Лекции по клинической иммунология и аллергологии_2014

свидетельство того, что поступление антигенов и невидимая борьба с ними

идет постоянно.

Тимуснезависимая активация В-лимфоцитов

Тимусзависимая (ТЗ) активация В-лимфоцитов, как уже было сказано,

реализуется с обязательным участием Т-лимфоцитов, которые распознают только пептидные фрагменты чужеродных белков, презентированных в комплексе с МНС II. Однако другие микробные компоненты, такие как бактериальные полисахариды, липополисахариды и ДНК могут индуцировать продукцию антител В-лимфоцитами без помощи Т-хелперов.

Такой способ активации носит название тимуснезависимая активация В-

лимфоцитов. Тимуснезависимые антигены (ТНЗ) бывают двух видов и активируют они В-клетки двумя разными механизмами (таблица 11).

Таблица – 11. Свойства тимусзависимых и тимуснезависимых антигенов первого (ТНЗ-1) и второго (ТНЗ-2) типов

Свойства			Антигены
	ТЗ		ТНЗ-1	ТНЗ-2
Продукция у детей	Да		Да	Нет
раннего возраста
Продукция при	Нет		Да	Да
врожденной атимии
Продукция при	Нет		Да	Нет
отсутствии Т-клеток
Необходимость в
премированных Т-	Да		Нет	Нет
лимфоцитах
Поликлональная	Нет		Да	Нет
активация В-клеток
Требуются
повторяющиеся	Нет		Нет	Да
эпитопы
Примеры антигенов	Дифтерийный		Бактериальный	Пневмококковы
	токсин, вирусные		липополисахарид	й полисахарид,
	антигены,		, Brucella abortus	флагеллин
	очищенные белки			сальмонеллы,
				декстран, фикол.
		131

Тимуснезависимая активация В-лимфоцитов 1-го типа. К

тимуснезависимым антигенам 1-го типа относят липополисахариды и бактериальную ДНК, которые способны активировать TLRs В-лимфоцитов.

Количество TLRs на В-лимфоцитах изначально небольшое, но значительно увеличивается после связывания BCR с антигеном. Таким образом, первый сигнал, необходимый для ТНЗ активации В-лимфоцита возникает при взаимодействии BCR и липополисахаридного антигена или бактериальной ДНК. Первый сигнал индуцирует экспрессию TLRs и, тем самым, усилит второй сигнал, который поступает от TLRs после связывания ими липополисахаридов или бактериальной ДНК.

При низкой концентрации ТНЗ антигенов 1-го типа активируются только специфичные данному антигену В-клетки – в результате секретируются антитела строго специфичные данному ТНЗ антигену. Такой вид ответа может быть особенно важен на раннем этапе инфицирования,

поскольку для развития ТЗ ответа необходимо время для премирования и синтеза эффекторных Т-хелперов.

При высокой концентрации ТНЗ антигенов 1-го типа активация В-

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

Тимуснезависимая активация В-лимфоцитов 2-го типа. К ТНЗ антигенам 2-го типа относят бактериальные капсульные полисахариды.

Ответ на некоторые ТНЗ антигены 2 типа осуществляют преимущественно В1-лимфоциты (CD5+ В-лимфоциты), представляющие собой минорную фракцию В-клеток в отличие от В2-лимфоцитов.

132

Повторяющиеся эпитопы полисахаридов могут провзаимодействовать одновременно с очень многими BCR на поверхности В-лимфоцита. Это приводит к возникновению сигнала достаточно большой силы, в результате которого В-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и начинает вырабатывать иммуноглобулины, но только класса М. В том случае, если полисахариды связываются еще и с рецепторами на дендритных клетках,

например с СD1, то эти ДК активируются, начнут секретировать цитокины, в

результате чего В-лимфоцит, получив цитокиновый сигнал, сможет переключиться на синтез иммуноглобулинов также и других классов.

Концентрация полисахаридных антигенов также имеет большое значение. В

случае слишком низкой их концентрации активации В-клеток будет невозможна, а в случае слишком большой концентрации – разовьется нечувствительность В-лимфоцитов к сигналу (анергия).

