Лекции по клинической иммунология и аллергологии_2014

презентированные в комплексе с MHC II класса и превращаются (в среде с повышенным содержанием интерферона) в Т-хелперы 1 типа, которые начинают продуцировать ИЛ-2 и ИФ-γ. Под влиянием ИЛ-2 начинают пролиферировать, как сами TH1, так и Т-киллеры, распознавшие антиген комплексе с молекулами MHC I класса. ИФ-γ, секретируемый TH1

способствует дополнительной активации Т-киллеров, а также макрофагов и

NK, усиливает экспрессию молекул гистосовместимости на поверхности клеток мишеней, что еще более активирует презентацию вирусного антигена,

а также обеспечивает резистентность здоровых клеток к инфицированию внутриклеточным патогенами. Активированные макрофаги и ДК секретируют ИЛ-12, который вместе с ИФ-γ индуцирует образование из наивных Т-клеток TH1, а также стимулирует синтез ИФ-γ Т-киллерами.

Параллельно с процессами активации и пролиферации Т-лимфоцитов начинает вырабатываться специфический гуморальный иммунитет. В-

лимфоциты своими иммуноглобулиновыми рецепторами связываются с эпитопами поверхностных вирусных протеинов, втягивают внутрь клетки вирусные частицы вместе с BCR, расщепляют этот комплекс на отдельные пептиды и презентируют их с молекулами МНС II на поверхности. TH2

распознают вирусные антигены и помогают В-клеткам активироваться,

начать процессы пролиферации и дифференцировки. Часть вновь образованных В-лимфоцитов превращается в плазматические клетки,

секретирующие антитела к поверхностным вирусным протеинам, остальные становятся клетками памяти. Плазматические клетки в среде богатой интерфероном начинают продуцировать иммуноглобулины класса G,

специфичные данному вирусному антигену.

Через 3-6 недель титр специфичных к данной инфекции IgG в крови будет уже достаточно высокий, чтобы препятствовать внеклеточному распространению вирусов. К этому времени существенно увеличится количество Т-киллеров и Т-хелперов, специфичных к антигенам данного

141

возбудителя и способных эффективно элиминировать зараженные клетки,

что также будет препятствовать развитию инфекционного процесса.

Дополнительная информация

ТH9- и ТH22-лимфоциты

ТH9 недавно открытая субпопуляция эффекторных ТH-клеток,

участвующая в развитии тканевого воспаления. Согласно имеющимся сегодня данным, они не обладают супрессорными свойствами, для этих лимфоцитов характерна способность секретировать ИЛ-9 и ИЛ-10. ТH9

дифференцируются из наивных Т-клеток под воздействием ИЛ-4 и TGF-β.

Было показано, что ИЛ-9 совместно с TGF-β могут обеспечивать дифференцировку ТH17, которые, в свою очередь, начинают продуцировать ИЛ-9. Известно, что ТH9 индуцируют тканевое воспаление при аутоиммунных заболеваниях, их роль при инфекционных и аллергических заболеваниях остается невыясненной.

Также в последние годы была описана новая субпопуляция Т-клеток

(ТH22), которые активно продуцируют ИЛ-22 и в очень небольших количествах – ИЛ-17. Изначально считалось, что ИЛ-22, синтезируется ТH17,

однако сейчас доказано, что экспрессия ИЛ-22 Т-клетками может быть индуцирована независимо от экспрессии ИЛ-17 за счет активации ТH22.

Получены данные, что ИЛ-22 может оказывать протективное действие в условиях экспериментального колита, стимулируя заживление эпителиальных дефектов и продукцию слизи. Таким образом, регуляция продукции ИЛ-22 может быть перспективным направлением в плане воздействия на течение воспалительных заболеваний эпителия.

Цитокины адаптивного иммунного ответа

Интерлейкины. Эффекторные лимфоциты секретируют – ИЛ-2, ИЛ-3,

ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-7, ИЛ-9, ИЛ-10, ИЛ-11, ИЛ-13.

142

ИЛ-2 основной фактор пролиферации и дифференцировки Т-клеток

(CD4+ и CD8+). ИЛ-3 синтезируют все Т-клетки, он также является фактором их дифференцировки. ИЛ-4 – фактор активации и размножения В-

лимфоцитов, подавляет секрецию ИЛ-1, ИЛ-6 и ФНО, а поэтому считается противовоспалительным цитокином; переключает плазматические клетки на синтез IgE, IgG1 и IgG4. ИЛ-5 является дифференцировочным фактором эозинофилов и В-лимфоцитов, усиливает синтез IgA, обеспечивающего защиту слизистых оболочек. ИЛ-7 – основной лимфопоэтин, синтезируется стромальными клетками тимуса и костного мозга; ему принадлежит важная роль в дифференцировке Т-клеток в тимусе, пре-В клеток – в костном мозге.

