Общая характеристика и гены иммунного ответа
Иммунный ответ организма на действие антигенов — это генетически детерминированный процесс, в котором принимают участие лимфоидные органы и клетки, имеющие сложную систему организации, включающую клеточные рецепторы, иммуноглобулины, медиаторы и другие компоненты.
Иммунный ответ имеет две фазы: ранняя — распознавание антигена специфическими лимфоцитами и их активация, и поздняя (эффекторная) — координация механизмов устранения чужеродных веществ. Каждый из участников иммунного ответа контролируется одним или несколькими генами, а вся иммунная реакция — это
результат работы множества генов (целая генная сеть), ответственных за сохранение генетического и белкового (антигенного) постоянства организма. В настоящее время в основном завершено изучение генов, контролирующих развитие и функционирование иммунитета. Систему иммунитета у человека контролирует генная сеть, включающая 2190 генов, состоящих из 166 миллионов нуклеотидов ДНК или 6\% всех генов генотипа.
Основная часть этих генов локализована на хромосоме 6. Из общего числа генов 633 гена находятся в неактивном состоянии, т.е. кодируемые ими белки не экспрессируются (не транскрибируются). Функции оставшихся 1557 генов изучены примерно у половины, в том числе показана роль 130 генов в развитии нарушений иммунитета (см. ниже). Обычно иммунные реакции в организме протекают скрытно и почти незаметно приводят к полному разрушению антигенного агрессора или частичному подавлению его патогенного действия.
Иммунный ответ включает ряд основных событий. Среди них:
• переработка и представление антигена в иммуногенной форме;
• кооперация Т- и В-клеток в распознавании антигена;
• внутриклеточный синтез антител (антигенраспознающих рецепторов);
• переключение синтеза одного класса иммуноглобулинов на другой.
В результате этих событий в ходе иммунного ответа в организме происходит нейтрализация и уничтожение чужеродных антигенов. Первая встреча с антигеном характеризуется ранней продукцией антител IgM-класса, и позднее появляются антитела IgG-класса.
Первый иммунный ответ связан с тремя фазами накопления антител:
• латентная фаза — время между проникновением антигена и появлением в сыворотке первых антител;
• фаза роста — быстрое увеличение концентрации антител до максимальных величин;
• заключительная фаза — снижение концентрации антител (вплоть до полного их исчезновения) с сохранением небольшого числа «клеток памяти».
Продолжительность этих фаз зависит от числа лимфоцитов и стадии их дифференцировки, структурных особенностей, дозы, способа и места проникновения антигена, а также индивидуальных особенностей организма.
При повторной иммунизации антитела, образовавшиеся за счет «клеток памяти» при первой иммунизации, накапливаются быстрее и в значительно большем количестве. Повторный контакт с тем же антигеном приводит к преимущественному накоплению IgG- антител.
Межклеточная кооперация
Для полноценной продукции антител в ходе иммунного ответа необходима межклеточная кооперация по крайне мере двух типов клеток: Т- и В-лимфоцитов, так как одна В-клетка не может реализовать свой потенциал, пока не получит помощь со стороны Т-хелперов.
Выделены три участника процесса антителообразования: В-клетки, Т-клетки и макрофаги. Функция каждого из них в гуморальном иммунном ответе предопределена.
В упрощенной форме межклеточные отношения можно представить следующим образом:
• проникший в организм антиген захватывается макрофагом;
• после внутриклеточной переработки фрагменты антигена выводятся на клеточную поверхность макрофага в иммуногенной форме (доступной для В- и Т-клеток);
• В-клетки с помощью своих антигенраспознающих рецепторов (поверхностных IgM) узнают антиген и тем самым подготавливают себя к продукции антител;
• Т-хелперы (одна из субпопуляций Т-клеток) также распознают этот антиген и становятся способными к оказанию помощи В-клеткам для их полноценного развития и функционирования.
Межклеточная кооперация также необходима для формировании клеточного иммунного ответа на трансплантат. В этом случае в ближайшем к месту трансплантации лимфатическом узле наблюдается взаимодействие предшественника Т-киллеров с Т-хелперами и макрофагами и взаимодействие В-лимфоцита с Т-хелперами и макрофагами.
Реакция трансплантационного иммунитета включает три этапа:
• распознавание антигенов трансплантата;
• созревание и накопление эффекторов реакции трансплантации в ближайшей к трансплантату периферической лимфоидной ткани;
• разрушение трансплантата.
