2 курс / Гистология / Мяделец.Частная гистология

дотелием. Через них происходит миграция лимфоцитов из крови в периферические органы иммуногенеза. Высота эндотелия может меняться, что ведет к изменению скорости миграции.

РЕАКЦИЯ БЛАСТТРАНСФОРМАЦИИ ЛИМФОЦИТОВ (РБТЛ). РБТЛ - это процесс превращения малых Т- и В-лимфоцитов в большие незрелые лимфобласты (иммунобласты), способные к пролиферации и последующей дифференцировке в эффекторные клетки иммунных реакций. Благодаря РБТЛ, которая лежит в основе любой иммунной реакции, происходит наработка иммунокомпетентных клеток.

РБТЛ включает в себя ряд морфологических и биохимических превращений лимфоцитов. В клетках резко повышается синтез ДНК (что регистрируется по усилению включения меченого 3Н-тимидина), увеличиваются размеры и количество ядрышек, размеры ядра, в котором начинает преобладать эухроматин. Одновременно цитоплазма клеток становится резко базофильной, увеличивается в объеме. В цитоплазме нарастает количество органелл: свободных рибосом, гранулярной ЭПС. Изменяется рецепторный аппарат, в том числе репертуар CD-молекул плазмолеммы. РБТЛ возникает, как указывалось, при контакте малых лимфоцитов со специфическим антигеном, а также при воздействии на них митогенов и интерлейкинов. Бласттрансформация лимфоцитов была впервые описана А.А. Максимовым в начале ХХ века. РБТЛ часто используют в диагностических целях для оценки иммунного статуса больных.

ОБЩАЯ СХЕМА ГУМОРАЛЬНОГО ИММУНИТЕТА Основными клетками-участницами гуморального иммунного ответа яв-

ляются АПК, Т-хелеры-2 (Тх2) и В-лимфоциты-плазмоциты (Рис. 21.6). Общую последовательность событий при гуморальном иммунном отве-

те можно представить следующим образом.

1.Антиген с лимфой или кровью попадает в В-зоны периферических лимфоидных органов.

2.Антиген захватывается АПК и процессируется: с участием ферментов лизосом расщепляется на фрагменты. Одновременно на гранулярной сети АПК синтезируются молекулы МНС II класса. Происходит образование комплекса «антиген + МНС II» (Рис. 21.6).

3.Комплекс «антиген + МНС II» выделяется на поверхность АПК и предъявляется Тх0. В этом процессе участвует молекулы CD4, СD28 и СD80 Т-хелперов. Одновременно АПК продуцирует ИЛ-1. Высокоиммунный антиген и ИЛ-1 стимулируют “наивные” В-лимфоциты и Тх0. Тх0 отвечают на стимуляцию всплеском митотической активности и затем превращаются в Тх2. Тх2 через CD80 активирует «наивные» В-лимфоциты, которые претерпевают реакцию бласттрансформации и дифференцируются в двух направлениях: в плазмоциты и В-лимфоциты памяти (Вп). Плазмоциты,

351

память об антигене, при его повторном попадании в организм, осуществляют запуск иммунной реакции, приводящей к более быстрой инактивации антигена, чем при первичном иммунном ответе.

4.Одновременно Тх2 продуцируют ИЛ-4, ИЛ-10 и другие интерлейкины, которые являются вторым стимулом для “наивных” В-лимфоцитов.

5.Под действием этих стимулов “девственные” В-лимфоциты подвергаются бласттрансформации, превращаясь в бластные формы, способные делиться митозом. В результате количество клеток резко увеличивается.

