Руслан Меджитов

4.2. Рецепторы-мусорщики (scavenger-рецепторы)

Обособленной группой PRR является семейство скавенджерных (англ. scavenger ‒ уборщик мусора) рецепторов или рецепторов-мусорщиков (см. таблицу 2). Результатом распознавания паттерна с помощью этих рецепторов будет поглощение объекта. Распознавание объекта с помощью других PRR к фагоцитозу не приводит.

До 2014 года единая классификация скавенджерных рецепторов отсутствовала. Вопрос об унификации их номенклатуры был поднят сотрудниками Национального института аллергических и инфекционных заболеваний (National Institute of Allergy и Infectious Diseases) Национального института здоровья США (National Institutes of Health) и решён в 2014 году на специальном симпозиуме. Было выработано следующее определение: под термином «скавенджерные рецепторы» пони-

маются «…рецепторы на поверхности клеток, обычно связывающие различные

лиганды и тем самым обеспечивающие удаление «не своего» и «изменённого своего». Они часто вовлечены в процессы эндоцитоза, фагцитоза, адгезии и проведения сигнала в клетку, что в конечном итоге приводит к элиминации разрушившегося или опасного материала». На основании этого определения в классификацию было внесено 10 вместо 8 ранее определённых семейств рецепторов. Кроме того была принята следующая унифицированная номенклатура: заглавные буквы SR значают scavenger receptor (скавенджерные рецепторы), далее следует дефис и заглавная буква, обозначающая класс рецептора, затем ‒ арабская цифра, обозначающая отдельных представителей данного класса, пронумерованных в порядке их открытия; варианты альтернативного сплайсинга каждой молекулы обозначаются точкой и следующей за ней арабской цифрой (PrabhuDas et al., 2014).

4.3.Секретируемые паттернраспознающие рецепторы

Вотдельную группу определяют секретируемые паттернраспознающие рецепторы. К этой группе относится, например, MBL (Mannan-binding lectin, маннозосвязывающий лектин; один из белков системы комплемента, относится к семейству коллектинов), который распознаёт маннозные и фукозные остатки на углеводах микробного происхождения.

28

Пентраксины CRP (C-reactive protein, С- реактивный белок) и сывороточный амилоид Р связывают фосфорилхолины, а PTX3 (пентраксин 3) ‒ мембраны бактериальных и грибковых клеток. У человека также найдены 4 молекулы из семейства пептидогликанраспознающих белков. Фактически все эти молекулы выполняют роль опсонинов.

В завершении раздела о паттернраспознающих рецепторах следует отметить, что PRR экспрессируются не только клетками врождённой иммунной системы, но и клетками адаптивного иммунитета и даже клетками, не относящимися к иммунной системе, например, эндотелиальными клетками кровеносных сосудов (Bae J.S. et al., 2011; Sørensen K.K. et al., 2012), нейронами (Santoni et al., 2015), одонтобластами

(Farges et al., 2009). Следовательно, практически любая клетка нашего организма в состоянии обнаружить паттерны во внеклеточном пространстве или внутри самой себя.

31

5. Понятие об адъювантах

Адъювант ‒ это существенный, помимо антигена, компонент вакцины. В переводе с латинского языка слово «adjuvare» означает «помогать, поддерживать». Адъювант необходим для усиления адаптивного иммунитета против вакцинного антигена. В настоящее время в качестве адъювантов используются минеральные соли, эмульсии, микрочастицы, сапонины, цитокины, микробные компоненты, липосомы. Однако лишь некоторые из них лицензированы для использования в производстве вакцин для человека (Apostólico et al., 2016).

Термин «адъювант» был введён ветеринаром Гастоном Рамоном, работавшем в институте Пастера, в 1920 году. При исследовании выработки антител к дифтерийному токсину у лошадей Рамон обнаружил более высокие титры антител у тех животных, у которых в месте инъекции образовался абсцесс. Это означало, что воспаление при введении антигена способствует формированию мощного специфического иммунитета (Apostólico et al., 2016). Примерно в это же время было показано, что антиген в виде преципитата более иммуногенен, чем тот же антиген в растворённом виде. Тогда то, при исследовании субстанций, вызывающих осаждение (антисыворотка, уксусная кислота) растворённого антигена, были обнаружены преципитационные и адъювантные свойства алюмината калия (A.T. Glenny et al., 1926). С тех пор соли алюминия являются самым популярным адъювантом в производстве вакцин (Apostólico et al., 2016).

