2.6. Стадии развития иммунного ответа

Ограниченные размеры статьи не позволяют нам привес­ти описание разных вариантов развития иммунного ответа в зависимости от природы антигена, дозы, входных ворот во внутреннюю среду организма, кратности введения антигена. Все эти факторы обязательно отражаются на конкретном им­

мунном ответе. Мы же приведем ключевые стадии развития абстрактного иммунного ответа на такой антиген, который макроорганизм по генетическим причинам может процесси-ровать, конъюгировать со своими молекулами МНС, на ко­торый в организме есть специфические TcR и BcR. Этот антиген попадает в организм впервые через барьерные ткани (например, через кожу) и по качеству представляет собой природный микроорганизм. Стадии развития иммунного от­вета таковы.

Антиген проникает через барьерные ткани. -» Часть анти­гена фиксируют АРС; антиген стимулирует выработку цитоки­нов клетками барьерных тканей, которые готовят сосуды (формируется очаг доиммунного воспаления) -» дендритные клетки, поглотившие антиген в барьерных тканях, мигрируют по путям лимфодренажа в тимусзависимые зоны перифери­ческих лимфоидных органов, где представляют антиген для распознавания Т-лимфоцитам. Сюда же из крови приходят В-лимфоциты. -» Лимфоциты распознают антиген TcR и BcR. -> Т- и В-лимфоциты взаимодействуют. -» Лимфоциты пролиферируют. -» Додифференцировка лимфоцитов (имму­ногенез). -» Иммунные лимфоциты мигрируют через кровь в очаг повреждения в ткани, где организуют деструкцию клеток, поврежденных антигеном, лейкоцитами общевоспалительного назначения (макрофагами, эозинофилами, базофилами, туч­ными клетками, нейтрофилами) или делают это сами (ЦТЛ) (формируется очаг иммунного воспаления). -» Разрушенный антиген выводится из организма.

Подробнее процесс первичного иммунного ответа можно описать следующим образом.

124. Антиген связывают дендритные клетки барьерной ткани (клетки Лангерганса в коже) и с тканевой жидкостью мигри­руют в регионарный лимфатический узел. По «дороге» про-цессируют антиген до пептидных фрагментов и конъюгируют эти пептиды со своими молекулами МНС-П. Одновременно антиген непосредственно стимулирует другие клетки кожи, а именно кератиноциты и макрофаги, и те в минимальных, но значимых количествах продуцируют хемокины, TNF, которые активируют эндотелий в месте внедрения антигена, индуциру­ют на нем экспрессию молекул адгезии для лимфоцитов и лейкоцитов (очаг доиммунного воспаления).

125. В лимфатическом узле дендритные клетки представляют антиген для распознавания Т-лимфоцитам. Сюда же через кровь попадают В-лимфоциты.

126. Клоны Т- и В-лимфоцитов, связавшие антиген, взаимо­действуют друг с другом, быстро индуцируют синтез собст­венных факторов роста (IL-2) и вступают в обязательную пролиферацию.

127. Размножившиеся лимфоциты антигенраспознавших клонов дифференцируются согласно их специализации, полу­ченной в лимфопоэзе: CD4⁺ — в тот или иной тип Т-хелперов (Thl, Th2 или ЦТЛ), CD8⁺ — в ЦТЛ, В — в антителопродуцен-ты. Дифференцированные антигенспецифичные лимфоциты мигрируют из лимфатического узла в ткани к месту внедрения антигена согласно экспрессии на них нужных молекул адге­зии, распознающих очаг доиммунного воспаления в ткани. В-лимфоциты секретируют антитела в кровь с целью перехва­та всосавшегося системно антигена.

128. На месте наибольшей концентрации антигена активи­рованные антигенспецифичные лимфоциты рекрутируют («нанимают») своими цитокинами тот или иной тип клеток общевоспалительного назначения, способных осуществить де­струкцию ткани, с которой связан антиген с целью выведения из организма (нейтрофилы, макрофаги, эозинофилы, тучные клетки, базофилы).

