Імуноглобуліни

Рис. 5.2. Гемопоез (схема утворення різних паростків кровотворення)

В останні 20 років стовбурні клітини викликають активний інтерес вчених у зв’язку з можливістю їх використання у різних галузях біології та медицини. Перш за все застосування стовбурних клітин є перспективною альтернативою трансплантації органів, тому що простіше оновити за допомогою СК втрачені функції органу, ніж пересадити його від генетично неідентичного донора. Оскільки ембріональні стовбурні клітини слабо диференційовані і на їх поверхні ще не повною мірою експресовані антигени гістосумісності, при їх введенні у чужерідний організм практично не виникають реакції відторгення.

Особливий інтерес пов’язується з потенціями СК у лікуванні важких спадкових і інфекційних хвороб. Адже, СК вже використовуються для поновлення функцій органів і тканин при хворобах Альцгеймера, Паркінсона, при міопатії, міастенії, цукровому діабеті, СНІД, онкологічних захворюваннях. Розглядається можливість застосування СК для лікування важких вроджених імунодефіцитів. Великі перспективи розкриваються для клонування тканин і органів на основі штучного вирощування стовбурних клітин. У косметології СК використовують для омолодження клітин шкіри тощо.

5.3. Характеристика клітин імунної системи

На сьогодні відомо, що в імунній відповіді бере участь велика кількість різних за походженням, морфологією та функціями клітин, а також гуморальні фактори, які синтезуються ними. Але найбільш важлива роль виконується А-клітинами, Т- і В-лімфоцитами та нульовими клітинами, які безпосередньо беруть участь в імунній відповіді і елімінації антигенів. Це так звані імунокомпетентні клітини.

Серед перелічених груп імунокомпетентних клітин безпосередньо до лімфоцитів належать Т- і В-лімфоцити та нульові клітини. Їх вміст у крові становить відповідно 55-60%, 25-30% і 10-20%. Загальна кількість лімфоцитів дорівнює приблизно 2х10¹². Лімфоцити здатні до циркуляції та рециркуляції. Тобто вони можуть потрапляти з лімфоїдних органів (місць утворення) у кровотік, проникати з кровоносних судин у тканини, лімфу і лімфатичні вузли, а звідти знову повертатися у кров. 90% рециркулюючих лімфоцитів проходять крізь лімфовузли і лише 10% потрапляє з капілярної кровоносної системи в інші нелімфоїдні тканини.

А-клітини (від англ. accessory) є допоміжними, оскільки допомагають лімфоцитам переробляти і розпізнавати антигени. Ця група включає клітини з фагоцитарною активністю (моноцити і макрофаги), а також дендритні (відросчасті) клітини.

За функціями виділяють два типи імунокомпетентних клітин: ефекторні і регуляторні.

Ефекторні функції пов’язані з конкретною дією тих чи інших клітин у відношенні до антигенів. До ефекторних клітин відносять:

• макрофаги, які здійснюють фагоцитоз;

• Т-ефектори, K- і NK-клітини, що забезпечують реакції кілингу;

• В-лімфоцити, які відповідають за синтез антитіл та опосередковано за всі серологічні реакції з утворенням комплексу антиген-антитіло.

Серед допоміжніх клітин, які не належать до імунокомпетентних, ефекторні функції мають гранулоцити, здатні до фагоцитозу, та тучні клітини, які беруть участь у розвитку гіперчутливості негайного типу.

Регуляторні функції пов’язані із здатністю імуноцитів (імунокомпетентних клітин) виробляти різні біологічно активні речовини, що запускають та регулюють імунну відповідь. Регуляторні функції притамані макрофагам, Т-хелперам (Th-1, Th-2, Th-3), Т-супресорам, індукторам Т-хелперів та Т-супресорів, NK-клітинам.

Деякі клітини виконують особливі функції, вони здатні переробляти антигени і представляти їх лімфоцитам. Це – так звані антигенпрезентуючі клітини. Вони виносять епітопи перетравлених антигенів на поверхню цитоплазматичної мембрани, але не у вигляді окремих молекул, а у комплексі з антигенами головного комплексу гістосумісності (ГКГС, або МНС – від англ. Major histocompatibility complex). Комплекс епітоп + ГКГС розпізнається Т-лімфоцитами. До групи антигенпрезентуючих клітин належать дендритні клітини, макрофаги, В-клітини, фібробласти, купферівські клітини печінки, кератиноцити, клітини Лангерганса (у шкірі), ендотеліальні клітини судин і навіть деякі Т-лімфоцити.