В 30-х годах XX века Жюлеусом Фрейндом был создан так называемый полный адъювант Фрейнда, состоящий из эмульсии минерального масла в воде и убитых при высокой температуре микобактерий (Mycobacterium tuberculosis или других). (Неполный адъювант Фрейнда не содержит микобактерий.) Несмотря на высокую эффективность этот препарат не получил применения в создании вакцин для человека, так как вызывал образование гранулём, стерильных абсцессов и некротических язв в месте инъекции.

Механизм действия адъювантов не представляется возможным описать в полном объёме. Однако можно утверждать, что он связан с активацией врождённого иммунитета. Среди механизмов действия адъювантов можно назвать:

– увеличение времени сохранности биологической активности вакцины,

32

–повышение захвата антигена антигенпредставляющими клетками,

–активацию и созревание дендритных клеток (процесс, необходимый для эффективной активации клеток адаптивного иммунитета),

–запуск продукции иммунорегуляторных цитокинов,

–активацию инфламмасом, индукцию локального воспаления и миграции клеток в очаг воспаления.

Адъюванты применяются для снижения количества вводимого антигена, снижения числа доз, необходимых для формирования защитного иммунитета в результате вакцинации, более быстрого получения результата и повышения частоты сероконверсии у отдельных групп пациентов (пожилые, пациенты с иммунодефицитами,

схроническими заболеваниями, новорождённые и дети до 8 лет) (Apostólico et al., 2016).

Классификация адъювантов, разрешённых для использования при создании вакцин для человека, по механизму действия включает в себя две группы (Apostólico et al., 2016):

1)Системы доставки. Адъюванты этой группы представляют собой различные микрочастицы, выполняющие роль носителя антигена и создающие провоспалительное микроокружение в месте его введения. Микрочастицы могут состоять из солей алюминия, вирусных частиц, липидной эмульсии MF59 (эмульсия сквалена в воде).

Любопытно, что в недавнем прошлом адъювантные свойства солей алюминия объяснялись эффектом «депо». Этот эффект предполагал постепенное высвобождение антигена из носителя в месте введения. Однако было обнаружено, что эффект «депо» не имеет влияния на эффективность вакцины. Оказалось, что соли алюминия активируют врождённый иммунитет через взаимодействие с цитоплазматическими PRR ‒ NLRP3 (см. таблицу 1), а также вызывают высвобождение мочевой кислоты, которая в этом случае приобретает свойства DAMP. Кроме того, соли алюминия препятствуют деградации антигена. При создании и назначении таких вакцин следует учесть, что соли алюминия способствуют формированию Th2 ответа на антиген и стимулируют продукцию антител.

2)Иммуностимуляторы. Стимулируют врождённый иммунитет, взаимодей-

33

ствуя с клетками через PRR. Среди них можно назвать: имиквимод и резиквимод ‒ молекулы из группы имидазоквинолинов ‒ агонисты TLR7 и TLR8; адъювантную систему 03 (AS03) ‒ водную эмульсию α-токоферола, сквалена и полисорбата 80; адъювантную систему 04 (AS04) ‒ комбинацию монофосфорила липида А (агонист TLR4, производное LPS от грамнегативной бактерии Salmonella minnesota R595) и солей алюминия. Преимущество этого адъюванта перед солями алюминия в том, что он вызывает активацию адаптивного иммунитета главным образом по Th1-типу.

Мукозальные адъюванты ‒ это третья группа адъювантов, которые однако ещё не получили разрешения для использования при создании вакцин для человека. Представители этой группы обеспечивают доставку антигена через эпителиальный покров. В качестве мукозальных адъювантов в экспериментах используют ослабленные бактерии, вирусы, токсины, соединённые с соответствующим антигеном

(Apostólico et al., 2016).

34

6. Рецепторы для распознавания антигенов

6.1. Теория "боковых цепей"

Пауль Эрлих ‒ автор теории "боковых цепей":

1.В основе реакции антиген-антитело лежат законы структурной химии

2.Антитела уже предсуществуют в организме до его контакта с антигеном и находятся на поверхности клеток в виде "боковых цепей" или рецепторов

Пауль Эрлих

1854–1915

Основные положения:

1. В основе реакции антиген-антитело лежат законы структурной химии или комплементарные взаимодействия, что определяет специфичность иммунных реакций.

