3.2. Механизм активации наивных в-лимфоцитов и превращения их в зрелые антителопродуцирующие клетки

Как уже было отмечено ранее, вторичный лимфоцитопоэз В-лимфоцитовдляполноценного своего развитиятребует стимуляции В-клеткидвумя сигналами:

• специфическим антигеном, вступающим во взаимодействие сантигенраспознающим поверхностным рецепторомВ-лимфоцита. В качестве такого рецептора выступаетмономерная форма IgМ, встроенная в мембрану наивного В-лимфоцита и ассоциированная со специальными вспомогательными белками (Igαиβ)

• цитокинами, продуцируемымиCD4-Т-хелперами. При этом необходимонепосредственное взаимодействие В-лимфоцита сТ-хелперомсоответствующей специфичности. Достигается такое взаимодействие между В-клеткой и Т-хелпером благодаря частичному преобразованию патогена внутри В-лимфоцита и последующей презентации его в иммуногенной форме Т-хелперу. Так,антигенраспознающий рецептор В-лимфоцита, образованный мономернымIgМ,

  • с одной стороны, служит для распознавания специфического антигенаипередачи сигнала о встрече с антигеном непосредственно внутрь клетки(в передаче сигнала об антигене внутрь клетки принимают участие вспомогательные белки –Igαиβ, активирующие цитоплазматические тирозинкиназы),

  • а, с другой, – выступает в качестве молекулярного фактора захвата антигенаипереноса его в цитоплазму В-лимфоцита.

Внутри В-лимфоцита антиген подвергается частичному расщеплению до отдельных пептидов, которые объединяются с молекулами МНС II классаи в комплексе с ними выводятся на поверхность В-клетки. Иммуногенный комплекс «молекула МНСIIкласса – антигенная детерминанта» распознается специфическими рецепторами определеннойнаивной CD4-Т-клетки и обуславливаетпоследующую дифференциацию этой клетки в Т-хелпер(тогда как распознаваниеCD4-Т-клеткойтакого иммуногенного комплекса, ассоциированного с макрофагами или дендритными клетками, обуславливает ее дифференциацию в Т-клетку воспаления). Дифференцирующийся в результате стимуляции иммунным комплексом «молекула МНСIIкласса – антигенная детерминанта», расположенным на поверхности В-лимфоцита,Т-хелперобеспечиваетвторой сигналдляактивации В-клеток.

Вместе с тем, некоторые патогены могут самостоятельно индуцировать полноценный вторичный лимфоцитопоэз наивных В-лимфоцитов без участия Т-хелперов. Такие антигены получили название тимуснезависимых(T-independingantigens,TIantigens) и отличаются от остальных наличием в своем составе:

• либо специального митогенного участка, заменяющего сигнал от Т-хелперов,

• либо многократно повторяющихся одинаковой специфичности эпитопов, способных в результате многократного связывания с антигенраспознающими рецепторами наивного В-лимфоцита (многоточечного взаимодействия антигена с антигенраспознающими рецепторами наивного В-лимфоцита соответствующей специфичности) самостоятельно индуцировать его антигензависимый лимфоцитопоэз.

Тимуснезависимые антигены, в свою очередь, подразделяются на 2 класса, каждый из которых активирует В-клетки определенным «своим» способом. В частности, тимуснезависимые антигеныпервого классаимеют в своем составемитогенный участок, заменяющий сигнал от Т-хелперов, благодаря чему они способны непосредственно стимулировать пролиферацию В-клеток. Причем в случаевысокой их концентрациив организме онииндуцируютпролиферациюидифференцировкувсех В-клеток,независимо от специфичности их антигенраспознающих рецепторов. В связи с этим тимуснезависимые антигены первого класса получили названиеполиклональных активаторов, или В-клеточных митогенов. Примером таких антигенов могут служитьлипополисахариды бактерий. В случае высоких их концентраций в зараженном организме, когда не возникает конкуренции за специфическое взаимодействие между рецепторнымIgМ и специфическим эпитопомTI-антигенов первого класса, наблюдаетсяполиклональный ответ. В условиях, когда концентрация антигена незначительна, преимущество остается за клетками, способными к двойному распознаванию – как митогенного участка, так и антигенного эпитопа, что обуславливает клональную экспансию антигенспецифических наивных В-клеток. В случаеобычного инфекционного процессаконцентрацияTI-антигенов первого класса незначительна, что обуславливает активацию только лишь тех наивных В-лимфоцитов, антигенраспознающие рецепторы которых проявляют специфичность в отношении эпитопных участков данных антигенов. В результате продуцируемые потомками таких В-лимфоцитов антитела будут взаимодействовать только сTI-антигеном первого класса. Такой ответ развивается к ряду внеклеточных инфекционных агентов, и формируется он быстрее, чем Т-зависимый иммунный ответ, поскольку не требует времени на созревание антигенспецифических Т-хелперов. Большая скорость такого ответа сопряжена с некоторым егонесовершенством: он напоминает «скорую помощь» в самом начале развития инфекции.Несовершенство такого ответа, прежде всего, состоит в том, чтоTI-антигены первого класса, действуя самостоятельно,не способны индуцировать переключение синтеза антител с одного изотипа на другой,не оказывают влияния на повышение аффинности антител к антигенам,не создают клеток памяти, поскольку все эти процессытребуют участия Т-хелперов.