Рис. 21.6. Схема гуморального иммунитета Аг – антиген; АПК – антигенпредставляющая клетка; Тх0 – нулевой Т-хелпер; Тх2

–Т-хелпер 2 подкласса; НЛ – наивный лимфоцит; МНCII – молекула главного комплекса гистосовместимости II класса; ИЛ-1 – интерлейкин-1; ИЛ-4-6, 9, 10, 13 - интерлейкины 4-6, 9, 10, 13; ГМ-КСФ – гранулоцитарно-моноцитарный колониестимулирующий фактор; РБТЛ – реакция бласттрансформации лимфоцитов; В-ИБ

–В-иммунобласт; Вп – В-лимфоцит памяти; Пб – плазмобласт; Пц – плазмоцит; Ат - антитела

6.В результате дифференцировки происходит образование следующих видов клеток: В-лимфоцитов памяти (участвуют в иммунном ответе при повторном попадании антигена); плазмоцитов; В- супрессоров. Образование

352

плазмоцитов идет через такие стадии: плазмобласт проплазмоцит плазмоцит и сопровождается накоплением в клетках органелл биосинтеза белка. Плазмоциты продуцируют антитела, инактивирующие антиген. Одновременно с активацией Т-хелперов активируются Т-цитотоксические лимфоциты, в результате чего по мере уничтожения антигена иммунные реакции подавляются. При недостаточной экспрессии на поверхности АПК молекул CD80 формируются Т-хелперы 1 (Тх1), и иммунные реакции идут по клеточному типу.

ОБЩАЯ СХЕМА КЛЕТОЧНОГО ИММУНИТЕТА

1.В клеточном иммунитете участвуют цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ), Т-хелперы (Тх), НК-клетки, макрофаги, гранулоциты, К-клетки. Все эти клетки являются цитотоксическими и способны вызывать апоптоз кле- ток-мишеней. Однако они различаются по механизмам активации апоптоза. Центральная роль в клеточном иммунитете принадлежит Т-хелперам, которые, получив от антигенпрезентирующих клеток процессированный антиген

всвязи с молекулами главного комплекса гистосовместимости, с помощью цитокинов выбирают наиболее эффективный для уничтожения конкретной клетки-мишени эффекторный механизм. Клетками-мишенями в клеточном иммунитете являются чужеродные клетки трансплантатов, собственные клетки, зараженные вирусом или другими микроорганизмами либо простейшими.

2.В качестве АПК могут выступать сами чужеродные или измененные собственные клетки, либо макрофаги, поглотивщие эти клетки. АПК осуществляют переработку антигена в протеасомах (лизосомах), синтезируют на гранулярной ЭПС МНС, осуществляют конъюгацию переработанного антигена с молекулами МНС и экспрессируют комплекс АГ+МНС на собственную поверхность. В случае, если в качестве цитотоксических клеток выступают ЦТЛ и Тх1, экспрессия антигена осуществляется в двух вариантах: 1)

МНС-1+АГ; 2) МНС-II+АГ.

3.АПК продуцируют ИЛ-1, который активирует пролиферацию Т- хелперов, стимулирует макрофаги, нейтрофилы, НК-клетки.

4.Экспрессированные на поверхности клетки-мишени комплексы «МНСI+АГ» связываются с рецепторами цитотоксического Т-лимфоцита ТКР, CD3, CD8, а также с его адгезионными молекулами. Одновременно Тх0 связываются с МНСII+АГ и активируются, причем происходит превращение их в Тх1. Тх1секретируют ИЛ- 2, ИФγ, ФНОα и ФНОβ. Они также выделяют цитокины, с помощью которых могут выбирать (в зависимости от характера антигена) необходимый эффекторный механизм разрушения антигена.

5.Эффекторными клетками в клеточном иммунитете могут быть: ЦТЛ; НК-клетки (натуральные киллеры); макрофаги; гранулоциты; К-клетки (кил-

353

лерные клетки, осуществляющие цитолиз чужеродных клеток с помощью антител).

В случае выбора в качестве эффекторов ЦТЛ происходит следующее (Рис. 21.7, А). В результате взаимодействия АПК, исходного ЦТЛ и ТХ0 происходит бласттрансформация, размножение Тх0 и дифференцировка их в Тх1, а также бласттрансформация, размножение и дифференцировка исходных ЦТЛ. Это ведет к нарастанию количества Тх и ЦТЛ.

Существует 3 механизма цитолиза клеток-мишеней (Рис. 21.6, Б).