ИЛ-9 является фактором роста активированных клонов Т-лимфоцитов.

Регулирует пролиферацию и дифференциацию тучных клеток. Оказывает влияние на эритропоэз и предотвращает апоптоз. Главное действие ИЛ-10

заключается в подавлении пролиферации и выработки цитокинов TH1 (действие противоположно эффекту ИФ-γ), является синергистом ИЛ-4 –

усиливает пролиферацию В-клеток и синтез ими IgE и IgA. ИЛ-11 действует как ИЛ-6. ИЛ-13 – повышает пролиферацию В-лимфоцитов, схож по действию с ИЛ-4.

Трансформирующий фактор роста β. TGF-β продуцируется Treg, а

также макрофагами, дендритными клетками, локализованными преимущественно в лимфоидной ткани кишечника, эпителиальными клетками. Переключает В-лимфоциты на синтез IgA, подавляет пролиферацию активированных лимфоцитов. Усиливает синтез межклеточного матрикса, способствуя заживлению ран, обладает противовоспалительным действием.

Лимфотоксин-α. Прежнее название этого цитокина – фактор некроза опухолей-β. Синтезируют лимфотоксин-α активированные Т-лимфоциты, по спектру действия схож с ФНО-α.

143

Функции Fc-фрагментов антител

Выделяют 3 главные эффекторные функции Fc-фрагментов антител Во-первых, они распознается Fc рецепторами (FcR), экспрессируемыми

на иммунных эффекторных клетках. FcγR – рецепторы для Fc-фрагмента IgG1

и IgG3 представлены на макрофагах и нейтрофилах и способствуют фагоцитозу патогенов опсонизированных антителами этих подклассов. IgG1 и

IgG3 имеют большее сродство к FcRs, чем IgG2. Fc-фрагмент IgE имеет сродство к высокоаффинным FcεR представленным на тучных клетках,

базофилах и активированных эозинофилах. Присоединение специфичных антигенов к IgE, связавшемуся с FcεR, приводит к активации этих клеток и выбросу провоспалительных медиаторов.

Во-вторых, Fc-фрагмент иммуноглобулинов классов G, M и в меньшей степени A, входящих в комплекс антиген-антитело может связывать С1q

компонент комплемента и запустить активацию комплемент по классическому пути.

В-третьих, благодаря Fc-фрагменту возможен активный транспорт антител в такие места, куда они не могут свободно проникать с помощью диффузии, например, в секреты слизистых оболочек, слезную жидкость,

грудное молоко (IgA), от матери через плаценту в кровоток плода (IgG1, IgG3,

в меньшей степени IgG2). Активный транспорт иммуноглобулинов в этих случаях опосредуют особые неонатальные рецепторы (FcRn), к которым Fc-

фрагмент указанных антител имеет сродство.

Формирование иммунного синапса

Не специфичное взаимодействие между Т-клетками и АПК происходит благодаря взаимодействию адгезивных молекул LFA-1 и CD2 с молекулами

ICAM и CD58 соответственно. Эффекторные Т-клетки имеют, в отличие от наивных Т-лимфоцитов, значительно более высокую экспрессию LFA-1 и CD2 молекул. Связывание посредством описанных молекул непрочное, но

144

позволяет Т-лимфоцитам сканировать поверхность АПК на предмет презентированных на ней антигенов. Если TCR не распознает антиген на поверхности изучаемой клетки, Т-лимфоцит теряет с ней контакт. В том случае, если TCR свяжется с антигеном, презентированным в комплексе с МНС, сигнал от TCR инициирует усиление адгезивного взаимодействия – начнет формироваться иммунный синапс. При этом во внутренней зоне синапса усиленно экспрессируются молекулы TCR, CD4, CD8, CD28, CD2, в

наружной зоне, окружающей внутреннюю – молекулы LFA-1 и белок таллин,

связанный с актиновыми нитям цитоскелета. Из-за участия в образовании иммунного синапса молекул цитоскелета одновременно происходит изменение расположения внутренних структур клетки – микротрубочки,

аппарат Гольджи с секреторными гранулами перемещаются и концентрируются в месте контакта Т-клетки с клеткой-мишенью. После этого происходит выделение эффекторных молекул Т-лимфоцитов

(цитотоксинов, цитокинов) в узкое пространство иммунного синапса.

Хоминг лимфоцитов

Движение наивных лимфоцитов в лимфоидные органы опосредовано взаимодействием L-селектинов лимфоцитов с андрессинами сосудов лимфоидной ткани. Образовавшиеся в лимфатическом узле эффекторные Т-

клетки теряют L-селектин, обеспечивающий хоминг наивных Т-лимфоцитов в лимфатические узлы, но начинают экспрессировать интегрин α4:β1 (VLA-4),

который связывается с молекулами VCAM-1, экспрессируемыми активированным эндотелием под действием провоспалительных цитокинов.

