Фрейдлин И. С. - Иммунная система и ее дефекты

Ткань лимфоузла состоит из наружного кортикального слоя, в котором скопления клеток образуют фолликулы, частично - с зародышевыми центрами, и внутреннего мозгового слоя с меньшим содержанием лимфоцитов в сочетании с макрофагами, которые сосредоточены по ходу лимфатических и сосудистых синусов. Такая структура лимфоузлов дает возможность свободной циркуляции и рециркуляции лимфоцитов между лимфой, кровью и тканями. Определенные зоны лимфоузла заселяются строго определенными клетками [15].

Первичные фолликулы (без зародышевых центров) содержат зрелые, покоящиеся В-лимфоциты. Зародышевые центры формируются в процессе специфического ответа на антиген и содержат Влимфоциты с признаками активации. Активированная В-клетка дифференцируется вначале до стадии бласта, увеличиваясь в размерах в 2 раза и приобретая способность к очень быстрому делению. Этим объясняется клональная экспансия В-лимфоцитов в ответ на антигенный стимул. В зародышевых центрах фолликулов В-лимфоциты проходят антиген-зависимую пролиферацию и дифференцируются в антителопродуцирующие плазматические клетки, формируются В-клетки памяти. Плазматические клетки крупных размеров секретируют иммуноглобулины, но отличаются сниженной экспрессией поверхностных маркеров. В-лимфоциты памяти морфологически не отличаются от зрелых В-лимфоцитов, а отличаются более высокой чувствительностью к антигенной стимуляции, способностью быстрее пролиферировать и дифференцироваться в плазматические клетки - продуценты антител [9].

Для выполнения хелперных функций часть Т-лимфоцитов локализованы непосредственно в зародышевых центрах, где они продуцируют свои короткодистантные В-стимулирующие цитокины. В фолликулах лимфоузлов много макрофагов и дендритных клеток, представляющих антигены для распознавания Т-лимфоцитами.

Т-лимфоциты заселяют в основном межфолликулярные промежутки кортикального слоя и паракортикальные зоны медуллярного слоя. Среди Т-лимфоцитов преобладают CD4, а СD8 клетки встречаются значительно реже. В Т-зависимых зонах лимфоузлов в изобилии встречаются антиген-представляющие дендритные клетки.

В мозговом слое встречаются как Т-лимфоциты, так и Влимфоциты, имеется множество макрофагов и дендритных клеток. При развитии специфического иммунного ответа в мозговом слое лимфоузла скапливаются образовавшиеся из В-лимфоцитов плазматические клетки, продуцирующие и секретирующие антитела - иммуноглобулины разных классов. Переключение В-лимфоцитов на синтез другого изотипа иммуноглобулинов в процессе иммунного ответа контролируется цитокинами: интерлейкином 4 (IL-4), гамма-интерфероном (IFN), трансформирующим ростовым фактором (TGF), которые продуцируются Т-лимфоцитами, макрофагами, естественными киллерами [67].

Расселение лимфоцитов в определенные зоны ткани лимфоузла связывают с наличием на мембранах клеток специальных молекул адгезинов, определяющих их сродство к определенным стромальным элементам узла. Строго определенное взаимное расположение Т- и В-лимфоцитов, макрофагов, дендритных клеток в лимфоузлах обеспечивает их эффективное взаимодействие в ходе иммунного ответа. В лимфоузлах в результате распознавания антигена и ответа на него формируются и эффекторные Т-лимфоциты, которые могут принимать участие в защитных реакциях. Там же формируются клоны долгоживущих Т- и В-лимфоцитов памяти [42].

Селезенка

В селезенке, как и в лимфоузлах, имеются Т-зависимые и Взависимые зоны. Периартериолярные лимфоидные скопления представляют собой Т-зависимые области, в которых 75% составляют CD4 клетки, а 25% составляют CD8 клетки. В-зависимыми являются фолликулы с зародышевыми центрами. Весь этот слой, насыщенный лимфоцитами, получил название белой пульпы селезенки. Артериолы заканчиваются сосудистыми синусами, вокруг которых сосредоточены макрофаги, дендритные клетки, отдельные лимфоциты и плазматические клетки, что соответствует понятию красная пульпа селезенки.