1) Перфориновый механизм. Цитоплазматические гранулы Т- киллеров, содержащие белки перфорины, перемещаются в зону контакта с клеткой мишенью. Происходит экзоцитоз перфоринов, которые встраиваются в плазмолемму клетки-мишени, формируя трансмембранные поры в присутствии ионов кальция. Это вызывает осмотический лизис клеткимишени.

2.Механизм «Перфорины+гранзимы». В данном случае индуцирует-

ся апоптоз клетки-мишени ферментами Т-киллера, поступающими в клетку мишень через перфориновые поры. К таким ферментам относятся гранзимы

(энзимы гранул) - сериновые протеазы, включающие в клетке-мишени апоптоз через внутриклеточные процессы, в том числе активируя фрагментацию ДНК. Проникнув через перфориновые поры в цитоплазму клетокмишеней, гранзимы запускают в них каскад реакций программы апоптоза.

3.Рецепторноопосредованная индукция апоптоза клеток-мишеней.

Она осуществляется с участием эндогенных протеолитических ферментов, которые активируются через поверхностные рецепторы. Наиболее изученным механизмом рецепторноопосредованного апоптоза является запуск его программы через “смертельные” рецепторы - рецепторы для ФНО (фактор некроза опухолей) и Fas/APO1 (СD95). После связывания лиганда с СD95 происходит агрегация его внутрицитоплазматических доменов и присоединение к ним белка MORT1. Это ведет к запуску программы апоптоза.

CD8-Т-лимфоциты могут использовать все три механизма киллинга, тогда как - CD4-клетки (Тх1)- только третий механизм. Выделяемый

этими клетками -интерферон не только препятствует репликации вирусов, поразивших собственные клетки организма, но и активирует NK-клетки, также участвующие в разрушении инфицированных вирусом клеток (либо клеток опухоли). Разрушение опухоли вызывает также фактор некроза опухолей. Образующиеся в ходе иммунной реакции Т-хелперы стимулируют реакцию бласттрансформации все новых наивных Т-лимфоцитов, что приводит к поддержанию иммунной реакции. Напротив, Т-цитотоксические лимфоциты останавливают иммунную реакцию после полного уничтожения антигена. Т-клетки памяти запоминают информацию об антигене и участвуют в его уничтожении при повторном попадании в организм.

ДРУГИЕ ЦИТОТОКСИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ

354

рода; оксид азота; фактор некроза опухоли. Многие из этих веществ обладают мембранотоксичностью.

В. К-клетки. Некоторые иммунокомпетентные клетки проявляют цитотоксичность в присутствии антител. Это так называемые К- клетки (киллерные клетки). Цитотоксичность, обусловленная этими клетками, называется

антителозависимой клеточной цитотоксичностью (АКЗЦ).

ПЕРВИЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ - это иммунная реакция в ответ на первое попадание антигена в организм.

ВТОРИЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ - это иммунная реакция при повторном попадании антигена в организм. Вторичный иммунный ответ протекает значительно сильнее и быстрее первичного иммунного ответа с участием клеток памяти. Так, если первичный гуморальный иммунный ответ приводит к выработке сравнительно небольшого количества антител, уровень которых достаточно быстро падает после элиминации антигена, то при вторичном гуморальном ответе количество специфических к антигену антител быстро нарастает и становится максимальным. Это обеспечивается деятельностью В- и Т-лимфоцитов памяти, а также ИДК и ФДК. При первичном клеточном иммунном ответе реакция отторжения трансплантата идет значительно медленнее и менее интенсивно, чем при повторной транс-

плантации, вызывающей вторичный клеточный иммунный ответ.

РЕГУЛЯТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ИММУННОГО ОТВЕТА Регуляторные механизмы иммунного ответа можно разделить на моле-

кулярные, клеточные, организменные.

Кмолекулярным факторам, регулирующим иммунные реакции, относятся различные гормоны и медиаторы иммунной системы: интерлейкины,

колониестимулирующие факторы, факторы некроза опухолей, трансформирующие факторы роста, интерфероны и др.; биогенные амины, вырабатываемые тканевыми базофилами и другими клетками; простагландины, тромбоксаны, лейкотриены. Все эти вещества способны ли-

бо стимулировать, либо подавлять иммунные реакции, причем некоторые из них действуют по принципу обратной связи. Так, ИЛ1 и фактор некроза опухолей стимулируют образование простагландина Е2, который играет роль фактора отрицательной обратной связи, блокируя экспрессию гена ИЛ1 и его синтез.

