Клетки естественного врожденного иммунитета

Естественные киллеры, моноциты и макрофаги, гранулоциты, тромбоциты, дендритные клетки в большинстве случаев являются первыми, которые связывают антигены.

Естественные киллеры (ЕК, NK-клетки)

ЕК – это клетки естественного врожденного иммунитета, самостоятельная популяция лимфоцитов. Возникают из костно-мозговых предшественников под влиянием ГМ-КСФ и ИЛ-2. Представляют собой крупные гранулярные лимфоциты (5-15% среди лимфоцитов в крови, много в печени и селезенке), имеющие почковидное ядро и азурофильные гранулы в цитоплазме.

Эти клетки не имеют специфического рецептора к антигену. Однако они разрушают клетки-мишени особенно инфицированные вирусом или опухолевые (неиммунный цитолиз). Выделяют цитотоксический белок перфорин (сходен с МАК комплемента), ФНОb, ферменты гранзимы. Естественные киллеры вызывают апоптоз посредством взаимодействия рецептора апоптоза CD95 с Fas-лигандом этих клеток.

В процессе цитолиза различают 3 основных стадии: распознавание, выделение цитотоксинов ("летальный удар") и лизис клетки-мишени. ЕК участвуют в разрушении опухолевых клеток, могут лизировать и некоторые виды бактерий. Основные маркеры ЕК – CD16 и CD56.

В норме на ЕК-клетках находятся как киллинг-ингибирующие, так и киллинг-активирующие рецепторы. В отсутствие патологии ингибиторные рецепторы реагируют с HLA I класса собственных клеток и тем самым подавляют активацию ЕК. К лизису естественными киллерами становятся чувствительными клетки, утратившие или изменившие антигены HLA I класса, например в результате инфицирования вирусом.

В то время, как Т-киллеры распознают чужеродные антигены, связанные HLA молекулами I класса (измененное «свое»), а Т-хелперы – пептиды в комплексе с НLA II класса гистосовместимости, ЕК лизируют клетки, не имеющие таких молекул – маркеров "своего".

Дефициты функций ЕК служат причиной вирусных, особенно герпетических инфекций и, возможно, развития опухолей.

Система мононуклеарных фагоцитов

Эта система объединяет моноциты крови и различные макрофаги (купферовские клетки печени – звездчатые эндотелиоциты, альвеолярные макрофаги, мезангиальные макрофаги, макрофаги соединительной ткани, астроциты глии, остеокласты). Созревают под влиянием гранулоцитарно-макрофагальных колониестимулирующих факторов (ГМ-КСФ), выделяемых Т-лимфоцитами, фибробластами и макрофагами.

Функции макрофагов

• фагоцитоз;

• распознавание, переработка (процессинг) и представление (презентация) антигенов;

• секреция медиаторов системы иммунитета (монокинов).

Молекулярные маркеры моноцитов и макрофагов.

Моноциты/макрофаги экспрессируют рецепторы для углеводных компонентов бактерий, в том числе – молекулы из семейства TLR (см. выше). С ними связан CD14-рецептор для липополисахаридсвязывающего белка, который взаимодействует с ЛПС грамотрицательных бактерий. Также имеются рецепторы для Fc-фрагмента IgG – CD16, CD32 и CD64 и рецепторы к компонентам комплемента (например, к С3b), главная функция которых – опсонизация. Помимо всех упомянутых выше молекулярных маркеров, моноциты и макрофаги имеют рецепторы к цитокинам, а также интегрины.

Фагоцитоз.

Процесс фагоцитоза происходит в несколько стадий.

Стадия хемотаксиса представляет собой целенаправленное движение макрофагов к объекту фагоцитоза (например, микробная клетка), который выделяет хемотаксические факторы (бактериальные компоненты, анафилатоксины, лимфокины и т.д.). Компоненты бактериальных клеток, продукты активации комплемента, например С5а, и локально выделяемые цитокины и хемокины привлекают фагоцитарные клетки в очаг инфекции и воспаления.