В імунній відподі беруть участь тим чи іншим чином усі клітини білої крові, а також тромбоцити, еритроцити та клітини різних тканин. Їх взаємодія в процесі імунної відповіді відбувається завдяки специфічним рецепторам, які розташовані на поверхні мембран клітин, приймають хімічні сигнали від інших клітин та проводять ці сигнали всередину клітини.

Раніше вважали, що лише імуноцити і, особливо, Т-лімфоцити мають специфічні рецептори для взаємодії з іншими клітинами. Їх позначали буквою «Т» з додаванням порядкового номера. Наприклад, для Т-хелперів була встановлена наявність специфічних Т₄-рецепторів, для Т-супресорів – Т₈-рецепторів. З 1993 р. згідно з домовленостями Міжнародного семінару ці рецептори почали називати CD-рецепторами (від англ.Сluster of differentiation). Виявилося, що ті чи інші рецептори присутні на клітинах майже всіх тканин, однак відрізняються їх набори. Завдяки використанню моноклональних антитіл імуноцити було диференційовано за CD-маркерами. Було знайдено відмінності в межах субпопуляцій Т-лімфоцитів та відкрито явище дихотомії Т-хелперів на Th_{1 і} Th₂. Специфічні CD-рецептори є у різних популяцій В-лімфоцитів, моноцитів макрофагів, гранулоцитів тощо.

5.3.1. А-клітини

А-клітини (від англ. accessory – допоміжні) – це група клітин, в основному моноцитарно-макрофагального походження, які завдяки фагоцитуючій активності переробляють чужерідні антигени і представляють їх для розпізнавання іншим клітинам імунної системи. До групи А-клітин належать різноманітні тканинні макрофаги і дендритні клітини.

Згідно з класифікацією ВООЗ (1972 р.) всі макрофаги належать до єдиної системи. Це – так звана мононуклеарна фагоцитарна система (МФС). Вона поєднує клітини кістковомозкового походження, які здатні активно рухатися, прилипають до скла і мають фагоцитарну активність. Залежно від локалізації у тканинах розрізняють:

• промоноцити та моноцити (у кістковому мозку);

• моноцити (вільноциркулюючі макрофаги крові);

• ендотеліальні макрофаги (в ендотелії судин);

• альвеолярні макрофаги (в альвеолах легень);

• нейрогліальні макрофаги (клітини мікроглії мозку);

• плевральні макрофаги (у плевральній порожнині);

• перитонеальні макрофаги (рухливі клітини перитонеального ексудата);

• клітини Купфера (макрофаги синусів печінки);

• селезінкові макрофаги;

• гістіоцити (макрофаги сполучної тканини);

• остеокласти (макрофаги кісткової тканини).

Поліморфноядерні гранулоцити, які виникли від загальної з макрофагами клітини-попередниці (мієлоїдної клітини), також здатні до фагоцитозу, але вони не є імунокомпетентними клітинами і тому не належать до клітин А-ряду.

Мононуклеарні фагоцити (моноцити, макрофаги) – найдавніша система імунітету, яка присутня у всіх груп тварин. За походженням вони відрізняються від Т- і В-лімфоцитів, тому що їх попередниками є не лімфоцитарні стовбурні клітини, а мієлоїдні клітини гемопоезу, від яких утворилися також гранулоцитний та мегакаріоцитний (тромбоцити) паростки крові. Макрофаги розмножуються та дозрівають у кістковому мозку. Спочатку утворюються моноцити, вони потрапляють у кров, циркулюють там декілька годин, а потім через кровотік розселяються по тканинах, перетворюючись у великі тканинні макрофаги (в основному осілі клітини). Макрофаги постійно оновлюються. Щодобово у людини утворюється 7х10⁶ клітин на кг маси тіла.

Різні групи макрофагів подібні за морфологією, функціями та походженням, характеризуються активним фагоцитозом і піноцитозом, виконують як регуляторні, так і ефекторні функції.

