Органы иммунитета и иммунокомпетентные клетки

К органам иммунитета относятся тимус, фабрициева бурса (сумка) у птиц и костный мозг у млекопитающих (первичные, или центральные, органы), селезенка и диффузно рассеянная или инкапсулированная (лим­фоузлы) лимфоидная ткань (вторичные, или периферические, органы). Функционирующей основой всей иммунной системы является сложный комплекс лимфоцитов и макрофагов, располагающийся в клеточно–волокнистой соединительной ткани.

Центральными называют те органы, в которых происходит формиро­вание и созревание иммунокомпетентных клеток, а периферическими органы, где эти клетки затем размножаются и функционируют.

Происхождение и формирование иммунокомпетентных клеток. Т–лимфоциты. Происходят из полипотентных стволовых костномозговых кле­ток. Их дифференциация в 'Т–лимфоциты индуцируется в тимусе под влиянием тимозина, тимостимулина, тимопоэтинов и других гормонов, которые продуцируются звездчатыми эпителиальными клетками. В про­цессе созревания у Т–клеток (претимические лимфоциты) постадийно реорганизуется антигенная структура цитомембран. Заканчивается диф­ференциация появлением у зрелых Т–лимфоцитов специфического рецепторного аппарата распознавания антигенов.

Образовавшиеся Т–лимфоциты через лимфу и кровь колонизируют тимусзависимые паракортикальные зоны лимфатических узлов или со­ответствующие зоны лимфоидных фолликулов селезенки.

Популяция Т–лимфоцитов очень многочисленна. Больше всего Т–лим­фоцитов (Т–клеток) в тимусе и грудном лимфатическом протоке, где они составляют соответственно 95–100 % и 80–90 %; в крови и лимфати­ческих узлах – 55–85; в селезенке и лимфоидной ткани слизистых оболочек – 25–40%; в костном мозге Т–клетки практически отсутствуют

Характеристика Т–лимфоцитов. Зрелые Т–лимфоциты по форме на­поминают малые лимфоциты крови (см. рис. 25). Ядро у них подково­образное, плотное и интенсивно окрашенное, цитоплазма в виде узкого ободка. Диаметр 6,0–6,5 мкм. В сканирующем микроскопе на гладкой поверхности Т–лимфоцитов определяется сравнительно небольшое коли­чество коротких отростков, представляющих собой белковые рецепторы.

Субпопуляции Т–лимфоцитов. По функциональным свойствам попу­ляция Т–лимфоцитов разнородна. В зависимости от реакций, которые они вызывают, различают Т–киллеры (клетки–убийцы), Т–хелперы (по­мощники) и Т–супрессоры (регуляторы).

Т– киллеры чаще называются цитотоксическими лимфоцитами, так как они способны разрушать клетки–мишени, в частности инфицированные вирусами и бактериями, а также злокачественно перерожденные. Пов­реждение клеток–мишеней Т– киллерами происходит при прямом контакте с ними под действием выделяемого ими лимфотоксина. Т– киллеры явля­ются долгоживущими клетками, очень чувствительны к радиации, устой­чивы к циклофосфамиду.

Т–хелперы выполняют посредническую сигнальную функцию, пере­давая информацию об антигенах. В гуморальном иммунном ответе они реагируют с несущей частью тимусзависимого антигена, индуцируя прев­ращение В– лимфоцитов в плазмоциты. В присутствии хелперов синтез антител увеличивается на один–два порядка. Индуцируют также образо­вание эффекторных Т–лимфоцитов. •Т–хелперы – долгоживущие лимфо­циты, чувствительны к циклофосфамиду.

Т– супрессоры являются регуляторами антителообразования и других иммунных процессов, участвуют в формировании иммунологической то­лерантности.

Кроме перечисленных субпопуляций, в состав Т–лимфоцитов входят антигенреактивные клетки, активирующие несенсибилизированные Т–лимфоциты и усиливающие фагоцитоз.

По длительности жизни в популяции Т–лимфоцитов различают две субпопуляции: 1) короткоживущую (несколько дней) оседлую Т1–субпопуляцию, обнаруживаемую преимущественно в тимусе и селезенке, и 2) долгоживущую (месяцы и годы), интенсивно циркулирующую в орга­низме Т2–субпопуляцию. Долгоживущих Т–лимфоцитов в грудном про­токе 90 %, в лимфатических узлах – 70 %, в селезенке– 25 %.

В– лимфоциты. В– клетки (см. рис. 25), так же как и Т–клетки, про­исходят из стволовых клеток. Созревают они у животных и человека поэтапно – первоначально в костном мозге, а затем в селезенке. Пред­шественники В– лимфоцитов (В– клетки) появляются на 16–й день внут­риутробного развития плода. К моменту рождения, когда происходит их полное созревание, на цитоплазматической мембране В– клеток находятся три иммуноглобулина М, G, D или М, А, B, которые выполняют функцию рецепторов.

