1.4. Иммунные ответы

1.4.1. Стадии иммунного ответа

Иммунные ответы - это процесс взаимодействия клеток иммунной системы, который индуцируется антигеном и приводит к образованию эффекторных клеток и молекул, которые уничтожают данный антиген. Иммунные ответы – это всегда специфический, но не изолированный процесс, который протекает только в периферических органах иммунной системы. Как правило, он сопровождается такими реакциями естественного иммунитета как фагоцитоз, активация комплемента, NK-клеток и т.д.

В начальных стадиях иммунного ответа участвуют, по крайней мере, три вида клеток: макрофаг (а также дендритная клетка), Т- и В-лимфоцит. В целом, все клетки, вовлечённые в этот процесс, могут быть разделены, как указывалось выше, на антигенпредставляющие, регуляторные, эффекторные и клетки памяти. Имеется четыре варианта иммунных ответов:

1. T-клеточный ответ с образованием т-клеток воспаления;

2. Т-клеточный ответ с образование цитоткосических т-клеток;

3. Простой в-клеточный (гуморальный) ответ с синтезом IgM;

4. Развёрнутый в-клеточный (гуморальный) ответ

c последовательным образованием антител разных классов.

Т-клеточные ответы регулируются Т-хелперами типа 1и приводят к формированию

1)эффекторных CD4+ T-клеток воспаления

2)цитотоксических CD8+ T-лимфоцитов, а также соответствующих им Т-клеток памяти.

При простом гуморальном ответе образуется только IgMбез формирования иммунной памяти.Развёрнутый гуморальный ответрегулируется Т-хелперами типа 2 и заканчивается образованием плазматических клеток (продуцентов антител классовM,G,AиE) и В-лимфоцитов памяти. Переключение на синтез некоторых изотипов антител частично контролируется Т-хелперами типа 1. За исключением скрытого индуктивного периода иммунные ответы в среднем продолжаются около 3 недель с максимальным напряжением на 1-й неделе.

Можно выделить несколько основных стадий иммунных ответов:

• Эндоцитоз антигена, его процессинг и загрузка на молекулы HLA I или II для презентации лимфоцитам.

• Распознавание комплекса антигенный пептид/HLA I или II и других стимулов.

• Сигнальная трансдукция и активация клеточного клона.

• Клональная экспансия или пролиферация.

• Созревание эффекторных клеток и клеток памяти.

• Эффекторная активность.

Антигенпредставляющая клетка (макрофаг, дендритная клетка или В-лимфоцит) сталкивается с нативным антигеном и эндоцитирует его. Макрофаги фагоцитируют, главным образом, патогены, для которых характерно внутриклеточное паразитирование (вирусы, бактерии, грибы, простейшие и др.); дендритные клетки пиноцитируют вирусы; В-клетки интернализируют различные токсины. Следующее событие, процессинг (processing), представляет собой ферментативный катализ макромолекулы антигена внутри антигенпредставляющей клетки. В результате процессинга происходит высвобождение доминирующей антигенной детерминанты (иммуно-активного пептида), который загружается на желобки собственных молекул HLA I/II, выводится на поверхность клетки для представления (presentation) лимфоцитам. В зависимости от происхождения антигена выделяют два пути процессинга.

Экзогенные антигены презентируются в комплексе с молекулами HLA II наивным CD4+ T-клеткам (путь, опосредуемый HLA II). Cначала эти антигены эндоцитируются и фрагментируются с помощью протеолитических ферментов в эндосомах (лизосомах). В то же самое время, молекулы HLA II, связанные с шаперонами (калнексином и инвариантной цепью Ii), синтезируются и собираются в эндоплазматическом ретикулуме. Ii-цепь необходима для защиты желобка молекулы HLA вплоть то того момента, пока сюда не будет загружен антигенный пептид. Затем комплекс HLA II/Ii-цепь транспортируется через аппарат Гольджи в эндосомы, где Ii-цепь теряется, а роль по защите желобка начинают выполнять дополнительные молекулы HLA-DM и, вероятно, HLA-DO. Наконец, антигенный пептид загружается на желобок молекулы HLA II, и этот комплекс эксспрессируется на поверхности клетки.