Розрізняють вільноциркулюючі та фіксовані макрофаги. До перших належать моноцити крові. Вони мають округлу або трохи видовжену форму, їх розмір становить 15-25 мкм. Фіксовані макрофаги – це осілі тканинні макрофаги, які постійно знаходяться у певних тканинах. Більшість з них статичні, але деякі здатні до обмеженого пересування, наприклад, рухливі макрофаги лімфовузлів, селезінки, альвеолярні макрофаги. Тканинні макрофаги більші за розміром у порівняно з моноцитами (40-50 мкм), мають округлу чи неправильну форму, іноді з видовженими псевдоподіями. Ядро макрофагів округлої або брунькоподібної форми, розташоване у цитоплазмі ексцентрично. Цитоплазма фагоцитів включає багато лізосом, які, у свою чергу, містять велику кількість ферментів – гідролаз та оксидоредуктаз, в тому числі кислі та нейтральні протеїнази, колагеназу, еластазу, активатор плазминогену, лізоцим, пероксидазу, каталазу, NADH; супероксиддисмутазу. Остання захищає макрофаги від власного О₂. Лізосомальні ферменти беруть безпосередню участь у перетравленні фагоцитованих антигенів.

Макрофаги виконують різноманітні біологічні функції, а саме:

• фагоцитують і перетравлюють антигени;

• розпізнають антигени і представляють їх Т- і В-лімфоцитам;

• беруть участь у міжклітинних взаємодіях і перш за все у кооперативній взаємодії з Т- і В-лімфоцитами;

• беруть участь у проявах гуморального та клітинного імунітету;

• здійснюють цитотоксичні реакціі, зокрема у відношенні пухлинних і вірусінфікованих клітин;

• здатні індукувати запалення;

• беруть участь у процесах регенерації та інволюції.

Усі ці функції проявляються під впливом відповідних індукуючих факторів. Активаторами макрофагів можуть бути антигени (особливо мікробні), компоненти системи комплементу, антитіла, імунні комплекси, цитокіни, ендотоксини та ін..

Активовані макрофаги відрізняються від неактивованих більшим розміром, у них активізується метаболізм, синтез цитокінів, молекул ГКГС, підвищується кількість лізосом, лізосомальних ферментів, здатність до фагоцитозу і деградації антигенів, посилюється цитотоксична дія. За рахунок адгезії макрофаги більше прилипають до щільних поверхонь, у них посилюється здатність до хемотаксису під впливом специфічних стимулів.

Фагоцитоз є основною функцією макрофагів. Розрізняють такі стадії фагоцитозу: хемотаксис, контакт антигенних часток з поверхнею клітини, їх поглинання клітиною з утворенням фагосом, злиття фагосом з лізосомами, перетравлення антигенів та виділення продуктів розщеплення.

Макрофаги можуть здійснювати неімунний та імунний фагоцитоз. Для першого механізму характерна відсутність специфічності розпізнавання антигену (неспецифічна резистентність організму). Цей механізм більш давній і вмикається в перші дні імунної відповіді, ще до початку синтезу антитіл. Важливою функцією макрофагів є елімінація залишкової кількості антигенного матеріалу, який може заблокувати включення Т- і В-лімфоцитів в імунну відповідь.

Імунний фагоцитоз є прикладом специфічної резистентності організму. Він здійснюється макрофагами за участю антитіл. Цитоплазматична мембрана фагоцитів несе на собі FcR та C3b - рецептори для зв’язування імуноглобулінів та комплемента, а також рецептори для цитокінів. Антитіла (IgG та IgE) зв’язуються через FcR з мембраною макрофага та майже притягують до себе антигени. При цьому інтенсивність фагоцитозу збільшується у сотні разів. У цьому процесі важливу роль відіграє також комплемент.

Макрофаги, разом з фагоцитозом, можуть виявляти і кілерну активність у відношенні клітин-мішеней, інфікованих вірусами. Це дуже важливо на ранніх стадіях інфекційного процесу, коли ще не утворилися Т-кілери та Т-ефектори РГПТ (реакції гіперчутливості повільного типу).

