Справочник Msd

Подтвердите, что вы являетесь специалистом в области здравоохранения

Предоставлено Вам This site is not intended for use in the Russian Federation
Загрузка

Клеточные компоненты иммунной системы

Авторы:

Peter J. Delves

, PhD, University College London, London, UK

Последнее изменение содержания янв 2017
ПРИМЕЧАНИЕ:
ПРИМЕЧАНИЕ: Это — Профессиональная версия. ПОЛЬЗОВАТЕЛИ: Это — Пользовательская версия
Ресурсы по теме

Иммунная система состоит из клеточных и молекулярных компонентов, которые работают совместно с целью уничтожения антигенов.

Антиген-презентирующие клетки

Хотя некоторые антигены (АГ) могут непосредственно стимулировать иммунный ответ, Т-клеточно-зависимый приобретенный иммунный ответ обычно требует присутствия АГ-презентирующих клеток (АПК), которые представляют пептиды АГ в комплексе с молекулами МНС (главного комплекса гистосовместимости).

Внутриклеточные антигены (например, вирусы) могут быть преобразованы и представлены рецептором CD8 Т-лимфоцитов любыми ядерными клетками, поскольку все они несут на своей поверхности молекулы МНС I класса. С помощью кодирующих их белков, которые вмешиваются в данный процесс, некоторые вирусы (например, цитомегаловирус) избегают уничтожения.

Внутриклеточные антигены (например, от многих бактерий) должны быть преобразованы в пептид и представлены в комплексе с молекулами МНС II класса на поверхности АПК для распознавания клетками хелперами, несущими CD4 (TH) клеткам. Клетками, экспрессирующими молекулы МНС класса II, а следовательно, выполняющими функцию АПК, являются следующие:

  • Моноциты

  • Макрофаги

  • Дендритные клетки

Моноциты в кровотоке являются предшественниками тканевых макрофагов. Моноциты мигрируют в ткани, где через 8 ч они развиваются в макрофаги под воздействием колоние-стимулирующего фактора макрофагов (М-КСФ), секретируемого различными типами клеток (например, клетками эндотелия, фибробластами). В очагах инфекции активированные Т-клетки секретируют цитокины (например, интерферон-гамма [ИФН-гамма]), которые индуцируют продукцию фактора ингибирования миграции макрофагов, тем самым предотвращая выход макрофагов.

Макрофаги активируются ИФН-гамма и колониестимулирующим фактором гранулоцитов-макрофагов (ГМ-КСФ). Активированные макрофаги уничтожают внутриклеточные организмы и секретируют ИЛ-1 и фактор некроза опухолей-альфа (ФНО-альфа). Эти цитокины потенцируют секрецию ИФН-гамма и ГМ-КСФ и увеличивают экспрессию молекул адгезии на поверхности эндотелиоцитов, облегчая приток лейкоцитов и разрушение патогенных факторов. В зависимости от профиля экспрессии гена макрофаги были классифицированы на подтипы (например, М1, М2).

Таблица
icon

Подтипы макрофагов

Характеристики

M1

М2

Активирующий фактор

Стимуляция Toll-подобных рецепторов

ИФН-гамма (цитокин, продуцируемый TH1-клетками)

ИЛ-4 и ИЛ-13 (цитокины, продуцируемые TH2 клетками)

Цитокины, продуцируемые

Провоспалительные цитокины (например, ФНО-альфа)

Иммунодепрессивные цитокины (например, ИЛ-10)

Другие функции

Запуск ответов TH1

Мощное микробоцидное действие

Запуск ремоделирования ткани

ИФН = интерферон; ИЛ = интерлейкин; TH1 клетки = Т-хелперы 1 типа; TH2 клетки = Т-хелперы 2 типа; ФНО = фактор некроза опухолей.

