «скелетной», для них характерны и другие функции, не связанные с распознаванием антигенов: FRучастки V-области молекул иммуноглобулинов могут обладать ферментативной (протеазной и нуклеазной) активностью, связывать ионы металлов и суперантигены.

◊ C-домены. Остальные домены имеют строго инвариантный для каждого изотипа иммуноглобулинов аминокислотный состав и называются C-доменами (от Constant).

♦ В C-доменах и в FR-участках V-доменов содержатся одинаковые аминокислотные последовательности, что рассматривают как молекулярное свидетельство генетической общности.

♦ Гомологичные последовательности аминокислот присутствуют (помимо иммуноглобулинов) и в молекулах других белков, объединяемых с иммуноглобулинами в одно молекулярное суперсемейство иммуноглобулинов (см. выше и рис. 5-1).

Большое количество возможных комбинаций L- и H-цепей создаёт многообразие антител каждого индивидуума.

. Формы иммуноглобулинов. Молекулы иммуноглобулинов одной и той же специфичности присутствуют в организме в трёх формах: растворимой, трансмембранной и связанной.

◊ Растворимая. В крови и других биологических жидкостях (секретируемый клеткой иммуноглобулин).

◊ Трансмембранная. На мембране B-лимфоцита в составе антигенраспознающего рецептора B-лимфоцитов - BCR. Трансмембранные формы всех классов иммуноглобулинов (включая IgM и IgA) - мономеры.

◊ Связанная. Иммуноглобулины, за Fc-конец связанные с Fс-рецепторами клеток (макрофагами, нейтрофилами, эозинофилами). Все антитела, кроме IgE, могут фиксироваться FcR клеток только в комплексе с антигеном.

Связывание антигена

Гипервариабельные участки V-области антитела (как и TCR) непосредственно и комплементарно связывают антиген с помощью ионных, ван-дер-ваальсовых, водородных и гидрофобных взаимодействий (сил, связей).

. Эпитоп (антигенная детерминанта - см. выше) - участок молекулы антигена, непосредственно участвующий в образовании ионных, водородных, ван-дер-ваальсовых и гидрофобных связей с активным центром Fab-фрагмента.

. Сродство между антигеном и антителом количественно характеризуют понятиями «аффинность» и «авидность».

. Аффинность. Силу химической связи одного антигенного эпитопа с одним из активных центров молекулы иммуноглобулина называют аффинностью связи антитела с антигеном. Аффинность количественно принято оценивать по константе диссоциации (в моль -1) одного антигенного эпитопа с одним активным центром.

Так как у цельных молекул мономерных иммуноглобулинов присутствует по 2 потенциально равнозначных симметрично расположенных активных центра для связывания антигена, у димерного IgA - 4, а у пентамерного IgM - 10, скорость диссоциации целой молекулы иммуноглобулина со всеми связанными эпитопами меньше, чем скорость диссоциации одного из активных центров.

. Авидность. Силу связи целой молекулы антитела со всеми антигенными эпитопами, которые ей удалось связать, называют авидностью связи антитела с антигеном.

ГЕНЫ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ

Зародышевые гены иммуноглобулинов. У здорового человека B-лимфоциты в течение жизни создают несколько миллионов вариантов антител, связывающих разные антигены (потенциально 10 16 антигенов). Никакой геном физически не несёт столько различных структурных генов. Количество наследуемого от родителей генетического материала (ДНК), определяющего биосинтез антител, не так уж и велико - немногим более 120 структурных генов. Это наследуемое множество генов - зародышевые гены иммуноглобулинов (зародышевая конфигурация генов).

Гены вариабельных доменов

Во всех соматических клетках, включая СКК, гены иммуноглобулинов находятся именно в зародышевой конфигурации, где гены V-участков представлены в виде отдельных сегментов, расположенных друг относительно друга на значительном расстоянии и сгруппированных в несколько кластеров: собственно V (вариабельный), J (связующий), а у тяжёлых цепей также D (от англ. Diversity - разнообразие). Процесс формирования разнообразия структурных генов для миллионов вариантов V-участков молекул иммуноглобулинов продолжается в течение всей жизни в процессе дифференцировки B-лимфоцитов и является запрограммированнослучайным. В его основе лежат 3 механизма, свойственные только генам антигенсвязывающих молекул (иммуноглобулин, TCR): соматическая рекомбинация, неточность связей между V, D и J сегментами и гипермутагенез.

. Соматическая рекомбинация. На самом раннем этапе дифференцировки лимфоцитов начинается сложный генетический процесс объединения сегментов ДНК, предназначенных для кодирования разных частей антигенсвязывающих молекул - V- и C-доменов. В непрерывную последовательность ДНК соединяются по одному сегменту из V-, D- и J-областей, при этом в каждом отдельном B-лимфоците возникает уникальная комбинация VDJ для тяжёлой цепи и VJ - для лёгкой цепи. Вся остальная ДНК зародышевого гена выбрасывается из генома в виде кольцевых ДНК.

◊ Число возможных комбинаций можно подсчитать. Для к-цепи из 40 V-сегментов и 5 J-сегментов может получиться 40x5=200 вариантов V-области; для λ-цепи - 30x4=120 вариантов; всего для лёгких цепей 320 вариантов; для тяжёлой цепи 50V×30D×6J=9000 вариантов антигенсвязывающих областей. В целой молекуле иммуноглобулина разные лёгкие и тяжёлые цепи объединяются в тетрамер также случайным образом (по крайней мере теоретически). Число случайных сочетаний из 320 и 9000 - около 3x10 6 .

◊ Рекомбиназы. Рекомбинацию ДНК генов иммуноглобулинов катализируют специальные ферменты - рекомбиназы (RAG1 и RAG2 - Recombination-Activating Gene). Они же катализируют рекомбинацию ДНК генов TCR в T-лимфоцитах, т.е. рекомбиназы - уникальные ферменты лимфоцитов. Однако в В-лимфоцитах эти ферменты не «трогают» гены TCR, а в T-лимфоцитах «обходят» гены иммуноглобулинов. Следовательно, до начала процесса перестройки ДНК в клетке уже существуют регуляторные белки, различные у T- и В-лимфоцитов.

. Неточность связи V-D-J. Под неточностью связей сегментов V, D и J понимают тот факт, что при их формировании происходит добавление лишних нуклеотидов. Выделяют 2 типа таких нуклеотидов: P- и N-нуклеотиды.

◊ Нуклеотиды P (от англ. Palindromic sequences - зеркальные последовательности) возникают на концах каждого из сегментов, вовлечённых в рекомбинацию, при вырезании одноцепочечных петель ДНК (шпилек) и «достройки хвостов» ферментами репарации ДНК.

◊ Нуклеотиды N (от англ. Nontemplate-encoded - нематрично кодируемые), характерные только для тяжёлых цепей, случайным образом пристраиваются к концам V-, D- и J-сегментов специальным ферментом - терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазой.

◊ С учётом присоединения N- и P-нуклеотидов число вариантов антигенсвязывающих областей целых молекул иммуноглобулинов составляет порядка 10 13 . Если учесть аллельные варианты V-, D- и J-сегментов, то мыслимое разнообразие составит около 10 16 (в действительности это

число меньше, поскольку в организме нет такого количества лимфоцитов). ◊ В 2/3 случаев «платой» за попытки увеличить разнообразие антигенсвязывающих областей антител служит непродуктивная рекомбинация генов, т.е. сдвиг рамки считывания или генерация стоп-кодонов, делающий невозможной трансляцию белка.

. Гипермутагенез - запланированное повышение частоты точечных мутаций - отличает гены иммуноглобулинов даже от генов TCR. Гипермутагенез имеет место только в В-лимфоцитах во время иммуногенеза (т.е. после состоявшегося распознавания антигена и начавшегося иммунного ответа) в зародышевых центрах лимфоидных фолликулов периферических лимфоидных органов и тканей (лимфатических узлов, селёзенки, диффузных скоплений). Частота точечных мутаций в V-генах иммуноглобулинов достигает 1 нуклеотида из 1000 на 1 митоз (т.е. каждый второй В-лимфоцит клона в зародышевом центре приобретает точечную мутацию в V гене иммуноглобулинов), тогда как для всей остальной ДНК она на 9 порядков ниже.

Гены константных доменов

Структурные гены константных доменов полипептидных цепей иммуноглобулинов расположены в тех же хромосомах, что и V-, D- и J-гены, к 3"-концу от J-сегментов.

. Лёгкая цепь (рис. 5-4). Для лёгких κ- и λ-цепей существует по одному C-гену - Сκ и Cλ «Стыковка» нуклеотидного кода для V- и C-доменов лёгких цепей происходит на уровне не ДНК, а РНК - по механизму сплайсинга первичного транскрипта РНК.

. Тяжёлая цепь (рис. 5-5) каждого изотипа иммуноглобулинов также кодируется отдельным C-геном. У человека такие гены расположены в следующем порядке, считая от J-сегмента к 3"-концу: Сμ, Сδ, Сγ3, Сγ1, ψСε (псевдоген е-цепи), Cα1, Cγ2, Cγ4, Сε, Сα2.

Завершившие лимфопоэз В-лимфоциты (независимо от специфичности их BCR) экспрессируют иммуноглобулины только классов IgM и IgD. При этом мРНК транскрибируется в виде непрерывного первичного транскрипта с перестроенных генов VDJ и

Рис. 5-4. Структура генов и синтез белка лёгкой (L) цепи иммуноглобулинов

Сμ/Cδ. При этом ДНК остальных C-генов других изотипов остаётся нетронутой. В результате альтернативного сплайсинга первичного транскрипта образуются мРНК отдельно для тяжёлых цепей IgM и IgD, которые и транслируются в белок. Этим процессом заканчивается полноценный лимфопоэз В-клеток.