129. В случае элиминации антигена из организма иммунный ответ на него затихает до нуля по следующим причинам:

а) исчез антиген как стимулирующий сигнал № 1;

б) из активированных CD4 Т-лимфоцитов развиваетсясубпопуляция ТпЗ, продуцирующих в повышенном количест-ве среди прочих цитокинов супрессорный цитокин TGFB, ко-торый останавливает пролиферацию лимфоцитов и продук-цию ими провоспалительных цитокинов;

в) активированные лимфоциты погибают по механизмуапоптоза; индуцируют этот апоптоз физиологические кон-центрации глюкокортикоидных гормонов.

130. В части прореагировавших на антиген Т-лимфоцитов формируются молекулярные механизмы защиты от апоптоза. Эти клетки выходят из состояния активации, в них выключа­ется биосинтез цитокинов, но при этом они не погибают, а циркулируют по организму длительное время. Эти лимфоциты получили название клеток иммунологической памяти. При повторном попадании одноименного антигена в организм его встретят уже существенно более многочисленные и дифферен­цированные представители антигенспецифичного клона. На этом свойстве лимфоцитов основана медицинская практика вакцинации.

Обратим внимание на три процесса в иммунном ответе — пролиферацию лимфоцитов, взаимодействие клеток в иммун­ном ответе и апоптоз.

Пролиферация лимфоцитов. Пролиферация в периферичес­ких тканях — уникальное свойство лимфоцитов, отличающее лимфоцит от всех без исключения других лейкоцитов. Другие лейкоциты пролиферируют только на территории гемопоэти-ческой ткани (в костном мозге у взрослых) и в норме не про­лиферируют на периферии. Антигенспецифичный лимфоцит

же принципиально не может выполнить свои функции, не пройдя значительного числа циклов пролиферации именно на периферии, где лимфоцит распознает свой антиген. Поэтому пролиферация — специфичный признак иммунного ответа. Если при исследовании какого-то физиологического или па­тологического процесса с участием клеток крови и лимфоид-ной системы не регистрируется пролиферация, то это какой угодно процесс, только не иммунный ответ. Обязательность пролиферации для лимфоцитов после того, как они распозна­ли антиген, объясняется тем, что всего во взрослом организме более 10⁹ вариантов разнообразных рецепторов для антигена, т.е. более 10⁹ вариантов клонов лимфоцитов. Так как общее число лимфоцитов в организме человека порядка 10'³, частота встречаемости лимфоцитов одного клона в здоровом организ­ме порядка 1 из 10 ООО. Поэтому, чтобы обеспечить количест­венно адекватный ответ на случайно попавший в организм антиген, соответствующий клон лимфоцитов должен проли-ферировать пропорционально и с запасом относительно дозы антигена.

Взаимодействие клеток в иммунном ответе. Много лет по­лагали, что в иммунном ответе Т-лимфоциты-хелперы играют руководящую и управляющую роль, а В-лимфоциты — испол-нители-антителопродуценты. Современные исследования по­казывают, что взаимодействия клеток в иммунном ответе более равноправны. Описывать многообразие всех известных на сегодня межклеточных взаимодействий в иммунном ответе в данной статье мы не имеем возможности, поэтому перечис­лим главные.

131. Взаимодействие Т-лимфоцита с антигеном на антиген-представляющей клетке. При распознавании антигена Т-лим-фоцитом должны реализоваться следующие парные взаимо­действия между молекулами мембраны лимфоцита и молеку­лами мембраны АРС: TcR с комплексом антигена с МНС, CD4 с МНС-П или CD8 с МНС-1 и так называемые костиму-ляторные взаимодействия (CD28 с В7, LFA-1 с ICAM, CD2 с LFA-3 и т.д.). Только после этого могут начаться пролифера­ция Т-лимфоцитов и секреция ими пропролиферативных ци­токинов.

132. Взаимодействие В- и Т-лимфоцитов. Чтобы Т-лимфоцит начал синтезировать цитокины, управляющие дифференци-ровкой В-лимфоцитов (переключением классов иммуноглобу­линов), необходимо взаимодействие такой молекулы мембра­ны Т-лимфоцита, которая называется CD40L (СЕ)40-лиганд), с молекулой CD40 на мембране В-лимфоцита, распознавшего антиген. Иными словами, чтобы Т-лимфоцит начал управлять дифференцировкой В-лимфоцита, сначала должна поступить «заявка» от В-лимфоцита, которая является для Т-лимфоцита сигналом на выработку цитокинов.

