лекции по микре гомель

Лекция 9

Иммунная система организма человека. Иммунологические методы диагностики

Иммунная система организма человека. Анатомо-физиологический принцип устройства иммунной системы. Состав иммунной системы: общая схема

Иммунная система ИС (лимфоидная система) ― совокупность лимфоидных органов, клеток, молекул, анатомически обособленных и дискретно расположенных по всему организму.

Функции иммунной системы: распознавание чужеродного агента ― антигена (Аг) и реагирование на него образованием эффекторных молекул антител (АТ) или эффекторных Т-клеток.

Состав иммунной системы можно представить в виде схемы:

Рисунок 6 ― состав иммунной системы (общая схема)

Функционирующей основой иммунной системы являются иммунокомпитентные клетки ― Т-, В-клетки, макрофаги, дендритные и другие вспомогательные антигенпрезентирующие клетки.

Cтруктурной основой ИС в организме являются органы ИС.

81

Органы иммунной системы, иммунокомпетентные клетки, алгоритм взаимодействия лимфоцитов с органами и тканями организма. Сущность дифференцировки Т- и В-лимфоцитов

Различают центральные и периферические органы ИС.

Центральные органы ИС:

•тимус (вилочковая железа);

•красный костный мозг.

У птиц центральным органом иммунитета является сумка Фабрициуса (эктодермальный вырост клоаки).

Периферические органы ИС:

•селезенка;

•лимфоузлы;

•лимфоидные структуры слизистых оболочек ― глоточные и небные миндалины, аппендикс, групповые лимфатические фолликулы (пейеровы бляшки);

•диффузная лимфоидная ткань;

•лимфоидная ткань, ассоциированая с кожей (клетки Лангерганса, лимфоциты, кератиноциты);

•кровь и лимфа.

Периферические органы иммунной системы являются местом:

•встречи антигенов с иммунокомпетентными клетками;

•распознавания антигена и развития специфического иммунного

ответа;

•взаимодействия иммунокомпетентных клеток, их пролиферации (клональной экспансии), антигензависимой дифференцировки;

•накопления продуктов иммунного ответа.

Красный костный мозг отвечает за генерацию основных клеточных элементов ИС, продуцирует постоянное количество клеток из гемопоэтической клетки (ее маркер СD34).

Все клетки крови, в том числе и лимфоциты, возникают из единой стволовой клетки, которая находится у эмбрионов в печени и костном мозге. После рождения в красном костном мозге под действием различных цитокинов из стволовой клетки возникают предшественники В- и Т- лимфоцитов.

Вселезенке образуются пламоциты и антитела. Здесь В-лимфоциты преобладают над Т-лимфоцитами, что свидетельствует о преимущественной ориентации органа на развитие ГИО.

Тимус (вилочковая, зобная железа) ― лимфоэпитеальный дольчатый орган, находящийся за грудиной и функционирующий только у эмбрионов

идетей до полового созревания.

Втимусе происходит:

•дифференцировка и созревание Т-лимфоцитов;

82

•негативная селекция тех клеток, которые имеют рецепторы к собственным антигенам, примерно 98% таких клеток распознается и гибнет.

Лимфатические узлы функционируют в качестве своеобразных фильтров лимфы, задерживая микроорганизмы и другие частицы, попавшие в лимфу. Вместе с тем лимфоузлы являются местом:

•взаимодействия иммунокомпетентных клеток в ходе специфического иммунного ответа;

•синтеза антител;

•разыгрывания событий клеточного иммунного ответа.

Клетки периферических органов являются непосредственными участниками клеточного и гуморального иммунитета, поэтому их называют иммунокомпетентными клетками или иммуноцитами.

Особенности клеток иммунной системы:

1)постоянная рециркуляция из центральных в периферические органы, затем в ткани и снова возврат в лимфоток и кровоток. Рециркуляция обеспечивает непрерывный контроль всех тканей организма со стороны клеток ИС;

2)постоянная репопуляция клеток, что обеспечивает осуществление функции иммунологического надзора молодыми, функционально полноценными клетками.

К клеткам иммунной системы относят лимфоциты, макрофаги и другие антиген-представляющие клетки (А-клетки, от англ. аccessory ―

вспомогательный), а также так называемая третья популяция клеток (т.е. клеток, не имеющих основных поверхностных маркеров Т- и В- лимфоцитов, А- клеток). Алгоритм взаимодействия лимфоцитов с органами и тканями организма представлен в таблице.