Рис. 5-5. Структура генов тяжёлой (Н) цепи иммуноглобулинов человека

Переключение изотипов иммуноглобулинов

В процессе развития иммунного ответа, т.е. после распознавания антигена и под действием определённых цитокинов и молекул клеточной мембраны T-лимфоцитов, может происходить переключение синтеза иммуноглобулинов на другие изотипы - IgG, IgE, IgA (рис. 5-6).

Переключение изотипа тяжёлой цепи тоже идёт по механизму рекомбинации ДНК: к ранее перестроенной комбинации VDJ присоединяется один из C-генов тяжёлой цепи (Су1, Су2, Су3,

Рис. 5-6. Рекомбинация ДНК при переключении изотипов иммуноглобулинов В-лимфоцитов

Сγ4, Сε, Сα1 или Сα2). При этом происходит разрыв ДНК по областям переключения - SR (Switch Region), расположенным в интронах перед каждым C-геном (за исключением С5).

ДНК C-генов, предшествующих задействованному, элиминируется в виде кольцевых структур, поэтому дальнейшее переключение изотипа возможно только по направлению к 3"-концу.

Установлено, что гипермутагенез и переключение изотипов иммуноглобулинов катализируются ферментом AID (Activation Induced Cytidine Deaminase - цитидиндезаминаза, индуцируемая активацией). Этот фермент специфически атакует экспрессированные гены иммуноглобулинов и отщепляет аминогруппы от цитидиновых оснований, которыми богата ДНК этих генов. В результате этого цитозины преобразуются в урацилы, которые распознаются и вырезаются ферментами репарации ДНК. Последующая цепочка каталитических реакций с участием более чем десяти различных белков (эндонуклеаз, фосфатаз, полимераз, гистонов и т.п.) приводит к появлению мутаций (в случае гипермутагенеза) или двуцепочечных разрывов в ДНК по областям переключения изотипов.

B-ЛИМФОЦИТЫ

Рецептор BCR

Молекула иммуноглобулина способна связывать антиген как в растворе, так и в иммобилизованном на клетке состоянии, однако для формирования полноценного BCR необходимы ещё 2 полипептида, называемые (на наш взгляд, неудачно) (CD79a) и Igβ (CD79b). Все 6 полипептидных цепей BCR представлены на рис. 5-7.

Внеклеточный домен. Igαи Igβ имеют по одному внеклеточному домену, которым они прочно, но нековалентно связаны с тяжёлыми цепями иммуноглобулинового компонента BCR.

Цитоплазматические активирующие последовательности. В ци-

топлазматических участках Igαи Igβ присутствуют характерные последовательности аминокислотных остатков, называемые иммунорецепторными тирозинсодержащими активирующими после-

Рис. 5-7. Антигенраспознающий рецептор В-лимфоцита

довательностями (ITAM - Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif); такие же последовательности присутствуют в проводящих сигнал компонентах антигенраспознающего рецептора T-клеток.

Активация B-лимфоцита. Для эффективной активации В-клетки через BCR необходима перекрёстная «сшивка» антигеном нескольких BCR. Для этого молекула антигена должна иметь повторяющиеся эпитопы на своей поверхности. Дальнейшие события активации B-лимфоцита показаны на рис. 5-8.

Рис. 5-8. Активация В-лимфоцита: внутриклеточная передача «сигнала»

Корецепторный комплекс

Повторяющиеся эпитопы есть не на каждом антигене; следовательно, не каждый антиген способен вызвать перекрёстную сшивку BCR, поэтому необходим дополнительный корецепторный комплекс мембранных молекул, связанных с внутриклеточными системами проведения сигналов. В этот комплекс входят по крайней мере 3 мембранные молекулы: CD19, CR2 (CD21) и TAPA-1 (CD81).

. CR2 - рецептор для компонентов комплемента. Связывание CR2 с продуктами деградации компонентов комплемента (C3b, C3dg и C3bi) вызывает фосфорилирование молекулы CD19 ассоциированными с BCR киназами.

. CD19. Фосфорилированная молекула CD19 активирует фосфатидилинозит-3-киназу и молекулу Vav (многофункциональная молекула проведения внутриклеточных сигналов), которые усиливают активационные реакции, инициированные BCR (рис. 5-8).

. TAPA-1 (Target of AntiProliferative Antibody - мишень для антипролиферативных антител) в мембране физически примыкает к CD19 и CR2, но роль этой молекулы неизвестна.

Дифференцировка B-лимфоцитов

Дифференцировка B-лимфоцитов из общей лимфоидной клетки-предшественника (потомка СКК) включает несколько этапов и процессов: перестройку генов иммуноглобулинов и интеграцию их продуктов в клеточный метаболизм; экспрессию генов молекул, обеспечивающих проведение сигнала с BCR внутрь клетки; экспрессию генов мембранных молекул, необходимых для взаимодействия с другими клетками (в первую очередь с T-лимфоцитами и ФДК); экспрессию на мембране корецепторных комплексов.

В 2-лимфоциты

Этапы В2-лимфопоэза. В лимфопоэзе B2-лимфоцитов выделяют 6 этапов: общая лимфоидная клетка-предшественник → ранняя про-B-клетка → поздняя про-B-клетка → большая пре-B-клетка → малая пре-B-клетка → незрелая B-клетка → зрелая наивная B-клетка (выходит из костного мозга в периферическую лимфоидную ткань).

. Общая лимфоидная клетка-предшественник. Экспрессирует несколько молекул адгезии, обеспечивающих оседлость в течение необходимого периода времени в костном мозге, среди них VLA-4 (Very Late Activation Antigen-4 - очень поздний активационный антиген 4), лигандом которого на клетках стромы служит VCAM-1 (Vascular Cell Adhesion Molecule-1 - молекула-1 адгезии к стенке сосуда).

. Ранняя про-B-клетка. Происходит D-J-рекомбинация в генах тяжёлых цепей, на обеих гомологичных хромосомах. В этой стадии (помимо молекул адгезии) экспрессируется рецептор c-kit (CD117) для первого фактора роста - мембранной молекулы клеток стромы SCF - фактора стволовых клеток. Это взаимодействие обеспечивает прохождение предшественниками B-лимфоцитов, ещё не поделёнными на клоны по антигенраспознающим рецепторам, необходимого числа митозов.

. Поздняя про-B-клетка. Происходит V-DJ-рекомбинация генов иммуноглобулинов сначала на одной из гомологичных хромосом. Если она окажется непродуктивной, то та же попытка повторяется на второй гомологичной хромосоме. Если перестройка на первой хромосоме продуктивна, вторая хромосома использована не будет. При этом образуется так называемое аллельное исключение (allelic exclusion), когда белок иммуноглобулина будет кодироваться только одной хромосомой, а вторая будет «молчащей». В результате индивидуальный лимфоцит сможет продуцировать антитела только одной специфичности. Этот процесс закладывает основу клональности антител.

◊ Как только в клетке происходит трансляция полипептида тяжёлой цепи, он экспрессируется на мембране в составе так называемого пре-B-рецептора. Этот рецептор содержит суррогатную лёгкую цепь (идентичную для всех клеток на этой стадии созревания), μ-цепь, Igα, Igβ. Экспрессия этого рецептора транзиторна, но абсолютно необходима для правильной дифференцировки B-лимфоцитов.

◊ Поздняя про-B-клетка также экспрессирует рецепторы для цитокинов ИЛ-7 и SDF-1, секретируемых клетками стромы и вызывающих пролиферацию и накопление «полуклонов» B-лимфоцитов (про-B- и больших пре-B-клеток) с уже известной специфичностью по тяжёлой цепи, но ещё неизвестной - по лёгкой. Это тоже увеличивает разнообразие молекул иммуноглобулинов: с одной и той же тяжёлой цепью будет сочетаться больше разных вариантов лёгких цепей.

. Пре-B-клетка. Происходит V-J-перестройка генов иммуноглобулинов лёгких цепей (сначала одной из цепей - к или λ) на одной из гомологичных хромосом. Если продуктивная

перестройка не получится с первой попытки, предпринимаются следующие. Клетки, в которых не произошло ни одной продуктивной перестройки в генах тяжёлых и лёгких цепей, погибают по механизму апоптоза - явления, весьма распространённого среди лимфоцитов.

. Незрелый B-лимфоцит. Уже экспрессируется дефинитивный BCR, содержащий L-цепь, μ-цепь, + Igα + Igβ.

Развитие толерантности. На стадии незрелых B-лимфоцитов начинается также развитие толерантности к собственным тканям организма. Для этого предусмотрено 3 механизма: делеция аутореактивных клонов, ареактивность (анергия) и «редактирование» рецептора по антигенной специфичности. Первые два механизма продолжают действовать и по выходе лимфоцита из костного мозга, т.е. при контакте со значительными количествами аутоантигенов.

. Негативная селекция и делеция клонов. Связывание мембранного антигена незрелой B-клеткой (экспрессирует IgM-BCR, но ещё отсутствует IgD-BCR) служит сигналом для её апоптоза. Таким образом, удаляются B-лимфоциты, несущие антигенраспознающие рецепторы, способные связывать белки собственных тканей.

. Ареактивность. Связывание незрелым B-лимфоцитом растворимого антигена не приводит к апоптозу, но лимфоцит приходит в состояние анергии, т.е. проведение сигнала от BCR блокируется и лимфоцит не активируется.

. «Редактирование» рецепторов происходит в небольшой части незрелых B-клеток, в которых ещё активны рекомбиназы. В этих клетках связывание IgM (в составе BCR на поверхности незрелого B-лимфоцита) с антигеном служит сигналом для запуска повторного процесса рекомбинации VDJ/VJ: образующаяся при этом новая комбинация может не быть аутореактивной.

