Лимфоидная система

Общая масса лимфоидной ткани сопоставима с массой печени и содержит 10¹³лимфоцитов.

Все клетки крови, в том числе и лимфоциты, возникают из гемопоэтических стволовых клеток(ГСК), которые находятся у эмбрионов в печени и костном мозге, а у взрослых только в костном мозге. Из ГСК под влиянием различных цитокинов возникают предшественники лимфоцитов (Т- и В-типа), а также других лейкоцитов и эритроцитов (рис. 1.3).

Лимфоциты неоднородны. Различают две их популяции: Т-лимфоциты, которые дифференцируются в тимусе («тимусные») иВ-лимфоциты, созревающие в костном мозге. Процесс первичной дифференцировки и созревания обозначается каклимфопоэз. Деление лимфоцитов и последующая диференцировка под влиянием антигенов с образованием иммунных лимфоцитов и антител –иммунопоэз.

Особенностью лимфоидной ткани слизистых оболочек является наличие «мукозноассоциированной лимфоидной ткани», ее тесный контакт с эпителием, через который проникают антигены и который может участвовать в представлении антигенов. Другой ее особенностью является отличие в субпопуляционном спектре лимфоцитов и их функциях. Местами общения лимфоцитов и бактерий в кишечнике служит слизистая оболочка и эпителий, покрывающий пейеровы бляшки, а в бронхах – эпителий, покрывающий места расположения бронхоассоциированной лимфоидной ткани, в миндалинах – эпителий крипт. Эти места эпителия всегда инфильтрированы лимфоцитами, которые взаимодействуют с антигенами, находящихся на нем микроорганизмов.

В-лимфоцитыпроисходят из ГСК и дифференцируются в эмбриональной печени, затем в костном мозге.

В-1 субпопуляция возникает вне костного мозга из лимфоидной стволовой клетки (ЛСК) и локализуется в брюшной и плевральной полостях, сальнике, миндалинах. Она активно участвует в реакциях врожденного иммунитета, контролируя образование естественных антител. Маркер субпопуляции – молекула CD5.

В-2 субпопуляция – обычные В-лимфоциты, они имеют на поверхности Ig-рецепторы для распознавания антигена. При стимуляции антигенами они созревают в плазмоциты, секретирующие иммуноглобулины – антитела.

В норме в крови у человека содержится 17-30% В-клеток от общего числа лимфоцитов.

Иммуноглобулины и антитела

Иммуноглобулины(антитела) – это большое семейство белков, которые синтезируются В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Иммуноглобулины находятся в крови и при электрофорезе сыворотки крови они образуют фракцию-глобулинов. Часть особых иммуноглобулинов – секреторных – присутствует во всех секретах, продуцируемых слизистыми оболочками (слезная жидкость, слизь носа, бронхов, кишечника, половых органов). В структуре иммуноглобулиновой молекулы различают 2 тяжелые (H – heavy) и 2 легкие (L – light) полипептидные цепи, соединенные между собою дисульфидными связями. Тяжелые цепи определяют принадлежность иммуноглобулинов к соответствующему классу: IgG – тяжелая цепь –IgA –, IgM –, IgD –, IgE –(рис. 1.4).

В цепях молекулы иммуноглобулинов различают константные(constant) ивариабельные(variable)участки.

Отдельные замкнутые в виде глобул части цепей иммуноглобулина получили название доменов.В константном участке различают CL, СН1, СН2 и СН3 домены, а вIgMиIgEи СН4 домены, в V-участке – VH и VL домены (в зависимости от цепи).

Гипервариабельные участки, где часты замены аминокислот, относятся крегионам, определяющим комплементарностьиммуноглобулиновых молекул. Эти регионы локализованы в доменах тяжелой (VH) и легкой (VL) цепей. Они формируютактивный центрмолекулы иммуноглобулина (антитела).

Между СН1 и СН2 доменами тяжелой цепи локализуется подвижный – "шарнирный" участокмолекулы иммуноглобулина, чувствительный к протеолитическим ферментам (папаину, пепсину, трипсину). Под действием папаина молекула иммуноглобулина расщепляется на 2 Fab-фрагмента (fragment antigen binding – фрагмент, связывающий антиген) и Fc-фрагмент (fragment crystallizable– фрагмент кристаллизующийся).

Когда молекула Ig связывает антиген, CН2 домен Fc-фрагмента иммуноглобулина активирует комплемент по классическому пути, а СH3 домен может связываться с Fc-рецепторами, имеющимися на лейкоцитах и других клетках.

Иммуноглобулины класса G составляют основную массу иммуноглобулинов сыворотки крови (75-85%) – 10 г/л (8-12 г/л). Они неоднородны по строению Fс-фрагмента и различают их четыре субкласса: G1, G2, G3, G4.

Снижение уровня IgG в крови обозначается как гипогаммаглобулинемияIgG, увеличение –гипергаммаглобулинемияIgG.

Основную массу антител против бактерий, их токсинов и вирусов составляют IgG.

Иммуноглобулины класса М(м.м. 950 кДа) содержатся в сыворотке крови в концентрации от 0.8 до 1.5 г/л, в среднем – 1 г/л. В крови они находятся в виде пентамеров. Антитела IgM синтезируются в организме при первичном иммунном ответе, низкоаффинны, но высокоавидны из-за большого числа активных центров.