3. Взаимодействие лимфоцитов с эндотелием сосудов и с клетками периферических тканей. Без знания конкретных вза­имодействий между молекулами клеточной адгезии в настоя­щее время не понять ни нормального хода развития иммунно­го ответа, ни патогенеза той или иной патологии в тканях. По­чему, например, у одних пациентов аллергия немедленного типа выражается в виде крапивницы, у других — в виде брон­хиальной астмы, у.третьих — в виде отека Квинке? Этиологи­ческих факторов в патогенезе каждого из названных заболева­ний больше, чем один, но тканевая локализация может зави­сеть от аномалии именно в молекулах адгезии. Их выделено и охарактеризовано в настоящее время значительное число: ин-тегрины (удерживают клетки друг около друга в нужном месте), хемокины (обеспечивают передвижение клеток в очаг по молекулам межклеточного матрикса), селектины (homing-рецепторы на лимфоцитах и лейкоцитах), адрессины (молеку-лы-лиганды для селектинов на эндотелии в ткани).

Апоптоз. Апоптоз — это запрограммированная гибель клет­ки (PCD — programmed cell death). Биологическое явление за­программированной клеточной смерти было открыто более 20 лет назад зоологами при исследовании стадий развития круглых червей. По мере изучения иммунной системы выяс­нилось, что у млекопитающих апоптоз наиболее присущ именно лимфоцитам и, более того, является одним из основ­ных механизмов работы иммунной системы, альтернативным пролиферации. Выделяют всего два варианта смерти клеток — некроз и апоптоз. Некроз — травматическая гибель клетки. На уровне ткани некроз сопровождается воспалительным процес­сом. Апоптоз — гибель клетки «изнутри». Сигнал на запуск апоптоза может прийти как снаружи клетки (для этого есть специальные рецепторы на мембране, например Fas и др.), так и из генома, но в обоих случаях собственно механизм гибели клетки осуществляется определенными ферментами, специ­ально для этого предназначенными и синтезированными самой клеткой. Цитологически апоптоз проявляется фрагмен­тацией ДНК на куски размером 200—300 пар нуклеотидов и постепенной фрагментацией ядра и цитоплазмы, т.е. всей клетки. При этом внутриклеточное содержимое даже фрагмен­тов остается окруженным мембраной, не вытекает в межкле­точное пространство и на уровне ткани проходит без призна­ков воспаления.

В норме апоптозу подвергаются следующие лимфоциты:

• на стадии лимфопоэза — лимфоциты, отвергнутые при позитивной и негативной селекции (плохо реагирующие со своими МНС);

• в периферических тканях: а) лимфоциты, уже «отрабо­тавшие» в иммунном ответе, после завершения элимина­

ции антигена; б) лимфоциты, получившие часть, но «не комплект» всех необходимых для правильной работы сигналов: апоптозу подвергаются лимфоциты, у которых TcR или BcR связал антиген, а других необходимых сиг­налов лимфоцит не получил (связь с МНС, CD40 с CD40L и т.д.); апоптозу подвергаются лимфоциты, полу­чившие митогенный сигнал, но не получившие специ­фического антигена на свой TcR или BcR. Последние две ситуации укладываются в понятие «индуцированной активацией клеточной смерти» (activation-induced cell death - AICD).

Клетка, претерпевающая апоптоз, способна посылать смертельный сигнал соседним клеткам (клеточное братоубий­ство — fratricide). Мы обращаем на это в данной статье внима­ние в том плане, что применение иммуностимулирующих пре­паратов, неспецифичных по определенному заданному анти­гену, очевидно, небезопасно. Более того, иммуностимулято­ром можно убить «нечаянно» неведомое число клонов лимфо­цитов, предназначенных для каких-то будущих или актуаль­ных антигенов.

Генетические дефекты в клеточном аппарате апоптоза, приводящие к недостаточности апоптоза лимфоцитов, приво­дят к развитию лимфопролиферативных процессов, с высокой частотой переходящих в злокачественные лимфолейкозы.