Маркёр завершения B-лимфопоэза (образования зрелого наивного B-лимфоцита, готового к выходу из костного мозга в периферическую лимфоидную ткань) - одновременная экспрессия (коэкспрессия) на мембране двух типов BCR - с IgM и IgD (причём IgD больше, чем IgM).

Иммуногенез. После распознавания антигена и вступления в иммунный ответ B-лимфоцит проходит в фолликулах перифери-

ческих лимфоидных органов и тканей ещё 2 стадии додифференцировки, которые называют иммуногенезом.

. Пролиферация центробластов. В фолликулах В-лимфоциты, называемые на этой стадии центробластами, интенсивно пролиферируют, удерживаясь связями со специальными клетками стромы - ФДК.

На ФДК экспрессированы необычные рецепторы для иммуноглобулинов (FcR), способные продолжительное время (дни, месяцы, возможно, годы) удерживать комплекс антиген-антитело на мембране клетки.

В центробластах происходит возрастание аффинности антител в отношении специфического антигена по механизму гипермутагенеза, так как на этом этапе дифференцировки выживают те из вновь мутировавших В-лимфоцитов, у которых аффинность BCR к антигенам на поверхности ФДК выше. Этот процесс также называют положительной селекцией.

. Выбор дальнейшего пути. На второй стадии иммуногенеза происходит выбор: В-лимфоцит становится либо В-лимфоцитом памяти (дифференцированный резерв на случай повторной встречи с тем же антигеном), либо плазмоцитом (плазматической клеткой) - продуцентом больших количеств секретируемых антител заданной специфичности (рис. 5-9).

Описанный путь дифференцировки характерен для В2-лимфоцитов, которые давно известны и хорошо изучены. Однако существует и другая субпопуляция В-лимфоцитов - В1-клетки.

В1-лимфоциты

В свою очередь, В1-лимфоциты подразделяют на 2 субпопуляции: В1а (CD5 +) и В1b (CD5 -).

Предшественники В1а-лимфоцитов ещё в эмбриональном периоде мигрируют из эмбриональных кроветворных тканей (фетальной печени, оментума) в брюшную и плевральную полости, где существуют как самоподдерживающаяся популяция. В1b-лимфоциты тоже происходят из фетальных предшественников, однако их пул у взрослых может частично пополняться за счёт костного мозга.

Рис. 5-9. B-лимфоцит и плазматическая клетка. Активированные B-лимфоциты, т.е. распознавшие антигенную детерминанту и получившие сигнал к пролиферации, пролиферируют и заканчивают дифференцировку. Совокупность окончательно дифференцированных потомков B-лимфоцита составляет клон плазматических клеток, синтезирующих антитела (иммуноглобулины) именно к этой и только к этой антигенной детерминанте. Обратите внимание, что в цитоплазме плазматической клетки присутствует большое количество синтезирующего белок аппарата - гранулярной эндоплазматической сети. На мембране плазмоцита уже нет ни иммуноглобулинов, ни MHC-II. В этих клетках прекращается переключение классов иммуноглобулинов и гипермутагенез, а образование антител уже не зависит от контакта с антигеном и взаимодействий с T-лимфоцитами

Предназначение B1-лимфоцитов - быстрый ответ на проникающие в организм широко распространённые патогены (преимущественно бактерии). Многие В1-клетки продуцируют антитела, специфичные к аутоантигенам.

Разнообразие антител, продуцируемых B1-лимфоцитами, невелико; как правило, они полиспецифичны. Почти все антитела В1-клеток принадлежат к IgM-изотипу и распознают наиболее распространённые соединения клеточных стенок бактерий.

Преобладающая часть нормального IgM сыворотки крови здорового человека синтезируется именно B1-лимфоцитами.

Предполагают, что основная функция B1a-лимфоцитов - секреция естественных антител, а B1b-лимфоцитьI участвуют в продукции антител к Т-независимым антигенам.

Естественные (конститутивные) иммуноглобулины

Ещё до встречи с каким бы то ни было внешним антигеном в крови и биологических жидкостях организма уже присутствуют так называемые естественные (конститутивные) иммуноглобулины. У взрослых большинство из них относится к IgG, но есть также IgA и IgM. Эти антитела способны связывать множество антигенов (как эндо-, так и экзогенных). Мишенями для нормальных иммуноглобулинов могут быть другие иммуноглобулины; TCR; молекулы CD4, CD5 и HLA-I; FcγR; лиганды для молекул межклеточной адгезии и др.

Функции естественных антител. Есть основания полагать, что естественные антитела выполняют ряд весьма важных для здоровья организма функций: «первая линия обороны» против патогенов; удаление из организма погибших клеток и продуктов катаболизма; презентация антигенов T-лимфоцитам; поддержание гомеостаза аутоиммунной реактивности; противовоспалительное действие (нейтрализация суперантигенов; индукция синтеза противовоспалительных цитокинов; аттенуация комплементзависимого повреждения тканей и др.).

Термин B-лимфоциты образован по первой букве английского названия органов, в которых эти клетки формируются: bursa of Fabricius (фабрициева сумка у птиц) и bone marrow (костный мозг у млекопитающих). B-лимфоциты продуцируют и секретируют в кровоток молекулы антител , являющиеся измененными формами антигенраспознающих рецепторов этих лимфоцитов. Возникновение антител в крови после появления любого чужеродного белка - антигена - независимо от того, вреден он или безвреден для организма, и представляет собой иммунный ответ . Появление антител не просто защитная реакция организма против инфекционных заболеваний, но явление, имеющее широкое биологическое значение: это общий механизм распознавания "чужого". Например, иммунная реакция распознает как чужой и постарается удалить из организма любой аномальный и, следовательно, потенциально опасный вариант клетки, в которой в результате мутации в хромосомной ДНК образуется мутантная белковая молекула.

B-лимфоциты (B-клетки) млекопитающих дифференцируются сначала в печени плода, а после рождения - красном костном мозге . В цитоплазме покоящихся B-клеток отсутствуют гранулы, но имеются расеянные рибосомы и канальцы шероховатого эндоплазматического ретикулума . Каждая B-клетка генетически запрограммирована на синтез молекул иммуноглобулина , встроенных в цитоплазматическую мембрану. Иммуноглобулины функционируют как антигенраспознающие рецепторы , специфичные к определенному антигену На поверхности каждого лимфоцита экспрессируется около ста тысяч молекул рецепторов. Встретив и распознав антиген, соответствующий структуре антигенраспознающего рецептора B-клетки размножаются и дифференцируются в плазматические клетки , которые образуют и выделяют в растворимой форме большие количества таких рецепторных молекул - антител. Антитела представляют собой крупные гликопротеины и содержатся в крови и тканевой жидкости. Благодаря своей идентичности исходным рецепторным молекулам они взаимодействуют с тем антигеном, который первоначально активировал B-клетки, проявляя таким образом строгую специфичность.

После связывания антигена с рецепторами B-клетки клетка активируется. Активация B-клеток состоит из двух фаз: пролиферации и дифференцировки ; все процессы индуцируются контактом с антигеном и T- хелперами .

В результате пролиферации увеличивается число клеток, способных реагировать с введенным в организм антигеном. Значение пролиферации велико, поскольку в неиммунизированном организме очень мало B-клеток, специфичных для определенных антигенов.

Часть клеток, пролиферирующих под действием антигена, созревает и дифференцируется последовательно в антителообразующие клетки нескольких морфологических типов, в том числе и плазматические клетки . Промежуточные стадии дифференцировки B-клеток отмечены меняющейся экспрессией разнообразных белков клеточной поверхности, необходимых для взаимодействия B-клеток с другими клетками.

Каждый лимфоцит, относящийся к B-лимфоцитам и дифференцирующийся в костном мозге, запрограмирован на образование антител только одной специфичности.

Молекулы антител не синтезируются никакими другими клетками организма, и все их многообразие обусловлено образованием нескольких миллионов клонов B-клеток. Они (молекулы антител) экспрессируются на поверхностной мембране лимфоцита и функционируют как рецепторы . При этом на поверхности каждого лимфоцита экспрессируется около ста тысяч молекул антител. Кроме того, B-лимфоциты секретируют в кровоток продуцированные ими молекулы антител, являющиеся измененными формами поверхностных рецепторов этих лимфоцитов.

Антитела формируются до появления антигена , и антиген сам отбирает для себя антитела. Как только антиген проникает в организм человека, он встречается буквально с войском лимфоцитов, несущих различные антитела, причем у каждого есть свой индивидуальный распознающий участок. Антиген соединяется только с теми рецепторами, которые в точности ему соответствуют. Лимфоциты, связавшие антиген, получают пусковой сигнал и дифференцируются в плазматические клетки , продуцирующие антитела. Поскольку лимфоцит запрограммирован на синтез антител только одной специфичности, антитела, секретируемые плазматической клеткой, будут идентичны своему оригиналу, т.е. поверхностному рецептору лимфоцита и, следовательно, будут хорошо связываться с антигеном. Так антиген сам отбирает антитела, распознающие его с высокой эффективностью.

Обновление: Октябрь 2018

Лимфоциты – это небольшие клетки крови из группы лейкоцитов, выполняющие очень важную функцию. Именно они отвечают за сопротивляемость человека инфекционным болезням и являются первой преградой на пути раковых клеток. Поэтому любое значимое изменение количества лимфоцитов – сигнал от организма, к которому нужно прислушаться.

Как образуются лимфоциты?