Иммуноглобулины класса А(от 1,5 до 3 г/л) IgA в крови присутствуют в виде мономеров, а в секретах в форме димеров и тримеров. Секреторные IgA (sIgA), будучи антителами, формируют местный иммунитет, препятствуют адгезии микроорганизмов к эпителию слизистых оболочек, опсонируют микробные клетки, усиливают фагоцитоз.

Иммуноглобулины класса Dсодержатся в сыворотке крови в концентрации 0,03-0,04 г/л. Они служат рецепторами созревающих В-лимфоцитов.

Иммуноглобулины класса Е присутствуют в сыворотке крови в концентрации около 0,00005 г/л или от 0 до 100 МЕ/мл (1 МЕ ~ 2,4 нг). При аллергии их содержание в крови увеличивается и многие из них специфичны к аллергену, т.е. являются антителами.

Различают естественные и иммунные антитела. Естественные АТ находятся в организме без предварительного введения антигена (иммунизации). Примером таких АТ являются- и-изогемагглютинины сыворотки крови человека I группы, направленные против А и В антигенов эритроцитов людей других групп крови (II-IV) – это чаще антитела класса IgM. Встречаются естественные антитела против микробов.

Иммунные АТнакапливаются и выявляются в сыворотке крови после предварительной иммунизации антигенами.

Механизм действия антител:

• нейтрализация активных центров токсинов (токсиннейтрализующий эффект);

• образование комплекса антиген-антитело, который активирует комплемент с последующим лизисом клетки (литический эффект при участии комплемента);

• опсонизация объектов фагоцитоза (усиление фагоцитоза);

• связывание с Fc-рецепторами лейкоцитов, которые приобретают способность специфично взаимодействовать с антигенами ("вооружающий" эффект антител);

• антирецепторные антитела, связываясь с соответствующим рецептором, блокируют его или стимулируют функцию клетки (блокирующие и стимулирующие эффекты);

• антитела обладают собственной медленной ферментативной активностью и могут расщеплять некоторые субстраты (абзимная активность).

Бивалентные АТ (обычно класса G), имеющие 2 активных центра, получили название полных АТ. Наряду с ними существуют моновалентныенеполные АТ, у которых действует один связывающий активный центр из-за пространственной блокировки второго центра.

Сила связывания (сродство)одного активного центра АТ с эпитопом антигена получила названиеаффинности (аффинитета).Прочность связывания всей иммуноглобулиновой молекулы с антигеном называетсяавидностью (авидитетом). Обычно она прогрессивно увеличивается с увеличением количества активных центров в иммуноглобулиновой молекуле. Отсюда наибольшей авидностью обладают IgM.

При иммунизации антигеном в сыворотке крови появляется широкий спектр АТ с различной аффинностью. Это обусловлено тем, что антиген стимулирует большое количество клонов В-клеток. Получаемые таким образом поликлональные иммунные антителаи сыворотки представляют смесь иммуноглобулиновых молекул различных классов.

Иммунные комплексы образуются при взаимодействии активных центров (паратопов) антител и детерминант (эпитопов) антигенов в нейтральной среде (рН 7,2-7,3) за счет связей Ван-дер-Ваальса (нековалентная связь – наименьший энергетически выгодный радиус между атомами), водородных (атомы водорода в составе функциональных групп), электростатических и гидрофобных.

Взаимодействия антител и антигенов вызывают феномены агглютинации, преципитации и лизиса. Иммунные комплексы активируют комплемент по классическому пути, связывая его С1q компонент СН₂доменом Fc-фрагмента IgG или IgM. Если эти Ig-антитела направлены против антигенов мембраны клетки, то она при этом лизируется (см. «комплемент»).

Моноклональные антитела

Моноклональные антителаразработаны на основе соматической гибридомной технологии. Такие АТ моноспецифичны, направлены к одному эпитопу АГ.

Для их получения мышей иммунизируют изучаемым антигеном (в клеточной или растворимой форме). Из селезенки иммунизированных животных получают суспензию клеток, среди которых есть антителообразующие. Затем проводят слияние этих антителообразующих В-клеток, срок жизни которых невелик, с В-клетками мышиной опухоли – плазмоцитомы (делятся непрерывно, «бессмертные» клетки). Сама плазмоцитома к синтезу АТ не способна. Слияние геномов этих клеток под одной клеточной мембраной (с помощью полиэтиленгликоля) приводит к появлению гибридных клеток. Они приобретают способность к синтезу специфических антител (от иммунных В-лимфоцитов) и становятся долгоживущими, непрерывно делящимися (как плазмоцитома). Чтобы их выявить, взвесь клеток культивируют в специальной среде, в которой не растут обычные негибридные клетки.

Из выращенной смеси гибридных клеток выделяют по 1 клетке и помещают в одну лунку с жидкой питательной средой и размножают (клонируют). После роста клонов в их надосадочной жидкости ищут антитела к изучаемому антигену. После их обнаружения, в одной из лунок, соответствующий клон отбирают и размножают. Накопившийся клон клеток продуцирует моноклональные АТ специфичные к единственному эпитопу изучаемого антигена.

Моноклональные АТ оказались исключительно удобным диагностическим средством. С их помощью выявляют антигены бактерии и вирусов, маркеры клеточных популяций, гормоны, медиаторы и т.д.

В настоящее время их все шире используют для лечения (пример – препарат инфликсимаб – моноклональные АТ, блокирующие действие ФНОи тем самым подавляющие местное и системное воспаление).