ТНЗ 2-го типа играет большую роль в защите против бактерий,

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

ТНЗ антигены 2-го типа могут активировать только премированные В-

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

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

133

Функции антител

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

Антителам принадлежит важная роль в развитии гуморального иммунного ответа против микроорганизмов и их токсинов, находящихся во внеклеточной среде. В организме человека секретируется 5 классов антител,

которые имеют разную функциональную специализацию (таблица 12).

Таблица 12 – Свойства иммуноглобулинов различных классов

	Свойства	IgM	IgD	IgG1	IgG2	IgG3	IgG4	IgA	IgE
	Нейтрализация	+	-	++	+++	++	+++	++	-
	Опсонизация	+	-	+++	+/-	++	+	+	-
	Армирование NK	-	-	++	-	++	-	-	-
	Активация	+++	-	++	+	+++	-	+	-
	комплемента
	Сенсибилизация	-	-	+	-	+	-	-	+++
	тучных клеток
	Транспорт через	+	-	-	-	-	-	+++	-
	эпителий
	Транспорт через	-	-	+++	+	++	+/-	-	-
	плаценту
	Время полужизни	3-10	3	21	20	7	21	6	2
	(дни)
	Средняя			9					-5
	концентрация в	1,5	0,04		3	1	0,5	2,5
									3*10
	крови (г/л)

IgМ – первый класс иммуноглобулинов, продуцируемый В-клеткой после ее активации. Большинство В-клеток несут на своей поверхности именно этот иммуноглобулин. Иммуноглобулины класса G начинают синтезироваться в процессе иммунного ответа. Подавляющее большинство антител в сыворотке относятся именно к классу IgG. В зависимости от вида тяжелой цепи (γ1, γ2, γ3, γ4), входящей в состав иммуноглобулина, IgG

относится к одному из четырех подклассов – соответственно IgG1, IgG2, IgG3, IgG4. Среди этих подклассов доминирующей фракцией и классическим

134

представителем класса являются IgG1. Иммуноглобулины класса А являются основными иммуноглобулинами секретов слизистых и основным фактором их специфической защиты. Количество IgA, синтезируемое ежедневно,

больше, чем количество всех других классов антител вместе взятых.

Иммуноглобулины класса Е в сыворотке имеют относительно низкую концентрацию. Большинство этих антител адсорбировано на поверхности тучных клеток, моноцитов и эозинофилов. Иммуноглобулины класса D

расположены только на поверхности незрелых В-лимфоцитов. Зрелые В-

клетки их не продуцируют.

Основные функции антител – нейтрализация патогенов и их токсинов,

опсонизация микроорганизмов и активация системы комплемента.

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

Практические все классы антител, за исключением IgE и IgD обладают способностью нейтрализовать патогены и их токсины. Но для IgG2, IgG4 и

IgA со слабо выраженной способностью к активации комплемента нейтрализация микроорганизмов является основной функцией. Стоит отметить, что среди всех иммуноглобулинов только секреторные IgA могут противостоять протеолитическим ферментам желудочно-кишечного тракта

(ЖКТ). Благодаря этому они эффективно осуществляют иммобилизацию паразитов или микроорганизмов в просвете ЖКТ, что приводит к ограничению возможности микроорганизмов преодолеть тканевой барьер и к ослаблению связи паразитов со слизистой оболочкой, вызывает их эвакуацию из просвета кишечника. Иммуноглобулины класса А – главные гуморальные защитники слизистых оболочек.

135

Когда с антигенами микроорганизмов связываются IgG3 или IgG1,,

обладающие выраженной способностью к взаимодействию с комплементом и с Fc-рецепторами эффекторных клеток, связывание и нейтрализация могут служить прологом к другим более радикальным эффекторным механизмам,

приводящим к элиминации носителей этих антигенов.