Дендритные клетки присутствуют в коже (клетки Лангерганса), лимфоузлах и в тканях всего организма. Дендритные клетки в коже – пограничные АПК, они захватывают АГ, доставляют его в локальные лимфоузлы, где активируют Т-лимфоциты. Фолликулярные дендритные клетки – это клетки особой клеточной линии, которые не экспрессируют молекулы МНС II класса и поэтому не представляют АГ TH-клеткам. Они не фагоцитируют, но содержат рецепторы к Fc-фрагменту IgG и комплементу, что позволяет им связывать иммунные комплексы и представлять их В-лимфоцитам зародышевых центров вторичных лимфоидных органов.

Лимфоциты

2-мя важнейшими типами лимфоцитов являются:

  • В-лимфоциты (которые созревают в костном мозге)

  • Т-лимфоциты (которые созревают в тимусе)

Они не различаются с точки зрения морфологии, но имеют разные иммунные функции. Они отличаются друг от друга АГ-специфическими поверхностными рецепторами, молекулами, называемыми кластерами дифференцировки (CD), которые присутствуют или отсутствуют в определенном клеточном подтипе. Идентифицировано более типов 300 CD клеток (подробную информацию по АГ CD см. на сайте Human Cell Differentiation Molecules). Каждый лимфоцит распознает специфический АГ посредством поверхностных рецепторов.

Обзор антиген-презентирующих клеток
Обзор антиген-презентирующих клеток
VIDEO

В-клетки

Составляют от 5 до 15% всех лимфоцитов крови; также присутствуют в костном мозге, селезенке, лимфоузлах, на слизистой оболочке лимфоидных тканей.

В-клетки могут представлять антиген (АГ) Т-клеткам и выделять цитокины, но их основной функцией является трансформация в плазматические клетки, производящие и секретирующие антитела (АТ).

Больные с В-клеточными иммунодефицитами (например, Х-связанная агаммаглобулинемия) особенно восприимчивы к рецидивирующим бактериальным инфекциям.

После случайной реаранжировки генов, кодирующих иммуноглобулин (lg), В-лимфоциты в совокупности способны распознавать практически бесконечное число уникальных АГ. Перегруппировка генов последовательно происходит во время развития В-лимфоцитов в красном костном мозге. Процесс начинается с направленной стволовой клетки, которая проходит стадии про-В- и пре-В-лимфоцитов, и завершается образованием незрелого В-лимфоцита. В этот момент любые клетки, взаимодействующие с собственными АГ (аутоиммунные клетки), удаляются из популяции незрелых В-лимфоцитов путем инактивации или апоптоза (механизм иммунной толерантности). Неудаленные В-лимфоциты (то есть, взаимодействовавшие не с собственными АГ организма) могут продолжить развитие до стадии зрелого молодого В-лимфоцита, покинуть красный костный мозг и переместиться в периферические лимфоидные органы, где может произойти их встреча с АГ.

Их ответ на АГ происходит в 2 этапа:

  • Первичный иммунный ответ: когда зрелые молодые В-лимфоциты впервые сталкиваются с АГ, эти клетки претерпевают бласт-трансформацию, клональную пролиферацию и дифференцировку в клетки памяти, которые отреагируют на такой же АГ в будущем, или в зрелые АТ-продуцирующие плазмоциты. До продукции АТ существует латентный период в несколько дней. Затем, продуцируются только IgM. После взаимодействия с Т-лимфoцитами в В-лимфоцитах может иметь место дальнейшая перегруппировка генов lg, что переключает синтез на IgG, IgA или IgE. Таким образом, при первичной встрече с АГ иммунный ответ развивается медленно и обеспечивает ограниченную иммунную защиту.

  • Вторичный (анамнестический или бустерный) иммунологический ответ: когда В-клетки и TH -клетки памяти повторно подвергаются воздействию АГ, В-клетки быстро пролиферируют, дифференцируются в зрелые плазмоциты и быстро продуцируют большое количество АТ (главным образом, IgG, т. к. Т-лимфоциты индуцируют переключение синтеза этого изотипа). АТ поступают в кровь и другие ткани, где могут взаимодействовать с АГ. Таким образом, после повторной встречи с АГ иммунный ответ более быстрый и эффективный.