Стадия адгезии реализуется 2 механизмами: иммунным и неиммунным. Неиммунный фагоцитоз осуществляется за счет адсорбции антигена на поверхности макрофага при помощи различных молекул (например, лектинов). В иммунном фагоцитозе участвуют Fc-рецепторы макрофагов к иммуноглобулинам и C3b-компоненту комплемента. В одних случаях макрофаг несет на своей поверхности антитела, за счет которых прикрепляется к клетке-мишени. В других – с помощью Fс-рецептора он сорбирует уже образовавшийся иммунный комплекс. Антитела и факторы комплемента, усиливающие фагоцитоз, называют опсонинами.

Стадия эндоцитоза (поглощения).

При этом происходит инвагинация мембраны фагоцита и обволакивание объекта фагоцитоза псевдоподиями с образованием фагосомы. В дальнейшем фагосома сливается с лизосомами и образуется фаголизосома.

Стадия переваривания.

В эту стадию происходит активация многочисленных ферментов, разрушающих объект фагоцитоза.

Фагоцитарные клетки обладают разнообразными механизмами уничтожения микробов.

Главный из них – продукция активных форм кислорода (АФК) через активацию гексозомонофосфатного шунта.

При этом восстанавливается молекулярный кислород с образованием супероксидного анион-радикала ('O2), из которого образуются потенциально токсичные гидроксильные радикалы (-ОН), синглетный молекулярный кислород и H₂O₂. В нейтрофилах под действием миелопероксидазы (и каталазы, содержащейся в пероксисомах, из перекисей в присутствии галоидов образуются дополнительные токсичные оксиданты, например гипоиодит и гипохлорит (производные НOI и HClO).

Дополнительный бактерицидный механизм основан на образовании токсичного для бактерий и опухолевых клеток оксида азота NO.

Кроме того, в фагоцитах имеются катионные белки, обладающие антимикробным действием. Важную роль играют дефензины – богатые остатками цистеина и аргинина катионные пептиды. Они вызывают образование ионных каналов в мембране микробной клетки.

Другие антимикробные механизмы: после слияния лизосом содержимое фаголизосомы временно подщелачивается, после чего рН ее содержимого падает, т. е. происходит подкисление, необходимое для действия лизосомных ферментов. Hекоторые грамположительные бактерии чувствительны к действию фермента лизоцима.

Различают завершенный и незавершенный фагоцитоз. При завершенном фагоцитозе происходит полное переваривание и бактериальная клетка погибает. При незавершенном фагоцитозе микробные клетки остаются жизнеспособными. Это обеспечивается различными механизмами. Так, микобактерии туберкулеза и токсоплазмы препятствуют слиянию фагосом с лизосомами; гонококки, стафилококки и стрептококки могут быть устойчивыми к действию лизосомальных ферментов, риккетсии и хламидии могут долго персистировать в цитоплазме вне фаголизосомы.

Последняя стадия фагоцитоза – удаление непереваренных фрагментов бактерий и других объектов фагоцитоза.

Распознавание, процессинг и презентация антигенов.

Если перевариванию подвергался вирусный или аутобелок организма, то его пептид длиной 8-11 аминокислотных остатков связывается с молекулами HLA I класса (HLA-A, HLA-B, HLA-C). Экзоантигены-пептиды длиной 12-25 аминокислот связываются с молекулами II класса (HLA-DR), которые имеются на активированных макрофагах. Только после этого они взаимодействуют с Т-хелперами. Таким образом, макрофаги представляют переработанный антиген Т-хелперам в комплексе со своими HLA антигенами (1-й сигнал).

Секреция цитокинов.

Макрофаги образуют значительное количество провоспалительных цитокинов. Среди них – ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-12, ИЛ-18, ФНО, различные хемокины. Они выделяются после взаимодействия фагоцита с бактериальными клетками и стимулируют переход Тх0 в Тх1, стимулируя клеточное воспаление.

Гранулоциты

Нейтрофильные, базофильные и эозинофильные гранулоциты происходят из гемопоэтической стволовой клетки (ГСК) в костном мозгу через ряд предшественников: миелобласт – промиелоцит – миелоцит – юный – палочкоядерный – зрелый под влиянием ГМ-КСФ.

Нейтрофилы.