Опсонизация. Связывание антител с поверхностными антигенами микроорганизмов – опсонизация – мощный активатор фагоцитоза. Антитела,

покрывают поверхность патогенов, а их свободные Fc-фрагменты легко распознаются Fc-рецепторами фагоцитов (макрофагов, нейтрофилов,

дендритных клеток). Опсонизация микроорганизмов – основная функция

IgG1 и IgG3. Кроме того иммуноглобулины этих подклассов армируют натуральные киллеры. В норме натуральные киллеры не атакуют бактерии,

они уничтожают клетки инфицированные вирусами или опухолевые клетки.

Но в том случае, если бактериальная клетка опсонизирована IgG1 или IgG3, то

NK связываясь своими рецепторами FcγRIII (СD16) с Fc-фрагментами антител, активизируется и убивает микроорганизмы.

Активация комплемента. После фиксации антител на микробной клетке активация комплемента по классическому пути обеспечивает гибель патогенов в результате формирования мембрано-атакующего комплекса,

разрушающего оболочку микробной клетки, или в результате активации фагоцитоза. Некоторые белки системы комплемента являются опсонинами и распознаются рецепторами к компонентам комплемента экспрессированных на фагоцитах, другие белки СК являются хемоаттрактантами для фагоцитов.

Самый «мощный» активатор СК – IgM, несколько слабее активируют комплемент по классическому пути IgG3 и IgG1. Однако IgG1 секретируется в количествах намного превышающих количество IgM. На долю IgG1

приходится более 50% общего содержания сывороточных иммуноглобулинов, поэтому в целом вклад Ig подкласса G1 в процесс активации комплемента достаточно значим. Антитела IgG4 и IgA обладают

136

очень низкой комплемент активирующей активностью, антитела класса Е не способны активировать комплемент.

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

Иммунологическая память

Второе важное свойство адаптивного иммунитета это образование клеток памяти (CD4+, CD8+ и В-лимфоцитов), которые обеспечивают быстрый и эффективный ответ при реинфекции.

Как было описано выше, спустя некоторое время после запуска адаптивного иммунного ответа на инвазию патогена, количество активных В-

и Т-лимфоцитов, специфичных к антигенам данного инфекционного агента,

существенно увеличивается. Из числа всех вновь образованных В-

лимфоцитов часть дифференцируется в короткоживущие плазматические клетки, благодаря которым в крови создастся высокий титр специфических долгоживущих IgG. Оставшиеся В-лимфоциты становятся клетками памяти.

Аналогично и Т-клетки. Часть Т-лимфоцитов новой генерации подвергается апоптозу после реализации своей функции, остальные Т-клетки становятся клетками памяти.

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

Из локальных герминативных центров образовавшиеся клетки памяти поступают в рециркуляцию и постепенно рассеиваются по всему организму.

И если первичный клон лимфоцитов, специфичных конкретному антигену,

был очень небольшим и составлял всего 10-20 тысяч клеток, то в итоге

137

адаптивного иммунного ответа количество специфических для данного вида инфекции Т- и В-лимфоцитов (клеток памяти) будет исчисляться уже не тысячами, а миллионами (до 108) клеток, и представлены они будут во всех лимфоидных органах организма. При этом количество клонов снизится с 106

(для наивных клеток) до 103 (для клеток памяти).

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

в сравнении с первичным IgG-ответом.

Кроме того, во вторичном ответе источником антител являются В-

клетки памяти, уже переключившиеся с IgМ на синтез высокоаффинных антител других классов. Причем сами В-клетки памяти имеют высокоаффинные BCR, активно экспрессируют костимулирующие молекулы и молекулы MHC II класса, обеспечивая эффективное взаимодействие В-

лимфоцитов с Т-клетками даже при низких концентрациях антигена.

Благодаря этому активация наивных В-лимфоцитов, и в целом запуск механизмов адаптивного иммунитета начинается раньше, чем при первой встрече с данной инфекцией. Таким образом, при повторной встрече с инфекционными агентами IgG немедленно начнет связываться с антигенами и активировать комплемент по классическому пути, вследствие этого очень быстро включатся механизмы врожденного иммунитета. Так как специфичных к данному антигену клеток памяти достаточно много, процесс размножения активированных лимфоцитов, занимающий при первой встрече недели, существенно сократится. Продукция специфичных для данной инфекции IgG в достаточно высоком титре начнется уже через 3-5 дней, что

138

будет способствовать быстрой и эффективной элиминации возбудителя.