По сути, это другое приложение принципа "ключа и замка", сформулированного выдающимся биохимиком Эмилем Фишером для объяснения механизма работы ферментов. По представлениям Э. Фишера в основе специфичности любой ферментативной реакции лежит полное пространственное соответствие в расположении функциональных групп активного центра фермента и субстрата. Иначе говоря, субстрат подходит к активному центру фермента, как ключ подходит к замку. П. Эрлих использовал эту идею для объяснения механизма реакции антиген-антитело: антигенные детерминанты подходят к активному центру антител как ключ к замку, т.е. в основе взаимодействия антигена и антитела лежит пространственная комплементарность молекул. Стоит добавить, что взаимодействие субстрат/фермент и антиген/антитело ‒ это частные проявления универсального биологического принципа специфичности взаимодействия любого рецептора с его лигандом.

35

Согласно современным представлениям, для того, чтобы антитело реализовало свои функции, необходима точная пространственная стыковка антигенраспознающего центра и эпитопа. Такая стыковка возможна в том числе благодаря подвижности шарнирного участка антител, соединяющего Fab-фрагменты. Точное взаимодействие антиген-антитело запускает конформационные изменения в Fcфрагменте антител, а это, в свою очередь, приводит к запуску эффекторных функций антител.

2. Антитела уже предсуществуют в организме до его контакта с антигеном и находятся на поверхности клеток в виде "боковых цепей" или рецепторов. Антиген, попавший в организм, в соответствии с законами структурной химии связывается лишь с тем рецептором, который комплементарен ему. Это приводит к избирательной активации синтеза лишь данного типа антител.

Оригинальный рисунок П. Эрлиха, иллюстрирующий положения его теории

I – рецептор 1-го типа: а – чувствительный комплекс, б – чувствительная группа, в - токсин II – рецептор 2-го типа: г – активный центр ферментной группы, д – адсорбированная мккула

III – рецептор 3-го типа: е – комплект, воспринимающий комплементарные молекулы, ж – комплементарная молекула, з – чувствительная группа, и – ферментотоксическая группа.

36

6.2. Клонально-селекционная теория (Ф.М. Бернет, конец 50-х годов XX века)

Основные постулаты:

1.Клональная гетерогенность или клональное разнообразие лимфоцитов

Ворганизме человека присутствует 1012 лимфоцитов, которые сгруппированы в клоны. Клон - популяция клеток, происходящая из одного предшественника путем деления. Все потомки клетки-предшественника генетически идентичны. Следовательно, все клетки одного клона имеют одну специфичность, т.е. одинаковую структуру своих антигенраспознающих рецепторов.

Формирование клональной гетерогенности происходит до момента встречи с антигеном на этапе антигеннезависимой дифференцировки лимофитов. В основе формирования репертуара антигенраспознающих рецепторов лежит процесс реаранжировки генных сегментов (случайное соединение V-, D-, J-сегментов генов антигенраспознающих рецепторов) и соматические мутации в тех же участках гена.

2.Поступление в организм малых количеств антигена приводит к связыванию его с рецепторами соответствующих клонов лимфоцитов. Это приводит к активации соответствующих клонов с последующим вступлением их в процессы пролиферации (в результате чего численность клона увеличивается в геометрической прогрессии) и дифференцировки в соответствующие эффекторные клетки и клетки-памяти.

3.Введение большого количества антигена приводит к формированию иммунологической толерантности, т.е. специфической иммунной ареактивности, связанной с элиминацией (гибелью) клонов, несущих рецепторы к данному антигену. Это лежит в основе формирования естественной врожденной толерантности к своим собственным антигенам.

Ссовременных позиций в основе формирования толерантности могут лежать и другие механизмы, например, специфическая супрессия отвечающих клеток регуляторными Т-лимфоцитами. Механизм направленной гибели клонов играет важную роль в отрицательной селекции клонов на этапе антигеннезависимой дифференцировки.

37

Схематическое изображение теории Ф.М. Бернета

38

7. Примеры взаимодействия компонентов палео- и неоиммунитета

Распознавание антигена в виде комплекса пептид-МНС II ТCR

дендритная клетка

CD4+ Т-лимфоцит

39

Опсонизация и фагоцитоз

Fc-рецепторы

40

Антителозависимая клеточная цитотоксичность (АЗКЦ)

41