Так как большинство антигенов тимусзависимые, то для трансформа­ции зрелых В– лимфоцитов в антителопродуцирующие обычно недоста­точно одного антигенного стимула. При попадании таких антигенов В– лимфоциты дифференцируются в плазмоциты с помощью Т–хелперов при участии макрофагов.

Пул В– лимфоцитов в организме животных тоже очень большой. Боль­ше всего их в групповых лимфатических фолликулах, костном мозге, крови и селезенке (40–60 %), в лимфатических узлах и грудном лим­фатическом протоке (25 %). Практически нет В– лимфоцитов только в тимусе.

Независимо от природы и силы антигена, вызвавшего трансформацию В– лимфоцитов, образовавшиеся плазмоциты продуцируют такие антите­ла, кочорые по специфичности аналогичны рецепторным иммуноглобулинам М.

Характеристика В– лимфоцитов. Зрелые В– лимфоциты имеют боль­шие размеры. Их диаметр около 8,5 мкм. Ядро красится менее интенсивно, а ободок цитоплазмы шире, чем у Т–лимфоцитов. В сканирующем мик­роскопе поверхность В–лимфоцитов покрыта длинными густыми отрос­тками или, правильнее говоря, огромным количеством антигенраспознающих рецепторов. По структуре рецепторы В– лимфоцитов представляют собой связанные с мембраной мономеры IgМ.

Обычно для дифференциации и идентификации В– и Т–лимфоцитов используют тест розеткообразования с эритроцитами барана. При этом Т–лимфоциты в 85 % случаев, присоединяя 3–5 эритроцитов, образуют розетки, а у В– лимфоцитов таких свойств нет.

Макрофаги как антигенпрезентирующие клетки. Макрофаги – ос­новной тип клеток моноцитарной системы лимфоцитов. Они представ­ляют собой крупные (10–20 мкм), гетерогенные по функциональной активности долгоживущие клетки с хорошо развитой цитоплазмой и лизосомальным аппаратом (см. рис. 25). На их поверхности имеются специфические рецепторы к В– и Т–лимфоцитам, Fc–фрагменту иммуноглобулина, С3–фракции комплемента, гистамину.

Различают подвижные и фиксированные макрофаги. Те и другие дифференцируются из стволовой кроветворной клетки Значение макро­фагов состоит в том, что они накапливают и подвергают переработке проникающие в организм тимусзависимые антигены и презентируют (представляют) их для распознавания Т–клеткам. При определенных условиях они проявляют цитотоксическое действие на опухолевые клетки. Секретируют интерферон, лизоцим, различные фракции комплемента, факторы, дифференцирующие стволовые клетки в гранулоциты, стиму­лирующие размножение и созревание Т–лимфоцитов.

Таким образом, основными клеточными элементами, обеспечивающи­ми приобретенный иммунитет, являются В– лимфоциты, Т–лимфоциты и макрофаги. При гуморальном типе иммунного ответа эта система иммунокомпетентных клеток функционирует как единое целое в лимфатичес­ких узлах, селезенке и многих других вторичных органах иммунитета.

АНТИТЕЛА (ИММУНОГЛОБУЛИНЫ)

V–область с паратопами С–область Рис. 27 Строение иммуноглобулина G

Антитела – это особый вид белков, называемых иммуноглобулинами (То), который вырабатывается под влиянием антигенов и обладает спо­собностью специфически реагировать с ними. При этом антитела могут нейтрализовать токсины бактерий и вирусы (антитоксины и вируснейтрализующие антитела), осаждать растворимые антигены (преципитины), склеивать корпускулярные антигены (агглютинины), лизировать бакте­рии, другие клетки, например эритроциты (лизины), повышать фагоци­тарную активность лейкоцитов (опсонины), связывать антигены, не вы­зывая каких–либо видимых реакций (блокирующие антитела).

Fc– фрагмент

Структура антител. Электронно–микроскопические исследования по­казали, что молекула иммуноглобулина имеет форму буквы «игрек». Состоит она из четырех полипептидных цепей, связанных друг с другом дисульфидными мостиками (рис. 27). Две из них длинные и посередине изогнутые, как хоккейные клюшки, а две прямые и почти в 2 раза короче, прилегают снаружи к каждой длинной цепи. Молекулярная масса длинных цепей 50 000–70 000, коротких – 20 000–25 000. Ввиду этого длинные полипептидные цепи иммуноглобулина называют тяжелыми или Н–цепями (англ. heavy – тяжелый), а короткие – легкими или L–цепями (англ. light – легкий).

Рис. 28 Классы иммуноглобулинов

Обе цепи иммуноглобулина по порядку расположения в них аминокислот делятся на две части. Одна из них, С– область, у всех цепей иммуноглобулина независимо от их специфичности константна, т. е. име­ет одинаковую последовательность амино­кислот. Другая – V–область – представ­ляет собой вариабельную часть полипеп­тидных цепей, в которой последователь­ность расположения аминокислот меняет­ся в зависимости от вида антигена, выз­вавшего образование антитела. При этом на концах V–областей молекулы иммуно­глобулина, между тяжелыми и легкими цепями, формируются два антиген связы­вающих центра, или как их сейчас назы­вают по механизму взаимодействия с ан­тигеном антидетерминантами или пара­топами. Антигенсвязывающие центры иммуноглобулинов имеют зеркальную кон­фигурацию детерминантной группы того антигена, под воздействием которого вы­рабатывались Вследствие этого распознавание антигена соответ­ствующим антителом происходит не по хими­ческой структуре, а по общей конфигурации гаптена, благодаря вза­имной комплементар­ности с антигенсвязывающим центром.