Системы иммунного ответа
Несколько условно иммунный ответ организма на действие чужеродных веществ и контроль за уничтожением собственных (поврежденных) клеток делят между собой на четыре системы: неспецифическая резистентность, врожденный иммунитет, приобретенный иммунитет и иммунологическая толерантность.
Неспецифическая резистентность
Неспецифическая резистентность — это защитные реакции, обусловливающие невосприимчивость организма к инфекциям. Они зависят от целостности и функциональной активности кожи и слизистых оболочек, а также интенсивности клеточного фагоцитоза, но не зависят от специфичности чужеродных агентов.
В этой защите главная роль принадлежит макрофагам: мононуклеарным моноцитам и нейтрофилам (эозинофилам и базофилам). Эти клетки способны переходить из одной формы в другую.
Кроме участия в фагоцитозе, мононуклеарные моноциты выполняют функции клеток, презентирующих (представляющих) антиген для узнавания лимфоцитами.
К клеткам неспецифической резистентности также относятся прелимфоциты (будущие NK-клетки), дифференцировка которых завершается в селезенке.
Врожденный иммунитет
Врожденный иммунитет — филогенетически наиболее древняя защитная система организма, оберегающая его от разных патогенов (вирусы, бактерии, грибы). Эта система особенно важна для раннего развития, когда механизмы адаптивного иммунитета еще не развиты.
Согласно современным представлениям, распознающими рецепторами при врожденном иммунитете являются эволюционно консервативные Toll-подобные (like) рецепторы или TLR, которые не меняют своего функционального назначения в ходе онтогенеза (всегда стабильны), контролируются генами раннего развития и передаются из поколения в поколение через клетки зародышевой линии (см. ниже).
TLR были открыты у млекопитающих в конце 90-х годов XX в. Эти рецепторы экспрессируются моноцитами, макрофагами, NK-клетками, незрелыми дендритными клетками, клетками эпителия и эндотелия. Они инициируют врожденный иммунитет, рас-
познавая паттерны (образцы) молекул патогенов, отсутствующие у человека.
Ранее считалось, что ключевую роль во врожденном иммунитете играет система комплемента, о которой в последние годы говорят все меньше и меньше. Однако старое название по-прежнему актуально.
В систему комплемента входят около 30 белков плазмы крови, из которых 9 — это собственно белки комплемента (С1-С9), а остальные — это его факторы (B, D, P, H и др.).
Некоторые белки комплемента являются проферментами и активизируются только после диссоциации на отдельные фрагменты.
Многие белки комплемента представляют собой «мозаику» из продуктов экзонов, относящихся к генам разных суперсемейств. Например, Os — фермент классического пути — имеет участки аминокислотной последовательности, состоящей из сериновой эстеразы и рецептора для липопротеинов низкой плотности, а также короткий общий повтор, встречающийся в суперсемействе регуляторных белков комплемента. Сходным образом устроены белки С6-С9, относящиеся к лизирующему мембрану комплексу, имеющему общие свойства с перфорином цитотоксических Т-лимфоцитов и катионным белком эозинофилов.
Белки комплемента способны отличать «свое» от «чужого». Эта способность в нормальном организме обеспечивается за счет регуляторных молекул, находящихся на поверхности собственных клеток и подавляющих активацию комплемента.
Активация белков комплемента происходит по классическому и альтернативному пути. В нормальном состоянии поверхностные регуляторные молекулы клеток и тканей организма блокируют действие основного белка — С3, что подавляет активацию других белков комплемента. В случае проникновения в организм чужеродных структур, лишенных регуляторных белков, начинается активация молекулы белка С3а. Например, такая активация происходит при попадании в ткани и кровь (либо образовании в них) разных активаторов (грамположительные и грамотрицательные бактерии, вирусы, микроорганизмы, иммунные комплексы). С началом активации происходит каскадное взаимодействие белков комплемента и образование промежуточных продуктов, повреждающих мембраны чужеродных клетокмишеней. При классической активации происходит связывание чужеродных иммунных комплексов с белком С3, что объединяет
приобретенный иммунитет (образование антител) с врожденным иммунитетом (система комплемента).