Сущность дифференцировки Т- и В-лимфоцитов

Отдельные популяции и субпопуляции Т- и В-лимфоцитов дифференцируют (отличают) по:

•маркерам;

•наличию на внешней мембране уникального рецептора для распознавания Аг :

1) TCR (Т cell receptor) у Т-лимфоцитов; 2) BCR (В cell receptor) у В-лимфоцитов.

Маркеры (дифференцировочные антигены, или кластеры дифференцировки) ― специфические поверхностные белковые молекулы, присущие тем или иным субпополяциям ИКК.

Важнейшими маркерами являются СD-маркеры указывают на функциональные способности лимфоцитов и некоторых других клеток.

83

Кроме комплексов TCR-CD3, число которых на мембране зрелых клеток может составлять 30−40 тыс. молекул, находятся молекулыкорецепторы CD4 и CD8. По их наличию выделяют две основные популяции Т-лимфоцитов:

•СD4+-клетки, или Т-хелперы (помощники), распознающие комплексы антигенных пептидов на молекулах МНС II класса макрофагов, дендритных клеток и В-лимфоцитов;

•СD8+-клетки, или Т-киллеры (убийцы), часто называемые цитотоксиче-скими лимфоцитами (ЦТЛ), которые распознают пептиды на молекулах МНС I класса всех ядерных клеток; Т-супрессоры.

Существует 2 категории: Тh1 и Тh2 (или Тх1 и Тх2). Функциональные различия Тh1 и Тh2:

•Тh1:

1)обеспечивают дифференцировку и пролиферацию Т-киллеров (секретируют интерлейкины 2 и 3, фактор некроза опухолей, γ-интерферон

идр. цитокины);

2)активируют Тh2;

3)способствуют цитотоксической функции макрофагов;

4)стимулируют иммунитет против вирусов и внутриклеточных бактерий.

•Тh2:

1)вызывают пролиферацию и дифференциацию В-лимфоцитов в плазматические клетки (секретируют интерлейкины 4, 5 и 6 и вводят их в цитоплазму В-лимфоцитов);

2)тормозят функции Тh1;

3)усиливают иммунитет против обычных бактерий, их токсинов, образование IgЕ-антител.

Тh1 и Th2 дифференцируются из Тh0 (маркер СD4) под воздействием:

•микобактерий, вирусов гриппа, стрептокиназы, интерлейкин-12, контакта с В-лимфоцитами, которые направляют дифференциацию в сторону Тh1. Благоприятствует микроокружение лимфоузлов;

•интерлейкина-4 и аллергенов, контактов с дендритными клетками и макрофагами, которые направляют дифференцировку в сторону Th2. Благоприятствует микроокружение слизистых оболочек.

Т-киллеры (от англ. to kill ― убивать), или цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ), лизируют клетки-мишени, несущие чужеродные антигены или видоизмененные аутоантигены (например, клетки опухолей, трансплантантов, инфицированные вирусами).

Т-супрессоры (supressum ― подавлять) в отличие от эффекторных Т- и В-клеток функционируют как регуляторы нормального иммунного ответа. Под их контролем находится:

•Т-клеточный и тимусзависимый гуморальный ответы;

85

• поддержание иммунной толерантности к аутоантигенам. Основной клеткой-мишенью Т-супрессоров считаются Т-хелперы.

Наивные Т-лимфоциты (Т0) ― зрелые, но не стимулированные антигеном Т-лимфоциты.

В-клеточный рецептор (BCR). Функции В-лимфоцитов

BCR имеет иммуноглобулиновую природу и в зрелой покоящейся В- клетке представлен мономерным IgM (сывороточный IgM пентамер) в комплексе с IgD и дополнительными молекулами Igα и Igβ, участвующими в передаче клетке сигнала о связывании антигена. Помимо иммуноглобулиновых рецепторов (BCR) зрелые В-лимфоциты располагают:

•мембранными молекулами CD80, CD86 и CD40, эффективно контактирующими с Т-хелперами;

•рецепторами для Fc-фрагмента IgG, СЗb фракции комплемента, интерлейкинов 1 и 4, интерферона γ;

•рецепторы к вирусам Эпштэйн-Бар;

•рецепторы к эритроцитам мыши;

•антигены МНС классов I и II, позволяющие В-лимфоцитам выполнять функцию антигенпрезентирующих клеток.