Классы. В зависимости от строения кон­стантных областей тя­желых цепей все иммуноглобулины разде­ляют на пять классов: IgG, IgЕ, IgD, I g М и IgА (рис. 28). Первые три класса иммуногло­булинов являются мо­номерами, т. е. бивалентными, содержащи­ми два антигенсвязывающих центра. IgМ – полимер, состоит из пяти мономерных молекул, связанных в области Ре–фрагментов особыми/–це­пями. Валентность IgА различна. В сыворотке крови IgА, как и IgG, имеет мономерную структуру, а в секретах слизистых оболочек, меж­тканевой жидкости – в виде димеров (двух мономерных молекул). Эти так называемые секреторные IgАS связаны особым полипептидом, кото­рый защищает димеры от воздействия протеолитических ферментов.

Физико–химические свойства Ig. По физико–химическим свойствам иммуноглобулины G, Е, D и А представляют собой белки с молекулярной массой 150 000–350 000, обозначаемые по константе седиментации как 7S (IgG, IgЕ, IgD, IgА), 7,7–8,0 S (IgА), 9–12 S (IgAS). Макроиммуноглобулины М имеют молекулярную массу 900000 и константу се­диментации 19 S.

Биологические свойства Ig. Касаясь биологических свойств иммуно­глобулинов, нужно отметить, что содержание их в крови непостоянно и колеблется от 0,3–0,4 мг% (IgE) до 50–420 мг% (IgА и IgМ) и 800–1680 мг% (IgG).

На первичное введение в организм антигена вырабатываются IgM. Отличаются они выраженной авидностью (жадностью), т. е., обладая 10 антигенсвязывающими центрами, образуют прочные соединения с анти­генами, несущими множественные эпитопы, вызывают агглютинацию и лизис клеток, обеспечивают устойчивость к бактериальным инфекциям. Сохраняются IgМ, однако, недолго, и период их полувыведения не превышает 5 дней.

При повторном попадании антигена происходит бурная выработка IgG, обеспечивающих нейтрализацию бактериальных токсинов и вирусов. Связываясь с микроорганизмами, IgG активируют образование компле­мента, вызывают хемотаксис нейтрофилов. Микрофаги быстро поглоща­ют бактерии, обработанные IgG и комплементом, так как имеют рецепторы к Fc–фрагменту иммуноглобулина и С3–фракции комплемента. IgG легко проникает через барьеры, в частности сквозь плаценту, попадая в кровь новорожденных. В последующем титр их пополняется при кормлении грудью, что обеспечивает иммунитет младенца в первые недели жизни. Период полувыведения IgG равен 24 дням.

Иммуноглобулины А, AS, Е вырабатываются как на первичное, так и на вторичное воздействие антигена. При этом сывороточные IgА на­капливаются в крови. Секреторные IgAS продуцируются в слизистых оболочках кишечника, верхних дыхательных и мочевыводящих путей, содержатся в глазной жидкости, слюне, молоке и обеспечивают местный иммунитет тканей. Период полувыведения равен 6 дням.

IgE – цитофильный иммуноглобулин, в частности связывается с тучными клетками и базофилами крови. При реагировании с антигенами (микробами, веществами) в результате образования на их поверхности иммунных комплексов высвобождаются медиаторы воспалительной ре­акции.

Иммуноглобулин класса D находится на поверхности В– лимфоцитов и вместе с мономерными IgМ составляет их рецепторы.

Взаимодействие иммуноглобулинов с антигенами. IgG, IgM, IgA ре­агируют с детерминантами антигенов всеми имеющимися в их молекуле антигенсвязывающими центрами. Вследствие этого в растворах образу­ются крупные конгломераты веществ. Антитела, вызывающие видимые реакции, называют полными. В противоположность этому некоторая часть IgЕ и IgG реагирует с антигеном лишь одним активным центром, видимых реакций не дает и поэтому называется неполными антителами. Если реакция взаимодействия этих антител происходит в крови и не вызывает каких–либо нарушений в организме, их называют антитела­ми–свидетелями. Последние блокируют антиген, а нередко одновременно связывают комплемент, вследствие чего называются блокирующими и комплементсвязывающими. Реагирование IgE с антигенами на повер­хности клеток приводит к развитию аллергий. При незначительных, бесследно исчезающих проявлениях аллергии на кожных покровах ан­титела называют реагинами, а при ярко выраженных повреждениях клеток кожи –агрессинами или кожно–сенсибилизирующими антите­лами.

Дата добавления: 2015-09-02