Gistologia_Uchebnik_Afanasyev-1

Характеристика иммунокомпетентных клеток

Основными клетками, осуществляющими иммунные реакции, являются Т- и В-лимфоциты (и их производные плазмоциты), макрофаги, а также ряд взаимодействующих с ними клеток (тучные клетки, эозинофилы и др.).

Лимфоциты

Популяция лимфоцитов функционально неоднородна. Различают три ос­ новных вида лимфоцитов: Т-лимфоциты, В-лимфоциты и так называемые нулевые лимфоциты (0-клетки). Лимфоциты развиваются из недифферен­ цированных лимфоидных костномозговых предшественников и при диффе­ ренцировке получают функциональные и морфологические признаки (на­ личие маркеров, поверхностных рецепторов), выявляемые иммунологиче­ скими методами. 0 - л и м ф о ц и т ы (нулевые) лишены поверхностных мар­ керов и рассматриваются как резервная популяция недифференцированных лимфоцитов.

Т - л и м ф о ц и т ы — самая многочисленная популяция лимфоцитов, со­ ставляющая 70—90 % лимфоцитов крови. Они дифференцируются в вилоч­ ковой железе — тимусе (отсюда их название), поступают в кровь и лимфу и заселяют T-зоны в периферических органах иммунной системы — лимфати­ ческих узлах (глубокая часть коркового вещества), селезенке (периартериальные влагалища лимфоидных узелков), в одиночных и множественных фолликулах различных органов, в которых под влиянием антигенов образу­ ются T-иммуноциты (эффекторные) и T-клетки памяти. Для Т-лимфоцитов характерно наличие на плазмолемме особых рецепторов, способных специ­ фически распознавать и связывать антигены. Эти рецепторы являются про­ дуктами генов иммунного ответа [Ir(immune response)-гены]. Т-лимфоциты обеспечивают клеточный иммунитет, участвуют в регуляции гуморального иммунитета, осуществляют продукцию цитокинов при действии антигенов. В популяции Т-лимфоцитов различают несколько функциональных групп клеток: цитотоксические лимфоциты (Тц), или T-киллеры (Тк), Т-хелперы (Тх), T-супрессоры (Тс). Тк участвуют в реакциях клеточного иммунитета, обеспечивая разрушение (лизис) чужеродных клеток и собственных изменен­ ных клеток (например, опухолевых клеток). Рецепторы позволяют им распо­ знавать белки вирусов и опухолевых клеток на их поверхности. При этом ак­ тивизация Тц (киллеров) происходит под влиянием антигенов гистосовмести­ мости на поверхности чужеродных клеток.

Кроме того, Т-лимфоциты участвуют в регуляции гуморального иммуни­ тета с помощью Тх и Тс. Тх ст и м ул ир ую т д и ф ф е р е н ц и р о в к у В - л и м ф о ц и т о в , образование из них плазмоцитов и продукцию имму­ ноглобулинов (Ig). Тх имеют поверхностные рецепторы, которые связыва­ ются с белками на плазмолемме В-клеток и макрофагов, стимулируя Тх и макрофаги к пролиферации, продукции интерлейкинов (пептидных гормо­ нов), а В-клетки — к продукции антител.

Таким образом, главной функцией Тх является распознавание чужерод­ ных антигенов (представляемых макрофагами), секреция интерлейкинов, стимулирующих В-лимфоциты и другие клетки для участия в иммунных ре­ акциях.

463

Снижение в крови числа Тх ведет к ослаблению защитных реакций орга­ низма (эти лица более подвержены инфекциям). Отмечено резкое снижение числа Тх у лиц, инфицированных вирусом СПИДа1.

Тс способны ингибировать активность Тх, В-лимфоцитов и плазмоцитов. Они участвуют в аллергических реакциях, реакциях гиперчувствительности. Тс подавляют дифференцировку В-лимфоцитов.

Одной из основных функций Т-лимфоцитов является продукция цитокинов, которые оказывают стимулирующее или тормозящее влияние на клет­ ки, участвующие в иммунном ответе (хемотаксические факторы, макрофаги ингибирующий фактор — МИФ, неспецифические цитотоксические веще­ ства и др.).