Главными органами, образующими лимфоциты, являются тимус (до половозрелости) и костный мозг. В них клетки делятся и находятся до встречи с чужеродным агентом (вирусом, бактерией и т.п.). Существуют еще и вторичные лимфоидные органы: лимфоузлы, селезенка и образования в пищеварительном тракте. Именно сюда мигрирует большинство лимфоцитов. Селезенка также является депо и местом их гибели.

Существует несколько разновидностей лимфоцитов: Т, В и NK- клетки. Но все они образуются из единого предшественника: стволовой клетки. Она претерпевает изменения, в итоге дифференцируясь в нужный вид лимфоцитов.

Зачем необходимы лимфоциты?

Как определить количество лимфоцитов?

Количество лимфоцитов отражается в общем анализе крови. Раньше все подсчеты клеток велись вручную, с помощью микроскопа. Теперь чаще используют автоматические анализаторы, определяющие количество всех клеток крови, их форму, степень зрелости и другие параметры. Нормы этих показателей для ручного и автоматического определения различаются. Поэтому до сих пор часто возникает путаница, если результаты анализатора стоят рядом с ручными нормами.

Кроме того, на бланках порой не указывают норму лимфоцитов в крови у ребенка. Поэтому необходимо уточнять нормативы для каждой возрастной группы.

Нормы лимфоцитов в крови

Что значат повышенные лимфоциты в крови?

Лимфоцитоз – увеличение числа лимфоцитов. Он может быть относительным и абсолютным

• Абсолютный лимфоцитоз – состояние, при котором количество лимфоцитов превышает возрастные нормы. То есть у взрослых людей — более 4*10 9 клеток на литр.
• Относительный лимфоцитоз – изменение процентного состава белых клеток в пользу лимфоцитов. Такое бывает при снижении общего числа лейкоцитов за счет нейтрофильной группы. В итоге процент лимфоцитов становится больше, хотя их абсолютное значение остается нормальным. Подобную картину крови рассматривают не как лимфоцитоз, а как лейкопению с нейтропенией.

Важно помнить, что если нейтрофилы понижены, а лимфоциты повышены лишь в процентах,это может не отражать истинной картины. Поэтому чаще всего в анализе крови ориентируются именно на абсолютное число лимфоцитов (в клетках на литр).

Причины повышенных лимфоцитов в крови

• Хронический лимфолейкоз
• Острый лимфобластный лейкоз

• Аутоимунные процессы (тиреотоксикоз)
• Отравление свинцом, мышьяком, дисульфидом углерода
• Прием некоторых лекарств (леводопа, фенитоин, вальпроевая кислота, наркотические и ненаркотические анальгетики)
• Удаление селезенки

Стресс и гормональные колебания

Изменение соотношения нейтрофилы/лимфоциты может происходить в стрессовых ситуациях. В том числе и при входе в кабинет врача. Такой же эффект оказывает чрезмерная физическая нагрузка. В подобных случаях лимфоцитоз незначительный (не более 5*10 9 клеток на литр) и носит временный характер. Повышенные лимфоциты в крови у женщин бывают и в период менструации.

Курение

Общий анализ крови курильщика со стажем может значительно отличаться от результатов человека без вредных привычек. Помимо общего сгущения крови и увеличения числа эритроцитов всегда есть повышение уровня лимфоцитов.

Инфекционные болезни

Попадание инфекционного агента в организм приводит к активации всех защитных сил. При бактериальных инфекциях вырабатывается большое число нейтрофилов, уничтожающих микробы. А при проникновении вирусов в дело вступают лимфоциты. Они помечают пораженные вирусными частицами клетки, вырабатывают на них антитела и затем уничтожают их.

Поэтому практически при любой вирусной инфекции возникает относительный лимфоцитоз, а часто – и абсолютный. Это говорит о начале формирования иммунитета к недугу. Сохраняется повышенный уровень лимфоцитов в течение всего периода выздоровления и иногда чуть дольше. Особенно сильно изменяются анализы крови при инфекционном мононуклеозе. Некоторые хронические бактериальные инфекции также вызывают рост лимфоцитов (туберкулез и сифилис, например).

Мононуклеоз

Это инфекция, вызванная вирусом Эпштейна-Барр. Этот вирус рано или поздно поражает почти всех людей. Но лишь у некоторых он приводит к симптомам, объединенным термином « инфекционный мононуклеоз». Вирус передается со слюной при тесных бытовых контактах, а также при поцелуе. Скрытый период болезни может протекать больше месяца. Главная мишень вирусных частиц – именно лимфоциты. Симптомы болезни:

• повышение температуры
• боль в горле
• увеличение лимфоузлов
• слабость
• ночная потливость

Болезнь переносится легче детьми младшего возраста. Подростки и взрослые могут ощущать признаки инфекции гораздо сильнее. Для диагностики мононуклеоза обычно достаточно жалоб, осмотра и проверки анализа: лимфоциты в крови у ребенка повышены, присутствуют аномальные мононуклеары. Иногда используют тест на иммуноглобулины. Лечение вирусной инфекции обычно симптоматическое. Требуется покой, употребление достаточного количества жидкости, при лихорадке – жаропонижающие препараты (парацетамол, ). Кроме того, на время болезни лучше исключить занятия спортом. Мононуклеоз вызывает увеличение селезенки, в которой утилизируются кровяные клетки. Такое увеличение в сочетании с травмой может привести к разрыву органа, кровотечению и даже смерти.

Коклюш

Это тяжелое инфекционное заболевание дыхательных путей. Болеют им чаще всего дети, хотя большой охват вакцинацией в последние годы резко сократил частоту инфицирования.

Начинается коклюш как типичная простуда, но через 1-2 недели возникает приступообразный кашель. Каждый приступ может окончиться сильнейшей рвотой. Через 3-4 недели кашель становится более спокойным, но сохраняется еще длительное время. Раньше коклюш был частой причиной смерти и инвалидизации детей. Но и теперь у малышей есть риск кровоизлияния в мозг и судорожного синдрома во время приступа.

Диагноз ставят на основании симптомов, результатов ПЦР и иммуноферментного анализа. При этом в общем анализе крови почти всегда возникает значительный лейкоцитоз (15-50*10 9) , в основном за счет повышения числа лимфоцитов.

Для лечения коклюша применяют антибиотики. При этом они редко сокращают длительность болезни, но могут снизить частоту осложнений. Главной защитой от этого серьезного недуга является вакцинация АКДС, Пентаксимом либо Инфанриксом.

Опухоли крови

К сожалению, не всегда лимфоцитоз бывает реактивным, в ответ на инфекцию. Иногда его причиной является злокачественный процесс, заставляющий клетки бесконтрольно делиться.

Острый лимфобластный лейкоз (ОЛЛ)

Опухолевое заболевание крови, при котором в костном мозге образуются незрелые лимфобласты, потерявшие способность превращаться в лимфоциты, называется ОЛЛ. Такие мутировавшие клетки не могут защищать организм от инфекций. Они бесконтрольно делятся и подавляют рост всех остальных клеток крови.

ОЛЛ – наиболее частый вид опухолей крови у детей (85% всех детских гемобластозов). У взрослых он встречается реже. Факторами риска болезни считаются генетические аномалии (синдром Дауна, например), лучевая терапия и интенсивное ионизирующее излучение. Есть информация о влиянии пестицидов в первые три года жизни ребенка на риск развития ОЛЛ.

Признаки ОЛЛ:

• Симптомы анемии: бледность, слабость, одышка
• Симптомы тромбоцитопении: беспричинные синяки и носовые кровотечения
• Симптомы нейтропении: лихорадка, частые тяжелые инфекционные болезни, сепсис
• Увеличение лимфоузлов и селезенки
• Боли в костях
• Новообразования в яичках, яичниках, области средостения (тимусе)

Для диагностики острого лимфобластного лейкоза необходим общий анализ крови. В нем чаще всего снижено количество тромбоцитов и эритроцитов. Число лейкоцитов может быть нормальным, низким или высоким. При этом уровень нейтрофилов снижен, а лимфоцитов – относительно повышен, часто есть лимфобласты. При любом подозрении на опухоль проводится пункция костного мозга, с помощью которой ставят окончательный диагноз. Критерием опухоли будет большое количество бластов в костном мозге (более 20%). Дополнительно проводят цитохимические и иммунологические исследования.

Лечение ОЛЛ

Главными принципами лечения опухолей крови является введение ремиссию, ее закрепление и поддерживающая терапия. Это достигается с помощью цитостатических препаратов. Химиотерапия многими переносится тяжело, но лишь она дает шанс на выздоровление. Если все-таки произошло возвращение болезни (рецидив), то используют более агрессивные схемы цитостатической терапии либо пересаживают костный мозг. Трансплантация костного мозга проводится от родственника (если он подходит) либо от другого подходящего донора.

Прогноз при ОЛЛ

Достижения онкогематологии позволяют излечиться большому количеству больных острым лимфобластным лейкозом. К факторам положительного прогноза относят молодой возраст, количество лейкоцитов менее 30000, отсутствие генетических поломок и введение в ремиссию за 4 недели лечения. При таком раскладе выживает более 75% больных. Каждый рецидив болезни снижает шансы на полное выздоровление. Если рецидивов не было 5 лет и более, болезнь считается побежденной.

Хронический лимфоцитарный лейкоз (ХЛЛ)

Опухоль крови, при которой в костном мозге повышается уровень зрелых лимфоцитов, называется ХЛЛ. Хотя опухолевые клетки дифференцируются до своих окончательных форм, они не способны выполнять функции лимфоцитов. Если ОЛЛ чаще поражает детей и молодых людей, то ХЛЛ обычно встречается после 60 лет и является не такой уж редкой причиной повышенных лимфоцитов в крови у взрослого. Такой вид лейкемии – единственный, при котором не установлены факторы риска.