Селезенка является местом распознавания антигена, антигензависимой пролиферации и дифференцировки Т- и Влимфоцитов, их активации, а также продукции и секреции специфических антител иммуноглобулинов. Основное отличие селезенки от лимфоузлов состоит в том, что селезенка является местом специфического иммунного ответа на антигены, циркулирующие в крови, а в лимфоузлах разыгрываются процессы специфического иммунного ответа на антигены, попадающие в лимфу. Кроме того, селезенка с ее богатой сетью макрофагов в красной пульпе выполняет функции фильтра крови, удаляющего из крови попадающие туда чужеродные частицы и молекулы, а также состарившиеся эритроциты, или эритроциты, нагруженные иммунными комплексами [9].

Селезенка плохо репарирует в случае повреждений, поэтому после травм ее приходится удалять. Кроме того, удаление селезенки (спленэктомия) является одним из методов лечения анемии. Селезенка не является органом, необходимым для жизни. Ее функции могут частично брать на себя другие периферические органы иммунной системы. Однако люди, перенесшие спленэктомию, отличаются повышенной чувствительностью к инфекциям, вызванным капсульными бактериями (пневмококк и др.). Коррекция такого селективного иммунодефицита достигается с помощью иммунизации таких людей вакцинами, содержащими бактериальные капсульные полисахариды [15].

Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками

Скопления лимфоцитов, макрофагов и других вспомогательных клеток обнаружены в составе многих органов и тканей, особенно в составе слизистых оболочек. Непосредственно под мукозным эпителием в тесной связи с эпителиальными клетками располагаются лимфоциты Пейеровых бляшек тонкого кишечника, лимфоидных фолликулов аппендикса, миндалин глотки, лимфоидных фолликулов подслизистого слоя верхних дыхательных путей и бронхов, мочеполового тракта. Все эти лимфоидные скопления получили собирательное название - ассоциированная со слизистыми лимфоидная ткань (MALT от mucosal-associated lymphoid tissue). Масса лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником, в основном с тонким кишечником, значительно больше, чем масса MALT других локализаций. Т- и В-лимфоциты участвуют в рециркуляции: покидают MALT с током лимфы, но всегда возвращаются в определенную MALT. Изучение функций таких лимфоидных тканей, ассоциированных со слизистыми оболочками, показало, что их участие в специфическом иммунном ответе сопряжено с активацией В-лимфоцитов, которые дифференцируются в плазматические клетки, продуцирующие qoevhthweqjhe антитела, относящиеся к классам иммуноглобулинов A (IgA) и Е (IgE). В случае продукции иммуноглобулинов A они или поступают в кровь, или, пройдя через эпителиальные клетки, где они приобретают секреторный компонент, выходят на поверхность слизистой в форме секреторного иммуноглобулина А (SIgA), который обеспечивает антибактериальную или антивирусную защиту. В случае синтеза иммуноглобулинов E эти антитела могут опосредовать развитие аллергических реакций анафилактического типа [65].

Иммунокомпетентные клетки

Иммунокомпетентные клетки находятся в состоянии рециркуляции, т.е. постоянно происходит обмен клетками между кровью, лимфой и лимфоидными органами. Это необходимо для реализации специфического иммунного ответа, так как иммунная система должна быть готова ответить на любой из множества чужеродных антигенов, попадающий в любой участок тела. Поскольку каждый отдельный антиген распознается лишь очень небольшой частью популяции лимфоцитов, только постоянная рециркуляция может создать условия для встречи каждого антигена с единичными лимфоцитами, несущими специфические для него антиген-распознающие рецепторы. В органах иммунной системы, где происходит эта встреча, разыгрывается взаимодействие антиген-специфических лимфоцитов с другими клетками, выполняющими роль вспомогательных, участвующими в запуске иммунного ответа и в его эффекторной фазе, к которым относятся дендритные клетки, мононуклеарные фагоциты, гранулоциты и др.

Лимфоциты

Лимфоциты - это единственные клетки организма, способные специфически распознавать и различать разные антигены и отвечать активацией на контакт с определенным антигеном. При весьма сходной морфологии малые лимфоциты делятся на две популяции, имеющие различные функции и продуцирующие разные белки.