В плазме крови постоянно происходит «холостая» активация С3, приводящая к фиксации небольшого числа его молекул на поверхности как «своего», так и «чужого». Активаторами альтернативного пути служат компоненты микроорганизмов. Участниками этого пути являются факторы В, D и др. Основные события происходят после расщепления белка С3. При этом формируется мембрано-атакующий комплекс (МАК), состоящий из белков С5-С9. Кульминацией событий является присоединение молекулы С9 к мембране клеткимишени и последующее изменение конформации адсорбированного на ней макромолекулярного комплекса с образованием воронкообразного отверстия, после чего наступает лизис клетки. В результате работы белков комплемента появляются анафилотоксины (освобождают гистамин из базофилов и тучных клеток), хемотаксины (вызывают миграцию клеток в место работы комплемента) и модуляторы иммунного ответа (С3а подавляет, а С5а усиливает продукцию антител). В случае затяжного инфекционного процесса в организме образуется стабильный иммунный комплекс «агент-антитело», который становится активатором комплемента по классическому пути.
К основным событиям в ходе активации комплемента относятся:
• опсонизация микробов для их поглощения фагоцитами;
• непосредственное уничтожение микробов путем лизиса;
• активация и хемотаксическое привлечение лейкоцитов в очаг воспаления;
• процессинг (расщепление) иммунных комплексов;
• индукция специфических антител.
Для фагоцитирования чужеродной частицы, как правило, требуется ее связывание с белковыми компонентами С3Ь и iC3b. Некоторые вирусы после взаимодействия с антителом могут нейтрализоваться только с помощью компонентов C1 и С4. Для инактивации других вирусов требуется участие компонентов С2 и С3.
Иммунное прилипание, заключающееся в соединении иммунного комплекса с рецептором комплемента 1 (CR1), происходит при активации белков комплемента на этапе от молекулы С4 до молекулы
С3.
Высвобождение гистамина из тучных клеток, сокращение гладких мышечных волокон и усиление сосудистой проницаемости, вызванные активностью анафилотоксина, являются свойствами каждого из
двух фрагментов (С3а и С5а), высвобождающихся при расщеплении конвертазами молекул С3 и С5. Эти фрагменты также являются хемотаксическими факторами для полиморфно-ядерных лейкоцитов. Хемотаксические свойства особенно выражены у фрагмента С5а, вызывающего экзоцитоз нейтрофилов.
Следовательно, основными функциями системы комплемента являются: лизис клеток; растворение иммунных комплексов; участие в фагоцитозе и воспалительной реакции; образование хемотаксинов; модуляция иммунного ответа и нейтрализация веществ.
Приобретенный иммунитет
Приобретенный или адаптивный иммунитет — это система адаптации организма в ответ на действие чужеродных веществ, когда система врожденного иммунитета по тем или иным причинам с ними не справляется. Эта система сформировалась в ходе эволюции в результате перегруппировки генов иммуноглобулинов в костном мозге и упорядочения Т-клеточного иммунитета в тимусе человека.
Известно, что в случаях, когда организм инфицируется микроорганизмами, основная нагрузка падает на В-лимфоциты. Результатом их работы является синтез и накопление специфических антител, которые нейтрализуют эти микроорганизмы и их токсины.
Если же организм столкнулся с вирусной инфекцией, то в работу вступают субпопуляции Т-лимфоцитов и находящиеся на их поверхности антигенраспознающие или Т-клеточные рецепторы (ТКР), а также большая группа (около 100) регуляторных молекул — цитокинов. Иными словами, формируется многообразие распознающих элементов клетки, перекрывающее весь спектр существующих в природе антигенов. Одна из клеточных субпопуляций — Т-киллеры (цитотоксические Т-клетки) — является основным участником антивирусного иммунитета.
Иммунной системой как «свои» определяются эпитопы антигенов собственных клеток и тканей, закодированных в молекуле ДНК, тогда как все другие эпитопы определяются как «чужие». В первом случае комплексы «антиген-антитело» не образуются, так как этому препятствуют механизмы иммунологической толерантности.
Вместе с тем, иммунная система может неадекватно отреагировать на аутоантигены, т.е. образовать с ними такие комплексы, которые приведут к тяжелым последствиям для организма.