Их увеличение в крови – нейтрофилез – наблюдается при воспалении и инфекциях. Азурофильные гранулы содержат -глюкуронидазу, катепсины, кислые гидролазы, кислые и нейтральные протеазы, эластазу, миелопероксидазу. В специфических гранулах находятся коллагеназа, лизоцим, белок, связывающий витамин B₁₂.

Основной функцией нейтрофилов является фагоцитоз чужеродных объектов (бактерий, клеток), после чего они превращаются в «гноеродные тельца» – составную часть гноя. При фагоцитозе происходит усиление метаболизма по гексозомонофосфатному пути с активацией клеточного дыхания – "респираторного взрыва" и из гранул высвобождаются ферменты.

Через высокоаффинные Fc-рецепторы и Fcε-рецепторы, появляющиеся после активации, нейтрофилы связывают IgG и IgE-антитела и за счет них могут специфично взаимодействовать с антигенами и аллергенами.

Базофилы (0,5-1% в крови) участвуют в аллергических реакциях. На поверхности базофилов имеется от 6000 до 60000 высокоаффинных Fc-рецепторов, связывающих IgE. В гранулах базофилов содержится большое количество медиаторов аллергии.

Эозинофилы играют большую роль в противопаразитарном иммунитете и аллергии. В норме в крови их 0,5-3%, созревают под действием ИЛ-5. При аллергии и паразитарных инвазиях количество их в крови увеличивается до 10-20% – эозинофилия.

Эндотелий капилляров и посткапиллярных венул играет значительную роль в иммунитете.

Эти клетки экспрессируют много молекул адгезии после активации: селектины Р и Е (распознают углеводы), интегриновые рецепторы ICAM-1 и 3, рецепторы для хемокинов, для ИЛ-1, 3, 4, 6, ФНО-, интерферона-, для C1q-компонента комплемента. При аутоиммунном ответе и воспалении эндотелий выделяет ряд цитокинов – ИЛ-1, 6, 7, ФНО- и др.

Эпителий кожи и слизистых оболочек служит не только механическим защитным барьером, но и активно участвует в иммунных реакциях и воспалении. При любом повреждении эпителия выделяются хемокины (RANTES, ИЛ-12, ИЛ-6, ИЛ-8, ФНО-α и др.), привлекающие лейкоциты.

Система антигенпредставляющих клеток (АПК). Дендритные клетки

Антигенпредставляющие клетки (АПК) – это гетерогенная популяция лейкоцитов с весьма выраженной иммуностимулирующей активностью. Большая часть АПК обеспечивает активацию Т-хелперов, некоторые взаимодействуют с другими клетками иммунной системы.

Главную роль в системе АПК играют дендритные клетки (ДК). Они возникают из костно-мозговых миелоидных и моноцитарных предшественников под влиянием ГМ-КСФ, ФНО, ИЛ-3.

АПК локализованы преимущественно в коже, лимфатических узлах, селезенке, эпителиальном и субэпителиальном слоях большинства слизистых оболочек и в тимусе. Относящиеся к ним клетки Лангерганса из кожи и других эпителиальных тканей мигрируют клеток по афферентным лимфатическим сосудам в паракортикальные области регионарных лимфоузлов. Там они взаимодействуют с Т-хелперами, представляя для них антиген (интердигитальные ДК). Такая миграция обеспечивает эффективный механизм доставки антигенов из кожи и слизистых оболочек к Тх-клеткам лимфоузлов.

Фолликулярные дендритные клетки (ФДК), презентирующие антигены В-клеткам, содержатся в первичных и вторичных фолликулах В-клеточных областей лимфоузлов, селезенки и лимфоидной ткани слизистых.

Свойства ДК:

 – связывание, переработка и презентация белковых и липогликопротеиновых антигенов CD4 Тх, CD8 Т-клеткам (интердигитальные ДК) и В-лимфоцитам (фолликулярные ДК);

 – секреция и выделение цитокинов, хемокинов, привлекающих и активирующих другие лейкоциты;

 – индукция аутотолерантности Т-лимфоцитов в тимусе и периферических органах;

 – участие в развитии аллергических и аутоаллергических (аутоиммунных) реакциях при патологической активации;

 – участие в противоопухолевом иммунитете;

 – удаление апоптозных клеток.