В-лимфоциты

Одна из популяций получила название В-лимфоциты, от названия органа “бурса Фабрициуса”, где было впервые обнаружено созревание этих клеток у птиц. У млекопитающих Влимфоциты созревают в костном мозге. В-лимфоциты распознают антигены специфическими рецепторами иммуноглобулиновой природы, которые по мере созревания экспрессируются на их мембранах [20]. Взаимодействие антигена с такими рецепторами является сигналом активации В-лимфоцитов, и их антигензависимой дифференцировки в плазматические клетки, активно продуцирующие и секретирующие специфические для данного антигена антитела-иммуноглобулины [9].

Таблица 1

Важнейшие молекулы на поверхности зрелых В-лимфоцитов Молекулы Их лиганды Функции IgR (H + Эпитоп Распознавание антигена L) антигена Ig (+ Ассоциированные сигнал(CD79a + b) трансдуцирующие молекулы CD19, Дополнительные сигналCD20 трансдуцирующие молекулы FcR II Fc фрагмент Связывание IgG в составе (CD32) IgG иммунных комплексов или агрегатов FcR II Fc фрагмент Существет в растворимой (CD23) IgE форме. Является IgE-связывающим фактором. Участвует в регуляции синтеза IgE.

CR2 (CD21) C3d, EBV Опосредует активацию Вклеток MHC II CD4 на Т- Участвует в презентации класса клетках антигена CD40 CD40L на Т- Индуцирует переключение клетках синтеза Ig на другой изотип: IgM (IgG B7.1 CD28 на Т- Костимулирующие молекулы (CD80) клетках обеспечивают второй сигнал B7.2 CTLA-4 на Т- активации В-лимфоцитов (CD86) клетках LFA- ICAM-1(CD54) Адгезионные молекулы, 1(CL11a/CD18) LFA-3 LFA-2 (CD2) сигнал-трансдуцирующие (CD58)

B-лимфоциты несут часть поверхностных маркеров, общих с другими клетками: рецепторы для иммуноглобулинов (FcR), для компонентов комплемента (CR1), антигены гистосовместимости (MHC 1 и 2 классов). Уникальными поверхностными маркерами Влимфоцитов являются: иммуноглобулиновые антиген-распознающие рецепторы (поверхностные иммуноглобулины), некоторые кластеры дифференцировки (CD) и рецепторы В-клеточных митогенов. В-клеточный антиген-распознающий рецептор (IgR) состоит из мембранной формы IgD или IgM и ассоциированных с ними гетеродимеров CD19 и CD20, экспрессированных на всех В-лимфоцитах [56]. С IgR в мембране В-лимфоцитов ассоциированы две трансмембранные молекулы CD79a и CD79b, участвующие в трансдукции сигнала, в которой участвуют и другие молекулы В-клеточной поверхности: CD19, CD20 [75, 76]. Из других кластеров дифференцировки для зрелых и вступающих в активацию В-лимфоцитов характерны следующие: CD21 - CR2 рецептор для С3d-фракции комплемента и вируса Эпштейна-Барр (EBV); CD23 - FcRII низкоаффинный рецептор для IgE; CD40 - рецептор CD40L-лиганда, опосредующего антигензависимую дифференцировку В-клеток и переключение на синтез другого изотипа иммуноглобулинов; CD80 (B7) - костимулирующая молекула для получения второго сигнала активации от Т-лимфоцитов через CD28 [67]. Для выполнения функции антигенпрезентирующих клеток В-лимфоциты конститутивно экспрессируют MHC II класса и костимулирующие молекулы B7.1 (CD80) и B7.2 (CD86), экспрессия которых усиливается при их активации. Все зрелые В-лимфоциты экспрессируют низкоаффинные рецепторы FcRII (CD32) для связывания IgG в составе иммунных комплексов или в агрегатах. Если Fc-фрагмент IgG в составе иммунного комплекса связывается с CD32, а антиген в составе этого же иммунного комплекса связывается с IgR на той же В-клетке, то она инактивируется, т.е. CD32 может опосредовать негативную регуляцию В-лимфоцитов [81].

В-лимфоциты могут отвечать пролиферацией на действие ряда митогенов, в том числе на действие бактериального липополисахарида (ЛПС). Однако в качестве стандартного Вклеточного митогена, как правило, используют растительного происхождения «pokeweed mitogen» (PWM), который с наибольшим постоянством индуцирует пролиферацию В-лимфоцитов [44].