Т-клетки

Источником развития Т-клеток являются стволовые клетки костного мозга, которые мигрируют в тимус, где происходит процесс строгой селекции. Существует 3 основных типа Т-лимфоцитов:

  • Хелперные

  • Регуляторные (супрессоры)

  • Цитотоксические

При селекции Т-клетки, которые способны реагировать на антиген (АГ) в комплексе с молекулами МНС собственного организма, или на молекулы МНС собственного организма (независимо от представленного АГ), элиминируются путем апоптоза. Остаются только Т-лимфоциты, опознающие чужеродный АГ, связанный с молекулами МНС собственного организма; они покидают тимус, выходят в периферическую кровь и лимфоидные ткани.

Более зрелые Т-лимфоциты экспрессируют CD4 или CD8, а также АГ-связывающие lg-подобные рецепторы, называемые Т-клеточными рецепторами (РТК). Существует 2 типа РТК:

  • Альфа-бета (αβ) РТК: состоят из РТК альфа- и бета-цепей; присутствуют на большинстве Т-лимфоцитов

  • Гамма-дельта (γδ) РТК: состоят из РТК гамма- и дельта-цепей; присутствуют на небольшой популяции Т-лимфоцитов

Гены, кодирующие РТК, как и гены Ig, перестраиваются; в результате этого достигается определенная специфичность и аффинность к АГ. Большинство Т-клеток (у которых альфа-бета-РТК) распознают АГ-производный пептид, представленный молекулами MHC на АПК. Гамма-дельта Т-клетки распознают белок АГ напрямую или распознают липид АГ, выделяемый МНС-подобной молекулой, называемой CD1. Как и у В-лимфоцитов, число специфичных связей у Т-лимфоцитов практически неограниченно.

Для активации альфа-бета Т-лимфоцитов необходимо связывание РТК с АГ-МНС ( Модель двух сигналов для активации Т-лимфоцитов). Также требуется взаимодействие со вспомогательными молекулами; в противном случае Т-лимфоцит останется неактивированным или погибнет в результате апоптоза. Некоторые вспомогательные молекулы (например, СТLА-4) ингибируют ранее активированные Т-лимфоциты и, таким образом, завершают иммунный ответ. Полиморфизм гена CTLA-4 ассоциирован с некоторыми аутоиммунными патологиями, в том числе, с болезнью Грейвса и сахарным диабетом 1 типа.

Модель двух сигналов для активации Т-лимфоцитов

Альфа (α) и бета (β) цепи Т-клеточного рецептора (РТК) связываются с комплексом антиген (АГ)-главный комплекс гистосовместимости (МНС) на поверхности антиген-презентирующей клетки (АПК), и рецептор CD4 или CD8 вступает во взаимодействие с МНС. Оба эти действия через дополнительные цепи CD3 стимулируют Т-лимфоциты (1-й сигнал). Тем не менее, без 2-го сигнала (сочетанная активация) Т-лимфоцит останется анергичным или толерантным к АГ.

РТК структурно гомологичен рецептору В-клеток; α и β (или гамма [γ] и дельта [δ]) цепи содержат постоянную (C) и вариабельную (V) области. (1) = 1-й сигнал; (2) = 2-й сигнал.

Модель двух сигналов для активации Т-лимфоцитов

Т-Хелперными (TH) клетками обычно являются CD4, но могут быть и CD8. Они дифференцируются из TH0-клеток в одни из следующих:

  • TH1-клетки: В общем TH1-клетки способствуют клеточно-опосредованному иммунитету посредством цитотоксических Т-лимфоцитов и макрофагов, таким образом играя особую роль в защите против внутриклеточных патогенов (например, вирусов). Они также могут способствовать выработке некоторых классов АТ.