Натуральные киллеры. Среди лимфоцитов в крови, кроме выше­ описанных Тц, выполняющих функцию киллеров, имеются так называемые натуральные киллеры (Нк), которые также участвуют в клеточном иммуни­ тете. Они образуют первую линию защиты против чужеродных клеток, дейст­ вуют немедленно, быстро разрушая клетки. Нк в собственном организме разрушают опухолевые клетки и клетки, инфицированные вирусом. Тц об­ разуют вторую линию защиты, так как для их развития из неактивных Т- лимфоцитов требуется время, поэтому они вступают в действие позже Нк. Нк — это большие лимфоциты диаметром 12—15 мкм, имеют дольчатое яд­ ро и азурофильные гранулы (лизосомы) в цитоплазме.

В - л и м ф о ц и т ы являются основными клетками, участвующими в гу­ моральном иммунитете. У человека они образуются из СКК красного кост­ ного мозга, затем поступают в кровь и далее заселяют В-зоны перифериче­ ских лимфоидных органов — селезенки, лимфатических узлов, лимфоидные фолликулы многих внутренних органов. В крови их содержится 10—30 % от всей популяции лимфоцитов.

Для В-лимфоцитов характерно наличие на плазмолемме поверхностных иммуноглобулиновых рецепторов (SIg или mlg) для антигенов. Каждая В- клетка содержит 50 000—150 000 антигенспецифических молекул SIg. В по­ пуляции В-лимфоцитов находятся клетки с различными SIg: большинство ( 2/ з ) содержат IgM, меньшее число ('/3) — IgG и около 1—5 % — IgA, IgD,

IgE. В плазмолемме В-лимфоцитов имеются также рецепторы для компле­ мента (С3) и Fc-рецепторы.

При действии антигена В-лимфоциты в периферических лимфоидных органах активизируются, пролиферируют, дифференцируются в плазмоци­ ты, активно синтезирующие антитела различных классов, которые поступа­ ют в кровь, лимфу и тканевую жидкость.

Развитие Т- и В-лимфоцитов

Родоначальником всех клеток иммунной системы является кроветворная стволовая клетка (СКК). СКК локализуются в эмбриональном периоде в желточном мешке, печени, селезенке. В более поздний период эмбриогене­ за они появляются в костном мозге и продолжают пролиферировать в постнатальной жизни (рис.223). Из СКК в костном мозге образуется клетка—

1СПИД — синдром приобретенного иммунодефицита.

464

Рис. 223. Развитие иммунокомпетентных клеток (схема по М. Куперу и А. Лоутону с изменением).

предшественник лимфопоэза (лим­ фоидная мультипотентная родона­ чальная клетка), которая генерирует два типа клеток: пре-Т-клетки (пред­ шественники Т-клеток) и пре-В- клетки (предшественники В-клеток) (рис.224).

Дифференцировка Т-лимфоцитов

Пре-Т-клетки мигрируют из кост­ ного мозга через кровь в централь­ ный орган иммунной системы — вилочковую железу (тимус). Еще в пе­ риод эмбрионального развития в ви­ лочковой железе создается микроок­

способность реагировать на стимулы микроокружения. Пре-Т-клетки в вилочковой железе пролиферируют, трансформируются в Т-лимфоциты,

несущие характерные мембранные антигены (CD4+, CD8+). Т-лимфоциты генерируют и "поставляют” в кровообращение и в тимусзависимые зоны пе­ риферических лимфоидных органов 3 типа лимфоцитов: Тц, Тх и Тс. Миг­ рирующие из вилочковой железы "девственные" Т-лимфоциты (виргильные Т-лимфоциты) являются короткоживущими. Специфическое взаимодейст­ вие с антигеном в периферических лимфоидных органах служит началом процессов их пролиферации и дифференцировки в зрелые и долгоживущие клетки (Т-эффекторные и Т-клетки памяти), составляющие большую часть рециркулирующих Т-лимфоцитов.

Из вилочковой железы мигрируют не все клетки. Часть Т-лимфоцитов погибает. Существует мнение, что причиной их гибели служит присоедине­ ние антигена к антигенспецифическому рецептору. В вилочковой железе нет чужеродных антигенов, поэтому данный механизм может служить для удаления Т-лимфоцитов, способных реагировать с собственными структура­ ми организма, т. е. выполнять функцию защиты от аутоиммунных реакций.