Это позволяет эффекторным клеткам попасть в очаг воспаления.

Эффекторные Т-клетки, распознав антиген, начинают секретировать лимфотоксин-α, усиливающий в очаге воспаления экспрессию эндотелием молекул адгезии (Е-селектина, VCAM-1, ICAM -1), а также продуцировать хемокин CCL5. Все это активной миграции в очаг воспаления других эффекторных клеток. Молекулы VCAM-1 и ICAM-1 на эндотелии

145

связываются с VLA-4 и LFA-1 на Т-лимфоцитах. Благодаря E-селектину в

очаг рекрутируются нейтрофилы и моноциты.

Особенности строения IgM и IgA

Большинство классов иммуноглобулинов представляют собой мономерные структуры, за исключением IgM и IgA. IgМ может оставаться мономером в случае связывания со специфическим Fc рецептором на клеточной поверхности. В растворенном состоянии Fс-фрагменты пяти мономерных единиц IgM соединяются между собой дисульфидными связями, образуя фигуру наподобие снежинки (пентамер) с

ориентированными наружу Fab-фрагментами. Низкая афинность IgM, в

сравнении с IgG, компенсируется высокой авидностью (суммарной силой связывания), которая достигается за счет пентамерной структуры. IgА в сыворотке крови, в отличие от IgМ, представлены мономерной формой, в

слизистых – в виде димера (секреторная форма).

Терминология

Анергия. Отсутствие активации клеток в ответ на действие стимулирующих сигналов называется анергией. Это явление лежит в основе иммунологической толерантности, в том числе аутотолерантности. Может развиваться, например, при активации TCR зрелых лимфоцитов в отсутствие костимуляции.

Апоптоз. Программированная гибель клеток. Основой этой активной формы гибели клетки является фрагментация ДНК. Апоптоз развивается при поступлении сигналов извне или вследствие реализации внутриклеточной программы гибели. Не сопровождается существенным повышением проницаемости клетки и ее распадом.

Т-клетки памяти. Образуются в тимусзависимых зонах лимфоидных органов, имеют все основные маркеры Т-лимфоцитов, включая рецепторный комплекс CD3-TCR, вспомогательные и адгезивные молекулы. Но наиболее

146

четким признаком Т-клеток памяти является высокая экспрессия одновременно CD45RO и CD45RА (CD45RO – маркер клеток памяти).

В-клетки памяти. Эти лимфоциты экспрессируют на своей поверхности иммуноглобулины «поздних» изотипов – IgG или IgA, в

отличие от не стимулированных антигеном В-лимфоцитов, которые на своей мембране несут преимущественно IgM и небольшое количество IgD.

Большая продолжительность жизни Т- и В-клеток памяти, по-видимому,

обусловлена повышенной экспрессией у них ингибитора апоптоза Bcl-2.

Регуляторные клетки. Treg бывают двух видов: натуральные регуляторные клетки, образующиеся в тимусе и индуцированные регуляторные клетки (iTreg), которые образуются из наивных CD4 клеток на периферии.

Формирование иммунной системы в процессе онтогенеза

Формирование иммунной системы начинается с первых дней эмбриональной жизни и полностью завершается к 15-18 годам. В

эмбриональном периоде развития можно выделить следующие этапы:

96 ч после оплодотворения (8 клеточных делений) – на клетках эмбриона начинают экспрессироваться антигены HLA класса I;

4-5 неделя – в каудальном отделе спланхноплевры образуется полипотентная (гемопоэтическая) стволовая клетка;

5-6 неделя – гемопоэтические стволовые клетки мигрируют в желточный мешочек, печень, и с этого времени там определяются все форменные элементы крови, даже Т-лимфоциты, хотя тимуса еще нет, но эпителий закладки тимуса уже секретирует активные тимические факторы;

7-8 неделя – тимус заселяется Т-лимфоцитами;

8-10 неделя – лимфоциты определяются в периферической крови;

147

10-12 неделя лимфоциты проявляют способность к адгезии, реакции бластной трансформации на ФГА и реакции трансплантат против хозяина

(только на ксенотрансплантаты);

11-12 неделя – лейкоцитами заселяются селезенка и костный мозг, в

значимых количествах появляется В-лимфоциты, за 4 последние недели количество лимфоцитов в тимусе увеличивается в 30-40 раз, тимус приобретает дефинитивное строение. В заметных количествах начинает синтезироваться IgM, преимущественно в качестве групповых факторов – агглютининов;

12-16 неделя начинают синтезироваться фетальные антигены α-, γ-, β-

фетопротеины и др., примерно 10 антигенов (раково-эмбриональные антигены), оказывающие супрессивное действие на иммунитет матери;

13-16 неделя – начинают заселяться лимфатические узлы, а еще позже – лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистой;

с 16-20 недели – количественное соотношение Т- и В-лимфоцитов в органах иммунной системы в целом соответствует таковому у взрослых: в

тимусе: Т – 85%, В – 1,5%, в лимфатических узлах: Т – 50-60%, В – 1- 10%, в селезенке: Т – 10%, В – 35%, в костном мозге: Т – 2%, В – 20%.