Симптомы ХЛЛ:

• Увеличение лимфоузлов (безболезненные, подвижные, плотные)
• Слабость, бледность
• Частые инфекции
• Повышенная кровоточивость
• При ухудшении состояния: лихорадка, ночное потоотделение, потеря веса, увеличение печени и селезенки

Довольно часто ХЛЛ является случайной находкой при плановом анализе крови, так как долгое время эта болезнь протекает бессимптомно. Подозрительными считаются результаты, в которых число лейкоцитов превышает 20*10 9 /л у взрослых, а число тромбоцитов и эритроцитов резко снижено.

Особенностью лечения ХЛЛ является его устойчивость к химиотерапии. Поэтому часто терапию откладывают до появления явных симптомов. В таком состоянии человек может жить без лечения несколько лет. При ухудшении состояния (или удвоении лейкоцитов за полгода) цитостатики могут несколько увеличить продолжительность жизни, но чаще они не влияют на нее.

Тиреотоксикоз

Одна из важных функций лимфоцитов – формирование аллергических реакций замедленного типа. Именно поэтому повышение таких клеток может говорить об аутоиммунном процессе. Ярким примером является диффузный токсический зоб (болезнь Грейвса-Базедова). По неустановленным причинам организм начинает атаковать собственные клетки-рецепторы, в результате чего щитовидная железа находится в постоянной активности. Такие больные суетливы, беспокойны, им сложно концентрироваться. Часто бывают жалобы на перебои в работе сердца, одышку, повышенную температуру, дрожание рук. Глаза больных токсическим зобом широко раскрыты и порой как будто выходят из орбит.

Главный лабораторный признак ДТЗ – высокие значения гормонов Т3 и Т4 при пониженном ТТГ. В крови часто бывает относительный, а порой и абсолютный лимфоцитоз. Причиной повышения лимфоцитов является чрезмерная активность иммунной системы.

Лечение ДТЗ проводят тиреостатиками с последующей операцией или терапией радиоактивным йодом.

Другие аутоиммунные болезни (ревматоидный артрит, болезнь Крона и т.д.) также сочетаются с лимфоцитозом.

Отравление металлами и прием медикаментов

Некоторые тяжелые металлы (свинец) и лекарственные препараты (левомицетин, анальгетики, леводопа, фенитоин, вальпроевая кислота) способны вызывать лейкопению за счет снижения нейтрофилов. В итоге формируется относительный лимфоцитоз, не имеющий клинического значения. Важнее следить за абсолютным числом нейтрофилов, чтобы не допустить тяжелого состояния (агранулоцитоза) полной беззащитности перед бактериями.

Удаление селезенки

Спленэктомия (удаление селезенки) проводится по определенным показаниям. Так как этот орган является местом расщепления лимфоцитов, то ее отсутствие вызовет временный лимфоцитоз. В конце концов система кроветворения сама подстроится под новые обстоятельства, и уровень клеток придет в норму.

О чем говорят пониженные лимфоциты в крови?

Лимфопения – снижение числа лимфоцитов менее 1,5*10 9 клеток на литр. Причины лимфопении:

• Тяжелая вирусная инфекция (гепатит, грипп)
• Истощение костного мозга
• Медикаментозное влияние (кортикостероиды, цитостатики)
• Сердечная и почечная недостаточность конечной стадии
• Опухоли лимфоидной ткани (лимфогранулематоз)
• Иммунодефициты, в том числе СПИД

Тяжелая инфекция

Длительная, «выматывющая» инфекционная болезнь истощает не только силы человека, но и запасы иммунных клеток. Поэтому вслед за временным лимфоцитозом наступает дефицит лимфоцитов. По мере победы над инфекцией запасы клеток восстанавливаются и анализы приходят в норму.

Болезни костного мозга с его истощением

Некоторые заболевания вызывают панцитопению – истощение всех ростков крови в костном мозге. В таких случаях снижено не только количество лимфоцитов, но и других типов лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов.

Анемия Фанкони

Врожденная анемия Фанкони названа так по самому яркому синдрому: анемичному. Но в основе болезни лежит истощение костного мозга и угнетение всех ростков кроветворения. В анализе больных наблюдается уменьшение числа эритроцитов, тромбоцитов и всех видов белых клеток (в том числе и лимфоцитов). Врожденную панцитопению часто сопровождают аномалии развития (отсутствие больших пальцев, низкорослость, тугоухость). Основной опасностью и главной причиной смерти является уменьшение числа нейтрофилов и тромбоцитов, в результате чего возникают тяжелые инфекции и массивные кровотечения. Кроме того, у таких больных повышен риск онкологических заболеваний.

Лечение врожденных панцитопений проводят гормональными средствами. Они могут отсрочить осложнения на некоторое время. Единственным шансом на полное излечение является трансплантация костного мозга. Но в связи с частыми раковыми заболеваниями средняя продолжительность жизни таких людей составляет 30 лет.

Воздействие радиации

Воздействие разных видов излучения (случайное или с целью лечения) может привести к нарушениям работы костного мозга. В итоге он замещается соединительной тканью, запас клеток в нем беднеют. В анализах крови в таких случаях снижаются все показатели: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Обычно бывают понижены и лимфоциты.

Медикаментозное влияние

Некоторые препараты (цитостатики, нейролептики), использующиеся по жизненным показаниям, могут иметь побочные эффекты. Одним из таких эффектов является угнетение кроветворения. В результате возникает панцитопения (уменьшение числа всех клеток крови). Прием кортикостероидов вызывает абсолютный нейтрофилез и относительную лимфопению. Чаще всего после прекращения приема этих лекарств костный мозг восстанавливается.

Лимфома Ходжкина (лимфогранулематоз)

Главным отличием лимфомы от лимфолейкоза является начальное место ее возникновения. Опухолевые клетки при лимфомах располагаются локально, чаще – в лимфоузлах. При лейкозах такие же злокачественные клетки образуются в костном мозге и сразу выносятся в общий кровоток.

Симптомы лимфомы Ходжкина:

• Увеличение одного или нескольких лимфоузлов
• Анемия, повышенная кровоточивость и склонность к инфекциям (при далеко зашедшем процессе)
• Интоксикация (лихорадка, потливость ночью, потеря веса)
• Симптомы сдавления опухолью органов: удушье, рвота, нарушение сердцебиения, боли

Главный способ диагностики – биопсия пораженного лимфоузла либо органа. При этом кусочек ткани отправляют на гистологическое исследование, по результатам которого ставят диагноз. Для определения стадии болезни берут пункцию костного мозга и проводят компьютерную томографию основных групп лимфоузлов. Анализы крови в начальных стадиях лимфомы могут быть нормальными. Отклонения, в том числе и лимфопения, возникают при прогрессировании болезни.

Лечение болезни проводят цитостатическими препаратами с последующим облучением лимфоузлов. При рецидивах используют более агрессивную химиотерапию и пересадку костного мозга.

Прогнозы при подобной опухоли обычно благоприятные, 5-летняя выживаемость составляет 85%и выше. Существует несколько факторов, ухудшающих прогноз: возраст старше 45 лет, 4 стадия, лимфопения менее 0,6*10 9 .

Иммунодефициты

Недостаточность иммунитета делят на врожденную и приобретенную. В обоих вариантах в общем анализе крови может изменяться уровень лимфоцитов вследствие дефицита Т-клеток. Если поражено В-звено, то обычный анализ крови часто не выявляет отклонений, поэтому требуются дополнительные методы исследования.

Синдром Ди Джоржи

Этот вариант иммунодефицита называют еще гипоплазией (недоразвитием) тимуса. Дефект хромосомы при таком синдроме также вызывает пороки сердца, аномалии лица, расщепление неба и низкий уровень кальция в крови.

Если у ребенка присутствует неполный синдром, когда часть тимуса все же сохранена, то он может не слишком страдать от этой болезни. Главным симптомом является чуть большая частота инфекционных поражений и незначительное снижение лимфоцитов в крови.

Полный синдром гораздо опаснее, проявляется тяжелыми вирусными и грибковыми инфекциями в самом раннем детстве, поэтому требует пересадки тимуса либо костного мозга с целью лечения.

Тяжелый комбинированный иммунодефицит (ТКИД)

Мутации определенных генов могут приводить к тяжелейшему поражению клеточного и гуморального иммунитета – ТКИД (тяжелый комбинированный иммунодефицит). Болезнь проявляет себя уже в первые месяцы после рождения. Диарея, пневмонии, кожные и ушные инфекции, сепсис – основные проявления недуга. Возбудителями смертельных болезней бывают безобидные для большинства людей микроорганизмы (аденовирус, ЦМВ, Эпштейн-Барр, герпес зостер).

В общем анализе крови выявляется крайне низкое содержание лимфоцитов (менее 2*10 9 клеток на литр), тимус и лимфатические узлы крайне малы.

Единственно возможное лечение ТКИД – пересадка донорского костного мозга. Если провести ее в первые три месяца жизни малыша, то есть шанс на полное излечение. Без терапии дети с комбинированным иммунодефицитом не доживают и до 2 лет. Поэтому если в крови у ребенка понижены лимфоциты, он постоянно болеет тяжелыми инфекционными недугами, то необходимо срочно провести дополнительное обследование и начать лечение.