Эффекторные механизмы иммунного ответа. Теперь перей­дем к эффекторным механизмам «доведения до конца» им­мунного ответа, т.е. к механизмам деструкции и элиминации распознанных лимфоцитами поврежденных патогеном тканей. Механизмы деструкции делятся на два типа: 1) антителозави-симые и 2) Т-лимфоцитзависимые, антителонезависимые.

Опыт показывает, что все антигены — те или иные органи­ческие вещества: преобладают белки, но имеется и достаточ­ное количество углеводов, липополисахаридов, полифосфа­тов, т.е. всего того, из чего состоят инфекционные микроорга­низмы и естественная пища млекопитающих.

Деструктивные биохимические механизмы происходят от далекой пищеварительной функции одноклеточных. Поэтому все эффекторные механизмы иммунного ответа многоклеточ­ных используют тот или иной аппарат протеолиза и свободно-радикального окисления. Применительно к иммунному ответу известны следующие эффекторные процессы.

133. Цитолиз клеток-мишеней непосредственно ЦТЛ (в меж­клеточном контакте работает белок перфорин, а также индук­торы апоптоза — сериновые протеазы — каспазы, или гран-зимы).

134. Антителозависимая клеточная цитотоксичность (АЗКЦТ) — цитолиз клеток-мишеней клетками-эффекторами

только при условии, что с мембраной клетки-мишени связано специфическое антитело; у клетки-эффектора есть рецептор к Fc-фрагменту иммуноглобулина соответствующего класса. С антителами класса IgG в АЗКЦТ клетками-эффекторами «работают» в первую очередь NK. С антителами IgE и IgA клетками-эффекторами в АЗКЦТ «работают» эозинофилы. Молекулярный токсический механизм NK тождествен тако­вому у ЦТЛ (перфорин и индукция апоптоза). У макрофагов и нейтрофилов для этого служат их протеазы и ферменты перекисного окисления, у эозинофилов — токсичные белки (большой основной протеин — major basic protein, катионный протеин эозинофилов — eosinophil cationic protein и др.).

135. Комплементзависимый лизис клеточных патогенов (бак­терий), связанных антителами.

136. Фагоцитоз нейтрофилами и макрофагами растворимых либо корпускулярных комплексов антиген+антитело и рас­щепление их в лизосомах или перекисным окислением, или анаэробными протеазами типа катепсинов до низкомолеку­лярных катаболитов, которые клетка выбрасывает через свою мембрану, а из циркуляции их выводят почки, печень, желу­дочно-кишечный тракт (ЖКТ).

137. Гиперчувствительность замедленного типа. От иммун­ной системы в данной реакции выступают лимфоциты — про­дуценты ylFN, т.е. ТЫ или CD8⁺ ЦТЛ, клетками-исполните­лями являются активированные макрофаги. Главный цито­кин — активатор макрофагов у-интерферон, продуцируемый ТЫ или иммунными CD8⁺ Т-лимфоцитами.

138. Гиперчувствительность немедленного типа — это совокуп­ность сосудистых и гладкомышечных реакций, обеспеченных биологически активными веществами (БАВ) тучных клеток и базофилов (биогенными аминами, липидными медиаторами, протеинами гранул). От иммунной системы в данном случае ра­ботают Th2 или CD4^- CD8^- Т-лимфоциты и В-лимфоциты, ко­торые под воздействием IL-4 продуцируют IgE. Клетки-эффек­торы (базофилы и тучные клетки) связаны с системой лимфоци-тарного иммунитета таким образом, что на них экспрессирова-ны высокоаффинные рецепторы к IgE и IgG4 (высокоаффин­ные —• т.е. способные связать свободный иммуноглобулин до связывания его в комплекс с антигеном). БАВ тучных клеток и базофилов в отличие от цитокинов в значительном количестве синтезируются этими клетками «впрок», чтобы по сигналу клет­ка немедленно выбросила эти вещества в межклеточные про­странства или/и в кровь. Цель защитных физиологических про­цессов, вызываемых БАВ (расширение сосудов, быстрая экссу­дация плазмы из сосудов в ткани, энергичный спазм гладкой мускулатуры бронхов и кишечника), — попытаться быстро вы­бросить из организма во внешнюю среду или тампонировать отеком проникающий в организм патоген.