Макрофаги є не тільки ефекторними клітинами, але й виконують регуляторні функції. Вони активно секретують лізоцим; інтерферон; мітогенний білок (15 кДа); компоненти комплемента С1, С2, С3, С4, С5, фактори В і D; інтерлейкін-І, який стимулює розмноження Т- і В-лімфоцитів; фактори активації Т-супресорів; інгібітори росту та проліферації клітин; цитотоксини, які здатні за деяких умов вбивати ракові клітини; фактор некрозу пухлин (ФНП); простагландини ПГЕ1, ПГЕ2, ПГF1 та інші. Макрофаги можуть проявляти супресивні властивості, тобто пригнічувати активність деяких клітин.

Макрофаги та відросчасті клітини є основними антигенпрезентуючими клітинами імунної системи, тому що саме вони представляють чужерідні антигени Т-лімфоцитам. Для імунного розпізнавання антигенів особливе значення мають антигени головного комплексу гістосумісності класу ІІ (МНС-ІІ), які експресовані на поверні макрофагів та відросчастих клітин, причому на мембрані відросчастих клітин їх значно більше. А-клітини, фагоцитуючи антигени за допомогою лізосомальних ферментів, виділяють на свою поверхню фрагменти переробленого антигена та деякі незмінені антигенні детермінанти (епітопи) в комплексі з антигенами МНС-ІІ, які розпізнаються лімфоцитами і відіграють важливу роль в індукції імунної відповіді. Таким чином, макрофаги наче представляють антиген Т-лімфоцитам у вигляді «зміненого свого», тобто розпізнається свій рідний антиген МНС, модифікований епітопом антигену. Це явище отримало назву “подвійного розпізнавання” антигенів. Сама клітина макрофага або дендритної клітини може розцінюватися як великий “шлепер” (носій), що суттєво підвищує імуногенність епітопів антигену. У Т-лімфоцитів для “подвійного розпізнавання” є спеціальні рецептори – ТКР (Т-клітинні рецептори, або TCR – від англ. T-cell receptor).

Серед А-клітин найбільш вираженими антигенпрезентуючі властивості мають дендритні (відросчасті) клітини. Вони мають кістковомозкове походження і зустрічаються у крові, різних органах та тканинах. У селезінці дендритні клітини знаходяться у тонісенькій Т-залежній зоні навколо артеріол, їх відростки простираються між Т-клітинами. У зародкових центрах селезінки та у фолікулах лімфатичних вузлів є фолікулярні дендритні клітини, які зв’язують імунні комплекси і відіграють провідну роль у формуванні гуморального імунітету. У паракортикальній зоні лімфовузлів та у лімфі присутні вуалеподібні дендритні клітини, які, очевидно, переносять антигени із шкіри у лімфоїдні органи. Вуалеподібні клітини мають на своїй поверхні рецептори для зв’язування Fc-фрагментів Ig і C3b-рецептори для комплемента. Клітини Лангерганса шкіри також є різновидом дендритних клітин. Вони контактують з антигеном у шкірі і слизових оболонках і потім мігрують у регіонарні лімфовузли, де здійснюють свою антигенпрезентуючу функцію. У перитонеальному ексудаті, печінці та інших органах також зустрічаються дендритні клітини.

Різноманітні дендритні клітини, як вважає більшість вчених, належать до одного класу. Проте дендритні клітини, виділені з одного джерела, можуть розрізнятися функціональною активністю, а саме не всі їхні субпопуляції здатні представляти антиген Т-лімфоцитам. Можливо, це пов’язане з різними стадіями диференціації цих клітин.

Дендритні клітини суттєво відрізняються від макрофагів. Вони мають загальні антигени з лейкоцитами, у них відсутні Fc-рецептори для імуноглобулінів, не виявлено естеразу, пероксидазу, азурофільні гранули, тому практично не спостерігається здатність до фагоцитозу, але у деяких клітин можливий піноцитоз і слідова фагоцитарна активність. Як відбувається переробка антигенів дендритними клітинами ще остаточно не встановлено. Можна зробити припущення, що завдяки вираженій адгезивній здатності дендритні клітини фіксують на своїй поверхні велику кількість антигенів або їх фрагменти і нагадують своєрідний патронташ або обойму антигенів. За рахунок цього значно підвищується імуногенність антигенів.