Тимуснезависимые антигены второго класса представлены молекулами, имеющими часто повторяющиеся идентичные эпитопные участки. К этому классу антигенов относятся полисахариды бактериальной стенки, высокополимерные высокомолекулярные белки (например, гемоцианин). Механизм активации наивных В-клеток такими антигенами связан с перекрестным сшиванием между повторяющимися эпитопами одинаковой специфичности и поверхностными рецепторнымиIgМ лимфоцита. До настоящего времени точно не выяснено является ли ответ наивных В-лимфоцитов на тимуснезависимые антигены второго класса полностью независимым от Т-хелперов. Вместе с тем, показано, что удаление из культуры клетокin vitroвсех Т-клеток приводит к подавлению ответа на данные антигены, тогда как введение незначительного количества Т-клеток значительно усиливает иммунный ответ к данным антигенам. Вероятнее всего, наиболее ранний ответ к тимуснезависимым антигенам второго класса, проявляющийся в синтезеIgМ, формируется без помощи Т-хелперов, тогда как более поздний, характеризующийся переключением на синтезIgG, требует включения Т-хелперов.

Большинство антигенов относятся к категории тимусзависимых, т.е. для полноценной активации наивных В-лимфоцитовтребуют участия Т-хелперовинепосредственного взаимодействия Т-хелпера сВ-лимфоцитом. При этом В и Т-лимфоцит, совместно участвующие в реакции на определенный антиген, как правило, распознаютразные его эпитопные участки. Явление распознавания В и Т-лимфоцитами разных эпитопов одного и того же антигена получило названиесцепленного распознавания. Первоначально, В-лимфоцит своим антигенраспознающим рецептором (поверхностнымIgМ) вступает во взаимодействие с нативным эпитопом, выходящим на поверхность антигена. После захвата антигена В-лимфоцитом и частичного расщепления высвобождаются какие-то пептидные фрагменты (эпитопы «линейного типа»), которые объединяются с собственными молекулами МНСIIкласса, выходят на поверхность В-лимфоцита и представляются для распознавания иантигензависимой активации наивных CD4-Т-клеток, дифференцирующихся вТ-хелперы. При этом секретируемые плазматической клеткой антитела будут проявлять специфичность только в отношении того «конформационного типа» эпитопа антигена, с которыми взаимодействуют антигенраспознающие рецепторы наивного В-лимфоцита, но не по отношению к эпитопам, распознаваемым Т-хелпером. Образующиеся антитела будут оказывать какнейтрализующее, так иопсонизирующее действие: с одной стороны, связываясь с антигеном, они экранируют его от проникновения в собственные клетки организма, а, следовательно, предотвращают дальнейшее заражение клеток, а, с другой, – путем присоединения кFc-рецепторам фагоцитов облегчают фагоцитоз антигенов.

