Реферат: Взаимодействие клеток при гуморальном иммунном ответе
• взаимодействие «нативного» антигена с Ig-pe-цепторами В-клетки;
• стимуляция сигналом от Тх-лимфоцитов, отвечающих на связанный с молекулами МНС процессированный антиген.
Взаимодействие В- и Т-клеток происходит с участием костимулирующих молекул
Путем выращивания и клонирования Т-клеток в присутствии антигена, АПК и ИЛ-2 можно получить популяцию антигенспецифичных Т-лимфо-цитов. Это позволяет выявить invitro непосредственно взаимодействующие молекулярные кластеры на поверхности Т- и В-клеток. В такой экспериментальной системе было установлено, что при взаимодействии происходит поляризация Т-клеток с концентрированием ТкР на стороне, обращенной к В-клеткам. В свою очередь В-клетки также поляризуются и экспрессируют большую часть своих антигенов МНС класса II и ICAM-1 в непосредственной близости к Т-клеткам. Взаимодействие между этими кластерами, очевидно, предполагает интенсивный обмен информацией, следствием которого становятся два важных события в жизненном цикле В-клеток: индукция пролиферации и дифференцировка в антитело-образующие клетки.
Взаимодействие между Т- и В-клетками представляет собой двунаправленный процесс: В-клетки презентируют антиген Т-клеткам и в свою очередь получают от них сигналы к делению и дифференцировке. Центральное, специфическое взаимодействие происходит при этом между комплексом молекула МНС класса II—антиген и Т-клеточным рецептором; оно усиливается за счет связывания LFA-3 с CD2, а также
ICAM-1 или ICAM-3 с LFA-1. В процессе участвуют и другие молекулы клеточной поверхности: В7-1 и В7-2 на В-клетках взаимодействуют с CD28, что ведет к стабилизации мРНК для ИЛ-2 и других цитокинов в Т-клетках и в результате к продлению периода, в течение которого Т-клетка генерирует сигналы активации.
К настоящему времени установлено, что наиболее мощный сигнал для активации В-клеток обеспечивает молекула CD40; этот сигнал даже более эффективен, чем опосредуемые поверхностными иммуноглобулинами. В процессе этой активации Т-клетки временно экспрессируют взаимодействующий с CD40 лиганд — CD40L. Белок CD40 принадлежит к семейству рецепторов ФИО, aCD40L является отдаленно родственным представителем этого семейства. Их взаимодействие способствует вступлению В-лимфоци-тов в клеточный цикл. Данный сигнал имеет важное значение для формирования центров размножения и развития гуморального иммунного ответа на Т-зависимые антигены. Подтверждением этого служит развитие иммунодефицитного заболевания — синдрома гиперпродукции IgM — в результате мутации гена CD40L. Данное расстройство характеризуется тем, что Т-клетки не оказывают «помощи» В-лимфоцитам и в результате образуются только низкоаффинные антитела IgM и отсутствует переключение синтеза иммуноглобулинов на продукцию высокоаффинных IgG или IgA.
При взаимодействии Т- и В-клеток высвобождение Т-клеточных цитокинов поляризовано в направлении В-клеток. Синтезируемые некоторыми В-лимфоцитами ИЛ-1 и ИЛ-6 повышают экспрессию ИЛ-2 Т-клетками. Поскольку, однако, лишь некоторые В-клетки секретируют эти цитокины, большинство В-клеток способно, по-видимому, активировать только ранее примированные Т-лимфо-циты или Т-клетки памяти.
Не так давно было установлено, что Т-клетки CD4+ у мыши и человека можно разделить на две субпопуляции в зависимости от профиля продуцируемых ими цитокинов.
• Т-лимфоциты CD4+ , образующие ИЛ-2 и ИФу, но не ИЛ-4, ответственны главным образом за реакции гиперчувствительности замедленного типа,однако у мыши они могут также «помогать» В-клеткам продуцировать IgG2a и в значительно меньшей степени IgG 1 или IgE.
• Т-клетки CD4+ , образующие ИЛ-4 и ИЛ-5, но не ИЛ-2 или ЗЦг, отнесены к другой субпопуляции, Тх2. У мыши эти клетки служат весьма эффективными хелперами в продукции антител, в основном IgG 1 и IgE.
• Многие Т-клетки, главным образом у человека, занимают промежуточное положение по типу образуемых ими цитокинов и названы «ТхО»-клетками. Однако доказано и присутствие у человека классических Txl- и Тх2-кле-ток, наиболее характерное для патологически измененных тканей.