Иммунологическая толерантность
В ходе иммунного ответа в организме производится огромное число антигенспецифичных антител (рецепторов), находящихся на поверхности клеток. При этом некоторые рецепторы могут вступать во взаимодействие с антигенами, находящимися на собственных клетках организма, и именно тогда наблюдается иммунологическая толерантность (невосприимчивость), предотвращающая нежелательное действие антител против собственных клеток и тканей. Указанная система иммунного ответа включает тимическую (центральную) и посттимическую невосприимчивость к аутоантигенам. В первом случае ее обеспечивают Т-клетки тимуса, обладающие низкой аффинностью (сродством) с аутоантигенами. Из них формируются Т-лимфоциты, которые не образуют с ними иммунных комплексов. Во втором случае выделяют три механизма:
• Циркулирующие в крови аутореактивные Т-клетки не замечают аутоантигены, локализованные в тканях, не связанных с их циркуляцией.
• Аутореактивные Т-клетки становятся анергичными за счет снижения экспрессии рецепторов, т.е. утрачивают способность взаимодействовать с аутоантигенами.
• Иммунное отклонение. Известны две популяции Т-лимфоцитов, продуцирующих разные цитокины. Одна из них поддерживает Тх2, другая подавляет Тх2 при воспалительной реакции и реакции гиперчувствительности замедленного типа, либо обе популяции препятствуют дифференцировке Тх0 в Тх2. Такое иммунное отклонение искусственно вызывается для предотвращения отторжения трансплантата, а также для лечения ряда аллергических и аутоиммунных болезней.
Главный комплекс гистосовместимости
Открытие закономерностей реакции отторжения клеток трансплантата от клеток организма хозяина было связано с открытием комплекса локализованных на лимфоцитах антигенов, получивших название HLA-системы (human leukocyte antigen — человеческий антиген лейкоцитов). В дальнейшем совокупность генов, контролирующих широкий спектр их активности, получила название генов главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) или Major Histocambility Complex (MHC). Известны 220 тесно сцепленных между собой генов ГКГ, локализованных на коротком плече хромосомы 6, где они зани-
мают 3500 кб. Все гены разделены на три класса, и их продуктами являются антигены также трех классов.
Название генов и антигенов состоят из букв (обозначают гены) и цифр (обозначают аллели этих генов), например A3, В45, DR15, DQ4. Цифры присваиваются по мере открытия новых аллелей.
Гены и антигены ГКГ обладают выраженным генетическим полиморфизмом. В первых публикациях по иммунологии совокупность генов и антигенов ГКГ ошибочно обозначалась как генотип и фенотип, хотя эти понятия классической генетики относятся исключительно к организму индивида, и такое их использование неверно. Поэтому лучше говорить о количестве генов (генных локусов), локализованных на коротком плече хромосомы 6, и количестве молекул антигенов, экспрессируемых этими генами на поверхности клеточных мембран.
Распределение, структура и особенности генов и антигенов главного комплекса гистосовместимости
На рис. 54 приведено распределение генов и антигенов ГКГ. На коротком плече хромосомы 6 локализованы три класса генов (локусов) ГКГ.
• Локусы I класса (А, В и С). Они кодируют трансплантационные белки-гетеродимеры, состоящие из двух типов молекул: а) моле-
Рис. 54. Гены, их локусы и антигены ГКГ
кула легкой Р2-цепи микроглобулина (12 кДа), являющаяся продуктом гена, локализованного на хромосоме 15; б) молекула тяжелой α-цепи (44 кДа), являющаяся продуктом гена, локализованного на хромосоме 6. При этом антигены I класса (HLA-A, HLA-B и HLA-C) кодируются тремя отдельными парами генов, экспрессируются и выводятся на наружную поверхность клеточных мембран почти во всех клетках и тканях организма, кроме клеток нейроглии ворсинчатого трофобласта. Продукт четвертого D-локуса этого класса — антиген HLA-D (на рис. 54 он не обозначен) экспрессируется только в ворсинчатом трофобласте. Чаще всего антигены этого класса определяются на лимфоидных клетках, в меньшей степени — на клетках печени, легких, почек и редко встречаются на клетках мозга и мышц.