Кклеточным регуляторным механизмам относится деятельность ре-

гуляторных клеток иммунной системы (см. выше). В свою очередь, эти клетки осуществляют регуляцию либо через растворимые медиаторы интерлейкины и цитокины, либо через непосредственный контакт с регулируемой иммунокомпетентной клеткой, действуя на ее рецепторный аппарат.

Корганизменным регуляторным механизмам иммунного ответа относится нервная, эндокринная и иммунная регуляция.

356

Нервная регуляция. Стимуляция симпатической нервной системы ведет в основном к подавлению иммунных реакций и апоптозу иммунокомпетентных клеток. Общеизвестен иммуносупрессорный факт стресс-реакции. Это имеет свой смысл, поскольку при стресс-реакции образуется большое количество аутоантигенов, и в отсутствие иммуносупрессии это могло бы привести к аутоиммунным и аллергическим реакциям. Парасимпатическая нервная система оказывает иммуностимулирующее влияние.

Гормональная регуляция. Различные гормоны оказывают различное влияние на силу иммунного ответа. Так, глюкокортикоиды в больших дозах подавляют, минералокортикоиды - стимулируют иммунные реакции. Подавляет иммунные реакции адренокортикотропин, тогда как половые гормоны их стимулируют. Глюкокортикоиды обладают способностью направлять иммунные реакции по гуморальному, Тх2типу, тогда как дегидроэпиандростерон - по Тх2-типу.

Иммунная регуляция. В иммунной системе существуют механизмы ауторегуляции силы иммунного ответа. Большое значение имеет регуляция иммунных реакций по механизму идиотип-антиидиотипической сети (Н.К.

Ерне). сущность этой регуляции заключается в том, что к одному и тому же антигену антитела вырабатываются разными клонами плазмоцитов. Совокупность активных центров таких антител называется идиотипом (идиотипические антитела). К ним, в свою очередь, в ходе иммунного ответа вырабатываются антиидеотипические антитела, подавляющие синтез идиотипических антител. В результате происходит естественное затухание иммунной реакции. К антиидиотипическим антителам также вырабатываются антитела и т.д. К иммунной регуляции силы иммунного ответа следует отнести также действие гормонов и медиаторов иммунной и кроветворной систем, хелперных, супрессорных, а в некоторых случаях и вспомогательных клеток иммунной системы, о чем было сказано выше.

По данному вопросу см. также раздел “Механизмы интеграции органов кроветворения и иммунной защиты”.

ПЕРВИЧНЫЕ ОРГАНЫ ЛИМФОИДНОЙ СИСТЕМЫ.

В первичных (центральных) органах лимфоидной системы происходит антигеннезависимая дифференцировка В- и Т-лимфоцитов. К ним относятся красный костный мозг, тимус у млекопитающих, а у птиц также сумка Фабрициуса. Функциональная морфология красного костного мозга была рассмотрена в главе 20.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ ТИМУСА

ФУНКЦИИ. Тимус выполняет следующие функции.

1. ГЕМОПОЭТИЧЕСКАЯ И ИММУННАЯ ФУНКЦИИ. В тимусе происходит антигеннезависимая дифференцировка Т-лимфоцитов, т.е. он является центральным органом иммуногенеза и кроветворения . 2. ЭНДОКРИННЫЕ ФУНКЦИИ. В эпителиальных клетках тимуcа синтезируются