Мембранные и гуморальные активаторы для В-клеток, продуцируемые Т-хелперами.Т-хелперы, распознавшие комплекс антигенного пептида с молекулой МНСIIкласса на поверхности В-лимфоцита, активируют его к пролиферации и дифференцировке в зрелые антителопродуценты –плазматические клетки. При этомТ-хелперыпосле взаимодействия с В-лимфоцитомначинают экспрессироватьмембранносвязанныеисекреторные формы молекулярных активаторов. Наиболее важными эффекторными молекулами Т-хелперов на ранней стадии активации В-клеток являетсялиганд CD40, относящийся к семейству цитокинов ФНО (факторов некроза опухоли). Этот лиганд связывается споверхностной молекулой В-лимфоцитов, аналогичной рецепторам к ФНО-α на поверхности макрофага. Вторым стимулирующим В-клетки фактором является интерлейкин-4, секретируемый Т-хелперами только после вступления их в контакт с В-лимфоцитами. Таким образом, подобномакрофагам, требующим для своей активации действия двух молекулярных сигналов, продуцируемыхТ-клетками воспаления(поверхностного ФНО-α и интерферона), для активации наивных В-клеток, кромеантигенной стимуляции, необходимо еще2 стимулятора–CD40-лиганд на поверхности Т-хелперов и продуцируемый имиинтерлейкин 4. Вместе с тем, если активация инфицированных макрофагов приводит к быстрому проявлению эффекторного их действия – разрушению патогенов, то начальный этап активации наивных В-клеток связан с рядом подготовительных процессов, и, в первую очередь, с клональной экспансией специфичных В-лимфоцитов, что обуславливает накопление клеток антигенспецифического клона, которые после завершения пролиферации переходят к дифференцировке в плазматические клетки, секретирующие антитела данной специфичности. При этом назаключительном этапеантигензависимой дифференцировки В-клеток определенный вклад в этот процесс вносятдва дополнительных цитокина–интерлейкин-5иинтерлейкин-6, вырабатываемыеТ-хелперами.

Переключение синтеза изотипов антител определенной специфичности при гуморальном иммунном ответе.По мере развития гуморального иммунного ответа синтез антител переключается с одного изотипа на другой при сохранении их исходной специфичности. Так, на ранних стадиях иммунного ответа доминирующим изотипом являетсяIgМ, и в очень незначительном количестве представленIgD. Позднее, по мере развития антителогенеза происходит замена синтезаIgМ наIgG,IgА иIgЕ. Замечено, что описанное переключение в синтезе изотипов антител не возможно при дефекте экспрессииCD40-лиганда, принимающего участие в контактном взаимодействии Т-хелперов с В-лимфоцитами. При подобной форме иммунодефицита наблюдается необычно высокое содержаниеIgМ в сыворотке крови на фоне отсутствия продукции иммуноглобулинов других изотипов. Активная продукцияIgМ при недостаточной помощи Т-хелперов (вследствие дефицитаCD40) может быть связана с ответом В-клеток на тимуснезависимые антигены. Таким образом, для сбалансированной продукции различных классов антител необходимо включение в антигензависимую активацию В-клеток Т-хелперов. При этом участие Т-хелперов в процессах переключения синтеза одних изотипов антител на другие такой же специфичности заключается в продукции ими определенных цитокинов, влияющих на данный процесс. Так, интерлейкин-4 способствует переключению синтезаIgМ наIgG1, ФНОβ – наIgG2bиIgА, интерлейкин-5 усиливает продукциюIgА, когда переключение в геноме для синтеза данного изотипа уже произошло под влиянием ФНОβ. Наряду с Т-хелперами, определенное участие в переключении синтеза изотипов антител принимают и Т-клетки воспаления посредством вырабатываемого ними интерферона, который преимущественно индуцирует синтезIgG2а иIgG3. При этом, в отличие от Т-хелперов, Т-клетки воспаления оказывают гораздо более слабое стимулирующее влияние на количественную продукцию антител плазматическими клетками.

Таким образом, участие Т-хелперов в гуморальном иммунном ответе имеет двойное проявление:

• во-первых, они инициируют пролиферацию и дифференцировку распознавших антиген В-лимфоцитов,

• во-вторых, Т-хелперы оказывают прямое действие на переключение синтеза антител с одного изотипа на другой.

Повышение аффинности антител в процессе формирования иммунного ответа.По мере развития иммунного ответа происходит не только переключение синтеза антител с одного изотипа на другой, но и повышается (в 2-3 раза) их аффинность (сродство) к антигенному эпитопу, индуцирующему их образование, а также снижается степень их гетерогенности. Одной из гипотез, пытающейся объяснить такой феномен, являетсягипотеза о гипермутабельности генов, контролирующих вариабельные домены иммуноглобулинов. Известно, что мутационный уровень для всех соматических клеток составляет замену одной из 10¹²пар азотистых оснований ДНК при одном клеточном делении. Согласно гипермутационной теории частота замен азотистых оснований в генах, кодирующих вариабельные домены цепей иммуноглобулинов, составляет одну замену на 10³пар оснований при одном делении. При этом гипермутабельность не затрагивает гены, контролирующие константные регионы. Вместе с тем, такая гипотеза кажется умозрительной и не укладывается в современные концепции молекулярной генетики. Более вероятным выглядитпредставление о селекции антигенспецифических В-клонов. Согласно этому представлению на начальных этапах антигензависимого лимфоцитопоэза в реакцию распознавания антигена вступают клетки нескольких клонов, имеющих иммунноглобулиновые рецепторы, проявляющие сродство к данному антигенному эпитопу, но при этом несколько отличающиеся друг от друга строением антигенсвязывающего центра. В связи с этим пул специфических антител к данному антигенному эпитопу на ранних этапах иммунного ответа будет весьма гетерогенным. В последующем, клон В-лимфоцитов, проявляющий наиболее высокое сродство к антигенному эпитопу, будет обладать селективным преимуществом в размножении за счет большей энергии связи с антигеном, что и обеспечит ускоренное накопление высокоаффинных антител. Именно в этом клоне вступят в работу механизмы переключения синтезаIgМ наIgGи формирования клеток памяти. В связи с этим по мере развития антигензависимого В-лимфоцитопоэза увеличивается как аффинность антител к антигену, так и происходит преимущественное переключение на синтезIgG.