• Локусы II класса (DP, DQ и DR) или D-область, кодирующая α- и β-цепи молекул антигенов DP, DQ и DR. Молекулы этих антигенов также являются трансплантационными гетеродимерными белками, состоящими из легкой β-цепи (26 кДа) и тяжелой α-цепи (33 кДа). Эти белки экспрессируются на поверхности клеточных мембран. Распределение антигенов II класса более ограничено по сравнению с таковым антигенов I класса. Они ассоциированы с В-клетками и антигенпрезентирующими клетками (клетки Купфера), дендритными клетками, клетками альвеолярного эпителия, а также макрофагами. Например, их можно обнаружить при активации гамма-интерфероном эпителия капилляров. Некоторые различия между антигенами II класса объясняются тем, что альфа-цепь DQ-локуса инвариантна, и ее аллельное разнообразие обусловлено бета-цепью (бета1-доменом). В то же время в антигенах, кодируемых DP- и DQ-локусами, обнаружены аллельные формы легкой и тяжелой цепей, но и их основой является бета1-домен. Кроме того, у антигенов этого класса антигенсвязывающий центр формируется альфа1- и бета1-доменами, в то время как роль мембранных доменов сводится к усилению связывания антителопродуцирующих клеток.
• Локусы III класса (С4, Bf и С2). Все локусы этого класса находятся между локусами I и II классов. Они контролируют синтез белков комплемента 2, 4a и 4Ь и производство цитокинов: TNFa и ΤNFβ.
Структура антигенов I и II классов хорошо изучена. Например, определена аминокислотная последовательность десятков вариантов
этих молекул и пространственная конфигурация некоторых из них (HLA-A2). Оба этих класса антигенов относятся к суперсемейству иммуноглобулинов.
В отличие от основных классов иммуноглобулинов, где разнообразие молекул достигается за счет мультигенной системы, разнообразие антигенов этого суперсемейства обеспечивается полиморфной системой, базирующейся на множественности аллелей.
По состоянию на апрель 2002 г. в базе данных нуклеотидных последовательностей ДНК содержалась информация о 1528 аллелях ГКГ, в том числе:
• первый класс — 245 алллелей HLA-A, 480 алллелей HLA-B, 117 аллелей HLA-C, 6 аллелей HLA-E, 1 аллель HLA-F и 15 аллелей HLA-G;
• второй класс — 3 аллеля HLA-DRA, 380 аллелей HLA-DRB, 22 аллеля HLA-в DQA1, 52 аллеля HLA-DQB1, 20 аллелей HLA- DPA1, 97 аллелей HLA-DPB1, 4 аллеля HLA-DMB, 8 аллелей HLA-DOA и 8 аллелей HLA-DOB. Их типирование не завершено, и ежегодно открываются новые аллели.
Наследование генов ГКГ соответствует моногенному варианту, и гены наследуются кодоминантно двумя блоками — по одному от каждого родителя. Такой блок называется гаплотипом и обозначает совокупность аллелей одних и тех же генов (см. главу 3). От каждого родителя гаплотип передается потомку практически без рекомбинаций — их частота не превышает 1\% (в материнской хромосоме 6 она несколько выше, чем в отцовской).
Таким образом, каждая клетка человека имеет 8 антигенов или 4 пары (A, B, C и D), и потомок двух родителей в 25\% случаев имеет полное совпадение с родителями по 2 из 8 антигенов (сходство двух гаплотипов), в 50\% случаев — сходство с родителями по одному гаплотипу (4 из 8 антигенов) и в 25\% случаев — полное несоответствие гаплотипов.
Функции главного комплекса гистосовместимости и дифференцировка Т-лимфоцитов
ГКГ занимает центральное место в дифференцировке и окончательном созревании Т-лимфоцитов. Перед дифференцировкой пре-Тлимфоциты мигрируют из костного мозга в тимус, где на поверхности лимфоцитов начинается экспрессия двух маркеров (CD4 — маркер Т-хелперов и CD8 — маркер Т-киллеров). Однако у них еще нет антигенраспознающих Т-клеточных рецепторов (ТкР). Экспрессия
ТкР начинается с момента обучения Т-клеток, в ходе которого из множества попавших в тимус клеток дальнейшее развитие получают только те, чьи рецепторы способны взаимодействовать с антигенами ГКГ, обильно представленными в строме железы.
Селекция клонов Т-клеток — это основное событие в тимусе, связанное с отбором клеток по способности распознавать собственные антигены, что является определяющим условием дифференцировки. Все остальные клетки, не прошедшие контроль на специфичность, гибнут.