Свойство иммунной системы, быстро и с большей эффективностью отвечать на повторное внедрение инфекционного агента, является основой профилактической вакцинации.

Однако при отсутствии повторного контакта с возбудителем титр специфичного IgG будет постепенно снижаться, Т- и В-клетки памяти, в

случае отсутствия повторных контактов с возбудителем, также будут подвергаться апоптозу и постепенно их количество уменьшится.

Следовательно, если речь идет о редкой инфекции, с которой человек не встречается постоянно, то через какое-то время после первого контакта адаптивный иммунитет к ней угаснет. Именно поэтому многие прививки требуют ревакцинации. В том же случае, если организм человека постоянно обновляет антигенный запас, то происходит что-то вроде естественной ревакцинации. Так, например, вспышки коревой инфекции в популяции возникают периодически, и мы, имея повторные контакты с антигеном, в

ревакцинации против кори не нуждаемся.

Адаптивный иммунный ответ при вирусной инфекции

Инфицированная вирусом клетка, выделяя ИФ-α, привлекает к себе не только клетки врожденной иммунной системы – макрофаги и натуральные киллеры, но также Т-лимфоциты киллеры (цитотоксические CD8+ Т-клетки).

Т-киллеры посредством своих антигенспецифичных TCR распознают вирусные антигены, презентированные на инфицированной клетке в комплексе с молекулами МНС I класса. Механизм Т-клеточного цитолиза имеет отличия от цитотоксичности, вызванной натуральными киллерами. Т-

киллер уничтожает клетку-мишень только после связывания его TCR со специфичным антигеном на клетке-мишени. При взаимодействии TCR с

антигеном, между CD8+лимфоцитом и пораженной клеткой формируется иммунный синапс. В микрополость между взаимодействующими клетками

139

путем экзоцитоза из CD8+клеток секретируются молекулы мономерного перфорина и гранзимов. Перфорин встраивается в мембрану клетки-мишени и полимеризуясь формирует пору, через которую в клетку-мишень поступают молекулы гранзимов. Гранзимы в свою очередь запускают процесс апоптоза инфицированной клетки. В отличие от цитолиза,

вызываемого NK, который сводится к действию перфорина и гранзимов, при Т-клеточном цитолизе в реакцию вовлекаются дополнительный механизм индукции апоптоза посредством активации Fas-рецептора клетки-мишени

Fas-лигандом Т-киллера.

Премированные антигеном цитотоксические Т-лимфоциты также начинают секретировать ИФ-γ и лимфотоксин-α. Главный эффекторный цитокин, секретируемый Т-киллерами, ИФ-γ способен блокировать репликацию вирусов и даже приводить к элиминации вирусов в инфицированной клетке без ее гибели. Кроме этого ИФ-γ, как и ЛТ-α,

активирует макрофаги, фагоцитирующие погибшие инфицированные клетки.

Однако, при первой встрече с каждым видом вирусов, организм не обеспечен достаточным количеством цитотоксических Т-клеток первичного клона, специфичных антигенам данного вида. Поэтому при первичном инфицировании Т-киллеры не могут обеспечить контроль над всеми инфицированными клетками. Более того, специфичных антител, которые могли бы нейтрализовать вирусы на внеклеточной стадии инфицирования,

при первой встречи с инфекцией еще нет, а поэтому во внеклеточную фазу вирусы могут достаточно безнаказанно циркулировать во внеклеточном пространстве, инфицируя новые клетки. Фактором, индуцирующим пролиферацию СD8+клеток после распознавания антигена, является ИЛ-2,

главным источником которого служат Т-хелперы 1 типа.

Как уже упоминалось, пораженные вирусом погибшие клетки фагоцитируются макрофагами и ДК. В результате эти клетки начинают презентировать на своей поверхности вирусные антигены в комплексе с молекулами MHC I и II класса. СD4+ Т-клетки распознают антигены,

140