Однако до момента рождения в тимусе определяются лишь γδ+-клетки,

имеющие ограниченные способности к распознаванию антигена;

с 20 недели – на инфицирование плод отвечает выработкой антител классов IgM, IgD, IgG и IgA;

36-40 неделя – в периферической крови плода 3-6*109/л лейкоцитов.

Формирование иммунной системы не завершается к моменту рождения.

После рождения на протяжении нескольких недель периферические органы иммунной системы заселяется αβ+Т-лимфоцитами.

У детей в первые сутки жизни на содержание нейтрофилов и лимфоцитов в крови оказывают влияние, главным образом, материнские цитокины и родовой стресс. Но уже к 5 суткам регуляция осуществляется в

148

основном за счет цитокинов самого ребенка. В первый месяц жизни у детей в

1 мкл крови содержится около 10 тысяч лейкоцитов, из них в среднем 30%

нейтрофилов (≈3000/мкл). У взрослого человека общее количество лейкоцитов в 1 мкл периферической крови приблизительно 5 тысяч, из них нейтрофилов около 60%, что в пересчете составляет те же 3000 клеток на 1

мкл. Таким образом, абсолютное количество нейтрофилов на протяжении всей жизни изменяется незначительно, за исключением периода с 2 до 5 лет,

когда число этих клеток существенно ниже, чем в предыдущий и последующие возрастные периоды (рисунок 1). В тоже время количество лимфоцитов подвержено существенной редукции. У детей первых месяцев жизни из общего числа лейкоцитов лимфоциты составляют примерно 60% (6000 в 1 мкл), у взрослых относительное содержание снижается до 30-40%,

абсолютное – до 2000-2500 в 1 мкл.

		4,6
		4,4
		4,2
	9	4,0
	*10	3,8
	клеток	3,6
		3,4
		3,2
	-во
		3,0
	Кол
		2,8
		2,6
		2,4
		2,2

1	2	3	4	5	6	7				Лимфоциты

Нейтрофилы

Возрастные группы

Рисунок 1 – Возрастная динамика абсолютного количества нейтрофилов и лимфоцитов (M±95% доверительный интервал) в крови (собственные данные).

Пояснение к рисунку. Возрастные группы: 1-я – возраст менее 2 лет, 2-я – с 2

до 5 лет, 3-я – с 5 до 9 лет, 4-я – с 9 до 12 лет, 5-я – с 12 до 14 лет и 6-я – с 14 до 18

лет, 7-я – старше 18 лет.

149

Лимфоцитоз у детей раннего возраста обусловлен усиленной рециркуляцией, а также пролиферацией лимфоцитов вследствие массовой гибели наивных клеток. Вновь образованные наивные лимфоциты мигрируют в лимфатические узлы в поисках «своего» антигена, но у новорожденного «архивы» пустые и поэтому рециркуляторная активность лимфоцитов повышена (из-за укорочения цикла рециркуляции), а поскольку антигены в ЛУ отсутствуют – все без разбору лимфоциты (в том числе и потенциально полезные) подвергаются апоптозу. Таким образом, большая доля лейкоцитов в крови у детей раннего возраста, в отличие от взрослых,

представлена наивными лимфоцитами, не выполняющими вообще никакой функции (наивные Т-лимфоциты не секретируют цитокины, наивные В-

лимфоциты не способны трансформироваться в плазматические клетки).

Апоптоз у детей раннего возраста идет гораздо более активно, чем у взрослых людей, что в свою очередь еще больше стимулирует образование новых лимфоцитов.

В период с 0 до 5 лет лимфатические узлы постепенно «наполняются» дендритными клетками, презентирующими антигены, с которыми

«встретился» организм ребенка и интенсивность процессов рециркуляции и апоптоза снижается. Чем меньше лимфоцитов гибнет, тем меньше их образуется, поэтому уже после второго года жизни, в среднем в 3 года 3

месяца, происходит «второй перекрест» – уравнивание процентного содержания лимфоцитов и нейтрофилов (рисунок 2).

В период с 12 до 14 лет число лейкоцитов и их фракционный состав у детей достигают дефинитивных значений.

Поздний возраст (позже 5 года жизни) второго перекреста (что характерно, например, для часто и длительно болеющих детей), может быть связан с дефектами фагоцитоза и нарушением презентации антигенов в лимфатических узлах, что индуцирует апоптоз наивных клеток и стимулирует пролиферацию лимфоцитов.

150