Основная функция В-лимфоцитов ― эффекторное участие в гуморальных иммунных реакциях, конечным результатом которого является синтез антител.

В популяции В-лимфоцитов различают две субпопуляции:

1.самоподдерживающуюся в брюшной полости, или сальниковую В1, содержащую молекулу CD5,

2.костномозговую (обычную) В2, не имеющую СD5-антигена. Основное отличие СD5-клеток состоит в том, что они в постнатальном

периоде остаются потенциально агрессивными в отношении собственных клеток и тканей и могут вырабатывать полиспецифические IgMаутоантитела, которые участвуют в развитии аутоиммунных патологических процессов.

Субпопуляции В2-клеток:

•предшественники антителообразующих (плазматических) клеток;

•В-клетки памяти (эффекторы вторичных иммунных реакций).

Факторы межклеточного взаимодействия иммунной системы и их характеристика. Цитокины: общая характеристика, общие свойства, биологический эффект цитокина, основные функциональные группы, хемокины

86

Основные цитокины иммунного ответа

Сокращения: МИФ — макрофаг-ингибирующий фактор; МАФ — макрофаг-активирующий фактор; ФХМ — фактор хемотаксиса макрофагов; ФИЛ — фактор, ингибирующий миграцию лейкоцитов; ФНО

— фактор некроза опухолей; Тгзт — Т-эффекторы ГЗТ; ЦТЛ — Т- цитотоксические клетки; NK— естественные киллеры; Т-х— Т-хелперы.

Различают следующие (основные) факторы межклеточного взаимодействия:

а) на поверхности клеток (рецепторы-лиганды):

87

•молекулы иммуноглобулинового суперсемейства: Ig, TСR, MHC, CD2,3,4,8, адгезины клеток иммунной системы (ICAM);

•селектины;

•интегрины;

•прочие молекулы (например, CD44).

б) факторы дистанционного взаимодействия:

•цитокины;

•интерфероны.

Адгезины клеток иммунной системы (ICAM) ― CD-молекулы лейкоцитов и эндотелия сосудов, обеспечивающие неспецифическую адгезию между различными клетками и сопутствующую их стимуляцию (костимуляцию).

Селектины ― белки из семейства молекул клеточной адгезии, являются трансмембранными гликопротеинами и состоят из единственной полипептидной цепи.

Интегрины ― главные молекулы, опосредующие взаимодействие клеток с межклеточным веществом (связывают цитоскелет клеток с компонентами межклеточного матрикса).

Взаимодействие клеток в иммунном ответе осуществляется с помощью гуморальных медиаторов ― цитокинов.

Семейства биологически активных пептидов:

•интерлейкины (ИЛ) 1−21;

•колониестимулирующие факторы (CSF);

•факторы некроза опухолей (ФНО);

•хемокины;

•интерфероны.

Хемокины (англ. chemokines) ― семейство цитокинов небольших размер (от 8 до 10 кДа) и с 4 консервативными цистеинами в молекуле, определяющими трехмерную структуру белка. Хемокины способны вызывать хемотаксис чувствительных к ним клеток (отсюда их название хемотаксические цитокины, сокращенно хемокины).

Общая классификация иммунологических методов диагностики

Иммунологическая реакция ― это взаимодействие антигена с антителом, которое определяется специфическим взаимодействием активных центров антитела (паратопа) с эпитопами антигенов.

Общая классификация иммунологических реакций:

•серологические реакции ― реакции между антигенами (Aг) и антителами (Ig) in vitro;

•клеточные реакции с участием иммунокомпетентных клеток;

•аллергические пробы ― выявление гиперчувствительности.

88

Сложные серологические реакции (3-х компонентные Аг + Ат +

комплемент): а) видимые:

•иммобилизация;

•иммунного прилипания;

•лизиса (в том числе гемолиза); б) невидимые:

•реакция связывания комплемента (РСК).

Реакции с использованием метки:

•РИФ ― реакция иммунофлюоресценции;

•ИФА ― иммуноферментный анализ;

•РИА ― радиоиммунный анализ;

•ИЭМ ― иммунная электронная микроскопия.

90