СПИД

Синдром приобретенного иммунодефицита связан с повреждающим действием ВИЧ на Т-лимфоциты. Проникновение этого вируса возможно через биологические жидкости: в основном кровь и сперму, а также от матери к ребенку. Значимое снижение лимфоцитов происходит не сразу. Порой между заражением и появлением стадии СПИД проходят несколько лет. При прогрессировании болезни и нарастающей лимфопении человек теряет способность сопротивляться инфекциям, они могут привести к сепсису и смерти. Риск возникновения опухолей возрастает по той же причине: исчезновениеТ-клеток. Лечение ВИЧ-инфекции специальными антиретровирусными препаратами помогает сдерживать болезнь, сохраняет необходимый уровень иммунитета и продлевает жизнь.

Особенности лимфоцитоза у детей

• Сразу после рождения из всех лейкоцитов у детей преобладают нейтрофилы. Но уже к 10 дню жизни количество лимфоцитов возрастает, занимая 60% всех белых клеток. Такая картина сохраняется до 5-7 лет, после чего соотношение лимфоцитов и нейтрофилов достигает взрослых норм. Поэтому лимфоцитоз у маленьких детей - это нормальное физиологическое явление, если оно не сопровождается дополнительными симптомами и изменениями в анализах.

• Организм маленьких детей часто отвечает на инфекции очень бурно, вырабатывая лейкемоидную реакцию. Она получила название из-за сходства с опухолями крови – лейкозами. При такой реакции число лейкоцитов значительно превышает норму и даже уровень обычного воспаления. Иногда в крови появляются незрелые формы (бласты) в количестве 1-2% . Другие ростки кроветворения (тромбоциты, эритроциты) остаются в пределах нормы. Поэтому крайне высокие значения белой крови (в том числе и лимфоцитов) далеко не всегда означают онкологическое заболевание. Часто причиной тому служит обычный мононуклеоз, ветрянка, корь или краснуха.

Вывод из вышенаписанного таков: лимфоциты – чрезвычайно важные клетки в организме человека. Их значение может быть маркером очень опасных состояний, а может говорить о банальном насморке. Уровень этих клеток нужно оценивать только в совокупности с остальными элементами крови, учитывая при этом жалобы и симптомы. Поэтому лучше доверить оценку результатов анализа Вашему лечащему врачу.

34(часть 2)

В-лимфоциты, плазматическая клетка.

B-лимфоциты (B-клетки) - это тип лимфоцитов, обеспечивающий гуморальный иммунитет.

У взрослого человека и млекопитающих B-лимфоциты образуются в костном мозге из стволовых клеток, у эмбрионов - в печени и костном мозге.

Главная функция B-лимфоцитов (а вернее плазматических клеток, в которые они дифференцируются) - это выработка антител. Воздействие антигена стимулирует образование клона B-лимфоцитов, специфического к данному антигену. Затем происходит дифференцировка новообразованных B-лимфоцитов в плазматические клетки, вырабатывающие антитела. Эти процессы проходят в лимфоидных органах, регионарных к месту попадания в организм чужеродного антигена.

В различных органах проходит накопление клеток, продуцирующих иммуноглобулины разных классов:

в лимфоузлах и селезенке находятся клетки, продуцирующие иммуноглобулины М и иммуноглобулины G;

в пейеровых бляшках и других лимфоидных образованиях слизистых оболочек находятся клетки, продуцирующие иммуноглобулины А и Е.

Контакт с любым антигеном инициирует образование антител всех пяти классов, но после включения регуляторных процессов в специфических условиях начинают преобладать иммуноглобулины определенного класса.

В норме в организме в небольших количествах присутствуют антитела практически ко всем существующим антигенам. Антитела, полученные от матери, присутствуют в крови новорожденного.

Антителообразование в плазматических клетках, которые образуются из B-лимфоцитов, тормозит выход в дифференцировку новых B–лимфоцитов по принципу обратной связи.

Новые B-клетки не выйдут в дифференцировку, пока в данном лимфоузле не начнется гибель клеток, продуцирующих антитела, и только в случае, если в нем будет еще антигенный стимул.

Данный механизм осуществляет контроль над ограничением выработки антител до уровня, который необходим для эффективной борьбы с чужеродными антигенами.

Этапы созревания

Антигеннезависимая стадия созревания В-лимфоцитов Антигеннезависимая стадия созревания В-лимфоцитов происходит под контролем локальных клеточных и гуморальных сигналов от микроокружения пре-В-лимфоцитов и не определяется контактом с Аг. На этой стадии происходит формирование отдельных пулов генов, кодирующих синтез Ig, а также экспрессия этих генов. Однако, на цитолемме пре-В-клеток ещё нет поверхностных рецепторов - Ig, компоненты последних находятся в цитоплазме. Образование В-лимфоцитов из пре-В-лимфоцитов сопровождается появлением на их поверхности первичных Ig, способных взаимодействовать с Аг. Только на этом этапе В-лимфоциты попадают в кровоток и заселяют периферические лимфоидные органы. Сформировавшиеся молодые В-клетки накапливаются в основном в селезёнке, а более зрелые - в лимфатических узлах. Антигензависимая стадия созревания В-лимфоцитов Антигензависимая стадия развития В-лимфоцитов начинается с момента контакта этих клеток с Аг (в том числе - аллергеном). В результате происходит активация В-лимфоцитов, протекающая в два этапа: пролиферации и диффе-ренцировки. Пролиферация В-лимфоцитов обеспечивает два важных процесса: - Увеличение числа клеток, дифференцирующихся в продуцирующие AT (Ig) В-клетки (плазматические клетки). По мере созревания В-клеток и их превращения в плазматические клетки происходит интенсивное развитие бе-локсинтезирующего аппарата, комплекса Гольджи и исчезновение поверхностных первичных Ig. Вместо них продуцируются уже секретируемые (т.е. выделяемые в биологические жидкости - плазму крови, лимфу, СМЖ и др.) антигенспецифические AT. Каждая плазматическая клетка способна секретировать большое количество Ig - несколько тысяч молекул в секунду. Процессы деления и специализации В-клетки осуществляются не только под влиянием Аг, но и при обязательном участии Т-лимфоцитов-хелперов, а также выделяемых ими и фагоцитами цитокинов - факторов роста и дифференцировки; - Образование В-лимфоцитов иммунологической памяти. Эти клоны В-клеток представляют собой долгоживущие рециркулирующие малые лимфоциты. Они не превращаются в плазматические клетки, но сохраняют иммунную «память» об Аг. Клетки памяти активируются при повторной их стимуляции тем же самым Аг. В этом случае В-лимфоциты памяти (при обязательном участии Т-клеток-хелперов и ряда других факторов) обеспечивают быстрый синтез большого количества специфических AT, взаимодействующих с чужеродным Аг, и развитие эффективного иммунного ответа или аллергической реакции.

В-клеточный рецептор.

B-клеточный рецептор, или B-клеточный рецептор антигена (англ. B-cell antigen receptor, BCR) - мембранный рецептор В-клеток, специфично узнающий антиген. Фактически В-клеточный рецептор представляет собой мембранную форму антител (иммуноглобулинов), синтезируемых данным В-лимфоцитом, и имеет ту же субстратную специфичность, что и секретируемые антитела. С В-клеточого рецептора начинается цепь передачи сигнала внутрь клетки, которая в зависимости от условий может приводить к активации, пролиферации, дифференцировке или апоптозу В-лимфоцитов. Сигналы, поступающие (или не поступающие) от B-клеточного рецептора и его незрелой формы (пре-В-клеточного рецептора), оказываются критическими в созревании В-лимфоцитов и в формировании репертуара антител организма.

Помимо мембранной формы антитела, в состав B-клеточного рецепторного комплекса входит вспомогательный белковый гетеродимер Igα/Igβ (CD79a/CD79b), который строго необходим для функционирования рецептора. Передача сигнала от рецептора проходит при участии таких молекул, как Lyn, Syk, Btk, PI3K, PLCγ2 и других.

Известно, что В-клеточный рецептор играет особую роль в развитии и поддержании злокачественных В-клеточных заболеваний крови. В связи с этим большое распространение получила идея применения ингибиторов передачи сигнала от этого рецептора для лечения данных заболеваний. Несколько таких препаратов показали себя эффективными и сейчас проходят клинические испытания. Но мы про них ничего и никому не скажем. т-с-с-сс!

В1 и В2- популяции.

Выделяют две субпопуляции В-клеток: В-1 и B-2. Субпопуляцию В-2 составляют обычные В-лимфоциты, к которым относится всё сказанное выше. В-1 - это относительно небольшая группа В-клеток, обнаруживаемая у человека и мышей. Они могут составлять около 5% от общей популяции B-клеток. Такие клетки появляются в течение эмбрионального периода. На своей поверхности они экспрессируют IgM и небольшое количество (или вовсе не экспрессируют) IgD. Маркером этих клеток является CD5. Однако он не является обязательным компонентом клеточной поверхности. В эмбриональном периоде В1-клетки появляются из стволовых клеток костного мозга. В течение жизни пул B-1-лимфоцитов поддерживается за счёт активности специализированных клеток–предшественников и не пополняется за счёт клеток, происходящих из костного мозга. Клетка–предшественница отселяется из кроветворной ткани на свою анатомическую нишу - в брюшную и плевральную полости - ещё в эмбриональном периоде. Итак, место обитания B-1-лимфоцитов - прибарьерные полости.

B-1-лимфоциты значительно отличаются от B-2-лимфоцитов по антигенной специфичности продуцируемых антител. Антитела, синтезированные B-1-лимфоцитами, не имеют значительного разнообразия вариабельных участков молекул иммуноглобулинов, но, напротив, ограничены в репертуаре распознаваемых антигенов, и эти антигены - наиболее распространённые соединения клеточных стенок бактерий. Все B-1-лимфоциты - как бы один не слишком специализированный, но определённо ориентированный (антибактериальный) клон. Антитела, продуцируемые B-1-лимфоцитами, почти исключительно IgM, переключение классов иммуноглобулинов в B-1-лимфоцитах не «предусмотрено». Таким образом, B-1-лимфоциты - «отряд» противобактериальных «пограничников» в прибарьерных полостях, предназначенных для быстрой реакции на «просачивающиеся» через барьеры инфекционные микроорганизмы из числа широко распространённых. В сыворотке крови здорового человека преобладающая часть иммуноглобулинов - продукт синтеза как раз B-1-лимфоцитов, т.е. это относительно полиспецифичные иммуноглобулины антибактериального назначения.