  • TH2-клетки: TH2-клетки особенно активно способствуют выработке АТ В-лимфоцитами (гуморальный иммунитет), таким образом, участвуя в ответах на определенные внеклеточные патогены (например, бактерии, паразиты).

  • TH17-клетки: TH17-клетки способствуют развитию тканевого воспаления.

Каждый тип клеток секретирует определенные цитокины ( Функции Т-клеток). Имеются различные общие схемы продукции цитокинов, которые и определяют для TH-клеточные функциональные фенотипы. В зависимости от стимулирующего патогена, TH1 и TH2-клетки способны до определенного уровня регулировать в сторону понижения функциональную активность друг друга, что приводит к доминированию TH1- или TH2-ответа.

Таблица
icon

Функции Т-клеток

Тип

Выделяемые вещества

Основная функция

TH1

ИФН-гамма

ИЛ-2

Лимфотоксин

Стимулирует реакции макрофагов и цитотоксических Т-лимфоцитов

TH2

ИЛ-4

ИЛ-5

ИЛ-6

ИЛ-10

ИЛ-13

Стимулирует выработку антител В-лимфоцитами

TH17

ИЛ-17

ИЛ-21

ИЛ-22

Стимулирует воспалительные реакции

Регуляторные

ТРФ-бета

ИЛ-10

ИЛ-35

Подавляет иммунную реакцию

TC

Перфорин

Гранзимы

FasL

Цитокины

Уничтожение инфицированных клеток

Активированные ЕКК

ИЛ-4

ИФН-гамма

Может участвовать в регуляции иммунных реакций

FasL = Fas-лиганд; ИФН = интерферон; ИЛ = интерлейкин; ЕКК = естественная клетка-киллер; TC= цитотоксический Т-лимфоцит; ТФР = трансформирующий фактор роста; TH= хелперный Т-лимфоцит.

Различие между разными типами TH-клетками клинически достоверно. Например, TH1-ответ преобладает при туберкулоидной лепре, а TH2-ответ преобладает при лепроматозной лепре. TH 1-ответ характерен для некоторых аутоиммунных патологий (например, сахарного диабета 1 типа, рассеянного склероза), а TH2-ответ способствует продукции IgG и развитию аллергических заболеваний, а также помогает В-клеткам секретировать антитела при некоторых аутоиммунных патологиях (например, при болезни Грейвса, миастении гравис). TH17-клетки через свою роль в воспалительном процессе принимают участие в аутоиммунных заболеваниях, таких как псориази ревматоидный артрит (РА). Для больных с иммунодефицитными состояниями характерны дефективные TH17-клетки (например, синдром гипер IgE [Job]), такие больные наиболее восприимчивы к инфекциям, вызванным Candida albicans и Staphylococcus aureus.

Регуляторные (супрессорные) Т-клетки опосредуют супрессию иммунных ответов и обычно экспрессируют фактор транскрипции Foxр3. В данном процессе участвуют профессиональные клеточные подсемейства CD4 или CD8, они либо секретируют цитокины, обладающие иммуносупрессивными свойствами, либо подавляют иммунный ответ, посредством пока плохо изученных механизмов, которые требуют прямого контакта между клетками. У больных с функциональными мутациями в Foxp3 развиваются аутоиммунная патология, синдром IPEX (иммунодисрегуляция, полиэндокринопатия, энтеропатия, Х-связанная).

Цитотоксическими Т(TC)-клетками, как правило, являются CD8, но могут быть и CD4; они необходимы для уничтожения внутриклеточных патогенов, в частности, вирусов. TC-клетки участвуют в реакции отторжения трансплантата.

TC-клетки проходят 3 стадии развития:

  • Клетка-предшественник, которая при соответствующей стимуляции, может дифференцироваться в TC-клетку

  • Дифференцированная клетка-эффектор, способная уничтожать мишени

  • Клетка памяти, находящаяся в покое (уже не стимулированная), но готовая выполнять эффекторную функцию после повторной стимуляции оригинальным сочетанием АГ-МНС

Полностью активированные TC клетки, подобно ЕКК, способны уничтожать инфицированную клетку-мишень, индуцируя апоптоз.