357

пептидные гормоны тимозины, тимопоэтин, тимотаксин, тимический сывороточный фактор (тимулин), инсулиноподобный фактор, гормон, влияющий на обмен кальция, нейрофизины, вазопрессин, окситоцин, нейроспецифическая енолаза, соматостатин и хромогранин А. Тимозины (1, 3, 7, 4 и др.) способствуют дифференцировке T–лимфоцитов и появлению специфических рецепторов в их клеточной мембране, стимулируют выработку многих лимфокинов, в том числе ИЛ2, продукцию Ig. Тимозин 4, в частности, является главной актин-связывающей молекулой в клетках эукариот. Данная разновидность тимозинов связывает мономеры АТФ–актин для предотвращения их спонтанной полимеризации, но обеспечивает поддержание пула этих мономеров для возможной последующей сборки актиновых микрофиламентов. Подобный механизм прослежен при образовании псевдоподий мигрирующих клеток и в ходе роста аксона. Тимозин 4 играет ключевую роль в заживлении ран и используется как новое средство в клинике для восстановления и перестройки ткани, в том числе после инфаркта, инсульта и обширных травматических повреждений. Тимопоэтин — стимулятор дифференцировки предшеcтвенников T–лимфоцитов, влияет на дифференцировку T–лимфоцитов, не влияя на их иммунологический репертуар.

РАЗВИТИЕ. Тимус развивается на 2-м месяце эмбриогенеза в виде больших выпячиваний стенок 3-й и 4-й пар жаберных карманов. На 6-й неделе его закладка носит эпителиальный характер. Она растет в каудальновентральном направлении, сохраняя контакт с глоткой. На 7-й неделе закладка тимуса утрачивает связь со стенкой кишки. В это время в органе появляются первые лимфоциты. Эпителий превращается в сеть связанных друг с другом эпителиоцитов. Большинство ретикулоэпителиоцитов тимуса имеет энтодермальное происхождение. Однако часть их происходит из эктодермы, причем предполагается, что две генетически разнородные популяции ретикулоэпителиоцитов расположены мозаично. Между ретикулоэпителиоцитами врастает мезенхима с кровеносными сосудами. На 8-й неделе мезенхима делит орган на дольки, в которых позднее формируется корковое и мозговое вещество. На 11-й неделе эмбриогенеза начинается дифференцировка Т-лимфоцитов, на поверхности которых появляются специфические антигены.

Наибольшего развития тимус достигает в детском возрасте. Особенно важно функционирование тимуса в раннем детском периоде. Удаление его

(тимэктомия) у лабораторных животных в неонатальном периоде приводит к развитию синдрома истощения (wasting-синдрома, или rant-

болезни), для которого характерны резкое замедление роста, истощение, нарушение развития волосяного покрова, низкая резистентность к инфекционным заболеваниям. Такие животные быстро погибают. Тимэктомия в более позднем возрасте имеет менее серьезные последствия, т.к. к этому времени происходит заселение тимоцитами периферических лимфоидных органов, и

358

основная масса Т-лимфоцитов образуется в них. После полового созревания тимус претерпевает возрастную инволюцию и замещается жировой тканью, однако полностью не теряет своих функций даже в старческом возрасте.

СТРОЕНИЕ. Тимус - паренхиматозный дольчатый орган. Снаружи он покрыт соединительнотканной капсулой. Отходящие от капсулы перегородки делят орган на дольки, однако это разделение неполное. Основу каждой дольки составляют отростчатые эпителиальные клетки, которые называются ретикулярными эпителиоцитами. Рыхлая соединительная ткань находится только периваскулярно. В зависимости от локализации различают несколько типов (I-VI) ретикулярных эпителиоцитов.

1.Субкапсулярные и периваскулярные ретикулярные эпителиаль-

ные клетки (тип I). Последние имеют уплощенные отростки, которыми охватывают гемокапилляры, участвуя в создании гемато-тимического барьера. Часть их является малодифференцированными клетками, обеспечивающими обновление эпителиального пласта.

2.Клетки-няньки (тип II). Эти клетки находятся в сукбкапсулярной зоне коры. Они имеют глубокие вдавления – кавеолы, в которых располагаются малодифференцированные тимоциты. Функциями клеток-нянек являются: 1. Трофика тимоцитов. 2. Обеспечивают положительную селекцию тимоцитов за счет контактного воздействия своими рецепторами на рецепторы их плазмолеммы. 3. биосинтез гормонов.

3.Промежуточные клетки внутренней зоны коры (типы III и IV).

Эти клетки имеют уплощенную форму.