Т-лимфоциты.

Т-лимфоциты образуют три основные субпопуляции:

1) Т-киллеры осуществляют иммунологический генетический надзор, разрушая мутированные клетки собственного организма, в том числе и опухолевые, и генетически чужеродные клетки трансплантатов. Т-киллеры составляют до 10 % Т-лимфоци-тов периферической крови. Именно Т-киллеры своим воздействием вызывают отторжение пересаженных тканей, но это и первая линия защиты организма от опухолевых клеток;

2) Т-хелперы организуют иммунный ответ, воздействуя на В-лимфоциты и давая сигнал для синтеза антител против появившегося в организме антигена. Т-хелперы секретируют интерлейкин-2, воздействующий на В-лимфоциты, и г-интерферон. Их в периферической крови до 60–70 % общего числа Т-лимфоцитов;

3) Т-супрессоры ограничивают силу иммунного ответа, контролируют активность Т-киллеров, блокируют деятельность Т-хелперов и В-лимфоцитов, подавляя избыточный синтез антител, которые могут вызывать аутоиммунную реакцию, т. е. обратиться против собственных клеток организма.

Т-супрессоры составляют 18–20 % Т-лимфоцитов периферической крови. Избыточная активность Т-суп-рессоров может привести к угнетению иммунного ответа вплоть до его полного подавления. Это бывает при хронических инфекциях и опухолевых процессах. В то же время недостаточная деятельность Т-супрес-соров приводит к развитию аутоиммунных заболеваний в связи с повышенной активностью Т-киллеров и Т-хелперов, не сдерживаемых Т-супрессо-рами. Для регулирования иммунного процесса Т-супрессоры секретируют до 20 различных медиаторов, ускоряющих или замедляющих активность Т– и В-лимфоцитов. Кроме трех основных видов, существуют и другие виды Т-лимфоцитов, в том числе Т-лимфоциты иммунологической памяти, сохраняющие и передающие информацию об антигене. При повторной встрече с этим антигеном они обеспечивают его распознавание и тип иммунологического ответа. Т-лимфоциты, выполняя функцию клеточного имму-нитета, кроме того, синтезируют и секретируют ме-диаторы (лимфокины), которые активизируют или за-медляют деятельность фагоцитов, а также медиаторы с цитотоксилогическим и интерферонопо-добным действиями, облегчая и направляя действие неспецифической системы.

Этапы созревания.

Созревание Т-лимфоцитов начинается с того, что некоторая часть лимфоидных стволовых клеток направляется в тимус, где и идет процесс созревания. В процессе дифференцировки в центральных иммунных органах стволовая клетка проходит несколько этапов без участия антигена (антигеннезависимая дифференцировка).

Пока стволовая клетка находится в костном мозге, на ней появляются структуры, указывающие, по какому пути дифференцировки (Т- или В-) она пойдет. Ранний предшественник Т-лимфоцитов имеет на своей мембране гликопротеин с молекулярной массой 3,3 104 D (ГП-33), который впоследствии соединяется с антигенраспознающим рецептором.

На втором этапе появляются незрелые предшественники Т-лимфоцитов. В этот период на мембране лимфоцитов образуются антигенраспознающие рецепторы, после этого лимфоциты способны распознавать антигены.

Для Т-лимфоцита антигенраспознающим рецептором является димерная молекула, относящаяся к суперсемейству иммуноглобулинов.

Появление на поверхности предшественников лимфоидных клеток определенных рецепторов служит сигналом, позволяющим клеткам дифференцироваться в специализированную линию лимфоцитов. Имеющие такие рецепторы клетки мигрируют в особую область центральных иммунных органов, где взаимодействуют с микроокружением, способствующим дифференцировке данной клетки. После контакта с клеткой-предшественником, в стромальных клетках локального микроокружения развиваются процессы, направленные на "обучение" клеток-предшественников для их дальнейшей дифференцировки в отдельную линию.

Позитивная и негативная селекция в тимусе.

Предшественники Т-лимфоцитов на ранних этапах дифференцировки в тимусе подвергаются позитивной и негативной селекции. Не прошедшие селекцию предшественники подвергаются апоптозу. При негативной селекции элиминируются клетки, распознающие аутоантигены. Механизмы представления аутоантигенов в тимусе до настоящего времени мало изучены, а данные о становлении этого процесса в раннем онтогенезе практически отсутствуют. В отличие от тимуса, в периферических органах и тканях иммунной системы происходит представление чужеродных антигенов, и в этом процессе участвуют иммунные протеасомы. Целью данной работы являлась проверка предположения об участии иммунных протеасом в представлении аутоантигенов в тимусе, а также изучение становления процесса негативной селекции в раннем онтогенезе. Количественную оценку экспрессии субъединиц иммунных протеасом LMP7 и LMP2 в тимусе проводили с помощью Вестерн-блоттинга в пре- и постнатальном онтогенезе у крыс. Распределение иммунных протеасом в клетках тимуса анализировали с помощью иммуногистохимии. Параллельно оценивали динамику уровня апоптоза в тимусе на тех же этапах онтогенеза с помощью проточной цитофлуориметрии. Иммуногистохимически показано, что экспрессия иммунных протеасом наблюдается не в тимоцитах, а, вероятнее всего, в эпителиальных и дендритных клетках тимуса, которые являются антиген-представляющими для Т-клеток. Этот факт дает основание полагать, что негативная селекция в тимусе происходит с участием иммунных протеасом. Обе иммунные субъединицы иммунных протеасом обнаруживаются в тимусе, начиная с 18-го эмбрионального дня (Э). Причем количество этих субъединиц на Э18 невелико и возрастает к Э21, а затем остается на том же уровне до 19-го постнатального дня (П19). В то же время, на Э18 в тимусе регистрируется высокий уровень апоптоза, который снижается к Э21 и далее остается неизменным до П30. Полученные данные свидетельствуют о том, что негативная селекция в тимусе может происходить у плодов уже на Э18, а к Э21 усиливается до уровня, характерного для постнатальных животных. Высокий уровень апоптоза, наблюдаемый на Э18 связан, по-видимому, не столько с процессами негативной селекции, сколько с активной миграцией предшественников Т-лимфоцитов в тимус накануне Э18, а, как известно, количество локусов для мигрирующих предшественников в тимусе ограничено. Таким образом, впервые была показана экспрессия иммунных протеасом в тимусе, участвующих в представлении аутоантигенов при негативной селекции, в перинатальном онтогенезе. Становление процесса негативной селекции у крыс происходит еще в пренатальном онтогенезе.

Позитивная селекция : погибают тимоциты, не связавшие ни одного из доступных комплексов MHC-пептид. В результате позитивной селекции в тимусе погибает около 90% тимоцитов.

Негативная селекция уничтожает клоны тимоцитов, связывающих комплексы MHC-пептид со слишком высокой аффинностью. Негативная селекция элиминирует от 10 до 70% клеток, прошедших позитивную селекцию.

Т-клеточный рецептор. Строение, функции. Активный центр

Т-клеточные рецепторы (англ. TCR) - поверхностные белковые комплексы Т-лимфоцитов, ответственные за распознавание процессированных антигенов, связанных с молекулами главного комплекса гистосовместимости (англ. MHC) на поверхности антиген-представляющих клеток. TCR состоит из двух субъединиц, заякоренных в клеточной мембране и ассоциирован с многосубъединичным комплексом CD3. Взаимодействие TCR с MHC и связанным с ним антигеном ведет к активации Т-лимфоцитов и является ключевой точкой в запуске иммунного ответа.

TCR представляет собой гетеродимерный белок, состоящий из двух субъединиц - α и β либо γ и δ, представленных на поверхности клетки. Субъединицы закреплены в мембране и связаны друг с другом дисульфидной связью.

По своей структуре субъединицы TCR относятся к суперсемейству иммуноглобулинов. Каждая из субъединиц образована двумя доменами с характерной иммуноглобулиновой укладкой, трансмембранным сегментом и коротким цитоплазматическим участком.

N-концевые домены являются вариабельными (V) и отвечают за связывание антигена, презентируемого молекулами главного комплекса гистосовместимости. В составе вариабельного домена содержится характерный для иммуноглобулинов гипервариабельный участок (CDR). За счет необычайного разнообразия данных участков, различные Т-клетки способны распознавать широчайший спектр различных антигенов.

Второй домен - константный (C) и его структура одинакова у всех субъединиц данного типа у конкретной особи (за исключением соматических мутаций на уровне генов любых других белков). На участке между С-доменом и трансмембранным сегментом имеется остаток цистеина, с помощью которого между двумя цепями TCR образуется дисульфидная связь.

Субъединицы TCR агрегированы с мембранным полипептидным комплексом CD3. CD3 образован четырьмя типами полипептидов - γ, δ, ε и ζ. Субъединицы γ, δ и ε кодируются тесно сцепленными генами и имеют близкую структуру. Каждая из них образована одним константным иммуноглобулиновым доменом, трансмембранным сегментом и длинной (до 40 аминокислотных остатков) цитоплазматической частью. Цепь ζ имеет маленький внеклеточный домен, трансмембранный сегмент, и большой цитоплазматический домен. Иногда вместо цепи ζ в состав комплекса входит цепь η - более длинный продукт того же гена, полученный путем альтернативного сплайсинга.