465

Рис. 224. Развитие Т- и В-лимфоцитов (схема по Р. В. Петрову с изменением).

СКК — стволовая клетка крови; Лек — лимфоидная стволовая клетка; пре-В — клетка-пред­ шественница В-лимфоцитов с внутриклеточным IgM; Вл — В-лимфоцит с поверхностным IgM; М, G, D, А — поверхностные иммуноглобулины на дифференцирующихся В-лимфоцитах

и плазматических клетках; Пк — плазматические клетки; IgM, IgG, IgA — иммуноглобулины, секретируемые плазмоцитами; пре-Т — клетка-предшественница Т-лимфоцитов; Тл — Т-лим­ фоциты; ТГ — тимические гормоны; ЭК — эпителиальная клетка (ретикулоэпителиоцит);

Тц — цитотоксический Т-лимфоцит; Тх — Т-хелпер; Тс — Т-супрессор.

Гибель части лимфоцитов является генетически запрограммированной (апоптоз).

Д и ф ф е р е н ц и р о в о ч н ы е антигены Т - клеток. В процессе дифференцировки лимфоцитов на их поверхности появляются специфиче­ ские мембранные молекулы гликопротеидов. Такие молекулы (антигены) можно обнаружить с помощью специфических моноклональных антител. Получены моноклональные антитела, которые реагируют лишь с одним ан­ тигеном клеточной мембраны. С помощью набора моноклональных антител можно идентифицировать субпопуляции лимфоцитов. Имеются наборы ан­ тител к дифференцировочным антигенам лимфоцитов человека. Антитела составляют относительно немного групп (или "кластеров"), каждая из кото­ рых узнает один-единственный белок клеточной поверхности. Создана но­ менклатура дифференцировочных антигенов лейкоцитов человека, выявляе­ мых моноклональными антителами. Эта CD-номенклатура (CD — cluster of differentiation — кластер дифференцировки) базируется на группах монокло­ нальных антител, реагирующих с одними и теми же дифференцировочными антигенами.

Получены многоклональные антитела к ряду дифференцировочных анти­ генов Т-лимфоцитов человека. При определении общей популяции Т-кле- ток могут быть использованы моноклональные антитела специфичностей CD (CD2, CD3, CD5, CD6, CD7).

Известны дифференцировочные антигены T-клеток, которые характерны

466

фоциты. Антитела к гликопротеинам CD4 и CD8 широко используются для того, чтобы различать и разделять Т-клетки соответственно на Тх и Тц.

Кроме дифференцировочных антигенов, известны с п е ц и ф и ч е с к и е маркеры Т - л и м ф о ц и то в .

Т- клеточные рецепторы для а н т и г е н о в представляют собой антите­ лоподобные гетеродимеры, состоящие из полипептидных а- и p-цепей. Каждая из цепей имеет длину в 280 аминокислот, большая внеклеточная часть каждой цепи свернута в два Ig-подобных домена: один вариабельный (V) и один константный (О). Антителоподобный гетеродимер кодируется генами, которые собираются из не­ скольких генных сегментов в процессе развития Т-клеток в вилочковой железе.

Дифференцировка В-лимфоцитов

Предшественники В-клеток (пре-В-клетки) развиваются в дальнейшем у птиц в фабрициевой сумке (bursa), откуда произошло название В-лимфоци- ты (рис. 226), у человека и млекопитающих — в костном мозге.

Сумка Фабрициуса (bursa Fabricii) — центральный орган иммунопоэза у птиц, где происходит развитие В-лимфоцитов, находится в области клоаки. Для ее микроскопического строения характерно наличие многочисленных складок, покрытых эпителием, в которых расположены лимфоидные узел­ ки, ограниченные мембраной (см. рис. 226, А, Б). В узелках содержатся эпителиоциты и лимфоциты на различных стадиях дифференцировки. В пе­ риод эмбриогенеза в центре фолликула формируется мозговая зона, а на пе­ риферии (снаружи от мембраны) — корковая зона, в которую, вероятно, мигрируют лимфоциты из мозговой зоны. В связи с тем что в сумке Фаб­ рициуса у птиц образуются исключительно В-лимфоциты, она является удобным объектом для изучения строения и иммунологических характери­ стик этого вида лимфоцитов. Для ультрамикроскопического строения В- лимфоцитов характерно наличие в цитоплазме групп рибосом в виде розе­ ток (см. рис. 226, Б). Эти клетки имеют более крупные ядра и менее плот­ ный хроматин, чем у Т-лимфоцитов, в связи с увеличением содержания эухроматина.