TC клетки могут секретировать цитокины и, как к TH клетки, по способу выработки цитокинов подразделены на типы TC1 и TC2.

TC клетки могут быть:

  • Изогенными: произведенными в ответ на собственные (аутологичные) клетки, модифицированные вирусной инфекцией или другими чужеродными белками

  • Аллогенными: произведенными в ответ на клетки, экспрессирующие чужеродные продукты МНС (например, при органных трансплантациях, когда молекулы донорского МНС отличаются от МНС реципиента)

Некоторые TC-клетки могут направленно распознавать чужеродные МНС (прямой путь); другие могут распознавать фрагменты чужеродного МНС, представленные собственными молекулами МНС реципиента трансплантата (непрямой путь).

Естественные Т-клетки-киллеры (ЕТК) составляют отдельный субтип Т-клеток. Активированные ЕТК-клетки секретируют ИЛ-4 и ИФН-гамма и могут содействовать регуляции иммунного ответа. ЕТК-клетки отличаются от ЕК-клеток фенотипом и некоторыми функциями.

Тучные клетки

Тучные клетки постоянно присутствуют в тканях и функционально подобны циркулирующим в крови базофилам.

У тучных клеток слизистых оболочек гранулы содержат триптазу и хондроитина сульфат, а если клетка локализована в соединительной ткани, то в ее гранулах содержатся триптаза, химаза и гепарин. Выделяя эти медиаторы, тучные клетки играют ключевую роль в формировании защитного острого воспалительного ответа; базофилы и тучные клетки являются причиной реакций гиперчувствительности I типа, связанных с атопической аллергией. Дегрануляция может быть запущена анафилатоксином, фрагментами комплемента СЗа и С5а.

Естественные клетки-киллеры (ЕКК)

Типичные естественные клетки-киллеры (ЕК-клетки) относятся к категории клеток, совместно именуемых врожденными лимфоидными клетками (которые также включают в себя ВЛК1, ВЛК2 и ВЛК3). ЕК-клетки составляют от 5 до 15% мононуклеарных клеток периферической крови и имеют круглое ядро и зернистую цитоплазму. Они индуцируют апоптоз в зараженных или аномальных клетках с помощью ряда путей. Как и другие врожденные лимфоидные клетки, у них отсутствуют антиген-специфические рецепторы; однако последние данные свидетельствуют о том, что некоторые ЕК-клетки имеют некую форму иммунологической памяти.

Наиболее характерными поверхностными маркерами ЕКК являются CD2, CD3-, CD4-, CD8, CD16 (рецептор для IgG-Fc), CD56.

Типичные ЕК-клетки считаются важным фактором, отвечающим за контроль появления в организме опухолей. ЕКК экспрессируют как активирующие, так и ингибиторные рецепторы. Активирующие рецепторы на ЕК-клетках распознают множество лигандов клеток-мишеней (например, цепь А [MICA] и цепь В [MICB] молекулы МНС класса I); ингибирующие рецепторы на ЕК-клетках распознают молекулы МНС класса I. ЕКК уничтожают свои мишени только при отсутствии сильного сигнала ингибиторных рецепторов. Наличие молекул МНС класса I (в норме экспрессированных на ядросодержащих клетках) на клетках предотвращает их разрушение; а отсутствие указывает на инфицирование клетки каким-то вирусом, ингибирующим экспрессию МНС, или на утрату экспрессии МНС клеткой под влиянием рака.

ЕКК также секретируют некоторые цитокины (например, ИФН-гамма, ИЛ-1, ФНО-альфа); они являются основным источником ИФН-гамма. Секретируя ИФН-гамма, ЕК-клетки могут оказывать влияние на приобретенную иммунную систему, способствуя дифференцировке Т-хелперов 1-го типа (TH1) и ингибируя Т-хелперы 2-го типа (TH2).