Поскольку структура белков комплекса CD3 инвариантна (не имеет вариабельных участков), они не способны определять специфичность рецептора к антигену. Распознавание является исключительно функцией TCR, а CD3 обеспечивает передачу сигнала в клетку.

Трансмембранный сегмент каждой из субъединиц CD3 содержит отрицательно заряженный аминокислотный остаток, а TCR – положительно заряженный. За счет электростатических взаимодействий они объединяются в общий функциональный комплекс Т-клеточного рецептора. На основании стехиометрических исследований и измерения молекулярной массы комплекса наиболее вероятным его составом является (αβ)2+γ+δ+ε2+ζ2.

TCR, состоящие из αβ-цепей и γδ-цепей весьма близки по структуре. Эти формы рецепторов по-разному представлены в различных тканях организма.

Структура рецептора Т-лимфоцита во многом напоминает структуру молекулы антитела. Молекулы Т-клеточных рецепторов (ТКР) состоят из двух цепей - а и р. Каждая из них содержит V- и С-домены, их структура закреплена дисульфидными связями. Вариабельные домены а- и р-цепей имеют не 3-4, как у антител, а не менее 7 гипервариабельных участков, которые формируют активный центр рецептора. За С-доменами, около мембраны, располагается шарнирная область из 20аминокислотных остатков. Она обеспечивает соединение а- и р-цепей с помощью дисульфидных связей. За шарнирной областью располагается трансмембранный гидрофобный домен из 22 аминокис­лотных остатков, он связан с коротким внутрицитоплазматичеким доменом из 5-16 аминокислотных остатков. Распознавание Т-клеточным рецептором представляемого антигена происходит следующим образом. Молекулы МНС классаП, как и рецепторы Т-лимфоцитов, состоят из двух полипептидных цепей - а и р. Их активный центр для связывания представляемых антигенных пептидов имеет форму «щели». Она формируется спиральными участками а- и р-цепей, соединенными на дне «щели» между собой неспиральной областью, образованной сегментами той и другой цепи. В этом центре (щели) молекула МНС присоединяет процессированный антиген и таким образом представляет его Т-клеткам (рис. 63). Активный центр Т-клеточного рецептора образуется гипервариабельными участ­ками а- и р-цепей. Он также представляет собой своеобразную «щель», структура которой соответ­ствует пространственной структуре представляемой молекулой МНС классаП пептидного фрагмента антигена в такой же степени, как структура активного центра молекулы антитела соответствует пространственной структуре детерминанта антигена. Каждый Т-лимфоцит несет рецепторы только для одного какого-то пептида, то есть специфичен в отношении конкретного антигена и связывает процес­сированный пептид только одного типа. Присоединение представляемого антигена к Т-клеточному рецептору индуцирует передачу сигнала от него на геном клетки.

Для функционирования любого ТКР необходим его контакт с молекулой CD3. Она состоит из 5субъединиц, каждая из которых кодируется своим геном. Молекулы CD3 имеют все субклассы Т-лимфоцитов. Благодаря взаимодействию Т-клеточного рецептора с молекулой CD3 обеспечиваются следующие процессы: а)вынос ТКР на поверхность мембраны Т-лимфоцита; б)придание соответствую­щей пространственной структуры молекуле Т-клеточного рецептора; в)прием и передача сигнала Т-клеточным рецептором после его контакта с антигеном в цитоплазму, а затем в геном Т-лимфоцита через фосфатидилинозитольный каскад с участием посредников.

В результате взаимодействия молекулы МНС классаП, несущей антигенный пептид, с рецептором Т-лимфоцита пептид как бы встраивается в «щель» рецептора, которую образуют гипервариабельные участки а- и р-цепей, контактируя при этом с той и другой цепью

Рекомбинация генов, кодирующих цепи Т-клеточного рецептора

Специфичность Т-клеток к определенным антигенам побудила также к поиску генетических механизмов, которые увеличивают многообразие их рецепторов. Многие исследователи предполагали, что гены, кодирующие рецепторы Т-клеток, построены аналогично генам антител. Однако долгое время не удавалось идентифицировать поверхностные структуры, которые обусловили способность Т-клеток распознавать антигены. В настоящее время установлено, что рецептор Т-клеток образован двумя субъединицами и напоминает Fab-фрагмент антитела.

В 1984 г. Т. Мак М. Дэвис клонировали ген, который перестраивался только в Т-клетках, но не в В-клетках. Такого гена не было в других соматических клетках, что свидетельствовало о том, что он кодирует именно те структуры, которые являются различными в разных клонах Т-лимфоцитов.

Установка нуклеотидной последовательности этих генов выявило их гомологию к генов, кодирующих синтез иммуноглобулинов. Первым клонированным геном ТКР оказался ген, кодирующий ß-цепь ТКР. Затем X. Саито и Д. Кранц клонировали гены Т-клеток, кодирующих у-цепь ТКР. Позже было идентифицировано гены, кодирующие синтез α-цепей, которые вместе с ß-цепями образуют гетеродимерний комплекс - в |-ТКР. Функциональное значение в-цепей оставалось определенное время неизвестным, пока в пределах локуса генов а-цепей не было идентифицировано гены, кодирующие б-цепи Т-клеточного рецептора. Оказалось, что у- и б-цепи образуют гетеродимерний комплекс, который является альтернативным вариантом Т-клеточного рецептора и который называют уб-ТКР. Т-клетки, экспрессируют уб -ТКР, представляют отдельную популяцию лимфоцитов, функцию которых еще окончательно не выяснено. Оказалось, что гены Т-клеточных рецепторов, как и гены иммуноглобулинов, в эмбриональном геноме также представлены значительным количеством генных сегментов, которые рекомбинируют при развитии Т-клеток. Согласно генные сегменты V, D и J кодирующих вариабельные домены ТКР, а С-сегмента - константные домены. К константного домена каждой цепи рецептора Т-клеток присоединена последовательность гидрофобных аминокислот, заякорюють его в мембране Т-клеток. Итак, рецепторы Т-клеток представлены только в мембраносвязанных форме и во время созревания Т-клеток переключения различны х С-сегментов не происходит.

Гены ТКР человека и мыши построены принципиально подобно. Они состоят из четырех локусов, кодирующих а-, ß-, у-и б-цепи Т-клеточного рецептора. В геноме человека локус генов ß-цепей ТКР размещен на 7-й хромосоме, а-цепей - на 14-й, у-цепей на 7-й хромосоме и гены б-цепей ТКР размещены в середине локуса генов а-цепей, то есть на 14-й хромосоме. Локусы генов а-и у-цепей представлены сегментами V, J и С, а следовательно, подобные по организации в генов легких цепей иммуноглобулинов. При этом локус у-цепей содержит несколько вариантов Су-сегментов, каждому из которых предшествует несколько Jy-сегментов (аналогично организации генов Х-цепей иммуноглобулинов), а локус а-цепей содержит значительное количество (около сотни) Vo-сегментов, несколько Ja -сегментов и один Са-сегмент (напоминает организацию локуса генов к-цепей иммуноглобулинов). Локусы генов ß-и б-цепей состоят из четырех кластеров генных сегментов V, D, J и С (подобно организации локуса Н-цепей иммуноглобулинов). Поэтому CDR3-perioHH ß-и ö-цепей более изменчивы, чем а-и у-цепей, поскольку место соединения трех генетических сегментов V, D и J кодирует третий гипервариабельную петлю в активных центрах ТКР.

При образовании Т-клеток, несущих в |-ТКР, сначала перестраиваются гены ß-цепи, а затем а-цепи, а в процессе образования клеток, несущих уб-ТКР, - соответственно гены б-и у-цепей. Благодаря тому, что локус генов б-цепей находится в середине локуса генов а-цепей, ни Т-клетка не может одновременно экспрессировать oß-и уб-ТКР. Кроме того, каждая цепь синтезируется только из одной пары гомологичных хромосом, т.е. при экспрессии генов ТКР происходит явление аллельных исключения.

Каждый из локусов Ig/TCR содержит определенное количество V, D и J сегментов, расположенных в определенном порядке: сначала идут повторяющиеся V-сегменты, затем D, если они есть, затем J-сегменты и константный регион (С). Часть генных сегментов является псевдогенами, большинство - функциональными генами, то есть транслируются в белок. Количество вариантов случайных комбинаций генных сегментов в процессе V(D)J рекомбинации определяет комбинативное разнообразие антигенных рецепторов лимфоцитов.

Молекулярный механизм рекомбинации всех семи локусов Ig/TCR идентичный. Эти генные перестройки происходят на ранних этапах дифференцировки лимфоцитов в костном мозге (для В-лимфоцитов) и тимусе (для Т-лимфоцитов) и представляют собой соматическую негомологичную рекомбинацию, в результате которой V, D и J генные сегменты сближаются, а промежуточная последовательность удаляется. Для локусов IGH@, TCRD, TCRB перестройка протекает в два этапа: сначала сближаются D и J сегменты, а затем происходит V-DJ соединение. Для остальных генов перестройка V-J происходит в один этап.

Популяции Т-лимфоцитов.

Среди Т-лимфоцитов различают две фенотипические субпопуляции клеток – CD4+-клeтки и СD8+-клетки. По функциональным характеристикам в популяции Т-лимфоцитов выделяют Т-хелперы гуморального иммунитета, Т-хелперы клеточного иммунитета, Т-супрессоры, Т-цитотоксические клетки. Т-хелперы гуморального и клеточного иммунитета имеют единого предшественника – ТH0-клетки, из которых они генерируются в ходе иммунного ответа.