Образование активных антителопродуцирующих клеток.В-лимфоциты в местах своей активации антигеном, происходящей с участием Т-хелперов, образуютсветлые центры размножения, представляющие собойместа пролиферации, трансформации и селекции В-клеточных клонов. При этом В-лимфоциты, активированные Т-хелперами в тимусзависимой зоне лимфоидных органов (в паракортикальной зоне лимфатических узлов, периартериальных влагалищах селезенки, на периферии лимфоидных фолликулов)либо сразу дифференцируются в плазматические клетки, продуцирующие ранние, суммарнонизкоаффинные антитела,либо перемещаются в лимфоидные фолликулы и образуют в них светлые центры размножения. Внутри лимфоидного фолликула они, во-первых, подвергаются селекции на наличие высокоаффинных антигенраспознающих иммуноглобулиновых рецепторов и, во-вторых, завершают дифференцировку в плазмоциты, продуцирующие антитела высокой аффинности по отношению к антигенам. При этом часть В-клеток с высокоаффинными рецепторами трансформируется в В-клетки памяти.

Сам лимфоидный фолликул, характеризующийсяпреобладанием В-лимфоцитовнад Т-клетками, а, следовательно, участвующий преимущественно в гуморальных иммунных реакциях, содержитпокоящиеся В-клетки, плотно упакованные вокруг специализированных клеточных типов, называемыхфолликулярными дендритными клетками. Дендритные клетки фолликула отличаются от дендритных клеток, активирующих Т-лимфоциты, по крайней мере, двумя признаками:

• они представляют на своей поверхности нативный чужеродный антиген и способны длительное время его сохранять

• они экспрессируют специализированную молекулу CD23, выступающую в роли лиганда для молекулыCR2, находящейся на поверхности В-лимфоцита. Взаимодействие междуCD23 фолликулярных дендритных клеток иCR2 В-лимфоцитов принимает участие в селекции высокоаффинных В-клеток.

Проникшие в первичный (покоящийся) лимфоидный фолликул активированные В-клетки начинают интенсивно делиться, образуя бластные формы (т.н. центробласты). Собственно первичный лимфоидный фоликул, накопивший центробласты, гистологически определяется как центр размножения, или вторичный фолликул. Центробласты дифференцируются вцентроциты, представляющие собой те же В-клетки, но прошедшие активацию Т-хелперами и бластную стадию развития. При этом присутствующий на поверхности фолликулярных дендритных клеток антиген выступает в качестве фактора отбора центроцитов на наличие у них высокоаффинных антигенраспознающих рецепторов; этот специфический отбор закрепляется формированием связи между молекуламиCD23 фолликулярных дендритных клеток иCR2 В-лимфоцитов. В-клетки, не прошедшие отбор на высокое сродство к антигену, погибают (в связи с этим в активных лимфоидных фолликулах обнаруживаются и апоптические клетки). В-лимфоциты, прошедшие отбор на аффинность к антигену, начинают экспрессировать генbcl-2⁺, продукт которого защищает их от апоптоза, и постепенно перемещаются напериферию центра размножения, где они дифференцируются либо в плазмоциты, активно продуцирующие антитела, либо в В-клетки памяти. Фактор, от которого зависит дифференцировка В-лимфоцитов либо в плазматические клетки, либо в В-клетки памяти окончательно не ясен. Вместе с тем, существует предположение, согласно которому взаимодействие только междуCR2 В-лимфоцитов и лигандомCD23 дендритных клеток приводит к превращению центроцитов в плазмоциты, тогда как одновременный контакт с Т-хелперами, осуществляемый путем взаимодействия рецептораCD40 В-лимфоцита сCD40LТ-клетки, приводит к трансформации центроцитов в В-клетки памяти.