В-лимфоциты отличаются от других типов клеток способностью синте­ зировать иммуноглобулины. Зрелые В-лимфоциты экспрессируют Ig на кле­ точной мембране. Такие мембранные иммуноглобулины (mlg) функциони­ руют как а н т и г е н с п е ц и ф и ч е с к и е рецепторы.

Пре-В-клетки синтезируют внутриклеточный цитоплазматический IgM, но не имеют поверхностных иммуноглобулиновых рецепторов (см. рис. 224). Костномозговые виргильные В-лимфоциты имеют IgM-рецепторы на своей поверхности. Зрелые В-лимфоциты несут на своей поверхности иммуногло­ булиновые рецепторы различных классов — IgM, IgG и др.

Дифференцированные В-лимфоциты поступают в периферические лим­ фоидные органы, где при действии антигенов происходят пролиферация и дальнейшая специализация В-лимфоцитов с образованием плазмоцитов и В-клеток памяти (ВП).

В ходе своего развития многие В-клетки переключаются с выработки ан­ тител одного класса на выработку антител других классов (см. рис. 224). Этот процесс называется переключением класса. Все В-клетки начинают свою деятельность по синтезу антител с выработки молекул IgM, которые

468

как они, по-видимому, образуются только после антигенной стимуляции и преобладают во вторичных гуморальных ответах.

При помощи моноклональных антител удалось выявить определенные дифференцировочные антигены, которые еще до появления цитоплазмати­ ческих ц-цепей позволяют отнести несущий их лимфоцит к В-клеточной линии. Так, антиген CD 19 является самым ранним маркером, позволяю­ щим отнести лимфоцит к В-клеточному ряду. Он присутствует на пре-В- клетках в костном мозге, на всех периферических В-клетках.

Антиген, выявляемый моноклональными антителами группы CD20, спе­ цифичен для В-лимфоцитов и характеризует более поздние стадии диффе­ ренцировки.

На гистологических срезах антиген CD20 выявляется на В-клетках гер­ минативных центров лимфоидных узелков, в корковом веществе лимфати­ ческих узлов. В-лимфоциты несут также ряд других (например, CD24,

д и ф ф е р е н ц и р о в к у и с п е ц и а л и з а ц и ю В- и Т - л и м ф о ц и т о в . Антигеннезависимая пролиферация и дифференцировка генетически за­ программированы на образование клеток, способных давать специфический тип иммунного ответа при встрече с конкретным антигеном благодаря по­ явлению на плазмолемме лимфоцитов особых "рецепторов". Она совершает­ ся в центральных органах иммунитета (тимус, костный мозг или фабрициева сумка у птиц) под влиянием специфических факторов, вырабатываемых клетками, формирующими микроокружение (ретикулярная строма или ре-

тикулоэпителиальные клетки в тимусе).

Антигензависимая пролиферация и дифференцировка Т- и В-лимфоци­ тов происходят при встрече с антигенами в периферических лимфоидных органах, при этом образуются эффекторные клетки и клетки памяти (сохра­ няющие информацию о действовавшем антигене).

Образующиеся Т-лимфоциты составляют пул долгоживущих, рециркули­ рующих лимфоцитов, а В-лимфоциты — короткоживущих клеток.