В тех случаях, когда распознаются антигены класса I, лимфоциты «выбирают» путь развития в сторону Т-киллеров (маркер CD8). Если распознавание связано с антигенами ГКГ класса II, то формируются Т-хелперы (маркер CD4). Причем узнавание «своего» осуществляется не всем антигенраспознающим центром ТкР, а лишь его частью. Оставшаяся часть центра будет взаимодействовать с возможными в будущем антигенами, и только тогда принцип двойного распознавания «своего» или «чужого» найдет реальное проявление.
Таким образом, антигены ГКГ выступают как факторы селекции Т-клеток (определяют становление клонов, способных к узнаванию аутоантигенов) и как факторы дифференцировки (формируют субпопуляции клеток).
Показано, что антигены ГКГ вовлечены в дифференцировку эмбриональных клеток, а возможно, и клеток плаценты.
Антигены класса I входят в состав гормональных рецепторов. Например, связывание инсулина заметно снижается, если с поверхности клетки удалить эти антигены (но не антигены класса II).
Описаны ассоциации антигенов с рецепторами глюкагона, эпидермального фактора роста и гамма-эндорфина. Кроме того, антигены ГКГ участвуют в опосредованных гормонами неиммунологических реакциях, например в регуляции массы тела.
Иммуноглобулины
Все известные антитела представляют собой иммуноглобулины. У человека выделено 5 основных классов иммуноглобулинов: IgA, IgG, IgD, IgE и IgM. Каждый из этих классов обладает своими биологическими свойствами, однако все они построены по общему плану.
Из всех классов иммуноглобулинов наиболее сложно организован IgM. Так, если IgG представляет собой одну субъединицу, то IgM — это уже 5 субъединиц.
Общее число иммуноглобулинов очень велико. Эта вариабельность обусловлена значительным набором V-генов (не менее 500 для V-области тяжелой цепи и не менее 100 для V-области легкой цепи) и только одним геном (или весьма ограниченным их числом) для константной области (С). Благодаря этому в процессе созревания В-лимфоцита рекомбинация генетического материала происходит так, что один из сотен V-генов образует единый информационный комплекс с С-геном в виде уникальной молекулы мРНК, что объясняет специфичность конкретных антител.
Хромосомная локализация генов иммуноглобулинов
Хромосомная локализация генов иммуноглобулинов ддна в табл. 9.
Таблица 9. Хромосомная локализация генов иммуноглобулинов
|
Иммуноглобулины |
Хромосомы |
|
IgH (тяжелые цепи) |
14, 15, 16 |
|
λ-цепь (лёгкие цепи) |
22 |
|
к-цепь(лёгкие цепи) |
2 |
|
α-цепь ТкР |
14 |
|
β-цепь ТкР |
7 |
|
γ-цепь ТкР |
7 |
|
δ-цепь ТкР |
14 |
|
β2-микроглобулин |
15 |
Антигенраспознающие рецепторы
В настоящее время определены антигенраспознающие рецепторы В- и Т-лимфоцитов и причины их разнообразия. Множественность генов V-областей (Н- и L-цепи иммуноглобулинов) — одна из таких причин. Еще четыре причины — множественный аллелизм генов, а именно:
• соматический мутагенез (создает разные V-гены);
• соматическая рекомбинация между сегментами одного V-гена (создают разные белки);
• генная конверсия (ведет к копированию отдельных частей гена);
• вставки добавочных нуклеотидов (кодируют остатки V-областей).
Секретируемые В-клетками иммуноглобулины представляют собой бифункциональные молекулы. Их V-домены предназначены для связывания с антигеном, тогда как С-домен взаимодействует с
рецепторами на клетках организма-хозяина или с факторами комплемента.
Что касается общей регуляции уровня антител в организме, то степень катаболизма иммуноглобулинов находится в прямой зависимости от их тотальной концентрации, тогда как синтез антител в основном регулируется с помощью антигенной стимуляции. Например, у животных, содержащихся в стерильных условиях, уровень IgG чрезвычайно низок, но он быстро повышается после возвращения животного в нормальные условия.
Распознавание антигенов В-клетками осуществляется за счет молекул мембраносвязанных иммуноглобулинов (mIg). При этом на поверхности каждого лимфоцита экспрессируются 10-100 тысяч молекул антител. Основными классами mIg, находящихся на поверхности зрелых и нестимулированных В-лимфоцитов, являются молекулы IgM и IgD. На одной В-клетке могут одновременно присутствовать обе эти молекулы. У них одинаковая специфичность, и они могут взаимодействовать между собой, осуществляя кооперативный контроль за активацией и супрессией лимфоцитов.