Эндогенные или внутриклеточно расположенные антигены микробного происхождения загружаются на молекулы HLA I (путь, опосредуемый HLA I) для представления наивным CD8+ T-клеткам. Сначала, в отличие от экзогенных антигенов, такие цитоплазматические антигены перемещаются в цитозоль, где они расщепляются в крупном протеолитическом комплексе - протеасоме. После этого антигенный пептид транспортируется через "туннель" молекул TAP-1/TAP-2 в эндоплазматический ретикулум. Одновременно здесь происходит сборка молекулы HLA I, желобок которой (по аналогии с Ii-цепью у HLA II) находится "под защитой" шаперонов (сначала калнексина, затем кальретикулина), а укладка всей молекулы HLA I в последующем стабилизируется дополнительными молекулами (тапазином и др.). После загрузки антигенного пептида на желобок HLA I этот комплекс транспортируется на поверхность клетки.

Небелковые антигены, вероятно, загружаются на не-HLA антигенпредставляющие молекулы CD1.

В целом, макрофаги и В-клетки вовлечены соответственно в Т-клеточный или гуморальный иммунный ответ по пути, опосредованному HLA II, а дендритные клетки двух типов способны к перекрёстной презентации. Дендритная клетка типа 1 осуществляет процессинг эндогенных антигенов по пути с HLA I для запуска Т-клеточного ответа, а дендритная клетка типа 2 процессирует экзогенные антигены по пути с HLA II и включает В-клеточный ответ.

Распознавание (recognition) протекает в течение нескольких часов. Однако при нарушениях клеточной миграции и межклеточных взаимодействий оно может быть более длительным. Возможно, это приводит к замедлению всего иммунного ответа на патоген. Клиническими проявлениями этой стадии являются повышение температуры тела, мышечная слабость, снижение аппетита и сонливость. По большей части они обусловлены системными эффектами цитокинов, о чём будет более подробно рассказано далее.

Для того, чтобы мог стартовать специфический иммунный ответ на конкретный антиген, необходимо, чтобы Т- и В-лимфоциты соответствующего клона встретились с антигенпредставляющей клеткой. Некоторые антигены бактерий (T-независимые антигены) распознаются с помощью BCR B-клеток и не требуют помощи со стороны Т-хелперов. Большинство нативных антигенов (так называемых T-зависимых антигенов) распознаётся по "полной программе" наивными CD4+ T-хелперами типа 1 и CD8+ T-клетками (для включения Т-клеточного ответа или пути Т-хелперов 1), а также нaивными CD4+ T-хелперами типа 2 (для включения гуморального ответа или пути Т-хелперов 2). Интересно, что для прайминга CD8+ Т-клеток необходимо участие CD4+ T-хелперов 1.

Во время распознавания лимфоциты воспринимают три типа обязательных сигналов, один специфический и два неспецифических:

1. Aнтигенный пептид/HLA I или II.

2. Цитокины.

3. Костимулирующие молекулы.

Aнтигенный пептид, загружаемый на HLA I или II в результате процессинга, служит специфическим сигналом. Это одновременное "двойное" распознавание "своего" (белков HLA) и "несвоего" (чужого антигена) было открыто Нобелевскими лауреатами (1996) P.C.Doherty (Австралия, США) и R.M.Zinkernagel (Швейцария) и оказалось довольно универсальным явлением. Секретируемые цитокины и экспрессируемые костимулирующие молекулы являются двумя обязательными неспецифическими сигналами. Более того, для обеспечения надёжного физического контакта клеток необходим также взаимодействие таких адгезивных молекул как LFA-1, ICAM-1, ICAM-2, ICAM-3.

Цитокины играют одну из ключевых ролей в неспецифической регуляции иммунного ответа. Т- и В-лимфоциты получают цитокиновые сигналы от антигенпредставляющих клеток, NK-клеток, тучных клеток и др. Обратный сигнал от лимфоцитов, например, секретируемый IFN, способствует реэкспрессии HLA I/II на антигенпредставляющих клетках. Цитокины, дуйствующие на ранних стадиях иммунного ответа, могут быть разделены на две группы в зависимости от его направления:

1. IL12, IL2, IL18, IFN, TNF/ (для пути Т-хелперов типа 1).

2. IL4 (для пути Т-хелперов типа 2).

Однако, на следующих стадиях иммунного ответа (клональная экспансия, созревание эффекторов, переключение синтеза изотипов антител) в процесс вовлекаются другие цитокины.

Костимулирующие молекулы также играют важную роль в неспецифической регуляции иммунного ответа (см. Табл. 2.).

Таблица 2