Происхождение и функции клеток иммунной системы

Лимфоциты, как и другие клетки крови, ведут свое происхождение из единой стволовой гемопоэтической клетки. Лимфопоэз имеет черты сходства с общим гемопоэзом: зависит от контактов клеток-предшественниц со стромальными клетками и от влияния цитокинов.

Вместе с тем лимфопоэзу присущи некоторые особенности: возникновение в процессе пролиферации клеток-предшественниц широкого разнообразия Т- и В-лимфоцитов с разными антигенраспознающими рецепторами; гибель путем апоптоза значительной части пролиферирующих клеток-предшественниц; избирательное накопление в результате пролиферации клеток — потомков одной клетки, первоначально активированной при контакте с соответствующим антигеном, «клона» клеток, все клетки которого несут одинаковые по специфичности антигенраспознающие рецепторы.
Лимфоциты — это единственные клетки организма, способные специфически распознавать собственные и чужеродные антигены и отвечать активацией на контакт с конкретным антигеном. При весьма сходной морфологии малые лимфоциты делятся на две популяции, имеющие различные функции и продуцирующие разные белки (табл. 8.1).
Одна из популяций получила название В-лимфоциты, от названия органа «бурса Фабрициуса», где было впервые обнаружено созревание этих клеток у птиц. У человека В-лимфоциты созревают в костном мозге. В- лимфоциты распознают антигены специфическими рецепторами иммуноглобулиновой природы, которые по мере созревания В-лимфоцитов появляются на их мембранах. Взаимодействие антигена с такими рецепторами является сигналом активации В-лимфоцитов и их дифференцировки в плаз-
Таблица 8.1. Классификация лимфоцитов человека

Свойства клеток	В-лимфоциты	Т-лимфоциты	NK-клетки
Органы, где происходит развитие клеток	Костный мозг	Костный мозг, тимус	Костный мозг, селезенка
Морфологические особенности	Малые лимфоциты	Малые лимфоциты	Большие гранулярные лимфоциты
Антигенраспознаю- щий рецептор	Иммуноглобулин	Т-клеточный рецептор — димер	Отсутствует
Содержание в крови (% от общего количества лимфоцитов)	8-20 %	65-80 %	5-20 %
Функции	Предшественники антителопродуцен- тов (плазмоцитов)	Предшественники эффекторных и регуляторных клеток	Естественные (натуральные) киллеры

матические клетки, продуцирующие и секретирующие специфические для данного антигена антитела — иммуноглобулины.
Другая популяция получила название Т-лимфоциты в связи с диффе- ренцировкой их предшественников в тимусе. Эта популяция включает разные субпопуляции, среди которых наиболее отчетливо различаются Т-хел- перы (CD4+) и цитотоксические Т-лимфоциты (CD8+). В отличие от В-лим- фоцитов, способных распознавать и связывать белковые, полисахаридные и липопротеидные растворимые антигены, Т-лимфоциты могут распознавать только короткие пептидные фрагменты белковых антигенов на поверхности вспомогательных антигенпредставляющих клеток (дендритных, макрофагов или В-лимфоцитов) в комплексах с собственными молекулами главного комплекса гистосовместимости. Связывание антигена с антиген- распознающим рецептором на клеточной мембране индуцирует активацию Т-лимфоцита, которая проявляется продукцией и секрецией цитокинов, усиливающих процессы пролиферации и дифференцировки самих Т-лим- фоцитов, В-лимфоцитов и макрофагов.
Т-лимфоциты выполняют важнейшую функцию специфического распознавания и связывания антигена, что ведет к их активации, пролиферации и дифференцировке разных субпопуляций Т-лимфоцитов, участвующих далее во всех формах иммунного ответа.
Главной функцией В-лимфоцитов также является специфическое распознавание антигена, которое ведет к их активации, пролиферации и дифференцировке в плазматические клетки — продуценты специфических антител — иммуноглобулинов, т. е. к гуморальному иммунному ответу. Чаще всего В-лимфоциты для развития гуморального иммунного ответа нуждаются в помощи Т-лимфоцитов в виде продукции активирующих цитокинов.
Имеется еще один тип лимфоцитов — большие гранулярные лимфоциты, отличающиеся от меньших по величине Т- и В-лимфоцитов не только особенностями структуры, но и отсутствием антигенраспознающего рецептора. Эти клетки получили название «естественные киллеры»: они способны убивать инфицированные разными вирусами клетки-мишени или опухолевые клетки (см. табл. 8.1).
Все процессы транспортировки лимфоцитов из первичных во вторичные органы иммунной системы, из вторичных органов иммунной системы в ткани зависят от взаимодействия особого типа цитокинов — хемокинов с I соответствующими рецепторами на поверхности клеток. Кроме хемокинов миграция лимфоцитов зависит от присутствия на их поверхности адгезионных молекул, которым соответствуют молекулы-лиганды на поверхности эндотелиальных клеток сосудов, на поверхности макрофагов и дендритных клеток, на элементах внеклеточного матрикса.
I Т-лимфоциты Характеристики Т-лимфоцитов
Решающее событие в развитии Т-лимфоцитов — формирование антигенраспознающего Т-клеточного рецептора — происходит только в тимусе. | Для обеспечения возможности распознавания любого антигена нужны миллионы различных по специфичности антигенраспознающих рецепто- j ров. Формирование огромного разнообразия антигенраспознающих рецеп- ; торов возможно благодаря перестройке генов в процессе пролиферации и дифференцировки клеток-предшественниц.
А