Больные с дефицитом ЕКК (например, с некоторыми формами тяжелых комбинированных иммунодефицитов) особенно чувствительны к герпесной инфекции и человеческому папилломавирусу (вирусу папилломы человека).

Полиморфноядерные лейкоциты

Полиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ) также называются гранулоцитами, т к их цитоплазма содержит гранулы и они включают:

  • Нейтрофилы

  • Эозинофилы

  • Базофилы

ПЯЛ циркулируют в крови и имеют сегментированные ядра.

Нейтрофилы

Нейтрофилы составляют 40-70% от общего числа циркулирующих белых кровяных телец; они являются первой линией защиты от инфекции. У зрелых нейтрофилов полупериод существования составляет от 2 до 3 дней.

Во время острого воспалительного процесса (напри­мер, инфекционного) нейтрофилы, реагируя на хемотаксические факторы, покидают эндотелий кровяного русла и выходят в ткани. Их цель – фагоцитировать и разрушить патогенные факторы. Микроорганизмы уничтожаются в том случае, когда фагоциты продуцируют литические ферменты и активные формы O2 (например, супероксид, гипохлористая кислота) или запускают высвобождение содержимого гранул (например, дефензины, протеазы, повышающие проницаемость тканей бактерицидные протеины, лактоферрин и лизоцимы). Также высвобождаются ДНК и гистоны, которые вместе с содержимым гранул, таким как, например, эластаза, образуют в окружающих тканях волокнистые структуры, так называемые нейтрофильные внеклеточные ловушки (НВЛ); эти структуры способствуют уничтожению бактерий и направленной активности ферментов.

При иммунодефицитах, влияющих на способность фагоцитов убивать патогенные микроорганизмы (например, при хронической гранулематозной болезни) особенно часто развиваются хронические бактериальные и грибковые инфекции.

Эозинофилы

Эозинофилы составляют до 5% от циркулирующих белых кровяных телец.

Они прицельно атакуют те организмы, которые слишком велики, чтобы быть поглощенными; эозинофилы уничтожают такие организмы, секретируя токсические вещества (например, реактивные формы O2, подобные тем, что продуцируют нейтрофилы), главный основный белок (который токсичен для паразитов), эозинофильный катионный белок и некоторые ферменты.

Эозинофилы – это также главный источник медиаторов воспаления (например, простагландинов, лейкотриенов, фактора активации тромбоцитов, множества цитокинов).

Базофилы

Базофилы составляют < 5% циркулирующих белых кровяных телец и сходны с тучными клетками, хотя принадлежат к разным клеточным линиям. И те и другие клетки имеют высокоаффинные рецепторы для IgE, которые называют Fc-эпсилон RI (FcεRI). Когда эти клетки сталкиваются с определенным АГ, этот АГ перекрестно связывает соседние бивалентные молекулы IgE, связанные с клеточными рецепторами, что вызывает дегрануляцию клеток с высвобождением готовых медиаторов воспаления (например, гистамина, фактора активации тромбоцитов) и образованием новых медиаторов (например, лейкотриенов, простагландинов, тромбоксанов).

ПРИМЕЧАНИЕ:
ПРИМЕЧАНИЕ: Это — Профессиональная версия. ПОЛЬЗОВАТЕЛИ: Это — Пользовательская версия
Получите

Также интересно

Видео

Посмотреть все
Обзор иммунитета, обусловленного антителами (Overview of...
Видео
Обзор иммунитета, обусловленного антителами (Overview of...
Гуморальный иммунитет включает активацию В-клеток и секрецию антител при контакте с патогеном. При воздействии химических веществ, выделяемых...
Обзор гиперчувствительности I типа (Overview of Type I...
Видео
Обзор гиперчувствительности I типа (Overview of Type I...

Последнее

НАВЕРХ