Взаимодействия клеток в иммунном ответе

К л е т о ч н ы й и м м у н н ы й о т в е т формируется при трансплантации органов и тканей, инфицировании вирусами, злокачественном опухолевом росте. В клеточном иммунитете участвует Тц (Тк), реагирующий с антигеном в комплексе с гликопротеинами МНС I класса в плазматической мембране клетки-мишени. Цитотоксическая Т-клетка убивает клетку, инфицированную вирусом, в том случае, если она узнает с помощью своих рецепторов фраг­ менты вирусных белков, связанные с молекулами МНС класса I на поверхно­ сти зараженной клетки. Связывание Тц с мишенями ведет к высвобождению цитотоксическими клетками порообразующих белков, называемых п е р ф о - р и н а м и , которые полимеризуются в плазматической мембране клетки-ми- шени, превращаясь в трансмембранные каналы. Как полагают, эти каналы делают мембрану проницаемой, что способствует гибели клетки.

Г у м о р а л ь н ы й и м м у н н ы й о т в е т обеспечивают макрофаги (антигенпрезентирующие клетки), Тх и В-лимфоциты.

Попавший в организм антиген поглощается макрофагом. Макрофаг рас­

471

щепляет его на фрагменты, которые в комплексе с молекулами МНС класса II появляются на поверхности клетки. Такая обработка антигена макрофа­ гом называется п р о ц е с с и р о в а н и е м антигена.

Для дальнейшего развития иммунного ответа на антиген необходимо участие Тх, но прежде Тх должны быть активированы сами. Эта активация происходит тогда, когда антиген, обработанный макрофагом, распознается Тх. "Узнавание" Тх-клеткой комплекса "антиген + молекула МНС II класса" на поверхности макрофага (т. е. специфичное взаимодействие рецептора этого Т-лимфоцита со своим лигандом) стимулирует секрецию интерлейки­ на-1 (ИЛ-1) макрофагом. Под воздействием ИЛ-1 активизируются синтез и секреция ИЛ-2 Тх-клеткой. Выделение Тх-клеткой ИЛ-2 стимулирует ее пролиферацию. Такой процесс может быть расценен как аутокринная сти­ муляция, так как клетка реагирует на тот агент, который сама синтезирует и секретирует. Увеличение численности Тх необходимо для реализации опти­ мального иммунного ответа. Тх активируют В-клетки путем секреции ИЛ-2.

Активация В - л и м ф о ц и т а происходит также при прямом взаимодей­ ствии антигена с иммуноглобулиновым рецептором В-клетки. В-лимфоцит сам процессирует антиген и представляет его фрагмент в комплексе с молеку­ лой МНС II класса на клеточной поверхности. Этот комплекс узнает уже за­ действованный в иммунной реакции Тх. Узнавание рецептором Тх-клетки комплекса "АГ + молекула МНС II класса" на поверхности В-лимфоцита приводит к секреции Тх-клеткой интерлейкинов — ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, у-ИФН (у-интерферона), под действием которых В-клетка размножается и дифференцируется с образованием плазматических клеток и В-клеток памяти. Так, ИЛ-4 инициирует активацию В-клетки, ИЛ-5 стимулирует пролифера­ цию активированных В-клеток, ИЛ-6 вызывает созревание активированных В-клеток и превращение их в плазматические клетки, секретирующие антите­ ла. Интерферон привлекает и активирует макрофаги, которые начинают более активно фагоцитировать и разрушать внедрившиеся микроорганизмы.

Передача большого количества переработанных макрофагом антигенов обеспечивает пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов в направ­ лении образования плазмоцитов, вырабатывающих специфические антитела на конкретный вид антигена.

Т-супрессоры (Тс) подавляют способность лимфоцитов участвовать в вы­ работке антител и таким образом обеспечивают и м м у н о л о г и ч е с к у ю толер ант нос ть , т. е. нечувствительность к определенным антигенам. Они регулируют количество образующихся плазматических клеток и коли­ чество антител, синтезируемых этими клетками. Оказалось, что тормозить выработку антител может и особая субпопуляция В-лимфоцитов, которые получили название В-супрессоров. Показано, что Т- и В-супрессоры могут действовать подавляюще также на реакции клеточного иммунитета.

Дифференцировка клеток плазматического ряда

Этот процесс проходит в несколько этапов и продолжается в течение су­ ток. Из стимулированных В-лимфоцитов образуются В-лимфобласты, кото­ рые размножаются, часть из них приобретает способность к синтезу антител и становится плазмобластами, превращающимися в последующем в проплазмоциты и плазмоциты (рис. 228).

472