Секреция и действие Т-клеточных цитокинов важны для активации В-клеток
При взаимодействии Т- и В-клеток Т-лимфоциты могут секретировать ряд цитокинов, оказывающих сильное действие на В-клетки. Такими цитокинами служат ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-6. Кроме того, Т-клетки синтезируют ФНОос и в. Имеются сообщения о том, что эти молекулы важны для роста В-клеток. Активацию В-лимфоцитов вызывают и другие цитокины, в частности ИЛ-11 и ИЛ-13, по характеру действия сходный с ИЛ-4. Более подробно роль цитокинов в активации Т- и В-клеток рассмотрена ниже.
Результатом взаимодействия Т- и В-лимфоцитов может быть либо активация, либо инактивация
Приведенные выше данные о взаимодействииФзВ-клеток указывают на то, что единственно возможный его результат — активация В-лимфоцитов. Однако в действительности это не так. Как было отмечено выше, кооперация АПК с Т-клетками способна давать диаметрально противоположные результаты, а именно вызыватьлибо активацию, либо инактивацию клеток. То же самое имеет место и в случае В-лимфоцитов, которые часто переходят в состояние анергии. Этот процесс очень важен в связи с тем, что созревание аффинности антител в ходе иммунного ответа — результат гипермутирования генов, кодирующих вариабельные области антител, — может легко приводить к образованию высокоаффинных аутоантител. Клональная анергия и другие формы периферической толерантности необходимы для того, чтобы такие потенциально опасные клоны «молчали». Однако на молекулярном уровне этот процесс еще мало изучен. Кроме того, остается неизвестным значение IgM и IgD, двух поверхностных антигенспецифичных рецепторов В-клеток, в процессах активации и инактивации. По-видимому, в обоих случаях IgM- и IgD-рецепторы способны передавать соответствующие сигналы.
Для стимуляции В-клеток Т-независимыми антигенами не требуется помощи Т-клеток
В иммунном ответе на большинство антигенов участвуют и Т-, и В-клетки, распознающие антиген сопряженно. Такие антигены называют Т-зависимыми. Однако некоторые антигены способны активировать В-клетки без помощи Т-клеток — это Т-независимые антигены. Для этих антигенов характерен ряд общих свойств. Так, все они представляют собой крупные полимерные молекулы с повторяющимися антигенными детерминантами. Многие из Т-независимых антигенов в высоких концентрациях обладают способностью активировать клоны В-клеток, специфичных к другим антигенам. Однако в низких дозах они активируют только В-клетки соответствующей специфичности. Нередко Т-независимые антигены обнаруживают повышенную устойчивость к деградации. Это относится в основном к микробным антигенам, например бактериальным углеводам, таким как декстран и леван, а также к белкам бактерий, например флагеллнну и эндотоксину.
Первичный гуморальный ответ на Т-независимые антигены обычно немного слабее, чем на Т-зависимые, и достигает пика несколько раньше. В обоих случаях продуцируются главным образом антитела IgM. Однако вторичные иммунные ответы на антигены этих двух типов резко различаются. При повторном введении Т-независимого антигена ответ напоминает первичный, тогда как вторичная реакция на Т-зависимые антигены гораздо сильнее первичной и большую часть образующихся антител составляет IgG. Таким образом, Т-независимые антигены, по-видимому, не индуцируют, как правило, изменений, которые могли бы привести к созреванию ответа, характерному для случая Т-зависимых антигенов, которые вызывают переключение изотопа на продукцию IgG и повышение аффинности антител. Причиной этих различий между типами антигенов может быть отсутствие активации с участием CD40 в случае Т-независимых антигенов. Формирование иммунологической памяти при их воздействии также относительно слабое.
Механизм активации В-клеток Т-независимыми антигенами без участия Тх-клеток еще не раскрыт полностью. Возможно, полимерная структура этих антигенов позволяет им перекрестно связывать В-клеточные рецепторы, чему способствует устойчивость молекул антигена к деградации. Такой иммунный ответ, не требующий сложных клеточных взаимодействий, обеспечивает преимущество для выживания, поскольку позволяет организму быстрее реагировать на микробные антигены. Многие бактериальные антигены действуют независимо от Т-клеточной помощи, поскольку являются чрезвычайно сильными индукторами синтеза цитокинов ИЛ-1, ИЛ-6 и ФНОос макрофагами. Непродолжительность иммунной реакции на Т-независимые антигены и то, что она не включает образование IgG, может быть результатом отсутствия костимуляции, опосредованной CD40L, и отсутствия продукции ИЛ-2, ИЛ-4 и ИЛ-5, которые Т-клетки секретируют в реакции на Т-зави-симые антигены. Часто под влиянием Т-независимых антигенов активируются главным образом В-клетки субпопуляции В1, экспрессирующие маркер CD5. Эти клетки обнаруживаются преимущественно в брюшной полости.
ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ СИГНАЛЫ ПРИ АКТИВАЦИИ ЛИМФОЦИТОВ
Комплекс ТкР способен передавать сигналы внутрь клетки. В передаче сигналов участвуют комплекс CD3и фермент р56, который связан с внутриклеточными участками молекул CD4 или CD8. В-клетки также экспрессируют семейство молекул, участвующих в передаче сигналов: оно включает Igoc, IgPи мембраносвязанные IgM и IgD.
Активацию лимфоцитов инициируют тирозинкиназы
Распознавание Т-клеточным рецептором комплекса антиген—МНС-молекула и связывание костимулирующих молекул вызывают передачу сигнала внутрь Т-клеток. Самый первый внутриклеточный этап сигнализации состоит в фосфо-рилировании тирозина, осуществляемом с участием тирозинкиназ семейства src, в частности lck, ассоциированной с CD4, и fyn; обе они фос-форилируют последовательности-мишени, обнаруженные в ж-цепи CD3 и присутствующие также в молекулах Igoc, IgPи FcyR. Эти последовательности получили название иммунорецепторные тирозин-активируемые мотивы, ITAM. Тирозинкиназа ZAP-70 связывается с ITAM и активируется, в свою очередь активируя фосфолипазу С и тем самым открывая классический путь сигнализации. Сигналы от ТкР и CD28 интегрируются, активируя находящиеся в латентном состоянии цитоплазматические факторы транскрипции, такие как NF-ATили NF-kB, которые после этого мигрируют в ядро. Здесь они действуют на гены, необходимые для Т-клеточной активации, включая гены ИЛ-2 и рецептора ИЛ-2. Продуцируемый в результате этой активации ИЛ-2, связываясь со своим рецептором, вызывает деление клеток.
Процессы активации В- и Т-клеток протекают сходным образом
Функцию Т-клеточной молекулы CD3 у В-клеток выполняют молекулы Igoc и IgP, которые также содержат ITAM в своей цитоплазматической части. Перекрестное связывание поверхностных Ig ведет к активации киназ семейства src. Киназа Syk аналогичная киназе ZAP-70 Т-клеток, связывается с фосфорилиро-ванными Iga и Igp. Это приводит к активации каскада киназ и переносу ядерных факторов транскрипции.
В-клеточную активацию заметно усиливает «корецепторный комплекс», состоящий из 3 белков — рецептора 2 комплемента, CD19 и молекулы-мишени для антипролифера-тивных антител. Известно, что фолликулярные дендритные клетки длительное время удерживают на своей поверхности антиген в виде иммунных комплексов. Антиген в составе такого комплекса может связываться и с поверхностным Ig В-клеток, и с CR2. Это связывание ведет к фосфорилированию цитоплазматической части молекулы CD 19, которая связывается также с ки-назами. Возможно, киназы, находясь близко к В-клеточному рецептору, способствуют активации В-клетки, особенно в тех случаях, когда концентрация антигена невелика.
Сигнал активации - это суммарный сигнал от антигенного рецептора и костимулирующих молекул
До сих пор не известно точно, что представляет собой эффективный антигенный сигнал. В случае Т-клетки взаимодействия антигена с одиночным ТкР недостаточно для активации; необходимое для стимуляции число таких взаимодействий может зависеть от наличия других стимулирующих сигналов, типа Т-клеток и степени их активации. Установлено, что легко активируются клетки мышиных Т-клеточных гибридом. Чтобы стимулировать гибридную клетку, эффективно функционирующая АПК должна нести не менее 60 комплексов, образованных молекулой МНС класса II и антигенным фрагментом. Функционально менее активные АП К, такие как фибробласты с трансфицирован-ным МНС-геном класса II, должны иметь для этого 5000 таких комплексов.
Проведенные недавно исследования показали, что активация требует взаимодействия примерно 8000 молекул ТкР с комплексами МНС—пептид; именно такое число ТкР исчезает с поверхности клетки при активации Т-клеточ-ных клонов. Поскольку взаимодействие ТкР—МНС характеризуется низкой аффинностью, единичный комплекс МНС—пептид способен, возможно, активировать большое число ТкР. Не исключено, что для трансформированных Т-клеток, какими являются гибридомы, необходима менее сильная ТкР-активация. При наличии костимулирующего сигнала для активации Т-клеточ-ных клонов достаточно 1500 активированных и интернализованных ТкР.