Таблица 8.2. Типы молекул на поверхности Т-лимфоцитов

Молекулы

По мере созревания Т-лимфоцитов на их поверхности появляются ан- тигенраспознающие рецепторы и другие молекулы, опосредующие их взаимодействие с антигенпредставляющими клетками.

Так, в распознавании собственных молекул главного комплекса гистосовместимости (см. раздел 8.3.2) наряду с Т-клеточным рецептором участвуют молекулы CD4 или CD8. Межклеточные контакты обеспечиваются наборами поверхностных адгезионных молекул, каждой из которых соответствует молекула — лиганд на поверхности другой клетки. Как правило, взаимодействие Т- лимфоцита с антигенпредставляющей клеткой не ограничивается распознаванием антигенного комплекса Т-клеточным рецептором, а сопровождается связыванием других попарно комплементарных поверхностных «костимулирующих» молекул.
Сочетание поверхностных молекул лимфоцитов, которые принято обозначать порядковыми номерами «кластеров дифференцировки» (clusters of differentiation — CD), обозначается как «поверхностный фенотип клетки», а отдельные поверхностные молекулы называют «маркерами», так как они служат метками конкретных субпопуляций и стадий дифференцировки Т- лимфоцитов. Так, например, на поздних этапах дифференцировки одни Т- лимфоциты утрачивают молекулу CD8 и сохраняют только CD4, а другие утрачивают CD4, а сохраняют CD8. Поэтому среди зрелых Т-лимфоцитов различают CD4+ (Т-хелперы) и CD8+ (цитотоксические Т-лимфоциты). Среди циркулирующих в крови Т-лимфоцитов клеток с маркером CD4 примерно в два раза больше, чем клеток с маркером CD8.
Зрелые Т-лимфоциты несут на поверхности рецепторы для разных цитокинов и рецепторы для иммуноглобулинов (табл. 8.2).
При распознавании Т-клеточным рецептором антигена Т-лимфоциты получают сигналы активации, пролиферации и дифференцировки в направлении клеток-эффекторов, т. е. клеток, способных непосредственно участвовать в защитных или повреждающих эффектах. Для этого на их поверхности резко возрастает количество адгезионных и костимулирующих молекул, а также рецепторов для цитокинов. Активированные Т-лимфоциты начинают продуцировать и секретировать цитокины, активирующие макрофаги, другие Т-лимфоциты и В-лимфоциты.
После завершения инфекции, сопряженной с усиленной продукцией, дифференцировкой и активацией Т-эффекторов соответствующего клона, в течение нескольких дней 90 % эффекторных клеток погибают, поскольку не получают дополнительных сигналов активации. В организме остаются
долгоживущие клетки памяти, несущие соответствующие по специфичности рецепторы и способные ответить пролиферацией и активацией на повторную встречу с тем же антигеном. Субпопуляции Т-лимфоцитов
Основная функция CD4+ Т-лимфоцитов — продуцировать цитокины (см. раздел 8.4.2), активирующие функции других клеток, в связи с этим данные клетки называют помощниками (helper) и обозначают соответственно 77г. Основной функцией СЕ)8+Т-лимфоцитов является цитотоксичность, т. е. способность убивать клетки-мишени, инфицированные соответствующим по специфичности вирусом, поэтому их называют цитотоксическими Т-лимфоцитами и обозначают CTL (табл. 8.3).
Таблица 8.3. Характеристики трех типов эффекторных Т-лимфоцитов