В ходе иммунного ответа одновременно экспрессируются другие классы иммуноглобулинов. Если рецептором В-клетки, узнающим антиген, является IgM, то мембраносвязанный IgM представляет собой, как правило, мономерный иммуноглобулин. Эта молекула имеет гидрофобную часть, расположенную на C-конце тяжелой цепи и предназначенную для фиксации молекулы на мембране. При этом mIgM кодируются тем же набором генов, что и их сывороточные аналоги.
Единственным структурным отличием является дополнительный фрагмент на С-конце, играющий роль мембранного якоря.
Цитоплазматический участок у mIg невелик и не пригоден для взаимодействия с С-белками или тирозинкиназами. Роль CD3 в случае mIgM, по-видимому, играет ассоциированный с mIgM гетеродимер, состоящий из двух соединенных дисульфидной связью (-S-S-) гликопротеинов с молекулярной массой 32-34 кДа (Ig-альфа) и 37-39 кДа (Ig-β и Ig-γ). Цепи β и γ являются продуктами одного гена и образуются в результате альтернативного сплайсинга. Обе цепи относятся к представителям указанного выше суперсемейства иммуноглобулинов и содержат во внеклеточной части по одному домену. Участки этих полипептидов имеют консервативную последовательность, включающую 6 аминокислот. Распознавание анти-
гена Т-клетками усложнено вступлением в этот процесс антигенов ГКГ.
Захваченный фагоцитирующей Т-клеткой антиген после внутриклеточной переработки экспрессируется на клеточной поверхности в комплексе с антигенами ГКГ. Если данный комплекс включает антигены класса I, то он распознается Т-киллерами, если в комплекс входят антигены класса II, то в реакцию вступают Т-хелперы.
Toll-подобные рецепторы
Toll-подобные рецепторы или TLR относятся к филогенетически наиболее древним сигнальным рецепторам клетки. Это трансмембранные белки, содержащие в своей внеклеточной части фрагменты, состоящие из множества остатков лейцина, формирующих бета-цепи и альфа-спирали, которые непосредственно взаимодействуют с паттернами патогенов (см. выше).
У человека идентифицировано 11 типов TLR. Их экспрессия клетками иммунной системы приведена в табл. 10.
Следует отметить, что TLR 1, 2, 4-6, 10 и 11 экспрессируются в ответ на компоненты бактериальных стенок патогенов. В свою очередь, TLR3, 7-9 специфичны к нуклеиновым кислотам бактериального и вирусного происхождения, в том числе TLR3 узнает двухцепочечную РНК, TLR8 и TLR9 активируются одноцепочечными РНК, богатыми гуанином и урацилом либо РНК, содержащими poly-U мотивы; TLR7 взаимодействует с одноцепочечной РНК вируса гриппа и ВИЧ, повышает синтез альфа-интерферона и противовоспалительных цитокинов; TLR9 взаимодействует с неметилированными СрG- повторами ДНК вирусов и бактерий.
Таблица 10. Экспрессия Toll-подобных рецепторов клетками иммунной системы (по 1ашепш S., Beyaert R., 2003)
Примечание. ДК — дендритные клетки, МФ — макрофаги, NК — естественные киллеры, Мо — моноциты, НФ — нейтрофилы, ИЛ-6 — интерлейкин, ФГА — фитогемагглютинин, ЛПС — липополисахарид, ПЯЛ — полиморфноядерные лимфоциты.
Основные реакции и связанные с ними нарушения иммунного ответа
Нарушения иммунитета в ответ на действие антигенов называются иммунопатологией, которая проявляется в двух основных формах: гиперчувствительность (воспаление или аутоиммунная реакция) и иммунодефицитное состояние.
В первом случае говорят о патологических реакциях гиперчувствительности и аутоимммунных болезнях (когда собственные клетки организма приобретают антигенные свойства и к ним вырабатываются антитела).
Во втором случае говорят о патологических состояниях, при которых (несмотря на поступление антигенного материала) иммунные реакции не развертываются в результате несостоятельности иммунитета, которая может быть наследственной или приобретенной.