5.Дендритные клетки, расположенные на границе коркового и мозгового вещества( V тип).

6.Эпителиальные ретикулярные клетки мозгового вещества, наи-

более дифференцированные, образующие тимусные тельца (VI тип). Каждая долька делится на корковое и мозговое вещество. Корковое

вещество состоит из двух зон: субкапсулярной, или зоны наружной коры,

изоны глубокой коры. В субкапсулярную зону из красного костного мозга поступают про-Т-лимфоциты (про-тимоциты). Они превращаются в прелимфоциты (пре-тимоциты), далее в лимфобласты и начинают пролиферировать, тесно контактируя с клетками – няньками (II тип). В это время тимоциты еще не имеют на своей поверхности Т-клеточного рецептора (ТКР). Клетки-няньки вырабатывают тимозин и другие гормоны (тимопоэтин), которые стимулируют дифференцировку Т-лимфоцитов, т.е. превращение предшественников в зрелые Т-лимфоциты. По мере дифференцировки Т- лимфоциты начинают экспрессировать на своей поверхности ТКР и постепенно перемещаются в более глубокие зоны коры. Вначале помимо ТКР они экспрессируют на своей поверхности одновременно дифференцировочные антигены CD4 (характерные для Т-хелперов) и CD8 (маркеры Т- цитотоксических лимфоцитов). Это так называемые двойные позитивные

359

тимоциты. При дифференцировке один из этих антигенов исчезает. Это происходит при взаимодействии с клетками-няньками и называется поло-

жительной селекцией тимоцитов: они разделяются на две группы (CD4+ и

CD8+).

В глубокой коре тимоциты начинают контактировать с клетками костномозгового происхождения: дендритными клетками и макрофагами. Эти клетки несут на своей поверхности МНС I и МНС II и связанные с ними пептиды, т.е. собственные антигенные детерминанты организма. Они контролируют образование аутореактивных лимфоцитов, обеспечивая негативную селекцию. Если образующийся лимфоцит способен реагировать против собственных антигенов организма, то он подвергается апоптозу. Подсчитано, что в тимусе погибает до 95% образовавшихся Т-лимфоцитов. Толерантные к собственным антигенам лимфоциты (около 5%) проникают в самые глубокие зоны коры и на границе с мозговым веществом через по-

сткапиллярные вены с высоким эндотелием попадают в кровь и далее в Т-зависимые зоны вторичных лимфоидных органов, где осуществляется

антигензависимый лимфоцитопоэз.

Таким образом, корковое вещество состоит из ретикулярной эпителиальной основы, образованной ретикулярными эпителиоцитами, и Т- лимфоцитов на разных стадиях дифференцировки. Элементы соединительной ткани имеются только вокруг кровеносных сосудов. Функциями коркового вещества являются антигеннезависимая дифференцировка и двойная селекция Т-лимфоцитов: в ходе положительной селекции они разделяются на Т-хелперы и Т-цитотоксические, а входе отрицательной выбраковываются и погибают путем апоптоза Т-лимфоциты, способные разрушать собственные клетки организма.

ГЕМАТО-ТИМИЧЕСКИЙ БАРЬЕР. В корковом веществе тимуса происходит антигеннезависимая дифференцировка Т-лимфоцитов, и действие на этом этапе антигенов может нарушить нормальный лимфопоэз. Поэтому развивающиеся Т-лимфоциты коркового вещества отделены от крови и находящихся в ней антигенов гемато-тимическим барьером (ГТБ). В его состав входят такие структуры:

1.Эндотелий капилляра непрерывного типа (в некоторых участках в состав барьера наряду с эндотелиоцитами входят перициты, обладающие фагоцитарной активностью).

2.Непрерывная базальная мембрана эндотелия.

3.Перикапиллярное пространство, в котором находятся коллагеновые волокна и основное вещество, а также присутствуют макрофаги, расщепляющие антигены.

4.Базальная мембрана периваскулярных ретикулоэпителиоцитов.

5.Периваскулярные ретикулоэпителиоциты, которые имеют отростчатую форму и свои отростков охватывают гемокапилляры.

360