Около 5107 В-лимфоцитов покидают костный мозг ежедневно. Этого достаточно, чтобы полностью обновить популяцию периферических В-лимфоцитов за 4 - 5 дней. Зрелые В-лимфоциты выходят в кровь и начинают рециркулировать через периферические лимфоидные ткани. Около 85% вновь образовавшихся В-лимфоцитов составляют короткоживущие клетки, длительность жизни которых не превышает 10 дней. Меньшая часть (около 14%) имеют среднюю продолжительность жизни 4 - 6 недель. Около 1% всех В-лимфоцитов составляют В-клетки памяти, которые могут жить годами и десятилетиями. Поверхностные иммуноглобулиновые рецепторы В-лимфоцитов памяти принадлежат к разным изотипам за исключением IgM и IgD. Они локализуются преимущественно в периферических лимфоидных органах и }jqopeqqhps~r высокий уровень CD44, опосредующей хоминг лимфоцитов в ткани. Особенностью В-клеток памяти является способность быстро отвечать на встречу с причинным антигеном пролиферацией, дифференцировкой в плазматические клетки и быстрым переключением на синтез IgG, IgA или IgE, которые продуцируются этими клетками в больших количествах и характеризуются высокой аффинностью. Для развития полноценного иммунного ответа (вторичного) бывает достаточно меньшей дозы антигена. В-лимфоциты памяти более чувствительны к действию активирующих цитокинов - продуктов Т-хелперов [9].

Чтобы избежать гибели при пролиферации и дифференцировке в зародышевых центрах, В-лимфоцит должен получить одновременно два сигнала активации: от антиген-распознающих рецепторов при «сшивке» поверхностных иммуноглобулинов антигенным комплексом и от взаимодействия CD40 с лигандом CD40L на Т-лимфоцитах [21]. После этого идет дифференцировка В-лимфоцитов в плазматические клетки или в клетки памяти. Все эти процессы контролируются соответствующими цитокинами. Сначала Влимфоциты активируются антигеном при участии интерлейкина 4 (IL-4), потом они пролиферируют в ответ на интерлейкин 5 (IL5) и превращаются в плазматические клетки под действием интерлейкина 6 (IL-6), который дает терминальный сигнал дифференцировки В-лимфоцитов [15].

Нарушения дифференцировки В-лимфоцитов могут быть результатом разных генетических дефектов или злокачественной трансформации В-клеток или их предшественников. Генетические дефекты проявляются вариабильными иммунодефицитами со снижением или отсутствием синтеза антител какого-либо класса или всех классов. Злокачественная трансформация В-лимфоцитов приводит к селективной пролиферации какого-то одного клона клеток и к продукции антител одного класса и одной специфичности. Такие случаи описаны как «моноклональные гаммапатии» и проявляются также вариабильными иммунодефицитами.

Примером генетического дефекта может служить агаммаглобулинемия Брутона (Bruton), при которой обнаружен мутантный ген, кодирующий тирозинкиназу, необходимую для дифференцировки В-клеток. В результате предшественники Влимфоцитов не могут дифференцироваться в зрелые В-лимфоциты. У таких больных отсутствуют зрелые В-лимфоциты, плазматические клетки и нет никаких иммуноглобулинов. Как правило, такие больные погибают в течение первого года жизни от сепсиса или нагноительных процессов в легких. Временная коррекция иммунодефицита возможна путем заместительной терапии введения больших количеств донорского иммуноглобулина [9].

Примером иммунодефицита - результата злокачественной трансформации В-лимфоцитов может служить множественная миелома, при которой в сыворотке больного появляется большое количество гомогенного белка - моноклонального Ig, секретируемого злокачественным клоном В-клеток. Избыток легких цепей Ig, продуцируемых теми же клетками, выводится через почки и выявляется в моче в виде белка Бенс-Джонса (BenceJones). Злокачественная трансформация происходит на стадии предшественника В-клеток, после чего трансформированное потомство дифференцируется в плазматические клетки, не отвечая на обычные регуляторные сигналы. Клинические проявления множественной миеломы связаны с тем, что злокачественные ok`gl`rhweqjhe клетки инфильтрируют нервную систему, костный мозг, почки и кости скелета. Параллельно развивается иммунодефицит, который проявляется снижением синтеза антител на разные антигены, в том числе на бактериальные антигены. Отсюда повышенная чувствительность к бактериальным инфекциям [15].