Типы клеток	CD8+ Т-клетки	CD4+ Т-клетки	CD4+ Т-клетки
Обозначение	CTL	ТЫ	ТЬ2
Функция	Цитотоксическое действие на клетки-мишени	Активация макрофагов	Активация В-лимфоцитов
Основные продуцируемые молекулы	Перфорины, грензимы	ИФНу, ГМ-КСФ, ТНФа, CD40 L	ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, CD40 L

С04+Т-лимфоциты после распознавания антигена начинают секретиро- вать интерлейкины (ИЛ-2, ИЛ-4), гамма-интерферон и дифференцируются в двух направлениях. Одни — Th 1 — приобретают способность активировать макрофаги и участвовать в клеточном иммунном ответе. Другое направление дифференцировки ведет к формированию Th2, способных акти-

Рис. 8.2. Цитокиновый баланс, от которого зависит преобладание клеточного или гуморального иммунного ответа. Превалирование Th2 приводит к усилению гуморального ответа и подавлению ТЫ. Превалирование ТЫ приводит к усилению клеточного иммунного ответа и подавлению Th2. Эти альтернативные эффекты опосредованы разными группами цитокинов.

вировать В-лимфоциты к продукции соответствующих по специфичности антител, т. е. участвуют в гуморальном иммунном ответе. Каждая из двух субпопуляций Th продуцирует аутокринно и паракринно действующие цитокины, способные помешать дифференцировке и активации альтернативной субпопуляции (рис. 8.2). Функции Т-лимфоцитов
При развитии специфического иммунного ответа Т-лимфоциты в лимфатических узлах, селезенке и мукозноассоцииросванных лимфоидных тканях выполняют секреторные и эффекторные функции.
Активированные Т-лимфоциты продуцируют и секретируют молекулы цитокинов. Цитокины связываются со специфическими рецепторами на поверхности клеток-мишеней. Соединение цитокина с его рецептором порождает сигнал активации, который передается соответствующими факторами трансдукции к ядру клетки-мишени, где начинают функционировать определенные гены, контролирующие функции клеток. Таким образом, Т- лимфоциты своими продуктами цитокинами контролируют процессы пролиферации, дифференцировки и функциональную активность макрофагов, дендритных клеток, других Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов.
Некоторые цитокины непосредственно участвуют в защите организма: интерфероны обладают противовирусным действием, туморнекротизирующий фактор (ТНФ) оказывает цитотоксическое действие на некоторые опухолевые клетки.
Активированные CD8+ Т-лимфоциты выполняют эффекторную функцию цитотоксических Т-лимфоцитов (CTL): распознают своими рецепторами и убивают клетки-мишени, несущие на своей поверхности соответствующий по специфичности антигенный пептид. При непосредственном контакте CTL с клеткой-мишенью содержимое гранул CTL (цитотоксины: перфорины и грензимы) проникают в клетку-мишень и вызывают ее гибель.

<< | >>

↑

Источник: Ткаченко Б.И. Нормальная физиология человека. 2005

Еще по теме Происхождение и функции клеток иммунной системы:

- Кардиология - Физиология человека - Философия здоровья -