Т-лимфоциты

Другая популяция получила название Т-лимфоциты в связи с их дифференцировкой в тимусе. Зрелые Т-лимфоциты отличаются от тимоцитов резистентностью к кортизону и способностью отвечать пролиферацией на Т-клеточные митогены: фитогемагглютинин (ФГА) и конканавалин А (КонА). По функциям среди Т-лимфоцитов различают эффекторные (CD8+ цитотоксические-CTL) и регуляторные (CD4+ Т-хелперы-TH) субпопуляции. Особенность Тклеточного рецептора - способность распознавать чужеродный антиген только в комплексе с собственными клеточными антигенами на поверхности вспомогательных антигенпредставляющих клеток (дендритных или макрофагов). В отличие от В-лимфоцитов, способных распознавать антигены в растворе и связывать белковые, полисахаридные и липопротеидные растворимые антигены, Т-лимфоциты могут распознать только короткие пептидные фрагменты белковых антигенов, представленные на мембране других клеток в комплексе с собственными антигенами главного комплекса гистосовместимости. CD4+ Т-лимфоциты способны распознавать антигенные пептиды в комплексе с антигенами гистосовместимости MHC II класса, а CD8+ Т-лимфоциты способны распознавать антигенные пептиды в комплексе с антигенами гистосовместимости MHC I класса [3].

Взаимодействие антигена с антиген-распознающим рецептором является сигналом активации Т-лимфоцитов, которая проявляется продукцией и секрецией цитокинов, усиливающих процессы пролиферации и дифференцировки самих Т-лимфоцитов, Влимфоцитов и макрофагов. Кроме того, цитокины способствуют выходу из кровяного русла и активации лейкоцитов, участвующих в воспалительных реакциях. Активация цитотоксических Тлимфоцитов проявляется лизисом клеток-мишеней, несущих на мембране соответствующий чужеродный антиген, который распознается также только в комплексе с собственными антигенами гистосовместимости. Спорным остается существование особой субпопуляции Т-лимфоцитов, способных своими продуктами ингибировать иммунный ответ, которая фигурирует в литературе под названием “Т-супрессоры”. До сих пор не сложилось единого мнения относительно того, какие именно клетки выполняют супрессорные функции в иммунном ответе [14].

Общепринятым методом идентификации популяций и субпопуляций лимфоцитов является изучение экспрессии на их мембранах специфических антигенов и рецепторов, т.е. их поверхностного фенотипа. По фенотипическим маркерам Т-лимфоциты отличаются от В-лимфоцитов [81].

Ответ лимфоцитов на контакт с антигеном включает не только их пролиферацию, но и дифференцировку в направлении клетокэффекторов. В результате дифференцировки цитотоксические Тлимфоциты приобретают повышенное содержание цитолитических гранул в цитоплазме, необходимых для реализации их vhrnrnjqhweqjni функции. Некоторая часть ответивших на антиген Т-лимфоцитов не претерпевает дифференцировки в клеткиэффекторы. После нескольких делений такие лимфоциты превращаются в клетки памяти, способные переживать в организме 20 лет и более и поддерживать состояние иммунологической памяти в отношении конкретного антигена. С этим связана возможность вакцинации против инфекций. Т-лимфоциты памяти отличаются от зрелых Т-лимфоцитов по поверхностному фенотипу: на смену высокомолекулярной форме CD45RA появляется низкомолекулярная форма CD45RO, тесно связанная с TCR, повышена экспрессия адгезионных молекул (LFA-1, CD2, CD58, CD44, CD29, L-селектина), экспрессируются новые маркеры: CD25, CD26, CD54, усиливается экспрессия MHC II класса. В связи с повышенной экспрессией адгезионных молекул CD44, VLA-4 и Eселектина, обеспечивающих целенаправленный «хоминг» клеток, Тлимфоциты памяти «выбирают» для рециркуляции ткани кожных покровов, легких и кишечника. Т-лимфоциты памяти отличаются и по продукции цитокинов: они продуцируют и секретируют меньше IL-2, но больше IL-3, IL-4, IL-6 и IFN. При этом они нуждаются в IL-2 для пролиферации [19, 52].